216 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง

คําถาม...

ชวยอธิบายการเกิดแผนดินไหว และแผนดนิไหวท่ีเกดิเม่ือวันท่ี 26 ธันวาคม 2547 เกิดจากรอยเล่ือนอะไร ทราบไดอยางไรหรือบงบอกวาเปนรอยเล่ือนชนิดใดไดอยางไร และแผนดินไหวเกิดบอยคร้ังมากข้ึนจริงหรือไม

483160113-8

แผนดินไหว ทํานายไดเหมือนพายหุรือไม

493160127-8

ประเทศไทยมีโอกาสที่จะเกดิแผนดนิไหวหรือไม

483160107-3

อยางไรเรียกวาเปนรอยเล่ือนมีพลัง (active fault) และรอยเล่ือนมีพลังในประเทศไทยเปนรอยเล่ือนอะไร มนุษยเราเรงใหเกิดแผนดินไหวไดอยางไร

473160112-9

การเกิดแผนดินไหว 217

คําตอบ…

คําถามของนักศึกษามีหลายประเด็น ดังนั้นขอตอบเปนประเด็นๆ คําถามของนักศึกษาท่ีถามระหวางช้ันเรียนนั้นเกี่ยวกับแผนดินไหวมีมาก ในท่ีนี้ผูเขียนเลือกประเด็นคําถามหลักท่ีสามารถตอบไดครอบคลุมประเด็นคําถามยอยของคําถามนักศึกษาท่ีไมไดนํามาเขียนประกอบ

เร่ืองของแผนดินไหวขอยอมรับวาไมไดอยูในความสนใจของผูเขียนมากนัก จําไดวาเม่ือผูเขียนเรียนท่ีสถาบันเทคโนโลยีแหงเอเชีย (Asian Institute of Technology, AIT) ระหวางป ค.ศ. 1985-1987 ไดมีเพื่อนรวมช้ัน ชาวศรีลังกา ช่ือ Prakash ทําวิทยานิพนธกับ ศาสตราจารย ดร. ปริญญา นุตาลัย เกี่ยวกับรอยเล่ือนมีพลัง (active fault) ซ่ึงถือวาเปนการวิจัยเร่ิมแรกของรอยเล่ือนมีพลังในประเทศไทย ขอยอมรับวาในขณะนั้นผูเขียนไมไดสนใจในรายละเอียด เม่ือเรียนปริญญาเอก ท่ี Department of Geosciences, University of Arizona, Tucson, USA ในชวงป ค.ศ. 1992-1997 ซ่ึงคณาจารยของภาควิชานี้สวนใหญสนใจดาน Tectonics, Geodynamics และ Seismology หนึ่งในหากรรมการท่ีปรึกษาดุษฎีนิพนธของผูเขียน คือ Professor Dr. Terry C. Wallace ผูท่ีแตงตํารารวมกับ Thorne Lay เร่ือง Modern Global Seismology ตีพิมพคร้ังแรกป 1995 และผูเขียนไดเรียนวิชา Introductory Seismology กับ Terry Wallace เนื้อหาของเอกสารการสอนท่ี Terry Wallace นํามาประกอบคําอธิบายในช้ันเรียนไดนํามาตีพิมพเปนตํารา Modern Global Seismology อยางไรก็ดีวิชา Introductory Seismology ผูเขียนไดใหความสําคัญนอยกวาวิชาอ่ืน กระนั้นก็ดียังถูกบังคับใหลงเรียนวิชา Complex numbers และ Advanced calculus เพิ่มเติม เพื่อเปนพื้นฐานวิชา Introductory Seismology เพราะวิชานี้ใชคณิตศาสตรคอนขางมาก และ Terry Wallace สอนเร็วมาก ตัวอยางเชน เร่ืองการแปลความหมายยอนกลับดวยการสรางรูปจําลอง (Inverse Model) ใชเวลาเพียง 3 ช่ัวโมง ขณะท่ีเรียนวิชา Geophysical Inversion ใชเวลาตลอดท้ังเทอม

ดังนั้นเม่ือเจอกับคําถามของนักศึกษาเกี่ยวกับแผนดินไหว ผูเขียนจําเปนตองหยิบตําราของ Terry Wallace ข้ึนมาทบทวน พรอมสืบคนหาเนื้อหาบางสวนจากเว็บไซต เพื่อตรวจสอบวามีการปรับปรุงหรือแกไขอยางไรหรือไม เพราะหลักของการศึกษาของธรณีวิทยามีวา ส่ิงใดท่ีอยูใตผิวโลกหรือใตผิวดินลงไป และตามองไมเห็น การสรุปอะไรสามารถเปล่ียนแปลงแกไขได เม่ือมีขอมูลใหมๆ ท่ีสามารถนํามายืนยันวาขัดแยงกับส่ิงท่ีเคยสรุปไวได เว็บไซตท่ีผูเขียนนํามาประกอบคําอธิบาย คือ เว็บไซตของ United States of Geological Survey (USGS, 2007) ลําดับตอไปผูเขียนขอตอบเปนประเด็นๆ ดังนี้

218 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง แผนดินไหวเกิดไดอยางไร

แผนดินไหวเปนอาการของแผนดินเกิดการส่ัน-ไหว หรือในภาษาอังกฤษเรียกวา “rings like a

bell (การส่ันคลายกระดิ่งหรือระฆัง)” ตัวการท่ีทําใหเกิดการส่ัน-ไหว คือ คล่ืนส่ันสะเทือน (seismic

wave) แหลงกําเนิดของคล่ืนส่ันสะเทือน (source of seismic wave) แบงไดเปน 2 ประเภท ไดแก

แหลงกําเนิดจากธรรมชาติ และแหลงกําเนิดจากมนุษย หรือ 3 ประเภท ไดแก (1) แหลงกําเนิดภายในโลก (2) แหลงกําเนิดท่ีผิวโลกและนอกโลก และ (3) แหลงกําเนิดผสมระหวางภายในโลกและท่ีผิวโลก

ตารางท่ี 1 สรุปแหลงกําเนิดเร่ิมตน (primary sources) ท่ีสามารถทําใหเกิดคล่ืนส่ันสะเทือนและสามารถสงผลใหการการส่ัน-ไหวของแผนดินได โดยจัดแบงออกเปน 3 ประเภท หมายเหตุ: กรณีท่ีสงสัยวาทําไมผูเขียนกลาววาเปน ตัวการเร่ิมตน เพราะคล่ืนส่ันสะเทือน เม่ือเกิดข้ึนมาแลวหากกระทบกับตัวกลางท่ีแตกตางกัน สามารถเปล่ียน (convert) เปนแหลงกําเนิด (source) คล่ืนตัวใหมเพิ่มข้ึน

ตารางที่ 1 แหลงกําเนิดเริ่มตน (primary source) ที่สามารถทําใหเกิดคล่ืนสั่นสะเทือน (seismic sources) ที่เปนสงผลใหการการสั่น-ไหวของแผนดิน (Lay and Wallace, 1995)

แหลงกําเนิดภายในโลก แหลงกําเนิดภายนอก แหลงกําเนิดผสม การแตกและเล่ือนตัวของแผนหิน (faulting)

ลม (wind) และความกดอากาศ (atmospheric pressure)

การประทุของภู เขาไฟ (volcanic eruption)

ก า ร ร ะ เ บิ ด ใ ต ผิ ว ดิ น (buried explosions)

คล่ืน (waves) และ กระแสนํ้าขึ้นนํ้าลง (tides)

การ เ ล่ือนไถลของแผน ดิน (land slides)

การเคล่ือนตัวของหินหนืด (magma movements)

อุกาบาตตกกระแทก (meteorite impacts)

การเปล่ียนเฟสของแรใตผิวดินระดับลึกอยางรวดเร็ว (abrupt phase changes)

การทะยานออกของจรวด (rocket launches)

ตัวอยางของแหลงกําเนิดแผนดินไหวภายในโลก ไดแก การแตกและเล่ือนตัวของแผนหิน (faulting) การระเบิดใตผิวดิน (buried explosions) การเคล่ือนตัวของหินหนืด (magma movements) การเปลี่ยนเฟสของแรใตผิวดินระดับลึกอยางรวดเร็ว เปนตน การระเบิดใตผิวดิน เปนการเกิดแผนดินไหวท่ีไมเปนไปตามธรรมชาติ เพราะเกิดจากน้ํามือมนุษย เชน ในป ค. ศ. 1961 รัสเซียได

การเกิดแผนดินไหว 219

ทดลองระเบิดนิวเคลียสท่ีมีขนาดใหญท่ีสุดในโลก (the World’s largest Nuclear Test, Tsar Bomb) วัด

ขนาด MW = 8.0 หรือในป ค.ศ. 1996 จีนทดลองระเบิดนิวเคลียส วัดขนาด MW = 5.2 หรือในป ค.ศ.

1998 อินเดียทดลองระเบิดนิวเคลียส 2 ลูกในวันดียวกัน วัดขนาด MW = 5.7 และ 5.2 ตามลําดับ สถานีวัดแผนดินไหวสามารถตรวจวัดคล่ืนได และนักแผนดินไหวสามารถบงบอกไดวาคล่ืนท่ีเกิดข้ึนนั้นเกิดจากแรงระเบิดอันเปนผลจากการกระทําของมนุษย หรือผลจากธรรมชาติ เพราะลักษณะของคล่ืน แอมพลิจูด และตําแหนงท่ีเกิด นั้นแตกตางกัน

ตัวอยางของแหลงกําเนิดแผนดินไหวที่ผิวโลกและภายนอกโลก ไดแก ลม (wind) ความกดอากาศ (atmospheric pressure) คล่ืนและกระแสน้ําข้ึนน้ําลง (wave and tides) อุกาบาตตกกระแทก (meteorite impacts) การทะยานออกของจรวด (rocket launches) เปนตน

แหลงกําเนิดแผนดินไหวผสมระหวางภายในโลกและท่ีผิวโลก ไดแก การระเบิดของภูเขาไฟ (volcanic eruptions) การเล่ือนไถลของแผนดิน (land slides) เปนตน จากแหลงกําเนิดคล่ืนแผนดินไหวท้ัง 3 ประเภทท่ีกลาวมา แหลงกําเนิดท่ีสําคัญ และมีผลกระทบรุนแรงตอมวลมนุษยชาติ ท่ียังไมสามารถระบุวาจะเกิดข้ึนเม่ือใดไดอยางแมนยํา คือ แหลงกําเนิดภายในโลก ชนิดการเล่ือนตัวของแผนหินเม่ือแตกออกจากกัน (faulting) อะไรที่ทําใหเกิดการส่ัน-ไหวของแผนดินเมื่อเกิดแผนดินไหว

“คล่ืน” เปนตัวการที่ทําใหเกิดอาการส่ัน-ไหวของแผนดิน เราจึงเรียกวาเกิดแผนดินไหว

“คล่ืน”ท่ีทําใหเกิดแผนดินไหว เปนคล่ืนแบบยืดหยุน (elastic wave) มีช่ือเรียกวา “คล่ืนส่ันสะเทือน

