การ สั่น สะเทือน ของ แผ่นดินไหว

แผ่นดินไหวเป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติที่มีสาเหตุมาจากการปลดปล่อยพลังงานจากความเครียดที่เก็บอยู่ในหินใต้ผิวโลกอย่างทันทีทันใด กล่าวคือเป็นกระบวนการที่พื้นที่บนโลกเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและเด่นชัด เมื่อแรงเค้น (stress) ที่เกิดขึ้นตามรอยแตก หรือรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นบนเปลือกโลก ภายในโลกถูกปลดปล่อยขึ้นมาสู่พื้นผิวโลกแผ่นดินไหวจากธรรมชาติเป็นธรณีพิบัติภัยชนิดหนึ่ง โดยปกติเกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อน ภายในชั้นเปลือกโลกที่อยู่ด้านนอกสุดของโครงสร้างของโลก มีการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ อยู่เสมอ แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นเมื่อความเค้นอันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงมีมากเกินไป ภาวะนี้เกิดขึ้นบ่อยในบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก ที่ที่แบ่งชั้นเปลือกโลกออกเป็นธรณีภาค (lithosphere) เรียกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า แผ่นดินไหวระหว่างแผ่น (interplate earthquake) ซึ่งเกิดได้บ่อยและรุนแรงกว่า แผ่นดินไหวภายในแผ่น (intraplate earthquake)

แผ่นดินไหวจากธรรมชาติแผ่นดินไหวจากการกระทำของมนุษย์มีทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น การระเบิด การทำเหมือง สร้างอ่างเก็บน้ำหรือเขื่อนใกล้รอยเลื่อน การทำงานของเครื่องจักรกล การจราจร เป็นต้นผลที่เกิดจากแผ่นดินไหวมีหลายประการ ที่สำคัญ ได้แก่ พื้นดินสั่นสะเทือน เกิดไฟไหม้ (ที่อาจมีสาเหตุมาจากท่อแก๊สแตกรั่วและไฟฟ้าลัดวงจร) แผ่นดินถล่ม (landslide) แผ่นดินเลื่อนจากกันอย่างถาวร แผ่นดินไหวระลอกหลัง (after shock) ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวขนาดเล็กเกิดตามมาหลังจากการเกิดแผ่นดินไหวระลอกแรก บริเวณที่เกิดแผ่นดินไหว กล่าวได้ว่าไม่มีส่วนใดเลยที่ไม่เคยได้รับการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวแต่ความรุนแรงที่เกิดขึ้นแต่ละที่อาจต่างกัน

ภาพถนนที่เสียหายเนื่องจากไม่ได้ออกแบบมาให้ทนต่อปรากฏการณ์แผ่นดินไหวแผ่นดินไหวและเพลทเทคโทนิกเพลทเทคโทนิก (plate tectonic) เป็นทฤษฎีที่ว่าด้วยความไม่หยุดนิ่งของโลก กล่าวคือส่วนธรณีภาคชั้นนอกแตกออกเป็นแผ่นและเคลื่อนที่อยู่บนส่วนของเนื้อโลกส่วนบน (upper mantle) บริเวณขอบของแผ่นพบปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาหลายประการ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด การก่อเทือกเขา เป็นต้น แผ่นดินไหวที่เกิดบริเวณแนวต่อของแผ่นเปลือกโลก (plate) มีแนวเขตติดต่อกันของแผ่นสัมพันธ์กันเป็น 3 แบบ คือ แนวตะเข็บที่แยกห่างออกจากกัน (perging boundaries) ซึ่งแผ่นจะเคลื่อนออกจากกันและกัน แนวแผ่นที่ฉีกออกจากกัน (transform boundaries)

