บทที่3"ปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา"

ปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา

          โลกที่เราอาศัยและทำกิจกรรมอันหลากหลายนี้   ถึงแม้จะเป็นของแข็ง   แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงมีการเคลื่อนไหวอย่างช้าๆ อยู่ตลอดเวลาด้วยแรงและพลังอันมากมาย   ถ้าโลกเคลื่อนไหวผิดปกติโดยทันทีทันใดจะเกิดปรากฏการณ์ทางธรณีที่เรียกว่า แผ่นดินไหว ซึ่งมีทั้งการเคลื่อนไหวเพียงเล็กน้อยที่ทำให้พื้นดินสั่นไหวพอรู้สึกได้   จนกระทั่งถึงการเคลื่อนที่อย่างรุนแรง   ทำให้บ้านเรือนพังทลายและประชาชนเสียชีวิต  

 ระดับ และความรุนแรงของแผ่นดินไหว

ระดับ	ลักษณะความรุนแรง
I	คนไม่รู้สึกถึงการสั่นไหว   แต่เครื่องมือตรวจจับสัญญาณได้
II	รู้สึกได้เฉพาะคนที่อยู่นิ่งๆ หรืออยู่บนอาคารสูงๆ สิ่งของแกว่งไกวช้าๆ เล็กน้อย
III	คนในบ้านรู้สึกเล็กน้อยเหมือนรถบรรลุเล็กแล่นผ่านและพอจะประมาณความนานของการสั่นไหวได้   แต่คนส่วนใหญ่ไม่คิดว่าเกิดแผ่นดินไหวขึ้น
IIIV	คนส่วนมากที่อยู่ในบ้านและบางส่วนที่อยู่ข้างนอกรูสึกเหมือนรถบรรทุกหนักแล่นผ่าน รถยนต์ที่จอดอยู่จะโยก   ของในบ้านสั่นไหว
IV	รู้สึกได้เกิดทุกคน   ของชิ้นเล็กจะเคลื่อนที่   ลูกตุ้มนาฬิกาอาจหยุด
V	ทุกคนรู้สึกได้   คนที่เดินอยู่จะเอียงเซ   เครื่องเรือนหนักอาจเคลื่อนที่   ต้นไม้สั่นไหวชัดเจน   เกิดความเสียหายเล็กน้อย
VII	ทุคนวิ่งออกนอกอาคาร  ยืนได้ไม่มั่นคง   คนขับรถอยู่สามารถรู้สึกการสั่นไหว   อาคารมาตรฐานปานกลางเสียหายเล็กน้อย   เกิดคลื่นน้ำในบึง
VIII	มีผลต่อการบังคับรถ   อาคารที่ออกแบบพิเศษเสียหายเล็กน้อย   อาคารมาตรฐานปานกลางเสียหายชัดเจนและบางส่วนพังทลาย   อาคารมาตรฐานต่ำเสีย
IX	อาคารออกแบบพิเศษเสียหายชัดเจน   อาคารมาตรฐานสูงจะเคลื่อนหนีศูนย์    อาคารมาตรฐานปานกลางเสียหายและพังทลาย   สิ่งก่อสร้างเคลื่อนจากฐาน แผ่นดินแยก
X	อาคารไม้ปลูกสร้างดีบางหลักถูกทำลาย   ตึกส่วนใหญ่ถูกทำลายพร้อมฐานราก   แผ่นดินแยกถล่มเป็นบริเวณกว้าง   รางรถบิดงอ   ดินริมตลิ่งและที่ชันจะถล่ม   โคลนทรายพุ่งขึ้นจากรอยแยกของแผ่นดิน   น้ำกระเซ็นขึ้นตลิ่ง
XI	อาคารพังทลายเกือบหมด   สะพานถูกทำลาย   แผ่นดินแยกอย่างชัดเจนรางรถบิดงออย่างมากท่อใต้ดินเสียหายไม่สามารถใช้การ ได้   ดินถล่มและเลื่อนไหล
XII	ทุกสิ่งโดยรวมถูกทำลาย   พื้นดินเป็นลอนคลื่น   แนวระดับสายตาบิดเบี้ยวไป  วัตถุกระเด็นขึ้นไปในอากาศ