(seismic wave)” พจนานุกรมศัพทธรณีวิทยาเรียกวา “คล่ืนไหวสะเทือน” ผูเขียนไมเห็นดวยกับช่ือเรียกนี้ และไดอธิบายเหตุผลประกอบไวแลวในตํารา การสํารวจใตผิวดินดวยคล่ืนส่ันสะเทือน (seismic exploration) ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2544 หรือ ธรณีฟสิกสเพื่อการสํารวจใตผิวดิน ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2550 คล่ืนแบบยืดหยุนเกิดเม่ือมีความเคน (stress) กระทํากับวัตถุและวัตถุขาดความสมดุลทางความเคน (imbalance) เม่ือนั้นจะเกิดคล่ืนแบบยืดหยุนทันที หลักการวิเคราะหการเกิดคล่ืนและการเคลื่อนท่ีของคล่ืน เร่ิมตนจากสมการ F=ma เม่ือ F คือ แรง มีหนวยเปน นิวตัน m คือ มวลมีหนวยเปนกิโลกรัม และ a คือ ความเรงมีหนวยเปน เมตรตอวินาที รายละเอียดในสวนนี้ รวมท้ังการหาสมการและแกสมการของคล่ืนแบบยืดหยุน ผูเขียนไดเขียนอธิบายไวแลวเชนกันในตํารา การสํารวจใตผิวดินดวยคล่ืนส่ันสะเทือน ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2544 หรือ ธรณีฟสิกสเพื่อการสํารวจใตผิวดิน ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2550

220 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง คล่ืนแบบยืดหยุนท่ีทําใหเกิดอาการส่ัน-ไหวของแผนดิน หรือคล่ืนส่ันสะเทือนมี 2 ประเภท คือ (1) คล่ืนท่ีเคล่ือนท่ีโดยอาศัยตัวกลาง (body wave) ไดแก คล่ืนปฐมภูมิ (primary wave, P-wave) และคล่ืนทุติยภูมิ (secondary wave, S-wave) และ (2) คล่ืนผิวดิน (surface wave) ไดแก คล่ืนเรลีย (Rayleigh wave) และ คล่ืนเลิฟ (Love wave) คล่ืนยืดหยุนประเภทที่ 2 เปนคล่ืนท่ีทําความเสียหายใหกับส่ิงกอสรางท่ีผิวดินมากกวาคล่ืนท่ีเคล่ือนท่ีอาศัยตัวกลาง (ดูรายละเอียดของคล่ืนเหลานี้ เพิ่มเติมจากตํารา การสํารวจใตผิวดินดวยคล่ืนส่ันสะเทือน ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2544 หรือ ธรณีฟสิกสเพื่อการสํารวจใตผิวดิน ตีพิมพเม่ือป พ.ศ. 2550 ของผูเขียน) ทราบไดอยางไรวาการแตกและเล่ือนตัวของแผนหินจึงทําใหเกิดคลื่นส่ันสะเทือนได

กระบวนการแตกและเล่ือนตัวของแผนหิน (faulting) เปนกระบวนการท่ีปลอยคล่ืนออกมา และสงผลใหเกิดการส่ัน-ไหวของแผนดิน บุคคลแรกท่ีสามารถหาหลักฐานมาประกอบคําอธิบายวา การแตกและเล่ือนของแผนหิน และทําใหเกิดคล่ืนส่ันสะเทือนท่ีมีผลทําใหเกิดอาการส่ัน-ไหวของแผนดิน คือ Reid เม่ือป ค.ศ. 1906 โดย Reid ไดทําการศึกษาดวยการสังเกต การแตกและเล่ือนของรอยเล่ือนซานแอนเดรส (San Andreas Fault) รอยเล่ือนเกิดในป ค.ศ. 1906 หรือรูจักในช่ือของ “แผนดินไหวเมืองซานฟรานซิสโก ป ค.ศ 1906 (San Francisco Earthquake in 1906)” Reid สังเกตและสเกตภาพของแผนดินกอนเกิดการแตกและเล่ือน ดังแสดงในรูปท่ี 1

Reid ไดใหคําอธิบายและต้ังเปนทฤษฎี ช่ือ “Elastic rebound theory of earthquake” โดยอธิบายวา การแตกและเล่ือน ของแผนหินในเปลือกโลก เปนผลจากการทําใหแผนหินเกิดการเคล่ือนท่ี (translation) ดวยความเคนเฉือน (shear stress) แบบคอยเปนคอยไป ทําใหเกิดความเครียด (strain) สะสมตัวอยูในแผนหินท่ีถูกความเคนเฉือน เม่ือความเครียดสะสมตัวมากข้ึน (progressive strain accumulation) ตามลําดับ และในที่สุดยอมถึงจุดๆ หนึ่งท่ีแผนหินทนตอการรับความเครียดตอไปอีกไมได จําเปนตองปลดปลอยความเครียดออกมา แผนหินปลดปลอยความเครียดออกมาในรูปของ “พลังงานความเครียด (strain energy)” โดยพลังงานความเครียดท่ีปลดปลอยออกมาบางสวนเปล่ียนรูปเปนความรอน (heating) บางสวนเปล่ียนรูปเปนการแตก (fracturing) บางสวนเปล่ียนรูปเปนการเล่ือน (slipping) และบางสวนเปล่ียนเปนคล่ืนส่ันสะเทือน (seismic wave) ท่ีเคล่ือนท่ีออกจากบริเวณท่ีมีการแตกและการเล่ือน จากนั้นความเครียดก็จะเกิดการสะสมตัวใหมหากยังมีความเคนมากระทํากับแผนหินนั้นตอไป จนกระท่ังแผนหินทนรับความเครียดไมได จะปลดปลอยความเครียดออกมาในรูปของพลังงานความเครียด เกิดวนเวียนเชนนี้ไปเร่ือยๆ

การเกิดแผนดินไหว 221

รูปท่ี 1 (ก) ภาพสเกตของ Reid จากการสังเกตการเล่ือนของแผนดิน เมื่อเกิดแผนดินไหวเมืองซานฟรานซิส

โก ป ค.ศ 1906 (San Francisco Earthquake in 1906) (ข) ภาพสเกตกอนการเกิดการเล่ือนเมื่อมีความเครียดสะสมตัว (ภาพดัดแปลงตอจากจาก Lay and Wallace, 1995)

ดังนั้นจากคําอธิบายท่ีกลาวมาขางตน สามารถตอบความสงสัยท่ีวาทําไมจึงพบแผนดินไหวเกิดเปนชวงๆ (cycle) หรือเกิดซํ้าได ดังนั้นหากเรามีขอมูลของการเกิดแผนดินไหว ในพื้นท่ีตางๆ ในอดีต มายาวนานเทาใด จะชวยใหเราสามารถนํามาคาดการณชวงระยะเวลาของการเกิดแผนดินไหวในรอบตอไป วงรอบของการเกิดแผนดินไหวจะแมนยําหรือไม ข้ึนอยูกับจํานวนของขอมูลท่ีบันทึกไว จากการสังเกตการเล่ือนตัวของแผนหินกวา 1,000 รอยเล่ือน ท่ีมีผลทําใหเกิดแผนดินไหว ดังตัวอยางผลการสังเกตเห็นระยะการเล่ือน (offset) และสามารถวัดคาความเครียดท่ีเกิดข้ึนกอนการแตก ดังแสดงในตารางท่ี 2 ซ่ึงพบวารอยเล่ือนท่ีสงผลใหเกิดแผนดินไหวระดับต้ืน (0–70 กิโลเมตรใตผิวดิน) เกิดจากความเคนเฉือนท่ีกระทํากับแผนหินมีความเครียดสะสมมากสุดกอนการแตกอยูระหวาง 10-5 ถึง 10-4 (ความเครียดไมมีหนวย) ระยะการเล่ือนของแผนหินออกจากกันคอนขางนอย เม่ือเทียบกับความยาวของรอยเล่ือนท่ีปรากฏ

รอยเล่ือนใตผิวดินเกิดไดต้ังแต 0-700 กิโลเมตร นักแผนดินไหวไดจําแนกความลึกของรอยเล่ือนท่ีทําใหเกิดแผนดินไหวออกเปน 3 ระดับ คือ ระดับต้ืน ต้ังแตความลึก 0-70 กิโลเมตรใตผิวดิน พบประมาณรอยละ 85 ของแผนดินไหวท้ังหมด ระดับกลาง ต้ังแตความลึก 70-300 กิโลเมตรใตผิวดิน พบ

222 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง รอยละ 12 ของแผนดินไหวท้ังหมด และ ระดับลึก ต้ังแตความลึก 300-700 พบรอยละ 3 ของแผนดินไหวท้ังหมด

ตารางท่ี 2 ผลการติดตามวัดความยาวของรอยเลื่อน (fault length) การเล่ือนตัวของแผนหินออกจากกัน (slip offset) และคาความเครียด (strain) (ขอมูลจาก Lay and Wallace, 1995) ตําแหนงแผนดินไหว ความยาวของรอยเล่ือน

(กิโลเมตร) การเล่ือนตัว (offset) (เมตร)

ความเครียด

ซานฟรานซิสโก ป ค.ศ. 1906 ประเทศ

อเมริกา ความรุนแรง MS = 7.8

200 5 2.5 x 10-4

Tango ป ค.ศ. 1927 ประเทศญี่ปุน ความ

รุนแรง MS = 7.8

30 3 1.0 x 10-4

Tottori ป ค.ศ. 1943 ประเทศญี่ปุน

ความรุนแรง MS = 7.4

40 2 1.3 x 10-4

Nankaido ป ค.ศ. 1946 ประเทศญี่ปุน

ความรุนแรง MS = 8.2

80 0.7 1.0 x 10-5

ซานฟรานซิสโก ป ค.ศ. 1971 ประเทศ

อเมริกา ความรุนแรง MS = 6.6

30 2 1.0 x 10-4

นอกจากนี้ ยังมีการเสนอทฤษฎีใหมของการเกิดคล่ืนแผนดินไหวแตกตางจากทฤษฎี elastic rebound ซ่ึงทฤษฎี elastic rebound อยูภายใตพื้นฐานท่ีวารอยเล่ือนเกิดไดในสภาวะของหินท่ีเปราะ (brittle) ดังนั้นในการเกิดรอยเล่ือนแตละคร้ังนั้นจะตองอาศัยความเคน (stress) คามาก เพื่อท่ีจะทําใหเกิดความเครียด (strain) สะสมมาก จนกระท้ังเกิดการเล่ือนเพื่อปลดปลอยพลังงานความเครียด ตรงกันขามกับทฤษฎีท่ีเสนอใหมท่ีอธิบายวา คล่ืนแผนดินไหวเกิดจากรอยเล่ือนนั้นไมจําเปนวา แผนหินจะตองเกิดการเล่ือน (faulting) ท่ีตองอาศัยความเคน (stress) คามาก แผนหินสามารถเล่ือนได แมถูกกระทําดวยความเคนคานอย ทฤษฎีนี้รูจักในนามของ “weak fault model theory” สวน elastic rebound theory รูจักในนามของ “strong fault model theory” อยางไรก็ดี weak fault model theory ยังไมเปนท่ียอมรับมากนัก สวนใหญยังสนับสนุน strong fault model theory เพราะหากนํา weak fault model theory มาประยุกตใช จะไมสามารถนํามาทํานาย (prediction) หรือประเมิน (evaluate) เพื่อหาโอกาสของการท่ีจะการเกิดคล่ืนแผนดินไหวในพื้นท่ีตางๆ ได เพราะไมทราบวา คาความเคนนอยควรเปนคา