ซึ่งแผ่นเคลื่อนที่ผ่านกันและกันในแนวราบ และแนวขอบที่เคลื่อนที่เข้าหากัน (converging boundaries) ซึ่งแผ่นเคลื่อนเข้าหากันและกันรอยเลื่อน หรือ รอยเหลื่อม (fault)รอยเลื่อน หรือรอยเหลื่อม คือ รอยแตกแยกในหิน ซึ่งมีการเคลื่อนที่ของหินทั้งสองข้างโดยขนานกับระนาบรอยเลื่อน (fault plane) ลักษณะของระนาบรอยเลื่อนนี้อาจเป็นระนาบที่อยู่ในแนวดิ่งไปจนถึงแนวราบได้ ถ้าระนาบของรอยแตกมีค่าเบี่ยงไปจากแนวดิ่ง ชั้นหินที่อยู่เหนือระนาบของรอยแตก เรียกว่า หินเพดาน (hanging wall) ส่วนหินที่อยู่ด้านล่างระนาบของรอยแตกเรียกว่า หินพื้น (foot wall)การจำแนกรอยเลื่อนมีได้หลายแบบ แล้วแต่นักธรณีวิทยาจะยึดอะไรเป็นเกณฑ์ในการพิจารณา เช่น หากยึดการเกิดรอยเลื่อนเป็นเกณฑ์ในการจำแนกจะได้ดังนี้1. รอยเลื่อนปกติ (normal fault) เป็นรอยเลื่อนที่หินเพดานเลื่อนลง เมื่อเปรียบเทียบกับหินพื้น

ภาพรอยเลื่อนปกติ (normal fault)2. รอยเลื่อนย้อน (reverse fault) เป็นรอยเลื่อนที่หินเพดา เลื่อนขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับหินพื้น ถ้ารอยเลื่อนย้อนมีค่ามุมเทเท่ากับหรือน้อยกว่า 45 องศาเซลเซียส เรียกว่า รอยเลื่อนย้อนมุมต่ำ (thrust fault)

รอยเลื่อนย้อน (reverse fault)3. รอยเลื่อนตามแนวระดับ (strike-slip fault) หรือลอยเลื่อนเหลื่อมข้าง (transcurrent fault) เป็นรอยเลื่อนในหินที่สองฟากของรอยเลื่อนเคลื่อนตัวในแนวราบ

ภาพรอยเลื่อนตามแนวระดับ (strike-slip fault)การเกิดรอยเลื่อนมักจะมีความสัมพันธ์กับลักษณะภูมิประเทศเสมอ ซึ่งอาจทำให้-เปลือกโลกยกตัวสูงขึ้น ลดระดับลง หรือ เอียงไปจากแนวเดิม
- ตามแนวรอยเลื่อนมักจะมีหินที่ถูกบดอัด หรือ กรวดเหลี่ยม ซึ่งง่ายต่อการกัดกร่อนมากกว่าหินที่อยู่ข้างเคียง
- รอยเลื่อนอาจพาเอาหินพวกที่มีความทนทานน้อยมาอยู่ติดกับหินที่มีความทนทานมาก ทำให้เกิดความแตกต่างของการกัดกร่อนทำลายในบริเวณสองข้างของรอยเลื่อนศูนย์การเกิดแผ่นดินไหวคลื่นความไหวสะเทือนเป็นผลจากกระบวนการเคลื่อนที่และแยกตัวของแผ่นธรณีภาค/แผ่นเปลือกโลก ตำแหน่งที่กำเนิดคลื่น ความไหวสะเทือนใต้ผิวโลกเรียกว่าศูนย์การเกิดแผ่นดินไหว(focus)โดยที่ตำแหน่งบนผิวโลกที่อยู่เหนือจุดโฟกัสเรียกว่าอีพิเซ็นเตอร์ (epicenter) คลื่นความไหวสะเทือนที่ออกมาจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวมี 2 ประเภท คือ- คลื่นปฐมภูมิ (primary waves: P-waves) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วินาที

- คลื่นทุติยภูมิ (secondary waves: S-waves) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที

การกำหนดตำแหน่งของแผ่นดินไหวและการตรวจวัดทำโดยใช้เครื่องตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวที่เรียกว่าไซสโมมิเตอร์ (seismometer) โดยข้อมูลจะถูกบันทึกลงและแปรผลเพื่อให้ทราบถึงลักษณะของวัตถุที่คลื่นเคลื่อนผ่านมา

