ชายฝั่งทะเล Shoreline

ชายฝั่งทะเลShoreline

กำเนิดและส่วนประกอบของน้ำทะเลOrigin and composition of seawater • น้ำทะเลเป็นสารละลายที่ซับซ้อนของเกลือ โดยมีเกลือละลายอยู่ 3.5% โดยน้ำหนัก ถึงแม้ว่าเปอร์เซ็นต์ของเกลือในน้ำทะเลจะน้อย แต่เมื่อพิจารณาจากปริมาณจะพบว่าเป็นมหาศาลมาก ถ้าหากน้ำในมหาสมุทรระเหยไปหมด จะได้ชั้นเกลือหนาถึง 60 เมตร

ค่าความเค็ม (salinity) เป็นสัดส่วนของเกลือที่ละลายกับน้ำบริสุทธิ์ ส่วนประกอบหลักที่พบมากในน้ำทะเล ได้แก่ sodium chloride (NaCl) ประมาณ 23.48 กรัม magnesium chloride (MgCl2) ประมาณ 4.98 กรัม sodium sulfate(NaSO4) ประมาณ 3.92 กรัม calcium chloride (CaCl2) ประมาณ 1.10 กรัม potassium chloride (KCl) ประมาณ 0.66 กรัม sodium bicarbonate (NaHCO3) ประมาณ 0.192 กรัม

จะพบว่าเกลือส่วนใหญ่เป็น sodium chloride สารประกอบ 5 ตัวแรกรวมกันจะมีปริมาณประมาณ 99% ของเกลือที่อยู่ในน้ำทะเล และสารประกอบทั้ง 5 ตัว จะประกอบด้วยธาตุเพียง 7 ชนิดเท่านั้น ธาตุเหล่านี้มีความสำคัญมากต่อการรักษาสภาพแวดล้อมทางเคมีสำหรับสิ่งมีชีวิตในทะเล

แหล่งของเกลือในทะเลมาจากการผุพังทางเคมีของหินจากบนแผ่นดิน สารละลายจากแผ่นดินเดินทางมาถึงทะเลโดยทางน้ำประมาณ 2.5 พันล้านตันต่อปี แหล่งของเกลืออีกแหล่งหนึ่งมาจากภายในโลก โดยการระเบิดของภูเขาไฟ ให้น้ำและก๊าซปริมาณมหาศาล

ถึงแม้ว่าทางน้ำจากแผ่นดินและการระเบิดของภูเขาไฟ จะช่วยเพิ่มปริมาณเกลือให้กับน้ำทะเล แต่ค่าความเค็มของน้ำทะเลไม่เพิ่มขึ้น ซึ่งเนื่องจากเกลือบางส่วนจะถูกพืชและสัตว์นำไปใช้ในการเจริญเติบโตและการสร้างเปลือกแข็งของพืชและสัตว์ และยังมีการตกตะกอนทางเคมีของน้ำทะเลกลายเป็นตะกอนเคมี

Currents • น้ำทะเลมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา กระแสน้ำที่ไหลอยู่ในมหาสมุทร เกิดจากปัจจัย 2 ประการคือ 1. Tidal current 2. Density current

Tidal currents • แรงดึงดูดระหว่าง ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์และโลก ทำให้เกิดกระแสน้ำขึ้นน้ำลง ความเร็วคลื่น อาจมีค่าหลายกิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าสภาพเหมาะสม

กระแสน้ำขึ้นน้ำลงที่ใกล้ชายฝั่ง มักสัมพันธ์กับลักษณะภูมิประเทศของชายฝั่ง หรือบริเวณใกล้เคียง มีความรุนแรงมากกว่าคลื่นที่อยู่กลางทะเลลึก

Density currents • ความหนาแน่นของน้ำทะเลแต่ละบริเวณมีความแตกต่างกัน ขึ้นกับค่าความเค็ม อุณหภูมิ และปริมาณสารแขวนลอย ความแตกต่างของความหนาแน่นทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำ น้ำที่มีค่าความเค็มสูงจะหนักกว่าน้ำที่มีค่าความเค็มต่ำ และจะจมตัวลงอยู่ด้านใต้ น้ำที่มีอุณหภูมิต่ำจะจมตัวอยู่ใต้น้ำที่มีอุณหภูมิสูง และน้ำที่มีปริมาณสารแขวนลอยในน้ำมากจะหนักและจมตัวอยู่ใต้น้ำที่มีสารแขวนลอยน้อย