การเกิดแผนดินไหว 223

ใดท่ีจะทําใหเกิดรอยเล่ือนได หรืออยางไรจึงจะเรียกวา weak fault หากจะกําหนดความแข็งแรงเทากับศูนย ก็ไมสามารถทําไดเชนกัน มิฉะนั้นจะเกิดรอยเล่ือนไดท่ัวไปท้ังแผนเปลือกโลก (Plummer et al., 2007) สวนปญหาของการเกิดคล่ืนแผนดินไหวระดับลึก (70-700 กิโลเมตรใตผิวดิน) เกิดไดอยางไร เพราะหินในแผนเปลือกโลกท่ีมุดลงไปควรมีสภาพออนนิ่ม (ductile) ในสวนนี้อธิบายวา หินในแผนเปลือกโลกที่มุดลงไป ท่ีเปนผลเกิดจากกระบวนการแปรสัณฐานของแผนเปลือกโลกนั้นยังมีสภาพท่ีเย็น (cold) กวาขางเคียง การปรับอุณหภูมิจะเปนแบบคอยเปนคอยไปอยางชาๆ เชนเดียวกับกอนน้ําแข็งท่ีคอยๆ ละลาย เม่ือเราใสลงไปในแกวน้ํา อีกท้ังแรมีการเปล่ียนเฟส (phase change) ทําใหไดแรใหมท่ีมีความหนาแนน (density) เพิ่มมากข้ึน หรือมีการการแยกอนุมูลน้ําออกจากแร (dehydration) เม่ือแรนั้นมีอนุมูลของน้ําประกอบอยูและอยูในสภาวะแวดลอมท่ีมีอุณหภูมิสูงข้ึน ทําใหไดแรใหมท่ีมีความแข็งมากข้ึน ตัวอยางเชน แยกอนุมูลน้ําท่ีอยูในแรเซอรเพนทีน (serpentine, Mg6Si4O10(OH)8) ซ่ึง แรเซอรเพนทีนมีความแข็ง (hardness) เทากับ 3 เม่ือแยกอนุมูลน้ําออก แรเซอรเพนทีนสามารถแปรเปล่ียนเปนแรโอลิวีน (olivene, Mg2SiO4) ท่ีมีความแข็งเทากับ 6.5 และแรควอตซ (quartz, SiO2) ท่ีความแข็งเทากับ 7 ดังนั้นสภาวะเปราะของแผนเปลือกโลกท่ีมุดลงระดับลึกยังคงปรากฏและรอยเล่ือนสามารถเกิดได ดังนั้นเราจึงพบตําแหนงของการเกิดคล่ืนแผนดินไหวในระดับลึก รูไดอยางไรวาศูนยกลางของแผนดินไหวเกิดที่ตําแหนงใด

เราสามารถทราบวาศูนยกลางของแผนดินไหวเกิดท่ีตําแหนงใด (รูปท่ี 2) ความลึกเทาใด และเกิดจากรอยเล่ือนประเภทใดได ดวยการวิเคราะหจากขอมูลของกราฟเสนคล่ืน ท่ีวัดไดจากสถานีตรวจวัดแผนดินไหว (seismograph) ดังแสดงในรูปท่ี 3-5 การที่ทราบตําแหนงของ ศูนยกลางแผนดินไหว จะตองมีขอมูลจากสถานีตรวจวัดอยางนอย 3 สถานี และหากมีขอมูลมากสถานียิ่งๆ ข้ึนก็จะทําใหวิเคราะหไดแมนยํามากข้ึน และสามารถหาความลึกและประเภทของรอยเล่ือนได ในหัวขอนี้ขออธิบายเฉพาะการหาตําแหนงของศูนยกลางแผนดินท่ีผิวดิน (epicenter) สวนการหาความลึกและประเภทของรอยเล่ือนจะกลาวในหัวขอตอๆ ไป จากภาพสเกตของรอยเล่ือนท่ีสมมุติเกิดท่ีใตผิวดินดวยรอยเล่ือนปกติ (normal fault) ดังแสดงในรูปท่ี 2 ตําแหนงของรอยเล่ือนท่ีเปนจุดเร่ิมตน กอนท่ีจะมีการขยายออกไปของระนาบรอยเล่ือน (fault plane) เรียกวา “จุดศูนยกลางแผนดินไหว (focus หรือ

center)” ซ่ึงหากเราฉาย (project) ข้ึนมาแนวดิ่งท่ีผิวดิน จุดท่ีฉายข้ึนมาเรียกวา “จุดศูนยกลาง

แผนดินไหวท่ีผิวดิน (epicenter)” เมื่อแผนหินเกิดการปลดปลอยพลังงานความเครียดออกมาในรูปของ

224 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง คล่ืนส่ันสะเทือน คล่ืนแรกท่ีเดินทาง คือ คล่ืนปฐมภูมิ (primary wave หรือ P-wave) และตามมาดวยคล่ืนทุติยภูมิ (secondary wave หรือ S-wave) ตอจากนั้นจะเปนคล่ืนผิวดิน (surface wave) ซ่ึงเปนคล่ืนท่ีเกิดเฉพาะท่ีรอยตอของผิวดินกับอากาศ เม่ือคล่ืนเดินทางเขาสูสถานีตรวจวัดแผนดิน คล่ืนจะถูกบันทึกในรูปท่ีเสนคล่ืน (seismograph) ดังแสดงในรูปท่ี 3

รูปท่ี 2 ภาพสเกตรอยเล่ือนปกติ (normal fault) ที่เกิดใตผิวดิน แสดงจุดศูนยกลางแผนดินไหว (focus หรือ hypocenter) และ จุดศูนยกลางแผนดินไหวที่ผิวดิน (epicenter)

รูปท่ี 3 ตําแหนงของสถานีตรวจวัดแผนดินไหว และกราฟเสนคล่ืนที่วัดไดจากสถานีตรวจวัดแผนดินไหว (seismograph) (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer et al., 2007)

การเกิดแผนดินไหว 225

รูปท่ี 4 กราฟแสดงระยะทางและเวลาของคล่ืนปฐมภูมิและคล่ืนทุติยภูมิ เมื่อทราบระยะหางระหวางคล่ืนปฐมภูมิและทุติยภูมิ จะสามารถหาระยะหางของสถานีตรวจวัดกับจุดศูนยกลางแผนดินไหวที่ผิวดิน (epicenter) ได ซึ่งสถานี ก ข และ ค หาง 2,000, 5,000 และ 9,000 กิโลเมตรตามลําดับ (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer et al., 2007)

รูปท่ี 5 การหาตําแหนงจุดศูนยกลางแผนดินไหวที่ผิวดิน (epicenter) โดยทราบระยะหางจากสถานีตรวจวัดอยางนอย 3 สถานี โดยการสรางวงกลมใหมีรัศมีเทากับระยะหางของ จุดศูนยกลางแผนดินไหวที่ผิวดินที่วิเคราะหไดจากกราฟเสนทางเดินคล่ืน ตําแหนงของจุดตัดวงกลมทั้ง 3 วง คือตําแหนงของจุดศูนยกลางแผนดินไหวที่ผิวดิน (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer et al., 2007)

226 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง จากรูปท่ี 3 หากมีสถานีตรวจวัดกระจายอยูตําแหนงตางๆ ของโลก การเกิดทางของคล่ืนแผนดินไหวไปถึงสถานีแตละสถานี ยอมใชเวลาแตกตางกัน การเดินทางของคล่ืนปฐมภูมิและคล่ืนทุติยภูมิยอมเดินทางถึงในเวลาตางกัน ดังนั้น การทราบระยะหางของชวงเวลาในการเดินทางของคล่ืนปฐมภูมิและทุติยภูมิ ดังแสดงในรูปท่ี 4 สามารถนํามาวิเคราะหหา ตําแหนงของจุดศูนยกลางแผนดินไหวท่ีผิวดิน (epicenter) ได ดังแสดงในรูปท่ี 4 และ 5 กราฟเสนทางเดินคล่ืนของคล่ืนปฐมภูมิและทุติยภูมิ เปนเสนกราฟท่ีสรางข้ึนภายใตสมมุติฐานวาคาปวสซองเรโช (Poisson’s ratio) ของแผนเปลือกโลกเทากับ 0.25 จะได คล่ืนทุติยภูมิมีคาเทากับ 0.6 เทาของคลื่นปฐมภูมิ หรืออ่ืนๆ ซ่ึงนักแผนดินไหวควรทําการวิเคราะหและปรับใหเหมาะสม หรืออธิบายไดวาต้ังอยูบนสมมุติฐานอยางไร ขนาดของแผนดินไหวที่เกิดในแตละคร้ังคํานวณไดอยางไร

การวัดขนาดของแผนดินไหว (magnitude of earthquake) ในการวัดขนาดของแผนดินไหว จากอดีตถึงปจจุบัน มีอยูดวยกัน 4 ประเภท ไดแก

(1) Richter Magnitude ใชสัญลักษณ ML ถือเปนวิธีแรกสุดของการวัดขนาดแผนดินไหว เสนอโดย Charles F. Richter ประมาณ ค.ศ. 1950 เคร่ืองมือท่ีใชวัดตองเปนเคร่ืองท่ีออกแบบในประเภทเดียวกันกับแบบ Wood–Anderson Seismograph หากมีสถานีวัดคล่ืนท่ีทําใหเกิดแผนดินไหวโดยมีเคร่ือง Wood–Anderson Seismograph หรือมีการทํางานดวยหลักการคลายกัน เม่ือสามารถตรวจวัดเสนคล่ืนท่ีทําใหเกิดแผนดินไหวได โดยท่ีมีปรากฏของคล่ืนพี (P-wave) คล่ืนเอส (S-wave) คล่ืนผิวดิน (Surface wave) และคล่ืนอ่ืนๆ แลว หากสามารถอานชวงเวลาระหวางคล่ืนพีและคล่ืนเอสได (ht) และอานคาแอมพิจูดสูงสุดของคล่ืนท่ีเขามา (A) สามารถคํานวณหาขนาดของแผนดินไหวไดจากสมการ