แสดงศูนย์เกิดแผ่นดินไหว และคลื่นความไหวสะเทือนใต้ผิวโลกจากภาพ อธิบายได้ว่า เมื่อเกิดแผ่นดินไหว ทั้งคลื่น P และ คลื่น S จะเคลื่อนที่ออกจากตำแหน่งหนึ่งใต้ผิวโลก ซึ่งเรียกตำแหน่งนี้ว่าเรียกว่า จุดโฟกัส หรือ ศูนย์การเกิดแผ่นดินไหว เมื่อคลื่นทั้ง 2 ชนิดคลื่นที่ผ่านไปในชั้นหินใต้ผิวโลก อนุภาคต่างๆ ในชั้นหินที่ถูกคลื่น P กระทบจะสั่นไปมาในแนวที่คลื่นพุ่งไป ดังนั้น ชั้นหินจึงตกอยู่ในสภาพถูกอัด และขยายตัวเหมือนการยืดหดของลวดสปริงในกรณีของคลื่น S นั้น อนุภาคต่างๆ ในชั้นหินจะเคลื่อนที่ในแนวขึ้นลงที่ตั้งฉากกับทิศการพุ่งไปของคลื่น เหมือนลูกคลื่นที่เกิดจากการขยับเส้นเชือกผูกปลายขึ้นลงคลื่น P นั้น ตามปกติจะมีความเร็วมากกว่าคลื่น S ดังนั้นการวัดเวลาที่คลื่นที่ P และ S เดินทางถึงเครื่องรับสัญญาณ ซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งต่างๆ บนผิวโลก จะทำให้นักธรณีวิทยาสามารถวิเคราะห์และรู้ได้ว่าจุดโฟกัสของการเกิดคลื่นอยู่ที่ใดคลื่น p-wave จะเดินทางไปได้ทั้งในตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ส่วนคลื่น s-wave จะเดินทางไปได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้นคลื่นพื้นผิว (surface wave) คือลักษณะที่คลื่นแผ่รังสีอยู่รอบเปลือกโลก

ลักษณะของคลื่นพื้นผิวที่แผ่รังสีรอบเปลือกโลกส่วนคลื่นในตัวกลาง (body wave) คือลักษณะที่คลื่นแผ่รังสีภายในเปลือกโลก

ลักษณะของคลื่นในตัวกลางที่แผ่รังสีภายในโลกขนาดของแผ่นดินไหวสามารถวัดได้ด้วยเครื่องวัดความไหวสะเทือน (seismograph) หลักการโดยสังเขปของเครื่องมือคือ มีตัวโครงยึดติดกับพื้นดิน และมีกระดาษหมุนไปด้วยความเร็วคงที่ เมื่อแผ่นดินมีการเคลื่อนไหวสะเทือน กระดาษกราฟที่ติดอยู่กับโครงจะเคลื่อนที่ตามแผ่นดินแต่ลูกตุ้มซึ่งมีความเฉื่อยจะไม่เคลื่อนที่ตามปากกาที่ผูกติดกับลูกตุ้มก็จะเขียนกราฟลงบนกระดาษ และในขณะเดียวกันทำให้ได้กราฟแสดงความสัมพันธ์ของขนาดการเคลื่อนที่ของแผ่นดินต่อหน่วยเวลา

เครื่องมือวัดแผ่นดินไหวพร้อมกระดาษบันทึกเพื่อแปรผล (seismometer)การวัดแผ่นดินไหวนิยมวัดอยู่ 2 แบบ ได้แก่ การวัดขนาด (magnitude) และการวัดความรุนแรง (intensity) การวัดขนาดเป็นการวัดกำลัง หรือพลังงานที่ปลดปล่อยในการเกิดแผ่นดินไหว ส่วนการวัดความรุนแรงเป็นการวัดผลกระทบของแผ่นดินไหว ณ จุดใดจุดหนึ่งที่มีต่อคน โครงสร้างอาคาร และพื้นดิน มาตราการวัดแผ่นดินไหวมีอยู่หลายมาตรา ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะที่นิยมใช้ทั่วไป 3 มาตรา ได้แก่ มาตราริกเตอร์ มาตราเมอร์แคลลี และมาตราการวัดขนาดโมเมนต์

มาตราริกเตอร์เป็นการวัดความรุนแรงของแผ่นดินไหวได้จากการคำนวณปริมาณพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว โดยวัดจากความสูงของคลื่น (amplitude) จากเส้นไซสโมแกรม ซึ่งแอมพลิจูดยิ่งสูงเท่าไรก็เท่ากับพื้นดินสะเทือนมากเท่านั้น หรือแผ่นดินไหวรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น วิธีการนี้ชาร์ล เอฟ ริกเตอร์(Charles F. Richter) ได้คิดค้น และคำนวณออกมาเป็นสมการลอกกาลิธึม เพื่อคำนวณหาระดับขนาดต่างๆ โดยใช้หลักการจากผลบันทึกของเครื่องวัดความไหวสะเทือน และมีการปรับปรุงแก้ไขเกี่ยวกับระยะทางจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหว ได้ผลลัพธ์ออกมาจนเป็นมาตราที่เรียกว่า มาตราริกเตอร์ (Richter scale) ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 0-9 มาตราที่ใช้กันทั้งสองวิธีนี้ใช้เปรียบเทียบ หรือวัดขนาดแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นตามที่ต่างๆ ได้

