แนวแตก (ธรณีวิทยา)

ในทางธรณีวิทยานั้น คำว่า แนวแตก (อังกฤษ: joint) จะหมายถึงรอยแตกในหินที่ไม่มีการเคลื่อนที่ไปตามแนวระนาบของรอยแตกนั้น (ไม่ว่าจะขึ้น ลง หรือไปตามด้านข้างก็ตาม) ของหินด้านหนึ่งเทียบกับหินอีกด้านหนึ่งของแนวระนาบรอยแตกนั้น แนวแตกมักมีระยะห่างสม่ำเสมอกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะทางกลศาสตร์ของหินหนึ่งๆหรือความหนาของชั้นหินที่เกี่ยวข้อง โดยทั่วไปแนวแตกจะเกิดเป็นชุดๆ โดยชุดหนึ่งๆจะประกอบด้วยรอยแตกหลายแนวที่ขนานกันไป

แนวแตกเสาเหลี่ยมของหินบะซอลต์ในตุรกี

แนวแตกเสาเหลี่ยมในหินบะซอลต์ ที่ Marte Vallis บนดาวอังคาร

แนวแตกเสาเหลี่ยมในหินบะซอลต์ของ Giant's Causeway ในไอร์แลนด์

แนวแตกเสาเหลี่ยมในหินแอนดีไซต์ที่ Tōjinbō ในญี่ปุ่น

ชุดของแนวแตกบนระนาบชั้นหินในหินแผ่น (flagstone) ที่ Caithness ในสก๊อตแลนด์

การเกิด

แนวแตกทั้งหลายที่เกิดขึ้นในหินแข็งเกิดจากถูกดึงออกด้วยแรงที่มากเกินจุดแตกหักของหินที่มีคุณสมบัติแกร่งและเปราะ การแตกของหินจะเกิดเป็นแนวระนาบขนานไปกับแนวความเค้นหลักสูงสุดและจะตั้งฉากกับแนวความเค้นต่ำสุด (ทิศทางที่หินแตกออก) ซึ่งจะนำไปสู่การพัฒนาเป็นชุดของแนวแตกชุดหนึ่งๆที่มีทิศทางขนานกันไป การเสียรูปทรงต่อเนื่องไปอาจนำไปสู่การพัฒนาชุดแนวแตกเพิ่มเติมขึ้นอีกชุดหนึ่งหรือมากกว่านั้น การปรากฏชุดแนวแตกแรกจะส่งผลต่อทิศทางของความเค้นอย่างมาก บ่อยครั้งที่จะพบว่าทำให้เกิดชุดแนวแตกชุดต่อมาที่ทำมุมกับชุดรอยแตกแรกเป็นมุมกว้าง ชุดแนวแตกทั้งหลายปรกติจะมีช่วงระยะห่างที่คงที่ซึ่งโดยคร่าวๆแล้วจะเป็นสัดส่วนกันกับความหนาของชั้นหินนั้น

ประเภทของแนวแตก

แนวแตกทั้งหลายจะจำแนกออกตามกระบวนการของมัน (ถ้ารู้)

แนวแตกเทคโทนิก

แนวแตกเทคโทนิกเกิดขึ้นระหว่างช่วงของการเปลี่ยนรูปทรงในทันทีที่แรงเค้นแตกต่างสูงมากพอที่จะทำให้หินเกิดการแตกออกโดยไม่คำนึงถึงแบบแผนทางเทคโทนิก บ่อยครั้งที่พบว่ามันจะเกิดขึ้นพร้อมๆกันกับการเกิดรอยเลื่อน การวัดรูปแบบของรอยแตกเทคโทนิกมีประโยชน์ในการวิเคราะห์ประวัติทางเทคโทนิกของพื้นที่ได้เพราะว่ามันจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับทิศทางของแรงเค้นในช่วงเวลาของการเกิด

แนวแตกที่เกิดจากสิ่งปิดทับด้านบนอยู่ถูกนำออกไป

แนวแตกมักเกิดจากการยกตัวของพื้นที่ที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนนำเอาหินด้านบนแตกหลุดออกไปแล้วยังผลให้เกิดการลดแรงกดทับทำให้หินด้านล่างเกิดการดึงขยายตัวออกไปทางด้านข้าง แนวแตกที่เกิดสัมพันธ์กับการที่สิ่งปิดทับด้านบนถูกนำออกไปจากการยกตัวและจากการกัดกร่อนนี้มีทิศทางการวางตัวที่มีผลมาจากแรงความเค้นหลักระหว่างที่มีการยกตัว ทั้งนี้จะต้องให้ความระมัดระวังในความพยายามที่จะเข้าใจแรงความเค้นทางเทคโทนิกในอดีตเพื่อที่จะแยกแยะชนิดของรอยแตก ถ้าเป็นไปได้ก็ระหว่างรอยแตกเทคโทนิกกับรอยแตกที่เกิดจากสิ่งปิดทับด้านบนถูกนำออกไป

แนวแตกจากการแยกเป็นกาบมน (exfoliation joint) เป็นกรณีพิเศษของแนวแตกที่เกิดจากสิ่งปิดทับถูกนำออกไปจะเกิดที่และขนานไปกับพื้นผิวดินปัจจุบันในหินที่มีแรงความเค้นกดดันสูง

แนวแตกจากการเย็นตัว

แนวแตกก็สามารถเกิดขึ้นได้จากการเย็นตัวลงของมวลหินที่ร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งลาวาที่ทำให้เกิดแนวแตกจากการเย็นตัว (cooling joints) ซึ่งปรกติแล้วจะเกิดเป็นแนวแตกเสาเหลี่ยม (columnar jointing) ในแนวดิ่ง ระบบแนวแตกที่เกิดร่วมกับการเย็นตัวมักพบเกิดเป็นรูปหลายเหลี่ยมเพราะว่าการเย็นตัวทำให้เกิดความเค้นที่มีสภาพเหมือนกันทุกทิศทุกทางในแนวระนาบของชั้นหิน

การศึกษาแนวแตกจากภาพ

การแผ่ขยายออกไปของแนวแตกสามารถศึกษาได้โดยใช้เทคนิคการศึกษาแนวแตกจากภาพ (fractography) ซึ่งลักษณะร่องรอยอย่างเช่นโครงสร้าง hackle และ plumose สามารถใช้ตรวจสอบทิศทางการแผ่ขยายออกไปและบางทีอาจรวมถึงทิศทางของแรงความเค้นหลักด้วย.

ความสำคัญของความแกร่งของหินและเสถียรภาพของความลาดชัน

แนวแตกทำให้เกิดลักษณะนึ่งที่เป็นลักษณะที่สำคัญที่สุดของความไม่ต่อเนื่องในมวลของหินคือการไม่มีความต้านทานแรงดึง (tensile strength)

ดูเพิ่ม

• Tessellated pavement

อ้างอิง

1. Ladeira,F.L. & Price,N.J. 1981. Relationship between fracture spacing and bed thickness. Journal of Structural Geology, 3, 179-183
2. Engelder,T. & Geiser,P. 1980. On the use of regional joint sets as trajectories of paleostress fields during development of the Appalachian Plateau, New York. Journal of Geophysical Research, 85, B11, 6319-6341.
3. Roberts,J.C. 1995. Fracture surface markings in Liassic limestone at Lavernock Point, South Wales. Geological Society, Thailand via , Special Publications; v. 92; p. 175-186