[ ]log 3log 8 2.92LM A t= + Δ − A คือ คาแอมพิจูดสูงสุดของคล่ืนท่ีบันทึกได มีหนวยเปนมิลลิเมตร ht คือ ชวงเวลาระหวางคล่ืนพีและคล่ืนเอส มีหนวยเปนวินาที

ดังนั้นหากมีหลายๆ สถานีรับคล่ืนท่ีทําใหเกิดแผนดินไหว โดยมีเคร่ือง Wood–Anderson Seismometer การอานขนาดอาจไมเทากัน สวนใหญพบวามีความแตกตาง

การเกิดแผนดินไหว 227

ในชวง +0.2 ริกเตอร ดังนั้นจึงไมเปนเร่ืองแปลกแตอยางใด ท่ีมีรายงานขนาดของแผนดินไหวจากสถานีตางๆ ไมเทากัน เพราะความชัดเจนของการปรากฏของคล่ืน ในแตละสถานีอาจแตกตางกันหรือมีคล่ืนรบกวน (noise) มากนอยตางกัน เปนตน แผนดินไหว

ท่ีมีขนาด ML นอยกวา 2.5 เรียกวา micro-earthquake และขนาดของ ML เทาท่ีมีปรากฏมี

คามากสุดวัดไดไมเกิน 7 ปจจุบันไมนิยมบอกขนาดในประเภทของ ML หากอานรายงานในอดีต จึงควรระมัดระวังวาขนาดท่ีบงบอกเปนประเภทใด

(2) Body–Wave Magnitude ใชสัญลักษณ mb สมการการคํานวณหาขนาดประเภทนี้ พิจารณาจากคลื่นเคล่ือนผานตัวกลางของคล่ืนปฐมภูมิ (P–wave) เพียงคล่ืนเดียว คํานวณไดดังสมการ

[ ]log ( , )bm A T Q h D= + เม่ือ A คือ แอมพลิจูด (amplitude) มีหนวยเปน ไมโครเมตร T คือ คาบ (period) มีหนวยเปนวินาที

Q (h, D) คือ คาปรับแกจากผลของความลึก (h) ของจุดศูนยกลางคล่ืน แผนดินไหว (hypocenter) และระยะหางระหวางตําแหนงของจุดศูนยกลางคล่ืนแผนดินไหวท่ีผิวดิน (epicenter) กับสถานีตรวจวัดคล่ืน มีหนายเปน องศา คาการปรับแก สามารถอานไดจากกราฟท่ีออกแบบเพื่อการปรับแกโดยเฉพาะ

(3) Surface–Wave Magnitude ใชสัญลักษณ MS สมการการคํานวณหาขนาดประเภทน้ี พิจารณาจากคล่ืนผิวดิน (Surface–wave) ชนิด คล่ืนเรลีย (Rayleign-wave) คํานวณไดดังสมการ

[ ]log 1.66 log 3.33

SM A T D= + +

เม่ือ A คือ แอมพลิจูด (amplitude) มีหนวยเปน ไมโครเมตร T คือ คาบ (period) มีหนวยเปนวินาที

228 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง D คือ ระยะหางระหวางจุดศูนยกลางคล่ืนแผนดินไหวท่ีผิวดิน (epicenter) กับสถานี มีหนายเปน องศา

ความลึกของรอยเล่ือน (h) หรือความลึกของจุดศูนยกลางแผนดินไหว (hypocenter) นั้นไมตองปรับแกเพราะคล่ืนผิวดินปรากฏท่ีผิวดิน จึงพิจารณาเฉพาะตําแหนงของ จุดศูนยกลางคล่ืนแผนดินไหวท่ีผิวดิน (epicenter) เทานั้น

การหาขนาดของแผนดินไหวแบบ ML, mb และ MS ขนาดท่ีอานไดควรมีคาเทากัน เพราะเม่ือเกิดการแตกและเล่ือน ท่ีตําแหนงเดียวกัน พลังงานท่ีปลดปลอยออกมาในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือน ณ วัน-เวลา เดียวกัน ยอมมีเพียงคาเดียว ดังนั้นจึงมีขนาด (magnitude) เดียว แตพบวาไมไดเปนเชนนั้น ขนาดท่ีคํานวณไดแตกตางกัน ท้ังนี้เพราะคาความถ่ีของแตละคล่ืน (P-wave, Rayleigh-wave) แตกตางกัน คุณสมบัติของคล่ืนแปรผันตามความถ่ี (dependence with frequency) ดังนั้นการท่ีจะคํานวณไดขนาดเทากันจึงเปนไปไดยาก

จากทฤษฏีพบวาขนาดประเภท mb และ MS มีคาคงท่ีเม่ือถึงจุดๆ หนึ่ง (magnitude

saturation) เชน mb ไมสามารถบงบอกขนาดของแผนดินไหวไดคาเกินกวา 6.0 และ MS ไมสามารถคํานวณขนาดของแผนดินไหวไดคาเกินกวา 8.0 (Geller, 1976) แตถาอานจาก

รายงานแผนดินไหววาอานคาของ mb และ MS เกินกวาคาคงท่ีท่ีควรอานได ดังนั้นจึงควรตะหนักเกี่ยวกับขนาดท่ีอานไดเกินกวาคาคงท่ี เพราะเปนขนาดท่ีไมแมนยํา และจากปญหา

ท่ี mb และ MS บงบอกขนาดของแผนดินไหวขนาดใหญๆ ไมได จึงไดมีการคิดวิธีคํานวณขนาดข้ึนใหม และเปนท่ีมาของประเภทท่ี 4

(4) Moment Magnitude ใชสัญลักษณ MW การคํานวณประเภทนี้ใชกันแพรหลายในปจจุบัน

และเปนท่ียอมรับ หลักการคํานวณเร่ิมจากจะตองทราบ seismic moment (Mo) นั่นคือ 0 _ mod _ _ tanM shear ulus fault area slip dis ce= × × 0M Adμ= พิจารณาหนวยจะได

22

NewtonNewton m m mm

⎡ ⎤− = × ×⎢ ⎥⎣ ⎦

การเกิดแผนดินไหว 229

เม่ือ shear modulus, μ คือ โมดูลัสเฉือน A คือ พื้นท่ีของระนาบการแตก d คือ ระยะการเล่ือน

โมดูลัสเฉือน หรือความแข็งแรงของหินท่ีตานตอแรงเฉือน (shear modulus

หรือ rock rigidity) คํานวณไดจาก /sμ σ γ= เม่ือ σS คือ ความเคนเฉือน และ γ คือ ความเครียดเฉือน (shear strain) โดยท่ัวไปมีคาอยูระหวาง 109-1010 N/m2 หรือ 1-10 GPa ตัวอยางเชน หินทรายมีคาความแข็งแรงตอแรงเฉือน ~6 GPa หรือ แรโอลิวีนมีคาความแข็งแรงตอแรงเฉือน ~82 GPa แรเพอรรอพสไกต (perovskite) ซ่ึงเปนแรท่ีอยูในเนื้อโลก (mantle) มีคาความแข็งแรงตอแรงเฉือน ~153 GPa เปนตน การหาความแข็งแรงตานตอแรงเฉือน ของหินใดๆ สามารถคํานวณหาไดเม่ือทราบความเร็วของ

คล่ืนทุติยภูมิ (VS) ท่ีเดินทางผานหินนั้นๆ และทราบความหนาแนนของหิน ดังสมการ

SVμρ

= (อานเพิ่มเติมไดจากตํารา ธรณีวิทยาโครงสราง และธรณีฟสิกสเพื่อการ

สํารวจใตผิวดิน ของผูเขียน) จากกรณีการเกิดรอยเล่ือนและทําใหเกิดคล่ืนสึนามิในวันท่ี 26 ธันวาคม 2547

ซ่ึงรอยเล่ือนนั้นเกิดท่ีความลึก 38 กิโลเมตร รอยเล่ือนมีความยาว 1,200 กิโลเมตร ระยะการเล่ือน 10 เมตร ถาใหคา μ ของแผนหิน = 8 x 109 N/m2 หรือ 8 GPa จะได

0M Adμ=

90 28 10 1200 1000 38 1000 10NM m m m

m= × × × × × ×

210 3.7 10M N m= × −

และขนาดของแผนดินไหวคํานวณไดจาก สมการ

0 6.061.5WLogMM = −

213.7 10 6.06 8.98 9.0

1.5WM×

= − = =

230 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง

ขนาดของ MW จะไมมีคาคงท่ี (saturation) เชนเดียวกับกรณีของ MS และ mb ดังนั้นการหาขนาดแผนดินไหวในปจจุบันจึงหาออกมาในรูปของขนาด MW ตัวอยางเชน จากการคํานวณหาขนาดของแผนดินไหวท่ีเกิดในประเทศชิลี ป ค.ศ.1960

ขนาด MS วัดได 8.5 แตเม่ือคํานวณหาขนาดแบบ MW วัดได 9.5 ซ่ึงถือวามีความรุนแรงมากกวาแผนดินไหวใดๆ ท้ังหมดท่ีวัดได ณ ปจจุบัน แผนดินไหวนี้เกิดจากรอยเล่ือนยาว 1000 กิโลเมตร ลึก 200 กิโลเมตร มีการเล่ือน 24 เมตร และเปนตัวการท่ีทําใหเกิดคล่ืนสึนามิ ทําความเสียหายแกประเทศชิลี และคล่ืนนั้นไดเดินทางมาถึงประเทศญ่ีปุนท่ีอยูฝงตรงกันขามของมหาสมุทร จําไดวาเพื่อนรวมช้ัน ช่ือ Jennifer Sorenzen ไดทําดุษฎีนิพนธเกี่ยวกับแผนดินไหวท่ีชิลี ป 1960 กับ Professor Dr. Susan Beck และ Professor Dr. Terry Wallace เชนกัน

