เทือกเขากลางสมุทร

เทือกเขากลางสมุทร () คือแนวเทือกเขาใต้ทะเลโดยจะมีแนวร่องหุบที่รู้จักกันในนามของร่องแยก (rift) ที่สันของแนวเทือกเขาซึ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการธรณีแปรสัณฐาน รูปแบบของเทือกเขากลางสมุทรนี้เป็นลักษณะที่รู้จักกันว่าเป็นแนว “ศูนย์กลางของการแยกแผ่ขยายออก” ซึ่งเป็นการแผ่ขยายออกของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร การยกตัวของพื้นมหาสมุทรเป็นผลเนื่องมาจากกระแสการพาความร้อน (convection currents) ซึ่งเป็นการดันตัวขึ้นมาของหินหนืดจากชั้นฐานธรณีภาคตามแนวที่อ่อนตัวของพื้นมหาสมุทรโดยการปะทุขึ้นมาในรูปของลาวา เกิดเป็นเปลือกโลกใหม่เมื่อเย็นตัวลง เทือกเขากลางสมุทรเป็นแนวขอบเขตรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกทางเทคโทนิกสองแผ่นและถือกันว่าเป็นแนวแผ่นเปลือกโลกแยกตัว

เทือกเขากลางสมุทรของโลกมีการเชื่อมต่อกันเกิดเป็นระบบแนวเทือกเขากลางสมุทรระบบหนึ่งของทุกๆมหาสมุทรทำให้ระบบเทือกเขากลางสมุทรเป็นแนวเทือกเขาที่ยาวที่สุดของโลก แนวเทือกเขาที่ยาวต่อเนื่องกันนี้รวมกันแล้วมีความยาวทั้งสิ้นถึง 80,000 กิโลเมตร

ในทางธรณีวิทยาแล้วเทือกเขากลางสมุทรนั้นมีพลังด้วยการมีหินหนืดใหม่ๆถูกดันตัวขึ้นมาบนพื้นมหาสมุทรและเข้าไปในชั้นเปลือกโลกบริเวณใกล้ๆกับแนวสันกลาง หินหนืดที่เย็นตัวลงจะตกผลึกเกิดเป็นเปลือกโลกใหม่ของหินบะซอลต์และแกรโบร

หินที่ประกอบเป็นชั้นเปลือกโลกใต้พื้นท้องทะเลจะมีอายุอ่อนที่สุดตรงบริเวณสันกลางและอายุจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆตามระยะทางจากแนวสันกลางออกไป หินหนืดที่มีองค์ประกอบเป็นหินบะซอลต์ได้ดันตัวขึ้นมาที่แนวสันกลางเพราะว่าหินอัคนีด้านใต้จากชั้นเนื้อโลกมีการหลอมเหลวและขยายตัว

เปลือกโลกใต้มหาสมุทรประกอบไปด้วยหินที่มีอายุอ่อนกว่าอายุของโลกมาก โดยชั้นเปลือกโลกทั้งหมดในแอ่งมหาสมุทรจะมีอายุอ่อนกว่า 200 ล้านปี เปลือกโลกมีการเกิดขึ้นใหม่ในอัตราคงที่ที่สันกลางสมุทร การเคลื่อนที่ออกจากเทือกเขากลางสมุทรทำให้ความลึกของมหาสมุทรเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยส่วนที่ลึกที่สุดคือร่องลึกก้นสมุทร ขณะที่ชั้นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรเคลื่อนที่ออกจากสันกลางนั้น หินเพริโดไทต์ในชั้นเนื้อโลกที่อยู่ด้านใต้เกิดการเย็นตัวลงมีสภาพที่แข็งแกร่งขึ้น ชั้นเปลือกโลกและหินเพริโดไทต์ที่อยู่ด้านใต้นี้ทำให้เกิดธรณีภาคชั้นนอกใต้มหาสมุทร

มีอยู่ 2 กระบวนการคือ การดันของเทือกเขากลางสมุทร (ridge-push) และการดึงของแผ่นเปลือกโลก (slab-pull) ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แยกออกจากเทือกเขากลางสมุทรแต่ก็ยังมีสิ่งที่ไม่แน่ชัดว่ากระบวนการไหนจะโดดเด่นกว่ากัน กระบวนการดันของเทือกเขากลางสมุทรนั้นเกิดขึ้นเมื่อน้ำหนักของเทือกเขาผลักส่วนที่เป็นแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรให้เคลื่อนที่ออกไปจากแนวสันกลางปรกติจะผลักจนไปมุดลงที่แนวร่องลึกก้นทะเล ที่แนวมุดตัวนี้กระบวนการดึงของแผ่นเปลือกโลกจะเกิดขึ้น กระบวนการนี้เกิดขึ้นง่ายๆเพียงน้ำหนักของแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปนั้นได้เกิดการดึงลงไปด้านล่างด้วยน้ำหนักของมันและลากแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรด้านบนให้เคลื่อนที่ตามไปด้วย