มาตราริกเตอร์

มาตรา วัดขนาดแผ่นดินไหวของริกเตอร์ (The Richter Magnitude Scale) พัฒนาโดย ชาร์ล เอฟ ริกเตอร์ นักธรณีวิทยาชาวอเมริกาเมื่อปี พ.ศ.2478 เป็นมาตราที่วัดขนาดของแผ่นดินไหว ซึ่งบันทึกได้จากเครื่องวัดคลื่นไหวสะเทือนโดยใช้หน่วย “ริกเตอร์” (Richter) เป็นตัวเลขที่ทำให้สามารถเปรียบเทียบขนาดของแผ่นดินไหวต่างๆ กันได้ โดยคำ นวนจากสูตรทางคณิตศาสตร์เป็น logarithm ของความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึกได้ ยกตัวอย่างเช่น แผ่นดินไหวขนาด 7 ริกเตอร์ มีความรุนแรงเป็น 10 เท่าของแผ่นดินไหวขนาด 6 ริกเตอร์ และมีความรุนแรงเป็น 100 เท่าของแผ่นดินไหวขนาด 5 ริกเตอร์

ขนาด (Magnitude) ของแผ่นดินไหวเป็นตัวเลขทางคณิตศาสตร์ที่บ่งชี้ความร้ายแรงของแผ่นดินไหวที่ เกิดขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นที่ระดับเป็นศูนย์ โดยกำหนดให้แผ่นดินไหวที่เกิดที่ระดับเป็นศูนย์ มีค่าความสูงของคลื่น 0.001 มม. ที่ระยะทาง 100 กิโลเมตร จากศูนย์กลางแผ่นดินไหว (Epicenter) ขนาดของแผ่นดินไหวตามมาตราริกเตอร์บอกเป็นตัวเลข จำนวนเต็มและจุดทศนิยม ดังนี้

ขนาดแผ่นดินไหว (ริกเตอร์) ประเภท

<3.0 แผ่นดินไหวขนาดเล็กมาก (Micro)

3.0 - 3.9 แผ่นดินไหวขนาดเล็ก (Minor)

4.0 - 4.9 แผ่นดินไหวขนาดค่อนข้างเล็ก (Light)

5.0 - 5.9 แผ่นดินไหวขนาดปานกลาง (Moderate)

6.0 - 6.9 แผ่นดินไหวขนาดค่อนข้างใหญ่ (Strong)

7.0 - 7.9 แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ (Major)

>8.0 แผ่นดินไหวใหญ่มาก (Great)

ตัวอย่างแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ของโลก

ปี	วันที่	ศูนย์เกิดแผ่นดินไหว	ยอดผู้เสียชีวิต	ริกเตอร์	หมายเหตุ
2466	1 ก.ย.	ญี่ปุ่น, เมืองริกุอูโกะ	143,000	8.2	ไฟไหม้ครั้งใหญ่ที่โตเกียว
2513	31 พ.ค.	เปรู	66,000	7.8	แผ่นดินถล่มใส่เมืองยันเกย์
2519	27 ก.ค.	จีน, เมืองตังชาน	250,000	7.6	ความสูญเสียครั้งยิ่งใหญ่
2547	26 ธ.ค.	อินโดนีเซีย	226,300	9.1	เกิดคลื่นสึนามิ
2554	11 มี.ค.	ญี่ปุ่น, กรุงโตเกียว	>10,000	8.9	เกิดคลื่นสึนามิ

คลื่นสึนามิ

คลื่นสึนามิ (Tsunami) เป็นคลื่นที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหว แต่คลื่น ผิวน้ำที่เรารู้จักกันทั่วไปเกิดจากแรงลมพัด พลังงานจลน์จากอากาศถูกถ่ายทอดสู่ผิวน้ำทำให้เกิดคลื่น ขนาดของคลื่นจึงขึ้นอยู่กับความเร็วลม หากสภาพอากาศไม่ดีมีลมพายุพัด คลื่นก็จะมีขนาดใหญ่ตามไปด้วย ในสภาพปกติคลื่นในมหาสมุทรจะมีความสูงประมาณ 1 - 3 เมตร แต่คลื่นสึนามิเป็นคลื่นยักษ์มีขนาดใหญ่กว่าคลื่นผิวน้ำหลายสิบเท่า พลังงานจลน์จากแผ่นดินไหวใต้มหาสมุทรถูกถ่ายทอดจากใต้เปลือกโลกถูกถ่ายทอด ขึ้นสู่ผิวน้ำ แล้วขยายตัวทุกทิศทุกทางเข้าสู่ชายฝั่ง คำว่า “สึ” เป็นภาษาญี่ปุ่นแปลว่าท่าเรือ "นามิ" แปลว่าคลื่น ที่เรียกเช่นนี้เป็นเพราะ ชาวประมงญี่ปุ่นออกไปหาปลา พอกลับมาก็เห็นคลื่นขนาดยักษ์พัดทำลายชายฝั่งพังพินาศ

