หลุมลึกลับ

[naitang]

ได้เล่าวิธีการบิหินให้เป็นชิ้นๆ วิธีเซาะร่องโดยใช้การครูด วิธีการอุ้มพาก้อนหินและดินทรายต่างๆ แล้ว    คราวนี้ก็มาถึงการเอามากองรวมกัน

พวกก้อนหินดินทรายที่ถูกอุ้มมาโดยธารน้ำแข็งนี้ ไม่ใช้คำเรียกว่าตะกอนที่ตรงกับคำว่า sediments   แต่ใช้คำว่า till   ซึ่งเมื่อน้ำแข็งละลาย พวก till ก็จะหลุดออกมากองรวมกัน เรียกว่า moraine     

till คือพวกหินดินทรายที่ถูกน้ำแข็งพัดพามา มีความร่วน ยังไม่จับตัวกันแน่นจนกลายเป็นหิน  แต่หากกลายเป็นหินก็จะเรียกว่า tillite

มีอีกคำหนึ่งที่ควรจะได้ทราบไว้ คือ esker  ซึ่งเป็น till ที่กองรวมกันเป็นสันคันดินยาวคดโค้งไปมา

[naitang]

ถ้ามีโอกาสได้บินจากเมือง Seattle ของสหรัฐฯ หรือจาก Vancouver ของแคนาดา ไป Toronto หรือ Ottawa หรือ Montreal   ให้นั่งด้านซ้ายริมหน้าต่างนะครับ อากาศดีๆจะได้เห็นลักษณะภูมิประเทศที่เกิดจากการกระทำของน้ำแข็งและธารน้ำแข็งทั้งหมดเลย

จะเห็น esker เป็นสันคันดิน เป็นเส้นค่อนข้างตรงยาวเหยียด   จะเห็น kettle lake ก็คือบรรดาทะเลสาบทั้งหลายมากมายนับไม่ถ้วน จะ moraine ชนิดต่างๆ (end moraine, side moraine)  จะเห็น bog swamp หรือพื้นที่ชุ่มน้ำที่มีต้นไม้ขึ้นอยู่หรอมแหรม แล้วก็เห็นพื้นที่ราบๆที่ถูกปกคลุมไปด้วย peat (การแปรเริ่มต้นก่อนที่จะไปเป็นถ่านหิน)

พรุ่งนี้จะได้เล่าสิ่งที่เกิดขึ้นทั้งระบบเลยครับ

[naitang]

เมื่อธารน้ำแข็งค่อยๆเคลื่อนไหลลงมาในร่องรูปตัว U   พร้อมๆกับอุ้มเอาก้อนหิน เศษหิน ดิน ทราย ซากพืช ซากสัตว์ มาพร้อมกับตัวมัน
พวกเศษและซากเหล่านี้ ไม่ได้มีโอกาสได้กลิ้งหมุน ตกกระทบ กระแทกกันเองหรือปะทะกับท้องร่องที่มันเคลื่อนที่ผ่าน  ไม่เหมือนกับการอุ้มพาไปโดยลม น้ำไหล หรือคลื่นทะเล ซึ่ง (ด้วยตัวกลางที่นำพาไปนั้นมิได้เป็นเกราะแข็งดังน้ำแข็ง) ทำให้เกิดการย่อยให้เล็กลง (breaking down) และเกิดการคัดขนาด (sorting) ให้มีความใกล้เคียงกันในด้านขนาดบ้าง ด้านน้ำหนักบ้าง และด้านรูปร่างและรูปทรงบ้าง (ขึ้นอยู่กับมิติของพลังในองคาพยพของสิ่งแวดล้อมต่างๆนั้นๆ)

   .....โดยหลักการพื้นฐานปรกติ ก็คือ ตะกอนยิ่งมีขนาดเล็กมากเพียงใด ยิ่งมีความมนและใกล้ทรงกลมมากขึ้นเพียงใด ก็ย่อมแสดงถึงการถูกพัดพามาเป็นระยะทางไกลมากๆจากต้นกำเนิด      และตะกอนที่มีขนาดใกล้เคียง (well sorted) กันย่อมแสดงว่าได้อยู่ในกระบวนการนำพาของตัวกลางนั้นๆเป็นเวลาค่อนข้างนาน.....
 