ตารางท่ี 3 แสดงขนาดของแผนดินไหวมีขนาด MS และ/หรือ MW มากกวา 8 ในป ค.ศ. 1914 –

2007 ซ่ึงพบวากรณีการบอกขนาดระหวาง MS และ MW ไมเทากัน การพิจารณาเปรียบเทียบจึงตองใชความระมัดระวัง และพิจารณาขนาดของแผนดินไหวตองดูใหดีกอนวาคํานวณขนาดของแผนดินไหวดวยวิธีใดหรือประเภทใด ระดับความนาเช่ือถือของขอมูลแตกตางกัน หาสนใจดูขอมูลมากกวาท่ีแสดงไวในตารางท่ี 3 สามารถสืบคนขอมูลไดจาก ฐานขอมูลแผนดินไหว ในเว็บไซตของ USGS การหาขนาดของแผนดินไหว โดยวิธี moment magnitude เราจะตองทราบคาความยาวของรอยเล่ือน (fault length) ความลึก (depth) และระยะการเล่ือน (slip distance) ดังนั้นการหาขนาดดวยวิธีนี้ตองใชเวลา หากเปนแผนดินไหวขนาดเล็ก ชวงของการเกิดแผนดินไหวครั้งหลังท่ีตามมาเปนระลอก (after shocks) มีนอยคร้ัง จะทําใหการคํานวณหาพื้นท่ีท่ีมีการแตกไดเร็ว แตถาขนาดใหญการคํานวณหาพื้นท่ีของการแตก ตองรอจนกวาแผนดินไหวคร้ังหลังท่ีตามมาเปนระลอก (after shocks) หมดไป จึงตองใชเวลานาน อาจใชเวลาหลายวัน หลายอาทิตย หรือหลายเดือน ผลท่ีคํานวณถือวานาเช่ือถือและใชเปรียบเทียบไดดี แตถาตองการทราบขนาดคราวๆ อยางรวดเร็วจะใชวิธีสรางรูปจําลอง (model) เม่ือมีแผนดินไหวเกิดข้ึนและขอมูลคล่ืนไดถูกปอนเขาไปในโปรแกรมคอมพิวเตอร โปรแกรมจะทําการคํานวณโดยการแปลความหมายแบบยอนกลับ (seismogram inversion) สามารถแปลความไดขนาดคราวๆ เพื่อเตือนภัย เชน กรณีของการเกิดแผนดินไหวท่ีเกาะสุมาตรา เม่ือวันท่ี 12 กันยายน 2550 รายงานจากสํานักขาว CNN และ BBC บงบอกขนาดแตกตางกัน ความลึกของแผนดินไหว (hypocenter) ตางกัน ซ่ึงไมใชเร่ืองแปลก เพราะการแปลความแบบยอนกลับสามารถหาคําตอบไดมากมายหลายคําตอบ ตองรอผลยืนยัน เชน ดูผลจากการรายงานของ USGS เปนตน

การเกิดแผนดินไหว 231

ตารางท่ี 3 ขนาดของแผนดินไหวมีขนาด MS และ/หรือ MW มากกวา 8 ในป ค.ศ. 1914 –2007 ความลึกที่แสดงเปนกิโลเมตร (ขอมูลจากฐานขอมูลแผนดินไหว ในเว็บไซต USGS, 2007 และ Lay and Wallace, 1995)

วัน ความลึก(km)

พ้ืนท่ี Lat. (oN) Long. (oE) Ms Mw

1914 05 26 1915 05 01 1917 06 26 1918 08 15 1918 09 07 1919 04 30 1920 06 05 1920 12 16 1922 11 11 1923 02 03 1923 09 01 1924 04 14 1928 12 01 1932 05 14 1932 06 03 1933 03 02 1934 01 15 1934 07 18 1938 02 01 1938 11 10 1939 04 30 1941 11 25 1942 08 24 1944 12 07 1945 11 27 1946 08 04 1946 12 20 1949 08 22

60 30 25 25 25 25 10 215 25 40 25 60 25 25 60 25 25 25 25 25 60 25 70 25 25 60 30 25

West New Guinea Kurile Islands Samoa Islands Mindanao Islands Kurile Islands Tonga Islands Taiwan Kansu, China Chile Kamchatka Kanto Mindanao Chile Molucca Passage Mexico Sanriku Nepal / India Santa Cruz Islands Banda Sea Alaska Solomon Islands Atlantic Peru Tonanki West Pakistan Dominican Nankaido Queen Char. Islands

-2 47 -15.5 5.5 45.5 -19 23.5 36 -28.5 54 35.25 6.5 -35 0.5 19.5 39.25 26.5 -11.75 -5.25 55.5 -10.5 37.5 -15.0 33.75 24.5 19.25 32.5 53.75

137 155 -173 123 151.5 -172.5 122 105 -70 161 139.5 126.5 -72 126 -104.25 144.5 86.5 166.5 130.5 -158.0 158.5 -18.5 -76.0 136.0 63.0 -69.0 134.5 -133.25

8.0 8.0 8.4 8.0 8.2 8.2 8.0 8.6 8.3 8.3 8.2 8.3 8.0 8.0 8.2 8.5 8.3 8.1 8.2 8.3 8.0 8.2 8.2 8.0 8.0 8.0 8.2 8.1

- - - - - - - - 8.0 8.5 7.9 - - - - 8.4 - - 8.5 8.2 - - - 8.1 - - 8.1 8.1

232 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง 1950 08 15 1951 11 18 1952 03 04 1952 11 04 1957 03 09 1957 12 04 1958 11 06 1960 05 22 1963 10 13 1964 03 28 1965 02 04 1968 05 16 1977 08 19 1985 09 19 1989 05 23 1994 06 09 1994 10 04 1995 07 30 1995 10 09 1996 02 17 1998 03 25 2000 11 16 2001 06 23 2003 09 25 2004 12 23 2004 12 26 2005 03 28 2006 11 15 2007 04 01 2007 04 01 2007 08 15 2007 09 12

25 25 25 40 33 60 32 60 47 23 36 9 3 29 10 631 14 46 33 33 10 33 33 27 10 10 30 10 10 18 39 30

Assam Tibet Tokachi – Oki, Japan Kamchatka Aleutian Islands Mongolia Kurile Islands Chile Kurile Islans Alaska Aleutian Islands Tokachi – Oki, Japan Sumbawa Mexico Macquarie Islands Northern Bolivia Kuril Islands Near Coast of Northern Chile Near coast of Jalisco, Maxico Irian Jaya Region, Indonesia Balleny Islands Region New Ireland region Near Coast of Peru Hokkaido Japan Region North of Macquarie Islands Off West Coast of Northern Sumatra Northern Sumatra Kuril Island East of the Kuril Islands Solomon Islands Near the Coast of Central Peru Southern Sumatra, Indonesia

28.5 30.5 42.5 52.75 51.3 45.2 44.4 -38.2 44.9 61.1 51.3 40.9 -11.2 18.2 -52.3 -13.84 43.77 -23.34 19.05 -0.89 -62.87 -3.98 -16.26 41.81 -50.24 3.30 2.07 46.59 46.24 -8.48 -13.35 -4.52

96.5 91.0 143.0 159.5 -175.8 99.2 148.6 -72.6 149.6 -147.5 178.6 143.4 118.4 -102.6 160.6 -67.53 147.32 -70.29 -104.02 136.95 149.52 152.16 -73.64 143.91 160.13 95.95 97.01 153.22 154.52 156.98 -76.51 101.37

8.6 8.0 8.3 8.2 8.1 8.0 8.1 8.5 8.1 8.4 8.2 8.1 8.1 8.1 8.0 - - - - - - - - - - - - - - - - -

8.6 7.5 8.1 9.0 9.1 8.1 8.3 9.5 8.5 9.2 8.7 8.2 8.3 8.0 8.2 8.2 83 8.0 8.0 8.2 8.1 8.0 8.4 8.3 8.1 9.0 8.6 8.3 8.1 8.1 8.0 8.4

การเกิดแผนดินไหว 233

พลังงานความเครียดที่ปลดปลอยออกมาในรูปคลื่นส่ันสะเทือนนั้นคํานวณหาไดอยางไร

การคํานวณหาพลังงานความเครียด ท่ีปลดปลอยออกมา ในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือน Beno Getenberg และ Charles F. Richter ไดเสนอสมการ เพื่อคํานวณหาคาของพลังงานความเครียดท่ีถูกปลดปลอยออกมา สัมพันธกับขนาดความรุนแรงดังนี้ 5.8 2.4 bLogE m= + 11.8 1.5 SLogE M= + หนวยของพลังงานในสมการขางตนมีหนวยเปน erg โดยท่ี 107 erg = 1 joules และเพื่อใหเกิดภาพลักษณความรุนแรง สามารถเปรียบเทียบกับปริมาณของระเบิด TNT ดังแสดงใน ตารางท่ี 4

ตารางท่ี 4 ขนาดความรุนแรงเปรียบเทียบเทียบกับระเบิด TNT และความถี่ของแผนดินไหวในรอบป ขอมูลจาก IRIS consortium (2007)

Mw TNT เพ่ือสรางคล่ืน (กิโลกรัม)

ตัวอยางเปรียบเทียบ จํานวนคร้ังตอป

2.0 56 การระเบิดของเหมืองหิน 1,000,000 3.0 1800 - 100,000 4.0 56,000 แรงจากระเบิดนิวเคลียส 12,000 5.0 1,800,000 แรงจากพายุโทนาโด 2000 6.0 56,000,000 ระเบิดปรมณูที่ฮิโรซิมา 200 7.0 1,800,000,000 - 20 8.0 56,000,000,000 การทดลองระเบิดนิวเคลียสของรัสเซีย 3 9.0 1,800,000,000,000 - 1 10.0 56,000,000,000,000 - -

นอกจากนี้ Hiroo Kanamon ไดเสนอสมการเพื่อประเมินหาพลังงานความเครียดท่ีปลดปลอยออกมาในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือนอยางคราวๆ เม่ือทราบ seismic moment (M0) คือ

0

20000MEnergy =

234 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง ตัวอยางเชน กรณีของแผนดินไหวท่ีทําใหเกิดคล่ืนสึนามิเม่ือวันท่ี 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 มีคา

210 3.7 10M N m= × − ดังนั้น พลังงานท่ีปลดปลอยออกมาในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือน คือ

21

173.7 10 1.85 1020000

Energy ×= = × joule

ความแตกตางระหวางขนาด (magnitude) ของแผนดินไหวนั้น มีความหมายอยางไร

การเกิดแผนดินไหวขนาด MW = 9.0 นั้นแตกตางจากขนาด MW = 8.0 อยางไร ตามสมการการ

คํานวณหา MW ดังท่ีไดกลาวมากอนหนานี้แลว จะเห็นวา มีความแตกตาง 101.5 เทา หรือเทากับ 31.6 เทาของพลังงานความเครียดท่ีปลดปลอยออกมาในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือน โดยตองเพิ่มขนาดเปน 31.6 หรือเทียบตัวเลขงายๆ คือ 32 เทา สมมุติวารอยเล่ือนมีการเล่ือน 10 เมตร ดวยขนาด MW = 9.0 สงผลให

เกิดคล่ืนสึนามิ เคล่ือนกระทบฝง 15 เมตร ถาหากเกิดขนาด MW = 10 โดยรอยเล่ือนเดิม ตําแหนงเดิม

ทุกอยางเหมือนเดิมทุกประการ ยกเวนขนาด MW = 10 แลว คล่ืนท่ีกระทบฝงยอมมีความสูง 15x32=480

เมตร หรือถา MW = 11 จะได 15x32x32 = 15,360 เมตร เปนตน แตความจริงคงไมใชเร่ืองท่ีนากลัว

