การผุพังทางกายภาพ (physical weathering)

         ความร้อน และน้ำค้างแข็งเมื่อไปเกาะที่หินนานๆ หินก็จะผุพัง น้ำแข็งทำให้รอยแยกขยายเพิ่มขึ้นได้การผุพังทางกายภาพ เป็นการเปลี่ยนรูปร่างของหินที่ประกอบกันอยู่ในพื้นที่ หรือการที่หินแตกแยกออกแต่ยังคงอยู่กับที่ การผุพังทางกายภาพจึงเป็นการเปลี่ยนรูปร่างภายนอก ส่วนมากจะเกี่ยวข้องกับแรงกระทำที่มีทั้งการหดตัว และการขยายตัวของเนื้อหินจากสาเหตุต่างๆ แล้วทำให้หินนั้นแตกออก เช่น น้ำฝนที่แทรกซึมเข้าไปในเนื้อหินทำให้เกิดช่องว่างในเนื้อหินแล้วทำให้เกิดรอยแตกในเนื้อหิน หรือการแปรสัณฐานที่ทำให้หินเกิดเป็นรอยแตก รอยแยก (ภาพที่1.24 )

          นอกจากนั้นการหดตัวของหิน / แร่ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอากาศเนื่องมาจากอุณหภูมิในฤดูร้อน ฤดูหนาว หรือกลางวัน กับกลางคืน ก็ทำให้หินที่เกิดในพื้นที่นั้นมีการแตกออก สิ่งมีชีวิต เช่น ต้นไม้ มีรากชอนไชเข้าไปตามชั้นหิน เมื่อเจริญเติบโตขึ้นมาก็ทำให้หินนั้นแตกออกก็จัดเป็นการผุพังทางกายภาพเช่นกัน (ภาพที่1.25)

          ผลจากการผุพังทางกายภาพเมื่อเกิดขึ้นเป็นบริเวณกว้างๆ ณ ที่ใดที่หนึ่งแล้ว อาจจะทำให้พื้นผิวโลกบริเวณนั้นเปลี่ยนไปเกิดเป็นภูมิลักษณ์รูปแบบเฉพาะใหม่ขึ้นมา เช่น แพะเมืองผี จ.แพร่ ป่าหินงาม จ.ชัยภูมิ ซึ่งเกิดจากการผุพังโดยน้ำโดยเฉพาะน้ำฝน น้ำไหล และลม (ภาพที่1.26)

การผุพังทางเคมี (chemical weathering)  

          น้ำเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง การผุพังทางเคมี เป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในเนื้อหินแล้ว
ทำให้หินเปลี่ยนทั้งรูปทรงและส่วนประกอบของเนื้อหิน ชนิดของปฏิกิริยาการผุพังทางเคมีแบ่งออกได้ดังนี้

         กระบวนการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกอีกทางหนึ่งคือ การเปลี่ยนแปลงโดยทางน้ำ ซึ่งทางน้ำในที่นี้ หมายถึง น้ำที่ไหลมาตามลำน้ำทั้งหมด ทั้งแม่น้ำ ลำคลอง ลำห้วย เป็นต้น ภูมิลักษณ์บนผิวโลกส่วนหนึ่งกำเนิดมาจากการสะสมโดยทางน้ำหลายยุคหลายสมัยทางธรณีกาล พื้นที่เหล่านี้เกิดการเปลี่ยนแปลง โดยผ่านกระบวนการต่างๆ ทางธรณีวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการผุพังและการกร่อน

           นักธรณีวิทยาพบว่า ทางน้ำทั้งหลายที่ไหลผ่านพื้นผิวโลกมีการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ โดยแบ่งออกเป็น 3 ระยะ คือระยะเริ่มต้น หรือ ยุคต้น (youth) ยุคกลาง (maturity) และ ยุคปลาย (old age) แต่ละช่วงอายุเหล่านี้จะให้ภูมิลักษณ์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของหิน ระดับความสูงของพื้นที่ และฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละปี ในพื้นที่ที่เป็นภูเขา ทางน้ำพัฒนาขึ้นมาตามความลาดชันของพื้นที่ กระแสน้ำจะกัดเซาะหินที่ไหลผ่าน ถ้าบริเวณที่น้ำไหลผ่านมีระดับน้ำต่างกัน ก็จะเกิดเป็นน้ำตก ถ้าทางน้ำกัดเซาะชั้นหินที่ขวางทางน้ำในพื้นที่ค่อนข้างราบก็จะกลายเป็นแก่ง (rapids) และในชั้นหินที่เอียงเทน้อย มักจะเกิดหลุมกลมที่เรียกว่า กุมภลักษณ์ (potholes) (ภาพที่ 1.27) ซึ่งกุมภลักษณ์นั้นเกิดจากการกัดเซาะโดยกรวดที่พัดพามากับสายน้ำ และทางน้ำเมื่อผ่านพื้นที่ราบที่ชั้นหินอยู่ลึกและมีดินคลุม การกัดเซาะก็จะเกิดขึ้นได้ง่าย เกิดเป็นทางคดเคี้ยวมาก เรียกว่า ทางน้ำโค้งตวัด (meander stream) ทางน้ำลักษณะนี้จะมีการกัดเซาะน้อยลง ส่วนมากจะมีการสะสมตะกอนในช่วงน้ำหลาก เกิดเป็นที่ราบน้ำท่วมถึง (flood plain) และเมื่อระดับน้ำลด กระแสน้ำเปลี่ยน แนวการไหลตัดขาดจากทางน้ำเดิม ส่วนของทางเดิมที่ถูกละทิ้งไว้ก็จะเป็นทะเลสาบรูปแอก (oxbow lake) และรอยโค้งตวัด (meander scars) ซึ่งทางน้ำที่มีลักษณะโค้งตวัดแบบนี้จัดเป็นทางน้ำยุคปลาย

