ความรู้พื้นฐานทั่วไปเกี่ยวกับแผ่นดินไหว
การศึกษาภัยธรรมชาติหลายชนิดที่รุนแรงในประเทศไทยเป็นไปอย่างกว้างขวางและมีประสิทธิภาพ เช่น ภัยทางด้านอุตุนิยมวิทยา พายุ ฝนฟ้า
คะนอง น้ำท่วม ภัยแล้ง เป็นต้น ทั้งนี้เนื่องจากมีการพัฒนาทั้งทางด้านทฤษฎี และเครื่องมือตรวจวัดข้อมูลค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ด้านอุตุนิยมวิทยา มีเครือข่ายตรวจวัดที่หนาแน่นในประเทศและทั่วโลก รวมถึงมีการจัดการต่อภัยในภาพรวมที่เกิดขึ้นอย่างเป็นระบบ แต่ยังมีภัยธรรมชาติบางชนิด เช่น ภัยแผ่นดินไหว ซึ่งยังคงท้าทายต่อการศึกษาและทำความเข้าใจเป็นอย่างมาก เนื่องจากลักษณะทางธรรมชาติของแผ่นดินไหวนั้นเกิดอยู่ใต้พื้นโลกหลายสิบกิโลเมตรและอาจมีตำแหน่งที่ลึกลงไปถึงหลายร้อยกิโลเมตรซึ่งยังไม่มีเครื่องมือตรวจวัดได้โดยตรง ดังนั้นความยากลำบากในการศึกษาจึงเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณ แม้ว่าปัจจุบันได้มีการพัฒนาทั้งทางด้านทฤษฎีตลอดจนเครือข่ายและเครื่องมือต่างๆ ประจำอยู่ทั่วโลก เช่น เครื่องตรวจวัดความสั่นสะเทือนที่มีประสิทธิภาพสูงแต่ก็เพียงสามารถตรวจวัดได้จากบนพื้นผิวโลกเท่านั้น การวิเคราะห์แผ่นดินไหวที่อยู่ใต้พื้นโลก (Hypocenter) จึงเป็นในลักษณะตรวจสอบหรือวิเคราะห์ย้อนกลับจากผลการตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวบนผิวโลก โดยคลื่นแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นทำหน้าที่คล้ายกับรังสีเอ็กซ์ (X-rays) เดินทางไปในโลก สะท้อนลักษณะโครงสร้างของโลก ลักษณะทางธรณีวิทยา มีการหักเหและการตอบสนองของคลื่นแผ่นดินไหวไปตามลักษณะทางกายภาพของโลกในชั้นต่างๆ ทำให้นักแผ่นดินไหวเข้าใจในธรรมชาติของแผ่นดินไหวและคุณสมบัติทางกายภาพของโลก ปัจจุบันการศึกษาเกี่ยวกับแผ่นดินไหวมุ่งเน้นไปในหลายรายละเอียด แต่สามารถสรุปได้ดังตารางที่ 1
ตารางที่ 1 หัวข้อการศึกษาวิชาแผ่นดินไหวในปัจจุบัน
|
แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว
|
โครงสร้างของโลก
|
|
1. การหาตำแหน่ง ศูนย์กลางแผ่นดินไหว (ละติจูด
ลองจิจูดความลึก เวลาเกิด)
|
1.การแบ่งชั้นของโลก(เปลือกโลก แมนเทิล แกนโลก) |
|
2. การปลดปล่อยพลังงาน(ขนาด โมเมนต์ของแผ่น
ดินไหว) |
2. ความแตกต่างระหว่างพื้นทวีปและมหาสมุทร |
|
3. ชนิดของแหล่งกำเนิด(แผ่นดินไหว ระเบิด) |
3. รูปร่างของ subduction zone |
|
4. ลักษณะรอยเลื่อน(รูปร่าง พื้นที่ การขจัด
การเคลื่อนตัว)
|
4. โครงสร้างและการแบ่งชั้นของเปลือกโลก |
|
5. แรงเค้น(Stress)ของรอยเลื่อนและพื้นโลก |
5.ลักษณะกายภาพในแต่ละชั้น(เป็น ของเหลว ของแข็ง) |
|
6. การพยากรณ์แผ่นดินไหว |
6. ความเปลี่ยนแปลงในชั้นเปลือกโลก |
|
7.การวิเคราะห์เรื่องแผ่นดินถล่ม (Landslide)
และภูเขาไฟ ระเบิด
|
7. ลักษณะของรอยต่อ |
| 8.การแปลความหมายขององค์ประกอบและความร้อนภายในโลก |
ปัจจุบันความตื่นตัวในการศึกษาวิชาแผ่นดินไหว (Seismology) เป็นไปอย่างกว้างขวางทั่วโลกไม่เพียงเฉพาะนักแผ่นดินไหว (Seismologist) เท่านั้น แต่ยังเป็นที่สนใจของบรรดาวิศวกรเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการก่อสร้างให้มีความปลอดภัยเพิ่มขึ้น ความรู้พื้นฐานด้านแผ่นดินไหวที่วิศวกรควรทำความเข้าใจ ได้แก่
1. สาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหว
2. ลักษณะของคลื่นแผ่นดินไหว
3. ปริมาณสำหรับการวัดแผ่นดินไหวเช่น ขนาด ความรุนแรงแผ่นดินไหว พลังงาน
4. แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว
5. การตรวจวัดแผ่นดินไหวและเครื่องมือ
6. สถิติแผ่นดินไหว
7. องค์ประกอบที่เพิ่มความเสียหาย