เชนนั้น เพราะเทาท่ีมีปรากฏขนาดของแผนดินไหวท่ีใหญท่ีสุด วัดไดเพียง MW = 9.5 เกิดท่ีประเทศชิลี (Chile) ป ค.ศ. 1960 โดยเกิดจากรอยเล่ือนยอน ยาว 1,000 กิโลเมตร ลึก 200 กิโลเมตร มีการเล่ือน 24

เมตร หากจะสมมุติใหเกิดขนาด MW = 10.0 หรือ 11.0 หรือ มากกวา ท้ังๆ ท่ียังไมเคยมีปรากฏในบริเวณใดๆ ในโลก จึงควรระมัดระวัง

หมายเหตุ: ขนาดของ MW ไมมีคาส้ินสุดท่ีคาใดๆ นั่นคือไปถึง infinity เพราะการคํานวณเทียบจาก คาความแข็งแรงของหิน (rock rigidity) ความยาวของรอยเล่ือน และระยะการเล่ือน คาความแข็งแรงของหิน สามารถกําหนดคามากสุดไดคราวๆ วามีคาไมควรเกินคาใด แตคาของความยาวของรอยเล่ือน และคาของการเล่ือน โดยเฉพาะคาของการเล่ือน การกําหนดคาวาควรมีระยะเทาใด คอนขางเส่ียง จึงยังไมมีผูใดเสนอวาขนาดสูงสุดของแผนดินไหวในบริเวณใดของขอบของแผนเปลือกโลก วาจะเกิดขนาดสูงสุดไดเทาใด ท้ังนี้เพราะความไมเปนเนื้อเดียวของแผนเปลือกโลก มีคอนขางสูง สังเกตไดจากตําแหนงของบริเวณท่ีมีการมุดตัวของแผนเปลือกโลก (subduction zone) ความลึกของจุดศูนยกลางของแผนดินไหว (hypocenter หรือ focus) ท่ีเกิดข้ึน หากมีความเปนเนื้อเดียว แนวของจุดศูนยกลางแผนดินระดับต้ืน ระดับกลาง และระดับลึก ยอมปรากฏเปนแนวขนาน หากพบเชนนั้น จะสามารถกําหนดความยาวมากสุดของรอยเล่ือนไดคราวๆ และความลึกไดคราวๆ ยกเวนระยะการเล่ือน

การเกิดแผนดินไหว 235

ขนาด (Magnitude) กับความรุนแรง (Intensity) ของแผนดินไหววัดแตกตางกันอยางไร ขนาดของแผนดินไหวคํานวณจากสมการคณิตศาสตรดังท่ีไดกลาวมาแลว 4 ประเภท การ

คํานวณหาขนาดมีท่ีมาท่ีไปชัดเจน เพราะคํานวณจากหลักฐานท่ีบันทึกไดในรูปของคล่ืน สวนความรุนแรง ท่ีรูจักกันในช่ือของมาตราสวนเมอรแคลล่ี นั้นเทียบจากความรูสึกของการรับรูของคนและการปรากฏทางกายภาพท่ีผิวดิน มี 12 ระดับ ปจจุบันนิยมใช แบบ Modified Mercalli Intensity Scale ท่ี นักแผนดินไหวชาวอเมริกัน Harry Wood and Frank Neuman เสนอในป ค.ศ. 1931 ปรับปรุงตอจาก มีระดับคราวๆ ดังแสดงในตารางท่ี 5

ตารางที่ 5 ระดับความรุนแรงของแผนดินไหวแบบ Modified Mercalli Intensity Scale

ระดับ ความรุนแรง I ผูคนไมรูสึกถึงผลกระทบ ตองทําการตรวจวัดดวยเคร่ืองมือเฉพาะ II รูเฉพาะคนท่ีอยูตึกสูงๆ และของบางอยางท่ีแขวนอยูอาจส่ันไหว III คนในอาคาร บานเรือนรูสึก อาการส่ันของอาคารคลายรถบรรทุกวิ่งผาน IV ผูคนไมวาอยูภายในอาคารหรือกลางแจง รูสึกถึงการส่ัน หนาตาง มาน โคมไฟ มีการ

ส่ัน-ไหว อาการส่ันคลายรถบรรทุกของหนักวิ่งผาน V ผูคนรูสึกแทบทุกคน กระจกหนาตาง ประตู อาจแตกเสียหาย ของน้ําหนักเบาในบาน

เร่ิมแกวงไกว VI ผูคนรูสึกไดทุกคน ของหนักในบานเร่ิมแกวงไหว โตะ เกาอ้ี เกิดการเล่ือน ของที่วาง

อยูท่ีช้ันวางของ หรือหนังสือท่ีวางอยูท่ีช้ันหนังสืออาจหลน VII ความเสียของส่ิงกอสรางเร่ิมมีปรากฏ หากส่ิงกอสรางนั้นไมมีการเผ่ือการเกิด

แผนดินไหว จะมีผลกระทบ VIII อาคารท่ีแมออกแบบเผ่ือแผนดินไหวตามหลักวิศวกรรม แตยังไมดีพอ มีความ

เสียหาย IX ส่ิงกอสรางท่ีออกแบบเผ่ือแผนดินไหวไวอยางดีตามหลักวิศวกรรม มีความเสียหาย

มาก X อาคารท่ีเปนไมเกิดความเสียหาย รางรถไฟเสียหาย XI อาคารส่ิงกอสรางพังทลายเปนสวนใหญ สะพาน รางรถไฟเสียหายเปนอยางมาก XII ทําลายหมดทุกอยาง ของทุกอยางมีการเปล่ียนลักษณะ (deformation)

236 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง

จะเห็นวาการบงบอกขนาดความรุนแรง (intensity) นั้นไมนิยมใชในเชิงวิชาการเพราะเปนการ

เทียบกับลักษณะทางกายภาพท่ีปรากฏ และเอาความรูสึกมาบงบอก จึงใชการบอกแบบขนาด เชน MW =

7.0 หรือ MW = 9.0 หรือขนาดอื่นๆ การบอกความรุนแรงใชกลาวกับคนทั่วๆ ไปท่ีไมไดสนใจในเชิงวิชาการ หรือขอมูลเชิงตัวเลข แผนดินไหวเกิดไดในบริเวณใดไดบาง

ตําแหนงของแผนดินไหว (รูปท่ี 6) นักธรณีวิทยา (geologist) นักธรณีฟสิกส (geophysicist) หรือนักแผนดินไหว (seismologist) สามารถบงบอกได แตจะบงบอกไมไดวาจะเกิดข้ึน ณ วัน-เวลา ใด และจะมีความรุนแรงขนาดเทาใด ปจจุบันแมมีปรากฏวาบางครั้งสามารถคาดการณวาจะเกิดแผนดินไหว และสามารถอพยพคนออกจากพื้นท่ีไดลวงหนา แตการคาดการณเชนนี้ไมไดคาดการณไดถูกตองทุกคร้ังไป หากคาดการณไดแลวเหตุโศกนาฏกรรม เกี่ยวกับภัยพิบัติจากแผนดินไหว คงจะไมมีปรากฏเปนขาวใหเราเห็นดังปจจุบัน

รูปท่ี 6 แผนที่แสดงตําแหนงของแผนดินไหว ดูภาพสีจากปกหลังหลัง สังเกตตําแหนงของแผนดินไหวระดับต้ืนและลึก ที่แสดงดวยสีแตกตางกัน (ภาพจาก Earthquake, Topography and Bathymetry โดย W.H.F Smith NOAA/National Environmental Satellite, Data & Information Service ขอมูลรวมรวบลาสุดถึงป 2004)

การเกิดแผนดินไหว 237

รอยเลื่อนประเภทใดที่ทําใหเกิดแผนดินไหว จากคําอธิบายท่ีกลาวมาแลวขางตน เราทราบวาแผนดินไหวตามธรรมชาติสวนใหญเกิดจากผลของการแตกและเล่ือนตัวของแผนดิน และเม่ือพิจารณาแผนท่ีแสดงตําแหนงของแผนดินไหว เราสามารถสรุปไดวาแผนดินไหวสวนใหญเกิดตามแนวขอบของแผนเปลือกโลก (plate boundary) มีเพียงสวนนอยท่ีเกิดบริเวณหางจากขอบของแผนเปลือกโลก (รูปท่ี 6) การวิเคราะหเกี่ยวกับการแตกของหินในหองปฏิบัติการ ทําใหเราทราบกลไกของการแตกและลักษณะการแตกและการเล่ือน ตามหลักการจําแนกรอยเล่ือนของแอนเดอรสัน (Anderson’s fault classification) โดยอาศัยการพิจารณาทิศทางของแรงท่ีมากระทํากับแผนหินในแผนเปลือกโลก แอนเดอรสันไดจําแนกประเภทของรอยเล่ือนออกเปน 3 ชนิด ไดแก รอยเล่ือนปกติ (normal fault) รอยเล่ือนยอน (thrust fault) และรอยเล่ือนดานขาง (strike-slip fault) ซ่ึงทิศทางของแรงท่ีมากระทําใหเกิดรอยเล่ือนท้ัง 3 ชนิดนั้น แตกตางกัน ดังรูปท่ี 7

รูปท่ี 7 รอยเล่ือนและทิศทางของแรงที่กระทําใหเกิดรอยเลื่อน ตามการจําแนกรอยเลื่อนของแอนเดอรสัน (Anderson’s fault classification) (ภาพปรับปรุงตอจาก Davis and Reynolds, 1996)

238 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง การวิเคราะหเกี่ยวกับแรงท่ีมากระทํากับแผนหินของแผนเปลือกโลก ชวยทําใหเกิดเราสามารถทราบไดวาจะเกิดรอยเล่ือนใตผิวดินชนิดใด ดวยการพิจารณาควบคูกับลักษณะของขอบเขตของแผนเปลือกโลก (plate boundary) ถาแผนเปลือกโลกมีขอบเขตเปนบริเวณท่ีมีการมุดตัวของแผนเปลือกโลกลงไปอยูใตแผนเปลือกโลกอีกแผน (subduction zone) หากเกิดระดับต้ืน 0-70 กิโลเมตร จะเปนรอยเล่ือนยอน (thrust fault) เปนสวนใหญ และถาหากเกิดระดับต้ืนๆ ประมาณ 15-30 กิโลเมตรใตผิวดิน จะเปนรอยเล่ือนยอน (thrust fault) โดยมีแรงกระทํามาทางดานขางเนื่องจากผลของแรงจากการถูกดึงใหจมตัว (ridge pull) และจากแรงผลักใหเคล่ือนออกของแผนเปลือกโลกดานตรงขามกับดานท่ีมีการมุด (ridge push) สวนจะเกิดเปน รอยเล่ือนปกติ (normal fault) ได ก็ตอเม่ือมีแรงกระทํากับแผนหินในแนวดิ่งมีคามากกวาแรงกระทําในแนวนอน ซ่ึงจะเกิดไดตองอยูลึก อาจจะมากกวา 50-70 กิโลเมตรลงไป (กรณีนี้เกิดไดเฉพาะในบริเวณแผนโลกท่ีมีการมุดตัว) ดังแสดงในรูปท่ี 8

