แอ่งธรณี

แอ่งธรณี หรือ แอ่งเปลือกโลก () หมายถึง แอ่งขนาดใหญ่ที่รองรับตะกอนจำนวนมากจนเป็นชั้นหนามากจนเกิดการจมตัวลงไปเรื่อย ๆ เป็นเวลายาวนาน ชั้นหินของภูเขาดังกล่าวมักมาจากทะเลและเป็นทะเลลึก จากหลักฐานดังกล่าวนี้ทำให้เชื่อว่าแอ่งธรณีจะแสดงลักษณะสำคัญของทะเลและจากการที่ชั้นตะกอนมีความหนามากกว่าความลึกของมหาสมุทร จึงเป็นเครื่องชี้วัดว่าแอ่งตะกอนมีการจมตัวเรื่อยๆ จริง ขณะที่ตะกอนมาตกสะสม

แอ่งธรณีบางแอ่งประกอบด้วยแอ่งคู่ขนาน เช่นแอ่งธรณีของเทือกเขาแอบปาลาเชียน (Appalachians) ซึ่งแอ่งทั้งสองนี้เป็นแอ่งยาวขนานกันตั้งแต่เกาะนิวฟันแลนด์ (New foundland) ทางตะวันตกเฉียงใต้ไปจนถึงแอละแบมา (Alabama) แอ่งที่ติดกับแผ่นดินประกอบด้วยตะกอนจากทะเลตื้น ซึ่งจะประกอบด้วยตะกอนบกและตะกอนทะเล เช่น หินปูน หินทราย ถ่านหิน และชั้นตะกอนอื่นๆ ส่วนอีกแอ่งอยู่ไกลออกไปจากทวีป ประกอบด้วยตะกอนน้ำลึกซึ่งคล้ายกับตะกอนที่สะสมตัวอยู่บริเวณลาดทวีปและมีการปะทุของภูเขาไฟด้วย ชั้นหินดังกล่าวนี้สะสมตัวเป็นชั้นๆ โดยปราศจากแนวความไม่ต่อเนื่อง
ในบริเวณชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกของอเมริกามีพื้นที่ที่ประกอบด้วยชั้นตะกอนหนาสองส่วนที่มีลักษณะคล้ายกันซึ่งเชื่อว่าเมื่อก่อนน่าจะเป็นแอ่งธรณีได้อย่างดี แอ่งที่ติดกับพื้นทวีปเป็นแอ่งธรณีน้ำตื้นที่ประกอบด้วยชั้นตะกอนที่สะสมตัวจนมีลักษณะคล้ายลิ่มจนเกิดไหล่ทวีปขึ้นและวางตัวอยู่เหนือทวีป ส่วนแอ่งธรณีอีกแอ่งประกอบด้วยชั้นตะกอนน้ำลึกซึ่งวางตัวอยู่บนลาดทวีปที่อยู่เหนือเปลือกสมุทรอีกที ตำแหน่งที่เปลือกทวีปและเปลือกสมุทรเชื่อมต่อกันจึงเป็นตำแหน่งใจกลางของแผ่นเปลือกโลก ส่วนที่เชื่อมต่อนี้แสดงว่าเป็นขอบทวีปสถิตย์ (passive continental margins) ซึ่งมักปรากฏอยู่ตอนกลางของแผ่นเปลือกโลกเกือบทุกแผ่น
แอ่งเปลือกโลกหรือแอ่งธรณีนี้จัดว่าเป็นกระบวนการสำคัญให้เกิดภูเขาชนิดที่คดโค้งโก่งงอตัวอย่างเช่น การเกิดเทือกเขาแอบปาลาเชียน ซึ่งเป็นแนวเทือกเขาที่ยาวถึง2500กิโลเมตรทางฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาเหนือและต่อเลยไปจนถึงไหล่ทวีป ในส่วนของตะกอนน้ำตื้นในแอ่งธรณีด้านตะวันตกประกอบด้วยรอยแตกระแหง (mud cracks) ริ้วคลื่น (ripple marks) และบรรพชีวินชนิดน้ำตื้นและบางแห่งจะพบวัสดุธรณีวิทยาที่เกิดบนบกเช่น ถ่านหิน ตะกอนเหล่านี้สะสมตัวอยู่บนหินฐานราก (basement rocks) ที่เป็นหินอัคนีและหินแปรชั้นสูง และจะมีการสะสมตัวของตะกอนที่เป็นชั้นหนาขึ้นไปทางด้านที่ติดกับทะเลคือจากตะวันตกไปตะวันออก
ชั้นตะกอนส่วนใหญ่ในแอ่งธรณีด้านนี้ในปัจจุบันเกิดการคดโค้งโก่งงอเกือบจะทั้งหมด ถ้าหากเดินทางไปยังตอนกลางของเทือกเขาแอบปาลาเชียนจากตะวันตกของรัฐนิวยอร์กหรือรัฐเพนซิลเวเนีย