ด้วยเหตุดังกล่าวนี้ ตะกอนที่ถูกอุ้มพามาโดยธารน้ำแข็งจึงมีลักษณะพิเศษแตกต่างไปจากตะกอนที่เกิดจากตังกลางอื่นๆ คือ มีขนาดคละกัน มีความเป็นเหลี่ยม คม และมน ต่างๆกันไป

[naitang]

ในระหว่างที่ธารน้ำแข็งไหลนั้น พื้นผิวด้านที่สัมผัสกับอากาศของมันก็มีการละลายด้วย  น้ำที่ละลายจากน้ำแข็งนั้นก็จะนำพาตะกอนไหลลงไปทางด้านข้าง  เรียกตะกอนที่สะสมอยู่เป็นทิวด้านข้างของธารน้ำแข็งนี้ว่า side moraine     

ที่ปลายของธารน้ำแข็งดังรูปของ อ.เทาชมพู (คห.69) เรียกว่า glacier tongue   ที่ปลายสุดนี้ก็คือบริเวณที่มีการละลายของธารน้ำแข็งมาก ก็จะเกิดกองตะกอน เรียกว่า end moraine    คราวนี้ ธารน้ำแข็งก็ไหลดันลงมา การละลายก็เกิดขึ้นพร้อมๆกันไป ในความสมดุลย์นี้ ก็จะเกิดการสะสมของตะกอนให้เป็นกองสูงเป็นสันสูงขึ้นเป็นวงรอบปลายธารน้ำแข็งนั้นๆ  เมื่อถึงจุดหนึ่ง ธารน้ำแข็งก็จะหดตัวเข้าไป แต่น้ำที่ละลายมาจากธารน้ำแข็งนั้นก็ยังคงไหลลงสู่อ่างในวงรอบของ end moraine เกิดเป็นทะเลสาบ ดังที่ อ.เทาชมพู หยิบยกขึ้นมาปาฐก

[naitang]

ยังมีทะเลสาบที่เกิดขึ้นจากการละลายของธารน้ำแข็งในอีกรูปแบบหนึ่ง ที่เรียกว่า kettle lake  ซึ่งดูจะกักเก็นน้ำได้ค่อนข้างจะถาวรมากกว่า end moraine lake

[naitang]

ที่บริเวณปลายธารน้ำแข็ง (glacier tongue) นั้น ธารน้ำแข็งจะแตกเป็นร่องขวาง  น้ำแข็งที่ละลายจะช่วยเซาะร่องแตกนี้ (เรียกว่า crevasse) ให้ใหญ่ขึ้น  ซึ่งในที่สุดก็จะตัดแบ่งธารน้ำแข็งออกมาเป็นก้อนใหญ่ๆ  (คล้ายกับภาพที่เราเห็นในสารคดีที่มีการท่องเรือไปชมก้อนน้ำแข็งปริหลุดออกมาจากธารน้ำแข็ง ลอยฟ่องกลายเป็นภูเขาน้ำแข็งในทะเล)

ในพื้นที่บนบก ก้อนธารน้ำแข็งนี้มีน้ำหนัก ก็จะกดทับดินให้ยุบเป็นแอ่ง พร้อมไปกับค่อยๆละลาย พวก till ก็จะลงมากองอยู่รอบๆ กลายเป็นสันขอบแอ่งน้ำ ในที่สุดก็เป็นทะเลสาบที่เรียกว่า kettle lake กระจายอยู่ทั่วไป

ถึงตอนนี้ก็พอจะเห็นภาพแล้วนะครับว่า end moraine lake นั้นมันอยู่ในร่องของธารน้ำแข็ง แต่พวก kettle lake นั้นจะพบอยู่ในพื้นที่ค่อนข้างราบ 

[naitang]

end moraine lake นั้น ในความเห็นของผมแล้ว คำเรียกที่น่าจะตรงกับความเป็นจริงมากที่สุด น่าจะเรียกว่า end moraine reservoir  เนื่องจากมีลักษณะคล้ายกับการที่ตะกอนตกมาสะสมกันจนเป็นเสมือนสันเขื่อน กักน้ำจนเป็นอ่างเก็บน้ำเสมือนกับการสร้างเขื่อนกั้นน้ำทั่วๆไป

ก็เข้ามาถึงเรื่องว่า แล้วทำไมน้ำจึงไม่รั่วซึมแต่แรก เพิ่งจะมารั่วซึมในภายหลัง ??