รูปท่ี 8 การมุดตัวของแผนเปลือกโลก ตําแหนงการเกิดแผนดินไหว และลักษณะของรอยเลื่อน (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer and McGeary,1991)

ถาบริเวณขอบของแผนเปลือกโลกเล่ือนดานขาง (transform plate boundary) ดังแสดงในรูปท่ี 9 แผนดินไหวท่ีพบเกิดจากผลของรอยเล่ือนดานขาง (strike-slip fault) เปนสวนใหญ อาจมีรอยเล่ือนปกติ (normal fault) ปรากฏอยูบางแตคอนขางนอย รอยเล่ือนท่ีเกิดอยูท่ีความลึก 0-70 กิโลเมตร นั่นคือ เปนรอยเล่ือนท่ีจัดวาอยูระดับต้ืนท้ังหมด เฉพาะบริเวณที่มีการมุดตัวเทานั้นท่ีพบรอยเล่ือนเกิดไดท่ีระดับต้ืน (0-70 กิโลเมตร) ระดับปานกลาง (70-300 กิโลเมตร) และระดับลึก (300-700 กิโลเมตร) บริเวณที่มีการมุดตัวแตไมพบรอยเล่ือนท่ีระดับปานกลางหรือระดับลึก ไมเปนเร่ืองท่ีนาแปลกแตอยางใด สามารถอธิบายไดวาการมุดของแผนเปลือกโลกอีกแผนนั้นยังมุดไมลึกพอ หรือมุมของการ

การเกิดแผนดินไหว 239

มุดตํ่าทําใหเกิดการซอนหรือกายกันท่ีระดับต้ืน และการทราบตําแหนงของแผนดินไหว จะทําใหสามารถวิเคราะหแบบยอนกลับ เพื่อหาองศาของการมุดของแผนเปลือกโลกใตผิวดินได เปนตน

รูปท่ี 9 แผนเปลือกโลกที่มีการเล่ือนดานขางและบริเวณที่เกิดแผนดินไหว (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer and McGeary,1991)

กรณีของแผนเปลือกโลกท่ีมีการแยกออกจากกันแบบ divergent plate boundary รอยเล่ือนท่ีพบจะเปนแบบรอยเล่ือนปกติเปนสวนใหญ ดังแสดงในรูปท่ี 10

รูปท่ี 10 แผนเปลือกโลกที่มีแยกตัวออกจากกันและบริเวณที่เกิดแผนดินไหว หากมีรอยเล่ือนเกิดแยกตัวออกเรื่อยๆ แนวแผนดินไหวที่จะเกิดขึ้น จะกระจายออกไปเรื่อยๆ (ภาพปรับปรุงตอจาก Plummer and McGeary,1991)

อยางไรก็ดี การท่ีจะใหคําตอบไดอยางนาเช่ือถือและเปนท่ียอมรับของ นักธรณีฟสิกส (geophysicist) หรือนักแผนดินไหว (seismologist) วาการเกิดแผนดินไหวในแตละคร้ังนั้นเกิดจากรอยเล่ือนประเภทใดใน 3 ประเภท ตามการจัดแบงของแอนเดอรสัน และมีมุมเท (dip) มีแนวระดับ (strike) เทาใด ตองแสดงดวยผลการวิเคราะหท่ีเรียกวา “โฟคัล แมกคานิสซึม (focal mechanism)” ดังแสดงในรูปท่ี 7 ในท่ีนี้ผูเขียนขอใชทับศัพท “focal mechanism” และจําไดผูเขียนเคยพูดกับเพื่อนรวมช้ันเรียน ผูเขียนไดถูกเพื่อนๆ ถามวาทําไมไมเรียน earthquake seismology ผูเขียนตอบไปวา ไมอยากทํา "beach ball" ซ่ึงคําวา "beach ball" คือ "focal mechanism" รูปลักษณะของ focal mechanism ดูแลวคลายลูก

240 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง บอลที่ใชเลนบริเวณชายหาดทะเล (รูปท่ี 11) ผูเขียนสนใจเรียน exploration seismology การพูดคุยเชนนี้เปนการหยอกลอกันเลน และท่ีอางข้ึนมาก็เพื่อใหนักศึกษาจดจําได และนึกภาพออก

รูปท่ี 11 ลักษณะของ focal mechanism ของรอยเลื่อนที่ทําใหเกิดแผนดินไหว (ภาพปรับปรุงตอจาก Lay and Wallace, 1995) การวิเคราะหหา focal mechanism หรืออีกช่ือหนึ่ง เรียกกวา การวิเคราะหหา moment tensor เปนการหาระนาบของรอยเล่ือน และมุมเทของรอยเล่ือนท่ีทําใหเกิดแผนดินไหว ลักษณะของ focal mechanism ดังแสดงในรูปท่ี 12

การเกิดแผนดินไหว 241

รูปท่ี 12 ลักษณะของการเลื่อน และ focal mechanism ของรอยเล่ือนสุมาตรา-อันดามัน ที่เกิดเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 ระนาบท่ีบงบอกวเปน strike และ dip คือ ระนาบของรอยเล่ือน (fault plane) ลูกศรแสดงการเล่ือนขึ้น และเสนคอนทัวรที่แสดงทับกับแฉดสี คือระยะการเลื่อน ประมาณ 9.4 เมตร น่ันคือ การเล่ือนขึ้นของแผนหินดาน hanging wall ประมาณ 9.4 เมตร กรณีที่สงสัย ดานที่แสดงมุมเท มีคาเปนลบ ความจริงแลวไมมีนัยสําคัญ เพียงแตผูทํากําหนด reference frame ตางจากความคุนเคยของที่ใช ระดับนํ้าทะเล คือ 0 เมตร ลึกลงไปเปนคาลบ สูงขึ้นมากเปนคา บวก แตรูปที่แสดงกําหนดตางไป ( ภาพจากการวิเคราะหของ Taymaz et al., 2007 เผยแพรภาพทางอินเตอรเน็ต)

วิธีการวิเคราะหคราวๆ เพื่อใหได focal mechanism ดังรูปท่ี 11 และ 12 คือ ตองเขียน (plot) ตําแหนงในสเตริโอเนต (stereonet) โดยการลงลักษณะของคล่ืนท่ีเขามาเปนแบบอัด (compression) หรือ ขยาย (dilatation) โดยท่ีจะตองนําขอมูลจากสถานี แผนดินไหวท่ีวัดได ท่ีตําแหนงตางๆ กระจายอยูท่ัวโลกมาเขียนลง หรือพลอตลงในสเตริโอเนต หากขอมูลมีมากความแมนยํามากตามไปดวย จากน้ันลากระนาบของรอยเล่ือน จะได 2 ระนาบ คือ ระนาบของรอยเล่ือนหลัก (fault plane) และ ระนาบของรอยเล่ือนรอง (auxiliary plane) การที่จะบอกวาระนาบใดเปน ระนาบของรอยเล่ือนหลัก (fault plane)

242 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง หรือ ระนาบของรอยเลื่อนรอง (auxiliary plane) ตองดูสภาพพื้นท่ีทางธรณีวิทยาประกอบ จากนั้นสามารถหาแนวระดับและมุมเท (strike/dip) ของรอยเล่ือนได การทํา focal mechanism ถาทุกคนรูวิธีการทํา และใชขอมูลเดียวกัน จะวิเคราะหไดคลายคลึงกัน สําหรับผูท่ีเคยวิเคราะหโดยใช วิธีเขียน (plot) ลงในสเตริโอเนต ซ่ึงราบไดทันทีวา อยางนอย

ความแมนยําของการเขียนอยูท่ี ±2° ดังนั้น ตองมีขอผิดพลาดอยูบาง และยิ่งตองอานขอมูลคล่ืนแผนดินไหวจากสถานีตางๆ ท่ีมีคล่ืนรบกวน (noise) แตกตางกัน จะไมใหเกิดความผิดพลาดเลยและทุกคนวิเคราะหไดคําตอบเดียวกันคงไมได การสราง focal mechanism เปนแบบฝกหัดขอหนึ่งในวิชา introductory seismology ท่ีเม่ือเรียนวิชานี้แลวตองวิเคราะหหา focal mechanism ได สวนรูปท่ี 13 แสดงลักษณะการหา moment tensor โดยการสรางรูปจําลองสภาพใตผิวดิน ในบริเวณตําแหนงรอยเล่ือนท่ีปรากฏ และบริเวณขางเคียง ตามแนวเสนทางเดินคล่ืนท่ีคล่ืนเคล่ือนเขาสูสถานี ดังนั้นจะตองทราบสภาพโครงสรางและคุณสมบัติตางๆ ใตผิวดิน โดยการสรางเสนคล่ืนข้ึนมา แลวนํามาเปรียบเทียบกับเสนคล่ืนท่ีวัดไดจากสถานีตรวจวัดคล่ืน และแมเสนคล่ืนท่ีสราง ซอนทับกับเสนคล่ืนท่ีวัดไดทุกประการ ไมไดหมายความวา การแปลความหมายถูกตองทุกประการ แผนดินไหวที่เกิดเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม 2547 เกิดจากรอยเล่ือนอะไร กรณีท่ีแผนดินไหวของสุมาตรา ในวันท่ี 26 ธันวาคม 2547 จากผลการวิเคราะหหา focal mechanism ของ Taymaz et al. พบวาเปนรอยเล่ือนยอน (thrust fault) มุมเท 15 องศา แนวระดับ (strike)

320 องศา เกิดท่ีความลึก 38 กิโลเมตร ขนาด MW = 9.0 ดังแสดงในรูปท่ี 12 และ รูปท่ี 13 บริเวณฝงตะวันตกของเกาะสุมาตรา (รูปท่ี 14) เปนบริเวณท่ีมีการมุดตัว ดังภาพสเกตแสดงในรูปท่ี 15 จากรูปท่ี 15 ผูเขียนไดใชขอมูลตําแหนงของแผนดินไหวจากแผนท่ีรูปท่ี 6 ซ่ึงเห็นแนวการมุดตัว ลักษณะทางธรณีวิทยาโครงสรางบงบอก ทิศทางของแรงท่ีทําใหเกิดรอยเล่ือนชัดเจนวาเปนรอยเล่ือนใด ตามทฤษฎีของแอนเดอรสัน และความหนาของแผนเปลือกโลกตามผลการศึกษาของ Hamillton (1974) สวนรูปท่ี 16 แสดงลักษณะของแผนดินไหวท่ีเกิดบริเวณสุมาตราพบเปนแบบ thrust fault และ oblique trust fault แสดงวา การมุดตัวของแผนเปลือกมหาสมุทร ยังลงไมลึก มากพอที่จะทําใหเกิดความเคนหลักคามาก วางตัวในแนวดิ่ง หากแผนอินเดีย-ออสเตรเลียมุดลงไดลึกมากข้ึน โอกาสของการเกิดรอยเล่ือนแบบปกติ จะเกิดตามมา