อีกกระบวนการหนึ่งที่ได้ถูกเสนอขึ้นมาว่ามีผลต่อการเกิดแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรใหม่ที่บริเวณเทือกเขากลางสมุทรก็คือการหมุนวนของเนื้อโลก (mantle conveyor) อย่างไรก็ตามได้มีการศึกษาพบว่าส่วนด้านบนสุดของชั้นเนื้อโลกนั้นมีคุณสมบัติเป็นพลาสติกมากเกินไปที่จะทำให้เกิดการเสียดทานอย่างเพียงพอที่จะดึงแผ่นธรณีภาคชั้นนอกใต้มหาสมุทรให้เคลื่อนที่ตามไปได้ มากไปกว่านั้นการดันตัวขึ้นมาของหินหนืดที่ทำให้หินหนืดเกิดที่ใต้เทือกเขากลางสมุทรดูเหมือนว่าจะเกี่ยวข้องเฉพาะในส่วนของ 400 กิโลเมตรทางด้านบนเท่านั้น ตัวเลขความลึกนี้ได้มาจากข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนและจากรอยสัมผัสไม่ต่อเนื่องของคลื่นไหวสะเทือนที่ระดับความลึกประมาณ 400 กิโลเมตร การดันตัวขึ้นมาของเนื้อโลกในระดับตื้นบริเวณใต้เทือกเขากลางสมุทรดังกล่าวทำให้เชื่อได้ว่ากระบวนการดึงของแผ่นเปลือกโลกน่าจะมีอิทธิพลมากกว่า ทั้งนี้มีแผ่นเปลือกโลกที่ใหญ่ที่สุดของโลกบางแผ่นเช่นแผ่นอเมริกาเหนือที่กำลังเคลื่อนที่อยู่นั้นแต่กลับยังไม่ทราบว่าเกิดการมุดตัวที่ไหน

อัตราการเกิดวัตถุใหม่ที่เทือกเขากลางสมุทรรู้จักกันว่าเป็นอัตราการแยกแผ่ออกไปและโดยทั่วไปจะวัดกันเป็นมิลลิเมตรต่อปี อัตราการแยกแผ่ออกไปจะแบ่งย่อยเป็น 3 ระดับคือ เร็ว ปานกลาง และช้า ซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่าเป็นมากกว่า 100 มม/ปี 100 ถึง 55 มม/ปี และ 55 ถึง 20 มม/ปี ตามลำดับ อัตราการแยกแผ่ออกไปของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือมีค่าประมาณ 25 มม/ปี ขณะที่ในย่านมหาสมุทรแปซิฟิกจะอยู่ระหว่าง 80 – 120 มม/ปี อัตราการแยกแผ่ออกไปที่น้อยกว่า 20 มม/ปีถือว่าเป็นอัตราที่ช้ามาก (อย่างเช่น เทือกเขาแกกเกลในมหาสมุทรอาร์กติกและทางตะวันตกเฉียงใต้ของมหาสมุทรอินเดีย) ที่ทำให้เกิดมุมมองของการก่อเกิดชั้นเปลือกโลกที่แตกต่างมากกว่าการแผ่แยกออกไปที่มีอัตราที่เร็วกว่า

ระบบเทือกเขากลางสมุทรก่อให้เกิดแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร ขณะที่หินหนืดปะทุขึ้นมาและเย็นตัวลงใต้จุดคูรีจะตกผลึกเป็นหินบะซอลต์ที่บริเวณเทือกเขากลางสมุทร ทิศทางของสนามแม่เหล็กของออกไซด์เหล็ก-ไททาเนียมที่ถูกบันทึกอยู่ในออกไซด์เหล่านั้นจะขนานไปกับสนามแม่เหล็กโลก ทิศทางการวางตัวของออกไซด์ดังกล่าวจะถูกบันทึกไว้ในชั้นเปลือกโลกและจะถือว่าเป็นการบันทึกสนามแม่เหล็กโลกไปตามกาลเวลา เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีการสลับทิศทางเป็นช่วงๆเป็นจังหวะที่ไม่แน่นอนตลอดประวัติของมัน รูปแบบการสลับขั้วแม่เหล็กในชั้นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรจึงสามารถใช้ระบุอายุของหินได้ และรูปแบบการสลับขั้วพร้อมกับการตรวจวัดอายุของชั้นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรนั้นทำให้ทราบประวัติการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กโลกได้

เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วเทือกเขากลางสมุทรจะจมอยู่ใต้ทะเลลึกจึงไม่เป็นที่รู้จักกันจนกระทั่งทศวรรษที่ 1950 เมื่อถูกค้นพบเนื่องมาจากการสำรวจพื้นท้องมหาสมุทรโดยเรือวิจัย

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรือวิจัยเวม่าซึ่งเป็นเรือสำรวจโลกลามอนต์-โดเฮอร์ทีของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ทำการสำรวจแนวขวางมหาสมุทรแอตแลนติกได้ทำการบันทึกข้อมูลพื้นผิวมหาสมุทร คณะสำรวจนำโดยแมรี ธาร์พ และบรูซ ฮีเซนได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูลและสรุปว่ามีแนวเทือกเขาใหญ่อยู่ตรงกลางของมหาสมุทรแอตแลนติก แนวเทือกเขาดังกล่าวถูกตั้งชื่อว่าเทือกเขากลางสมุทรแอตแลนติกซึ่งยังถือว่าเป็นส่วนที่มีชื่อเสียงที่สุดของเทือกเขากลางสมุทร ถือเป็นเหตุผลของการใช้คำว่า “กลางสมุทร” ในหัวข้อบทความนี้เนื่องด้วยมีเพียงที่แอตแลนติกเท่านั้นที่ระบบเทือกเขาอยู่ตรงกลางของมหาสมุทร

ในครั้งแรกนั้นมันถูกคิดว่าเป็นลักษณะเฉพาะที่พบได้ในมหาสมุทรแอตแลนติกเนื่องด้วยยังไม่เคยมีการค้นพบลักษณะเป็นแนวเทือกเขายาวต่อเนื่องอยู่ใต้ทะเลในลักษณะนี้มาก่อน อย่างไรก็ตามเมื่อทำการสำรวจพื้นมหาสมุทรไปทั่วโลกพบว่าทุกๆมหาสมุทรก็มีลักษณะของเทือกเขากลางสมุทรในลักษณะนี้เช่นกัน

อัลเฟรด เวเกเนอร์ได้เสนอทฤษฎีทวีปเคลื่อนในปี 1912 อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ไม่เป็นที่ยอมรับกันในหมู่นักธรณีวิทยา เนื่องจากไม่มีคำอธิบายถึงกลไกลที่ว่าทวีปสามารถลู่ไถลไปบนแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรได้อย่างไร และทฤษฎีนี้ก็ถูกลืมเลือนไป

ภายหลังการค้นพบเทือกเขากลางสมุทรในทศวรรษที่ 1950 บรรดานักธรณีวิทยาก็ต้องเผชิญกับภารกิจใหม่ที่จะต้องอธิบายว่าโครงสร้างทางธรณีวิทยาอย่างเทือกเขากลางสมุทรนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร ในทศวรรษที่ 1960 นักธรณีวิทยาได้มีการค้นพบและมีการนำเสนอกลไกลของการแยกแผ่ออกไปของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร เพลตเทคโทนิกเป็นการอธิบายที่เหมาะสมในเรื่องของการแยกแผ่ออกไปของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรและการยอมรับกันอย่างกว้างขวางในเรื่องเพลตเทคโทนิกของนักธรณีวิทยานี้ยังผลทำให้ถูกใช้เป็นแบบฉบับในการคิดในทางธรณีวิทยา

มีการประมาณการกันว่าปีหนึ่งๆจะมีการปะทุของภูเขาไฟถึง 20 ครั้งตามแนวเทือกเขากลางสมุทรของโลกและทุกๆปีจะเกิดพื้นท้องทะเลใหม่เพิ่มเติมขึ้นประมาณ 2.5 ตารางกิโลเมตรจากกระบวนการนี้ กล่าวคือจะมีการเกิดเปลือกโลกหนา 1 ถึง 2 กิโลเมตรหรือคิดเป็นปริมาตรประมาณ 4 ลูกบาศก์กิโลเมตรเพิ่มขึ้นทุกๆปี