เราจะพบได้ว่าชั้นตะกอนเดิมจะมีลักษณะราบเรียบไม่โค้งโก่งงอ (undisturbed strata) แต่พอเดินทางไปยังทิศตะวันตกเรื่อยๆจะพบว่าชั้นตะกอนเหล่านี้หนาขึ้นๆ และมีการโค้งโก่งงอมากขึ้นด้วย พอเดินทางมาถึงด้านตะวันออกของรัฐเพนซิลเวเนียในดินแดนที่เรียกว่า ดินแดนหุบและสันเขา (valley and ridge province) จะพบว่าชั้นหินเกิดการโค้งงอเป็นรูปกะทะหงายและคว่ำ (synclines&anticlines) กว้างๆ การที่ดินแดนแห่งนี้ใช้ชื่อแบบนี้เพราะส่วนที่เป็นหุบเขาประกอบด้วยชั้นหินที่ผุกร่อนได้ง่ายเช่น หินปูน หินโดโลไมต์ claystone แทรกสลับอยู่กับชั้นหินที่ทนต่อการผุกร่อนได้ดีซึ่งทำให้เกิดเป็นเทือกเขา
แต่พอเดินไปถึงทางใต้ของรัฐเทนเนสซี (Tennessee) และรัฐคาโรไลนา (Carolina) ทั้งเหนือและใต้ลักษณะของเขาเปลี่ยนไปประกอบด้วยชั้นหินที่มีการเสียรูปมากมีทั้งที่คดโค้งและเลื่อนตัว
ชั้นหินบางๆหลายชั้นถูกดันไปทางทิศตะวันตกเลื่อนตัวไปซ้อนทับอยู่บนชั้นหินที่ถูกเลื่อนดันอยู่ก่อนแล้ว เรียกลักษณะของผิวหรือชั้นของการเลื่อนตัวแบบนี้ว่า ผิวเลื่อนซ้อน (detachment surface) และเรียกแผ่นที่เลื่อนตัวไปซ้อนว่า ศิลาจาริก (decolement) รูปแบบของการแปรรูปในส่วนบนจะไม่เหมือนกับส่วนล่างชั้นหิน ตะกอนที่อยู่เหนือผิวเลื่อนซ้อนจะแตกหัก เคลื่อนตัวไปตามรอยเลื่อนและการวางตัวเหลื่อมกันเป็นขั้นคล้ายไพ่ ชั้นตะกอนส่วนล่างที่แก่กว่าเกิดการเสียรูปแบบโค้งงอมากกว่า
เมื่อเดินทางต่อไปทางตะวันออกอีกไปยังดินแดนเดิมที่มีศิลาจาริกเหล่านั้นเลื่อนมาเป็นส่วนใจกลางของเทือกเขาแอบปาลาเชียน ซึ่งประกอบด้วยตะกอนน้ำลึกด้านตะวันออก ชั้นหินเกิดการแปรสภาพอย่างมาก ส่วนใหญ่การคดโค้งจะเป็นแบบแกนเอียงเท่า (isocline) และแบบพลิกตลบ (overturn) และพบรอยเลื่อนมากมายจนมาถึงบริเวณที่มีการแปรสภาพขึ้นไปอีก และพบเห็นหินแกรนิตแทรกดันตัวขึ้นมา