จุดกำเนิดคลื่นสึนามิ

คลื่นสึนามิมีจุดกำเนิดจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวบริเวณเขตมุดตัว (Subduction zone) ซึ่งอยู่บริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน (Convergent plate boundary) เมื่อแผ่นธรณีมหาสมุทรเคลื่อนปะทะกัน หรือชนเข้ากับแผ่นธรณีทวีป แผ่นมหาสมุทรซึ่งมีความหนาแน่นจะจมตัวลงสู่ชั้นฐานธรณีภาค ทำให้เกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรงที่ระดับลึกดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 แผ่นธรณีมหาสมุทรปะทะกัน

เมื่อเปลือกโลกใต้มหาสมุทร ยุบตัวลงเป็นร่อง ลึกก้นสมุทร (Oceanic trench) น้ำทะเลที่อยู่ด้านบนก็จะไหลยุบตามลงไปด้วยดังภาพที่ 2 น้ำทะเลในบริเวณข้างเคียงมีระดับสูงกว่า จะไหลเข้ามาแทนที่แล้วปะทะกัน ทำให้เกิดคลื่นสะท้อนกลับในทุกทิศทุกทาง (เหมือนกับการที่เราขว้างก้อนหินลงน้ำ) ดังภาพที่2

                                                                                 ภาพที่ 2 การเกิดคลื่นสึนามิ

นอกจากสาเหตุจากแผ่นดินไหวแล้ว คลื่น สึนามิอาจเกิดขึ้นจากภูเขาไฟระเบิด ภูเขาใต้ทะเลถล่ม หรืออุกกาบาตพุ่งชนมหาสมุทร แรงสั่นสะเทือนเช่นนี้ทำให้เกิดคลื่นขนาดยักษ์ที่มีฐานกว้าง 100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร เคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 700 – 800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อคลื่นเดินทางเข้าใกล้ชายฝั่ง สภาพท้องทะเลที่ตื้นเขินทำให้คลื่นลดความเร็วและอัดตัวจนมีฐานกว้าง 2 – 3 กิโลเมตร แต่สูงถึง10 – 30 เมตร ดังภาพที่ 3 เมื่อคลื่นสึนามิกระทบเข้ากับชายฝั่งจึงทำให้เกิดภัยพิบัติมหาศาล เป็นสาเหตุการตายของผู้คนจำนวนมาก เนื่องมาจากก่อนเกิดคลื่นสึนามิเพียงชั่วครู่ น้ำทะเลจะลดลงอย่างรวดเร็ว ผู้คนบนชายหาดประหลาดใจจึงเดินลงไปดู หลังจากนั้นไม่นาน คลื่นยักษ์ก็จะถาโถมสู่ชายฝั่ง ทำให้ผู้คนเหล่านั้นหนีไม่ทัน

ภาพที่ 3 ขนาดของคลื่นสึนามิ

คลื่นสึนามิบริเวณประเทศไทย

สถิติที่ประวัติศาสตร์บันทึกไว้ จะมีการเกิดคลื่นสึนามิขนาดใหญ่โดยเฉลี่ยทุกๆ 15 – 20 ปี แต่โดยส่วนมากแล้วจะเกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิก เนื่องจากเป็นมหาสมุทรที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีอาณาเขตปกคลุมครึ่งหนึ่งของเปลือกโลก จึงมีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวได้มากที่สุดคลื่นสึนามิที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีขนาดสูงถึง 35 เมตร ที่เกาะสุมาตรา เกิดขึ้นจากแรงสั่นสะเทือนจากการระเบิดของภูเขาไฟกรากาตัว เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ.2426

คลื่นสึนามิที่เกิดขึ้นในประเทศไทย เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 เนื่องจากการเกิดแผ่นดินไหวบริเวณร่องลึกซุนดรา (Sundra trench) ซึ่งมีการยุบตัวของเปลือกโลกบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีอินเดีย (India plate)​ กับแผ่นธรณีพม่า (Burma microplate)ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือน 9.1 ริกเตอร์ โดยมีจุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหวอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะสุมาตรา ดังภาพที่ 4 ในเหตุการณ์นี้มีคนตายทั้งสิ้นมากกว่า 226,000 คน ตามชายฝั่งของมหาสมุทรอินเดีย ในจำนวนนี้เป็นคนไทยไม่น้อยกว่า 5,300 คน