ผมจะพยายามอธิบายนะครับ แต่จะต้องขออภัยแต่แรกเริ่มเลยว่า เรื่องอาจจะวกวนและสลับไปมาบ้าง   

[naitang]

เอาลูกเทนนิสหลายๆลูกมาเทใส่ลงในท่อน้ำขนาดสัก 8 นิ้ว ยาวสัก 1 เมตร วางตั้งไว้โดยให้ปลายด้านล่างเปิดลอยไว้   เอาลูกปิงปองมาเทใส่ในท่อแบบเดียวกันอีกท่อหนึ่ง  เอาลูกปัดขนาดประมาณเม็ดไข่มุกมาใส่เทใส่ในอีกท่อหนึ่ง แล้วก็เอาลูกปัดขนาดประมาณหัวเข็มหมุดมาเทใส่ในอีกท่อหนึ่ง   
เมื่อลองสังเกตดูก็จะเห็นได้ในทันที่ว่า รูพรุนของกลุ่มลูกเทนนิสมีขนาดใหญ่สามารถเห็นได้ด้วยตา แต่รูพรุนของกลุ่มลูกปัดขนาดหัวเข็มหมุด เราแทบจะมองไม่เห็นรูพรุนเหล่านั้นเลย
คราวนี้ เทน้ำสักประมาณปีบหนึ่งลงไปในแต่ละท่อ เราจะเห็นว่าน้ำในท่อที่ใส่ลูกเทนนิสจะไหลผ่านได้สดวกและเร็วมาก ในขณะที่น้ำจะไหลผ่านท่อที่ใส่ลูกปัดขนาดหัวเข็มหมุดช้ากว่าท่ออื่นๆทั้งหมด 

โดยข้อเท็จจริงแล้ว วัสดุทรงกลมไม่ว่าจะขนาดใดก็ตาม เมื่อนำมากองรวมกัน จะเกิดมีช่องว่างระหว่างวัสดุแต่ละหน่วยมากที่สุด หรือมีความพรุน (porosity) มากที่สุด     แต่กระนั้นก็ตาม น้ำจะไหลผ่านช้าลงตามลำดับขนาดของขนาดวัสดุที่เล็กลง เนื่องจากขนาดช่องว่างระหว่างวัสดุเล็กลง ความสามารถใหนการซึมผ่านวัสดุตัวกลางใดๆนี้เรียกว่า permeability   

คราวนี้ ลองทำในแบบเดิม แต่เอาลูกกลมที่ได้กล่าวถึงมา มาคลุกคละกัน  ทั้งแบบสองชนิด สามชนิด และสี่ชนิด  และในสัดส่วนที่ต่างกัน  เราจะเห็นได้ในทันทีว่า ความสามารถในการไหลผ่านของน้ำจะลดลงกว่าเดิมมาก ยิ่งมีสัดส่วนของวัสดุต่างขนาดคละอยู่มาก น้ำก็จะยิ่งไหลผ่านช้ามาก หรือแทบจะไม่ไหลผ่านได้เลย

ข้อเท็จจริงมีอีกว่า วัสดุที่มีขนาดต่างกันและมีรูปทรงต่างกัน (เหลี่ยม มน กลม แบน ฯลฯ) เมื่อคละอยู่ร่วมกัน จะมีสภาพแทบจะไม่มีความพรุน และไม่มีคุณสมบัติที่จะให้สารใดๆไซึมผ่านได้เลย  (impermeable)   
 

[naitang]