          การกัดกร่อนด้วยน้ำใต้ดิน ฝนที่ตกลงมาสู่ภูมิลักษณ์แบบต่างๆ จะซึมซาบลงไปในดิน บริเวณที่เป็นหินปูนที่มีภูมิลักษณ์แบบคาสต์ (karst landform) ซึ่งหินปูนละลายน้ำได้ง่าย น้ำบางส่วนที่ไหลซึมลงไปตามรอยแตก รอยแยกในหินปูน ทำให้ช่องว่าง/โพรงในหินปูนบริเวณนั้นขยายกว้างขึ้นและกระบวนการนี้เกิดขึ้นในหินปูนที่อยู่ใต้ดินด้วย

          การกัดเซาะด้วยน้ำส่วนมากจะเกิดอยู่ตามแนวระนาบชั้นหินปูน (bedding plane) และตามรอยแตก (joint) ที่ตัดแนวชั้นหินและอาจจะเกิดการกัดเซาะจากทางน้ำใต้ดินที่มีระดับน้ำเอ่อล้นอยู่นาน

          การกัดเซาะจากน้ำจะทำให้ปูนถูกชะล้างละลายออกไป ในที่สุดก็จะมีภูมิลักษณ์เป็นโพรงถ้ำ เมื่อเวลาผ่านไปนานๆ และระดับน้ำจะลดลงเรื่อยๆ ซึ่งการลดลงของระดับน้ำจะทำให้เกิดการกัดเซาะในทางลึกลงไปเรื่อยๆ จนถึงชั้นหินที่มีความทนทานสูง การกัดเซาะในหินปูนจะเกิดเป็นอุโมงค์ถ้ำยาวตามทางน้ำ และเมื่อทางน้ำเริ่มไหลไปกัดเซาะแนวอื่น พื้นที่ซึ่งเกิดจากการกัดเซาะเดิมก็จะเป็นห้องโถงแห้งในถ้ำ ถ้าถ้ำถูกกัดเซาะภายในมากและขยายพื้นที่ออกจนทำให้เพดานถ้ำพังลงมา ทำให้เกิดเป็นหลุมลึกค่อนข้างกลมอยู่บนผิวเหนือเพดานถ้ำ (doline) บางครั้งก็เรียกว่า หลุมยุบ (sink hole) ถ้าหลุมนั้นถูกกัดเซาะด้วยน้ำที่ไหลเซาะลงไป ทำให้เกิดการพังทลายเป็นช่องตรงจากบนลงล่าง สารละลายแคลเซียมคาร์บอเนตในถ้ำที่ถูกน้ำใต้ดินแทรกซึมเข้าไป จะตกผลึกแร่แคลไซต์ใหม่ ณ ที่นั้นจากผนังถ้ำลงมา ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะค่อยๆ หายไปจากเดิมทำให้น้ำมีสภาพเป็นกรดอ่อน สามารถจับแร่
แคลไซต์ให้ตกผลึกลงมาเป็นหินย้อย (stalactites) และเมื่อน้ำนี้หยดถึงพื้นก็จะทำให้แคลไซต์สะสมพอกพูนขึ้นเป็นหินงอก (stalagmite)

         นอกจากนั้นแคลไซต์ยังมีการตกตะกอนจากทางน้ำใต้ดินที่ไหลผ่านไปตามพื้นในอดีต มีการพอกพูนขึ้นเป็นเหมือนตะพักและคั่นบันไดสวยงาม เช่น บริเวณน้ำตกเอราวัณในจังหวัดกาญจนบุรี ถ้ำในประเทศไทยมีมากมายในพื้นที่หินปูน มีทั้งถ้ำที่ยังคงมีทางน้ำใต้ดินไหลอยู่ภายใน และถ้ำลอดซึ่งทางน้ำในถ้ำไหลผ่านออกมาสู่พื้นที่ด้านนอก ถ้ำเป็นภูมิลักษณ์ที่อ่อนไหวมาก ต้องมีการอนุรักษ์ความชื้นในถ้ำเป็นพิเศษ เพื่อรักษาสภาพธรรมชาติของถ้ำให้ยั่งยืน