ความแตกต่างของอุณหภูมิ เป็นปัจจัยสำคัญอันหนึ่งในการหมุนเวียนของน้ำ ในทะเลลึก • turbidity current มีสาเหตุมาจากความแตกต่างของปริมาณสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำ

การวิเคราะห์ตัวอย่างจากพื้นมหาสมุทร พบว่ามีการเรียงตัวของเม็ดตะกอน จากเม็ดตะกอนขนาดใหญ่ที่วางตัวอยู่ด้านล่างค่อยๆเปลี่ยนไปเป็นเม็ดตะกอนขนาดเล็กวางตัวอยู่ด้านบน ซึ่งเรียกว่า graded bedding อาจได้มาจาก turbidity current พัดพาเอาตะกอนขนาดต่างๆ มาสะสมตัว โดยที่ตะกอนขนาดใหญ่จะตกจมบนพื้นมหาสมุทรก่อน เรียกการสะสมตัวในลักษณะนี้ว่า turbidites

turbidity currrent อาจเกิดจาก slump หรือ slide ของวัตถุ บนที่ลาดของมหาสมุทร ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง หรือจากการเกิดแผ่นดินไหว

Shoreline • น้ำที่อยู่ในมหาสมุทร ทะเลสาบมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา การเคลื่อนที่อาจเนื่องจาก ลม แรงดึงดูดระหว่างดวงดาว ปรากฏการณ์แผ่นดินไหว หรือ ความแตกต่างของความหนาแน่นของน้ำ เมื่อน้ำมีการเคลื่อนที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะชายฝั่งของแผ่นดิน การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นทุกวันทุกฤดูกาลไม่มีวันหยุด

Waves • เมื่อลมเคลื่อนที่ผ่านผิวหน้าของน้ำในทะเล มหาสมุทร กระแสลม (turbulent flow) จะไปรบกวนผิวหน้าของน้ำ ดันให้ผิวหน้าของน้ำจมตัวลงและยกตัวขึ้น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความดันในแต่ระดับของน้ำ ทำให้ผิวหน้าของน้ำเกิดเป็นลูกคลื่น พลังงานส่วนหนึ่งของลมจะถูกถ่ายทอดให้กับน้ำ และเริ่มเคลื่อนที่จากจุดกำเนิดเข้าสู่ชายฝั่ง

Shoreline features • การกร่อนและการสะสมตัว เป็นตัวการที่ทำให้เกิดลักษณะภูมิประเทศต่างๆตามชายฝั่ง ภาพตัดขวางของชายฝั่งจากจุดเหนือระดับน้ำสูงสุดและจุดใต้ระดับน้ำต่ำสุด แสดงให้เห็นลักษณะที่สำคัญที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องอันเนื่องจากอิทธิพลของคลื่นและกระแสน้ำตามชายฝั่ง

Feature caused by erosion • Wave-cut cliff เป็นลักษณะที่เกิดเนื่องจากการกร่อนของคลื่นตามชายฝั่ง โดยเฉพาะในบริเวณที่มีหน้าผาชันหันออกสูงทะเล เมื่อคลื่นวิ่งเข้ากระแทกกับส่วนฐานของหน้าผาชัน พลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ในการทำให้เกิดการกร่อนของฐานหน้าผา อัตราการกร่อนจะขึ้นอยู่กับความคงทนของชั้นหินและพื้นที่ของชายฝั่งที่คลื่นวิ่งเข้าหา

เมื่อเวลาผ่านไป หน้าผาชันก็จะถล่ม เกิดเป็นหน้าผาชันอันใหม่ถอยเข้าหาแผ่นดิน ส่วนที่เหลืออยู่ด้านหน้าเป็นพื้นที่ราบที่เรียกว่า wave-cut terrace คลื่นซึ่งวิ่งเข้าหาชายฝั่งตลอดเวลา จะทำให้พื้นที่มีความเรียบมากขึ้นและมีความกว้างของ terrace จะมากขึ้น เศษหินที่ได้จากการกัดกร่อนบางส่วนจะตกสะสมตัวอยู่ในบริเวณชายฝั่งและถูกพัดพาออกสู่ทะเลภายหลัง