ในการสำรวจและเจาะหาน้ำบาดาล น้ำมัน แกสธรรมชาติ นั้น    หนึ่งในข้อมูลสำคัญก็คือ สภาพของ porosity และ permeability ของชั้นหินต่างๆนี้เอง  โดยเฉพาะในด้านวิชาการเกี่ยวกับปิโตรเลียมจะใช้โยงไปเป็นข้อมูลสำคัญใช้ในการประเมินปริมาณสำรอง (บนพื้นฐานของความสัมพันธ์ุหลัก PV=nrT  ซึ่งคนที่เรียนมาเป็นนักเคมี วิศวกร นักฟิสิกส์ และนักวิชาการในอีกหลากหลายสาขาจะรู้จักและคุ้นเคยดี)

[naitang]

ผ่านกระบวนวิธีกำเนิดมาแล้ว  คราวนี้ก็มาถึงเรื่องของวาระสุดท้าย

ตะกอนหินดินทรายที่ธารน้ำแข็งพามาตกอยู่รวมกันนี้ แม้จะมีความพรุนและความสามารถในการซึมผ่านของน้ำในระดับต่ำมาก น้ำก็ยังพยายามเคลื่อนซึมผ่านไปตามรูพรุนต่างๆ ด้วยอัตราการซึมที่ค่อนข้างช้า เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาว น้ำในรูพรุนทั้งหลายก็แข็งตัวปิดกั้นไม่ให้เกิดการซึมผ่านได้  แล้วก็เกิดเป็นการอุดตันด้วยน้ำที่แข็งอย่างถาวร  ก็จนกระทั่งเกิดช่วงอากาศอบอุ่นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานนั่นแหละ น้ำที่แข็งอยู่ในรูพรุนจึงละลาย น้ำก็จะซึมผ่านได้ต่อไป


 

[naitang]

ที่ผมได้กล่าวว่า จนกระทั่งเกิดช่วงอากาศอบอุ่นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน นั้น ก็จะขอเล่าเรื่องที่ได้จริงที่ได้พบมาด้วยตนเอง ดังนี้ครับ

ที่เคยเล่าว่าผมไปคุมงานอยู่ที่กรุง Ottawa เมืองหลวงของแคนาดานั้น ผมไปอยู่ช่วงฤดูหนาว จึงได้สัมผัสกับสภาพของอากาศทั้งแบบ หิมะตกมากๆอุณหภูมิลบมากๆ (

[เทาชมพู]

 ฤดูหนาวในอ๊อตตาวา

[naitang]

ขออภัยครับ ไม่ทราบว่าไปถูกอะไรเข้า มันเลยส่งข้อความไปเลย

ต่อครับ

หิมะตกมากมายมากๆ (แถวๆ +/- 0 องศา) หิมะบางส่วนจะละลาย (เนื่องจากความร้อนจากผิวดิน) กลายเป็นน้ำ พออุณหภูมิลดต่ำลงไปอีก น้ำบนผิวถนนที่ละลายจากหิมะก็แข็งตัวเป็นเหมือนกระจก (เรียกกันว่า black ice) เมืองเขาก็จะเอาเกลือเม็ดผสมหินมาโรยตามถนนเพื่อให้แผ่นน้ำแข็งบนผิวถนนนั้นละลาย รถจะได้สัญจรได้ แล้วก็จะนำรถมากวาดหิมะเพื่อเปิดช่องทางการจราจรให้กว้างมากขึ้น ขนเอาหิมะไปเทกองไว้ในที่ๆเตรียมไว้ไม่ไกลจากแหล่งที่ขนมา    
บังเอิญบ้านเช่าที่อยู่นั้น อยู่บนถนนสายหลัก ใกล้คลอง Rideau ใกล้ศูนย์การค้ากลางเมือง และอยู่ใกล้กับแหล่งกองหิมะที่ขนมาทิ้ง ก็เลยได้สัมผัสกับความต่างที่เราไม่คิดว่าจะมี คือ เข้าไปกลางเดือนเมษายน อุณหภูมิอบอุ่นมากพอที่จะใส่เสื้อยืดนั่งชมดนตรีในสวนได้อย่างสะบาย  แต่กองน้ำหิมะนั้นยังละลายไม่หมดเลย   จากนั้นก็ได้เห็นในอีกหลายที่ในยุโรป ในญี่ปุ่น ว่าในช่วงที่อากาศกำลังสะบายนั้น ก็ยังคงมีกองหิมะที่แข็งเป็นน้ำแข็งยังละลายไม่หมด