ภาพที่ 4 จุดกำเนิดคลื่นสึนามิ เมื่อวันที่ 26 ธ.ค.47

ระบบแจ้งเตือนคลื่นสึนามิ


การตรวจจับคลื่นสึนามิไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่อง จากขณะเกิดขึ้นกลางมหาสมุทร คลื่นสึนามิมีฐานกว้างถึง100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร อีกทั้งยังมีคลื่นผิวน้ำซึ่งเกิดจากกระแสลม อยู่วางซ้อนข้างบนอีก ดังนั้นการสังเกตการณ์จากเครื่องบินหรือดาวเทียมจึงไม่สามาถพิสูจน์ทราบได้ การตรวจจับคลื่นสึนามิจึงทำได้จากการตรวจจับสัญญาณจากทุ่นลอยและเครื่องวัด คลื่นไหวสะเทือนเท่านั้น 


ระบบ แจ้งเตือนคลื่นสึนามิระบบแรกของโลกถูกจัดตั้งขึ้นหลังจากอุบัติภัยที่หมู่ เกาะฮาวาย ในปี พ.ศ.2489 ประเทศสหรัฐอเมริกาจัดตั้ง “ศูนย์แจ้งเตือนคลื่นสึนามิแปซิฟิก” (Pacific Tsunami Warning Center) หรือ PTWC โดยมีติดตั้งสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวจำนวน 50 แห่ง รอบมหาสมุทรแปซิฟิก ระบบทำงาน
โดยการตรวจจับคลื่นไหวสั่นสะเทือน ซึ่งเดินทางรวดเร็วกว่าคลื่นสึนามิ 
15 เท่า ข้อมูลที่ตรวจวัดได้จากทุกสถานีถูกนำรวมกัน เพื่อพยากรณ์หาตำแหน่งที่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดคลื่นสึนามิ เมื่อคลื่นสึนามิถูกตรวจพบ ระบบจะแจ้งเตือนเมืองที่อยู่ชายฝั่ง รวมทั้งประมาณเวลาสถานการณ์ที่คลื่นจะเข้าถึงชายฝั่ง เพื่อที่จะอพยพประชาชนไปอยู่ที่สูง และให้เรือที่จอดอยู่ชายฝั่งเดินทางสู่ท้องทะเลลึก ณ ที่ซึ่งคลื่นสึนาส่งไม่ส่งผลกระทบอันใด อย่างไรก็ตามระบบเตือนภัยนี้สามารถทำการแจ้งเตือนล่วงหน้าเพียงไม่กี่ ชั่วโมงเท่านั้น การอพยพผู้คนมักทำได้ไม่ทันท่วงทีเนื่องจากคลื่นสึนามิเดินทางเร็วมาก

ภาพที่ 5 ระบบแจ้งเตือน DART

ระบบเตือนภัยยุคใหม่ซึ่งพัฒนาโดย องค์การบริหารบรรยากาศและมหาสมุทร (NOAA) ประเทศสหรัฐอเมริกา ชื่อ DART (ย่อมา จาก Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) ติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงสั่นสะเทือนไว้ที่ท้องมหาสมุทร เซนเซอร์เก็บข้อมูลแผ่นดินไหวและส่งสัญญานไปยังทุ่นลอยซึ่งอยู่บนผิวน้ำ เพื่อรีเลย์สัญญาณไปยังดาวเทียม GOES และส่งกลับลงบนสถานีภาคพื้นอีกทีหนึ่ง (ภาพที่ 5) นักวิทยาศาสตร์จะนำข้อมูลที่ได้มาสร้างแบบจำลองด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อพยากรณ์แนวโน้มการเกิดคลื่นสึนามิ หากผลการจำลองและวิเคราะห์ว่ามีโอกาสความเป็นไปได้จะเกิดคลื่นยักษ์ ก็จะแจ้งเตือนไปยังศูนย์ชายฝั่ง เพื่อให้ประชาชนและชาวประมงในพื้นที่ให้รีบอพยพออกจากบริเวณที่อันตราย