คลื่นที่เข้ากระแทก wave-cut clift ทำให้เกิดลักษณะภูมิประเทศต่างๆ เนื่องจากความแตกต่างในการต้านทานการกร่อนของชั้นหินแต่ละชั้น คลื่นอาจทำให้เกิดช่องภายในหินที่เรียกว่า sea caves หากว่าคลื่นกัดกร่อนจนเกิดเป็นรูทะลุ กลายเป็น sea arch และเมื่อเพดานของ sea arch หล่มลงมา จะกลายเป็นมวลของหินที่ล้อมรอบด้วนน้ำ ที่อยู่ด้านหน้าของ clift เรียกว่า stack

Feature caused by deposition • มีลักษณะทางภูมิประเทศหลายลักษณะ ที่ได้จากการสะสมตัวของตะกอนตามชายฝั่ง โดยที่ตะกอนกัดกร่อนมาจากแผ่นดิน ถูกพัดพามาสะสมตัวโดยคลื่น และ longshore current มาสะสมตัวเมื่อคลื่นและกระแสน้ำมีพลังงานลดลง หากตะกอนทรายมาสะสมตัวเป็นสันทรายยาว ที่งอกออกจากแผ่นดิน เรียกว่า spit

สันทรายที่งอกยาวออกไป ในบริเวณที่เป็นปากอ่าวขวางทางเข้าออกของน้ำทะเล หาดทรายนี้เรียกว่า bay barriers หรือ baymouth bar แอ่งน้ำด้านหลังสันทรายนี้จะเรียกว่า lagoon เมื่อช่องทางเชื่อมต่อระหว่างทะเลสาบที่อยู่ด้านหลังหาดทรายกับทะเลเหลือเพียงช่องทางเล็กๆ เรียกว่า tidal inlet ชายหาดที่ปิดกั้นอยู่ด้านหน้าของปากอ่าว แต่ไม่มีส่วนที่เชื่อมต่อกับแผ่นดิน เรียกว่า barrier island

หากสันทรายที่งอกออกจากแผ่นดินเป็นตัวเชื่อมระหว่างแผ่นดินกับเกาะ หรือเชื่อมระหว่างเกาะต่างๆจะเรียกว่า tombolo

Reef • reef เป็นลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่เกิดขึ้นในบริเวณชายฝั่งที่มีลักษณะเฉพาะ เกิดจากสิ่งมีชีวิตในทะเล เช่น ปะการัง สาหร่าย ฟองน้ำ และสัตว์ทะเลไม่มีกระดูกสันหลัง เจริญเติบโตได้ดีในภูมิอากาศแบบอบอุ่น (semitropical และ tropical) และระดับน้ำไม่ลึก

ส่วนบนของ reef ที่เป็นที่อาศัยของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ต้องการแสงแดดในการเจริญเติบโต สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สร้างโครงสร้างใหม่บนโครงสร้างเก่าที่ตายแล้ว โดยการใช้ calcium carbonate ที่ได้จากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เพิ่มเติมเข้าไปในโครงสร้างเดิม reef สามารถเพิ่มความยาวขึ้นได้เมื่อระดับน้ำสูงขึ้น

reef แบ่งออกได้เป็น 3 ลักษณะคือ fringing reef barrier reef atolls

fringing reef เกิดติดกับแผ่นดินในบริเวณที่มีแหล่งอาหาร มีความกว้าวประมาณ 0.5 ถึง 1 กิโลเมตร บริเวณที่เป็น delta และปากแม่น้ำจะไม่เจริญเติบโต เนื่องจากน้ำที่มีความขุ่นจากเศษดิน

barrier reef เกิดล้อมรอบแผ่นดิน โดยมีทะเลสาบเป็นตัวกั้นกลางระหว่างแผ่นดินและ reef มีความกว้างประมาณ 20 กิโลเมตร

atolls เป็น reef รูปร่างเป็นวงกลม ที่เติบโตในบริเวณน้ำลึก ล้อมรอบทะเลสาบตื้นๆไว้ โดยไม่มีแผ่นดินอยู่ตรงกลาง จากการศึกษาในรายละเอียดพบว่า atolls เกิดบนเกาะภูเขาไฟที่ค่อยๆจมตัวลงใต้น้ำ

ชายฝั่งทะเล Shoreline