8. แหล่งข้อมูลแผ่นดินไหว
9. การจัดระบบป้องกันและบรรเทาภัยแผ่นดินไหว
2. ลักษณะของคลื่นแผ่นดินไหว
3. ปริมาณสำหรับการวัดแผ่นดินไหวเช่น ขนาด ความรุนแรงแผ่นดินไหว พลังงาน
4. แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว
5. การตรวจวัดแผ่นดินไหวและเครื่องมือ
6. สถิติแผ่นดินไหว
7. องค์ประกอบที่เพิ่มความเสียหาย
8. แหล่งข้อมูลแผ่นดินไหว
9. การจัดระบบป้องกันและบรรเทาภัยแผ่นดินไหว
แผ่นดินไหวมักเกิดขึ้นที่ใด แผ่นดินไหวมักเกิดขึ้นในบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณี เนื่องจากเป็นบริเวณที่เกิดกระบวนการธรณีแปรสัณฐาน 3 ลักษณะ ดังภาพที่ 2
ภาพที่ 2 รอยต่อของแผ่นธรณี
- แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน (Divergent boundaries) แมกมาจากชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีโก่งตัวอย่างช้าๆ จนแตกเป็นหุบเขาทรุด (Rift valley) หรือสันเขาใต้สมุทร (Oceanic Ridge) ทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดเบาที่ระดับตื้น (ลึกจากพื้นผิวน้อยกว่า 70 กิโลเมตร) เช่นบริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติก
- แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน (Convergent boundaries) การชนกันของแผ่นธรณีสองแผ่นในแนวมุดตัว (Subduction zone) ทำให้แผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจมตัวลงตัวสู่ชั้นฐานธรณีภาค การปะทะกันเช่นนี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรงที่ระดับลึก (300 – 700 กิโลเมตร) และหากเกิดขึ้นในมหาสมุทรก็จะทำให้เกิดคลื่นสึนามิ เช่น สันเขาใต้สมุทรใกล้เกาะสุมาตรา และ เกาะฮอนชู ประเทศญี่ปุ่น
- แผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกัน (Transform fault) ทำให้เกิดแรงเสียดทานของหินเปลือกโลก แม้ว่าแผ่นธรณีจะเคลื่อนที่ผ่านกันด้วยความเร็วเพียงปีละประมาณ 3 – 6 เซนติเมตร แต่เมื่อเวลาผ่านไป 100 ปี ก็จะเคลื่อนที่ได้ระยะทาง 3 – 6 เมตร ซึ่งถ้าหากหินคืนตัวก็จะสามารถปลดปล่อยพลังงานมหาศาลได้ ดังเช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียส์ก็เคยทำลายเมืองซานฟรานซิสโก ประเทศสหรัฐอเมริกา จนประสบความเสียหายหนักเมื่อปี พ.ศ.2449 ดังภาพที่ 1
นอกจากบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีแล้ว แผ่นดินไหวยังเกิดขึ้นที่บริเวณจุดร้อน (Hot spot) ที่ซึ่งหินหนืดร้อนลอยตัวขึ้นจากเนื้อโลกตอนล่างแล้วทะลุเปลือกโลกขึ้นมากลายเป็นภูเขาไฟรูปโล่ เช่น เกาะฮาวาย ที่กลางมหาสมุทรแปซิฟิก และ เกาะไอซ์แลนด์ ที่ตอนบนของมหาสมุทรแอตแลนติก
ภาพที่ 3 แผนที่แสดงความลึกของจุดศูนย์เกิดแผ่นดินไหว
เมื่อพิจารณาแผนที่ในภาพที่ 3 จะเห็นได้ว่า แผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่บริเวณรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก โดยบริเวณที่แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกันและแผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกันจะเกิดแผ่นดินไหวในระดับตื้น ส่วนบริเวณที่แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากันเช่น เขตมุดตัวในวงแหวนไฟ (Ring of fire) รอบมหาสมุทรแปซิฟิก บริเวณหมู่เกาะญี่ปุ่น หมู่เกาะฟิลิปปินส์ หมู่เกาะแปซิฟิกใต้ และชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ จะเกิดแผ่นดินไหวในระดับลึก ซึ่งมักเป็นตัวการทำให้เกิดคลื่นสินามิ ทั้งนี้ท่านสามารถติดตามการเกิดแผ่นดินไหวของครั้งล่าสุดของโลกได้ที่ USGS Lastest Earthquakes in the World
ชอบคุณแหล่งข้อมูล https://www.scimath.org/lesson?start=108