มาตราเมอร์แคลลี วัดจากความรู้สึกของคนร่วมกับการประเมินผล และความเสียหายของสิ่งปลูกสร้างที่เกิดขึ้นจากการเกิดแผ่นดินไหว วิธีนี้ถูกกำหนดขึ้นเป็นมาตราที่เรียกว่ามาตราเมอร์แคลลี(mercalli scale)

มาตราการวัดขนาดโมเมนต์การวัดขนาด ด้วยมาตราริกเตอร์เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย แต่วิธีการของริกเตอร์ยังไม่แม่นตรงนักในเชิงวิทยาศาสตร์ เมื่อมีสถานีตรวจวัดคลื่นแผ่นดินไหวมากขึ้นทั่วโลก ข้อมูลที่ได้ แสดงว่า วิธีการของริกเตอร์ใช้ได้ดีเฉพาะในช่วงความถี่และระยะทางหนึ่งเท่านั้น ใน ค.ศ. 1977ฮิรู คะนะโมะริ( Hiroo Kanamori นักธรณีฟิสิกส์ ชาวญี่ปุ่น) ได้เสนอวิธีวัดพลังงานโดยตรงจากการวัดการเคลื่อนที่ของรอยเลื่อน มาตราการวัดขนาดของคะนะโมะริ เรียกว่า มาตราขนาดโมเมนต์ ( moment magnitude scale)แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว

แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวหรือบริเวณตำแหน่งศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหวส่วนใหญ่จะอยู่ตรง- บริเวณขอบหรือรอยตะเข็บของแผ่นเปลือกโลก (แผ่นธรณีภาค) ในกรณีของประเทศไทย และสุมาตรา แนวแผ่นดินไหวโลกที่ใกล้ ๆ ได้แก่ แนวเกาะอันดามัน-นิโคบา ในมหาสมุทรอินเดีย- แนวรอยเลื่อนต่าง ๆ ที่มีผลกระทบต่อประเทศไทย ได้แก่ แนวรอยเลื่อนมีพลังในประเทศ และแนวรอยเลื่อนในประเทศเพื่อนบ้าน เช่น พม่า จีนตอนใต้ สาธารณรัฐประชาธิปไตยประชาชนลาว - บริเวณที่มนุษย์มีกิจกรรมกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหว เช่น การทดลองระเบิดเขื่อน บ่อน้ำมัน เป็นต้น

แนวของแผ่นดินไหวบนโลกนี้ ส่วนใหญ่จึงเกิดขึ้นตามแนวตะเข็บรอยต่อของแผ่นธรณีภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งรอยต่อที่เป็นการรวมตัวหรือเป็นบริเวณที่มีการมุดของแผ่นธรณีภาค ดังนั้นพื้นที่ซึ่งมีรอยเลื่อนมีพลัง (active fault) และเป็นตะเข็บรอยต่อของแผ่นธรณีภาคจะทำให้ภูมิลักษณ์เกิดการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ เพราะเมื่อเกิดแผ่นดินไหวพื้นที่จะมีการเคลื่อนที่ทั้งในแนวดิ่งและในแนวราบ เปลี่ยนสภาพหรือรูปลักษณ์ของพื้นที่ไปจากเดิม มีการเกิดรอยแตก รอยแยกบนพื้นดิน มีการเกิดแผ่นดินถล่ม (landslides) จึงทำให้หินในพื้นดิน ภูเขา พังทลายลงสู่ที่ต่ำ

สำหรับประเทศไทยซึ่งไม่ได้อยู่แนวเขตแผ่นดินไหวรุนแรง พื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวจึงมาจากพื้นที่ที่อยู่ใกล้แนวรอยเลื่อนที่มีพลัง ภูมิลักษณ์ที่เกิดจากรอยเลื่อน และอาจจะเกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหวในอดีตของไทย ได้แก่ แนวรอยเลื่อนเถิน รอยเลื่อนแม่ปิง รอยเลื่อนเจดีย์สามองค์ และรอยเลื่อนระนอง เป็นต้นการพยากรณ์แผ่นดินไหวแผ่นดินไหวเป็นภัยธรรมชาติที่ยังคงไม่สามารถพยากรณ์ได้อย่างแม่นยำ ทั้งเรื่องตำแหน่ง ขนาด และเวลาเกิด ด้วยเทคโนโลยีและอุปกรณ์เครื่องมือตรวจวัดที่มีอยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ได้มีความพยายามอย่างยิ่งในการศึกษาวิเคราะห์ถึงคุณลักษณะต่าง ๆ ของบริเวณแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการพยากรณ์แผ่นดินไหว