เล่ามาเพื่อจะให้เห็นภาพว่า สันเขื่อนของ end moraine lake นั้น น้ำที่อยู่ในรูพรุนจะยังคงความสามารถคงสภาพเป็นน้ำแข็งได้อยู่หลายเดือน คร่อมช่วงฤดูอากาศอบอุ่นได้อย่างสะบายๆ   เขื่อนจึงยังไม่รั่วซึม  จนกระทั่ง...    

[naitang]

ขอบพระคุณสำหรับรูปหน้าหนาวในอ๊อตตาวาครับ

ทำให้ย้อนรำลึกถึงครั้งไปปฏิบัติงานคร่อม 2 ช่วงฤดูหนาว กับช่วงสั้นๆใน 1 ช่วงอบอุ่น   ช่วงหนึ่งที่ไปอยู่นั้นหนาวจัดลงไปมากกว่า -30 องศา ปรกติก็แถวๆ -15+/- ทำให้ทราบเลยว่า บรรดาเสื้อผ้าที่เรียกว่าใช้กับหน้าหนาวที่มีขายกันอยู่ในตลาดทั่วไปในต่างประเทศนั้น สามารถใช้ได้และให้ความอบอุ่น (แม้สวมทับ ใส่หลายชั้น ...) ได้ไม่เกินประมาณ -20 องศา ใส่แล้วทนได้ไม่เกินประมาณ 20 นาที อาการเหมือนกับโดนเข็มความเย็นแทงทะลุเสื้อผ้าเข้ามาถึงผิวหนังเลย  ถุงมือที่เหมาะสมที่สุดคือแบบนวมนักมักมวย แบบแยกนิ้วเอาไม่อยู่ครับ

เสื้อผ้าสำหรับอุณหภูมิที่มากกว่า -20 นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่งเฉพาะสำหรับเขาเลยทีเดียว

[naitang]

ผ่านเรื่องรูพรุนของ moraine ถูกอุดด้วยน้ำแข็งจนน้ำซึมผ่านไม่ได้  คราวนี้ก็มาถึงเรื่องว่า แล้วน้ำรั่วซึมออกไปจนหมดได้อย่างไร
ก็คงจะอธิบายได้ดังนี้

เมื่อน้ำในรูพรุนกลายเป็นน้ำแข็งนั้น น้ำก็เบ่งขยายตัวเอง ซึ่งมีกำลังมากพอที่จะเบ่งกองที่เป็น moraine ทั้งกองให้พองขึ้น และขยับปรับการเรียงตัวของพวกเศษหินดินทรายที่เป็นส่วนประกอบของกอง moraine นั้นๆ

เมื่อเข้าสู่ช่วงอบอุ่น น้ำแข็งในรูพรุนบริเวณส่วนผิวของ moraine ก็จะละลายไหลซึมออกมา แต่ส่วนลึกยังคงมีความเย็นและยังเป็นน้ำแข็งอยู่ พอเข้าช่วงอากาศเย็นจัด น้ำในรูพรุนในส่วนลึกของ moraine คงสภาพแข็งต่อไป แต่รูพรุนในบริเวณกลับกลายเป็นรูพรุนที่ว่างลง เนื่องจากน้ำซึมออกไปแล้ว พอเข้าช่วงอากาศอบอุ่นอีกครั้ง น้ำในรูพรุนในส่วนลึกจากผิวมากกว่าเดิมก็จะละลายซึมออกไป เหตุการณ์เกิดขึ้นซ้ำๆจนในที่สุดก็ไม่เหลือน้ำแข็งอุดอยู่ในรูพรุน   น้ำก็จะซึมผ่านได้อย่างสะบาย