คุณลักษณะทางกายภาพของเปลือกโลก ที่เปลี่ยนแปลงจากปกติก่อนเกิดแผ่นดินไหว
• แรงเครียดในเปลือกโลกที่เพิ่มขึ้น
• การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก สนามโน้มถ่วง
• การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก
• น้ำใต้ดิน (ชาวจีน สังเกต การเปลี่ยนแปลง ของน้ำในบ่อน้ำ 5 ประการ ก่อนเกิดแผ่นดินไหวได้แก่ น้ำขุ่นขึ้น มีการหมุนวนของน้ำ ระดับน้ำเปลี่ยนแปลง มีฟองอากาศ และ รสขม)
• ปริมาณก๊าซเรดอน เพิ่มขึ้น
• การส่งคลื่นวิทยุความยาวคลื่นสูงๆ

ตัวอย่างภาพความเสียหายจากการเกิดแผ่นดินไหวการสังเกตพฤติกรรมของสัตว์หลายชนิดที่มีการรับรู้ถึงภัยก่อนเกิดแผ่นดินไหว• แมลงสาปจำนวนมากวิ่งเพ่นพ่าน
• สุนัข เป็ด ไก่ หมู หมี ตื่นตกใจ
• หนู งู วิ่งออกมาจากรู
• ปลา กระโดดขึ้นจากผิวน้ำ ฯลฯ

ขณะเกิดแผ่นดินไหว

- ตั้งสติ อยู่ในที่ที่แข็งแรงปลอดภัย ห่างจากประตู หน้าต่าง สายไฟฟ้า เป็นต้น

- ปฏิบัติตามคำแนะนำ ข้อควรปฏิบัติของทางราชการอย่างเคร่งครัด ไม่ตื่นตระหนกจนเกินไป

- ไม่ควรทำให้เกิดประกายไฟ เพราะหากมีการรั่วซึมของแก๊สหรือวัตถุไวไฟ อาจเกิดภัยพิบัติจากไฟไหม้ ไฟลวก ซ้ำซ้อนกับแผ่นดินไหวเพิ่มขึ้นอีก

- เปิดวิทยุรับฟังสถานการณ์ คำแนะนำคำเตือนต่าง ๆ จากทางราชการอย่างต่อเนื่อง

- ไม่ควรใช้ลิฟต์ เพราะหากไฟฟ้าดังอาจมีอันตรายจากการติดอยู่ภายใต้ลิฟต์

- มุดเข้าไปนอนใต้เตียงหรือตั่ง อย่าอยู่ใต้คานหรือที่ที่มีน้ำหนักมาก อยู่ใต้โต๊ะที่แข็งแรง เพื่อป้องกันอันตรายจากสิ่งปรักหักพังร่วงหล่นลงมา

- อยู่ห่างจากสิ่งที่ไม่มั่นคงแข็งแรง ให้รีบออกจากอาคารเมื่อมีการสั่งการจากผู้ที่ควบคุมแผนป้องกันภัย หรือผู้ที่รับผิดชอบในเรื่องนี้

- หากอยู่ในรถ ให้หยุดรถจนกว่าแผ่นดินจะหยุดไหวหรือสั่นสะเทือนหลังเกิดแผ่นดินไหว

- ตรวจเช็คการบาดเจ็บ และการทำการปฐมพยาบาลผู้ที่ได้รับบาดเจ็บ แล้วรีบนำส่งโรงพยาบาลโดยด่วน เพื่อให้แพทย์ได้ทำการรักษาต่อไป

- ตรวจเช็คระบบน้ำ ไฟฟ้า หากมีการรั่วซึมหรือชำรุดเสียหาย ให้ปิดวาล์ว เพื่อป้องกันน้ำท่วมเอ่อ ยกสะพานไฟฟ้า เพื่อป้องกันไฟฟ้ารั่ว ไฟฟ้าดูด หรือไฟฟ้าช็อต

- ตรวจเช็คระบบแก๊ส โดยวิธีการดมกลิ่นเท่านั้น หากพบว่ามีการรั่วซึมของแก๊ส (มีกลิ่น) ให้เปิดประตูหน้าต่าง แล้วออกจากอาคาร