การเกิดแผนดินไหว 243

รูปท่ี 13 ลักษณะของ P-wave ภาพเสนคล่ืน แสดงดวยเสนคล่ืนทึบ คือ เสนคล่ืนที่วัดไดจากสถานีตรวจวัดคล่ืน สวน เสนคล่ืนประคือ เสนคล่ืนที่สรางจากรูปจําลอง ของสภาพใตผิวดินบริเวณตําแหนงรอยเล่ือน และบริเวณขางเคียง ตามแนวเสนทางเดินคล่ืนที่คล่ืนเคล่ือนเขาสูสถานี (ภาพจากผลการศึกษาของ Taymaz et al., 2007 เผยแพรภาพทางอินเตอรเน็ต ) การเกิดแผนดินไหวเกี่ยวของกับกระบวนการเคล่ือนท่ีของแผนเปลือกโลก (plate tectonics) ดังนั้นนักศึกษาจึงควรอานหนังสือ ธรณีวิทยาโครงสราง หากเลือกอานธรณีวิทยาโครงสรางท่ีแตงและเรียบเรียงโดยผูเขียน จะอยูใน บทท่ี 10 เร่ือง กระบวนการแปรสัณฐานของแผนเปลือกโลก เพื่อจะไดเขาใจยิ่งๆ ข้ึน และสามารถวิเคราะหเหตุการณตางๆ ไดเอง โดยไมจําเปนตองทองจํา การแปลความหมายของผูใด และการแปลความหมาย อาจแปลไดแตกตางกัน แมอาศัยขอมูลเดียวกัน ซ่ึงไมใชเร่ืองแปลก แตเม่ือแปลความหมายมาแลว จะนําไปประยุกตใชใหเกิดประโยชนอยางไร นั่นคือ ส่ิงสําคัญของการแปลความหมาย

244 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง

รูปท่ี 14 สภาพภูมิประเทศของเอเชียใต และตําแหนงของศูนยกลางแผนดินไหว ที่ทําใหเกิดคล่ืนสึนามิ เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 ( ภาพจากผลการศึกษาของ Taymaz et al., 2007 เผยแพรภาพทางอินเตอรเน็ต )

รูปท่ี 15 ลักษณะภาพตัดขวางสภาพใตผิวดินของพ้ืนที่เกาะสุมาตรา ในบริเวณที่มีการมุดตัวของแผนอินเดีย-ออสเตรเลีย (ภาพปรับปรุงตอจาก Hamilton, 1979 อางถึงใน Davis and Reynolds, 1996)

การเกิดแผนดินไหว 245

รูปท่ี 16 ลักษณะของแผนดินไหวที่เกิดบริเวณสุมาตราเปน thrust fault และ oblique thrust fault ที่เคยเกิดขึ้นมาแลว (ภาพปรับปรุงตอจาก USGS, 2007)

สวนแผนดินไหวขางเคียง เชนท่ีประเทศเมียนมาหรือพมาท่ีคอนขางใกลเคียงกับประเทศไทย ผูเขียนขอนําภาพมาแสดงประกอบ เพื่อใหทราบลักษณะของการเล่ือนตัวของแผนเปลือกโลก ดังแสดง

ในรูปท่ี 17 และแผนดินไหวท่ีเกิดเม่ือ 16 พฤษภาคม 2550 ท่ีประเทศลาว ขนาด MW 6.3 นั้น จากการวิเคราะหของ USGS เปนรอยเล่ือนดานขาง (strike-slip fault) ลึกประมาณ 24 กิโลเมตรใตผิวดิน มี strike/dip 55/70 และ 325/90 การวิเคราะหหาตําแหนงของแผนดินไหว ตองใชขอมูลท่ีตรวจวัดไดจากสถานีตางๆ ท่ีกระจายอยูท่ัวโลก ตามท่ีผูเขียนไดกลาวมาแลววา หากใชขอมูลมากสถานี ความแมนยํามีมากข้ึน และ ความจริงเราสามารถทําการวิเคราะหเองได แตท่ีทําไมไดเพราะเราไมไดมีโอกาสเขาถึงขอมูล ดังนั้นจึงจําเปนตองรอผลการวิเคราะห จากแหลงอ่ืน แผนดินไหวปจจุบันเกิดบอยคร้ังขึ้นใชหรือไม จากตารางท่ี 4 แผนดินไหวขนาดต้ังแต MW = 8.0 ข้ึนไป เกิดโดยเฉล่ียปละ 3 คร้ัง และ ขนาด

ต้ังแต MW = 9.0 ข้ึนไป เกิดโดยเฉล่ีย ปละ 1 คร้ัง และจากขอมูลแสดงขนาดของแผนดินไหวท่ีมี MW

246 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง มากกวา 8.0 ข้ึนไป พบวาอยูในชวงคาเฉล่ีย นั่นคือ ไมไดเกิดบอยคร้ังข้ึนแตอยางใด แตอาจเปนเพราะเราอาจไดทราบขอมูลมากข้ึน เพราะเรามีการส่ือสารรวดเร็วข้ึน อีกท้ังมีสถานีวัดคล่ืนแผนดินไหวกระจายมากข้ึน ความสนใจของเรามีมากข้ึน เนื่องจากเหตุการณเม่ือวันท่ี 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 จึงไดรับรูเร่ืองการเกิดแผนดินไหวในท่ีตางๆ ของโลกจากส่ือมากข้ึน จึงสงผลใหรูสึกเหมือนวามีการเกิดแผนดินไหวบอยคร้ังข้ึน อยางไรก็ดี ขอใหพิจารณาขอมูลในตารางท่ี 3 ประกอบ วาส่ิงท่ีผูเขียนกลาวนั้นยืนยันไดหรือไม นาเช่ือถือเพียงใด

รูปท่ี 17 ลักษณะของ focal mechanism ที่แสดงชนิดของรอยเลื่อน ระนาบรอยเล่ือนและมุมเท บริเวณประเทศพมา (ภาพจาก USGS, 2007)

อยางไรเรียกวารอยเล่ือนมีพลัง (active fault) รอยเล่ือนมีพลังงาน (active fault) ตามศัพทบัญญัติในพจนานุกรมศัพทธรณีวิทยา ใหความหมายวา “รอยเล่ือนมีพลัง (active fault ; capable fault) : รอยเล่ือนบนเปลือกโลกท่ีสามารถ

ตรวจสอบไดหรือมีหลักฐานทางธรณีวิทยาวายังคงมีการเล่ือนตัวอยูในปจจุบัน และอาจมีการเล่ือนตัว

อีกในอนาคต” จากนิยามจะมีคําถามวา พิจารณาอยางไรวา “ยังมีการเล่ือนตัวอยูในปจจุบัน และอาจมี

การเล่ือนตัวอีกในอนาคต” ความชัดเจนของคํานิยามตามศัพทบัญญัติธรณีวิทยาไมชัดเจนมากนัก

การเกิดแผนดินไหว 247

หากดูคํานิยามของ USGS เกี่ยวกับรอยเล่ือนมีพลัง จะมีนิยามวา “รอยเล่ือนมีพลัง (active fault)

เปนรอยเลื่อนท่ีมีการเล่ือนตัว (displacement) หรือมีการปลดปลอยพลังงานออกมาในรูปของคลื่น

ส่ันสะเทือน ในชวงสมัยโฮโลซีน (Holocene Epoch) หรือในชวงระหวาง 11,000 ป ซ่ึงสามารถ

ตรวจสอบไดหรือมีหลักฐานวามีการเล่ือนชัดเจน (well defined)” การกําหนดชวงอายุของการเล่ือนตัวของรอยเล่ือนมีพลัง ในแตละพื้นท่ี แตละประเทศอาจ

แตกตางกัน เชน ประเทศนิวซีแลนด กําหนดชวงการเคล่ือนตัวของรอยเล่ือนมีพลัง 120,000 ป ท่ีพบวามีการเล่ือนใหมไดในอนาคต

รอยเล่ือนตามขอบของแผนเปลือกโลกอินเดีย-ออสเตรเลีย แผนเปลือกโลกยูเรเซีย และแผนเปลือกโลกอ่ืนๆ ท่ีมีการเคล่ือนท่ีอยู ณ ปจจุบันเปนตําแหนงของรอยเล่ือนมีพลัง ซ่ึงมีขอมูลของตําแหนงของแผนดินไหวปรากฏชัดเจน สวนบริเวณภายในแผนเปลือกโลก ท่ีไมใชขอบของแผนเปลือกโลกหรือบริเวณท่ีมีการมุดตัว หากยังมีขอมูลของจุดศูนยกลางแผนดินไหว (focus หรือ hypocenter) หรืศูนยกลางแผนดินไหวท่ีผิวดิน ปรากฏ ณ ตําแหนงของแนวหรือระนาบของรอยเล่ือนนั้น รอยเล่ือนนั้นก็คือรอยเล่ือนมีพลัง ท่ีสามารถบงบอกไดวาจะมีการเคล่ือนตัวในอนาคต ดังนั้นการบงบอกรอยเล่ือนมีพลังในประเทศไทย อาจตรวจสอบจากฐานขอมูลตําแหนงของศูนยกลางแผนดินไหว และแนวของรอยเล่ือนท่ีปรากฎท่ีผิวดิน จากแผนท่ีแสดงรูปท่ี 17 แสดง focal mechanism ของแผนดินไหวบางตําแหนงท่ีเกิดบริเวณประเทศขางเคียงทางตอนเหนือของประเทศไทย รอยเล่ือนท่ีพบเปนรอยเล่ือนแยกดานขาง (strike-slip fault) และรอยเล่ือนยอน (thrust fault and oblique thrust fault)

การศึกษาเร่ืองรอยเล่ือนท่ีมีพลัง ในประเทศไทยยังมีคอนขางนอย ขอมูลตางๆ ยังไมลงตัว ยังตองมีการศึกษาอีกมาก หนวยงานที่รับผิดชอบคือกรมทรัพยากรธรณี ดังนั้น นักศึกษาควรติดตามอานขอมูลเกี่ยวกับรอยเล่ือนมีพลัง หรือตําแหนงของบริเวณรอยเล่ือนมีพลัง จากเว็บไซตของกรมทรัพยากรธรณี ผูเขียนจะไมขอนํามากลาว เนื่องจากยังอยูระหวางการศึกษา-วิจัย ของกรมทรัพยากรธรณี

แนวของรอยเล่ือนสะแกง (Sagaing) ดังแสดงในรูปท่ี 17 เปนขอบของแผนเปลือกโลกพมาตะวันตกกับขอบของแผนโลกยูเรเซีย มีลักษณะแบบการเล่ือนดานขาง (transform plate boundary) ซ่ึงการเคล่ือนท่ีของรอยเล่ือนนี้ จะสงผลตอบริเวณกลุมรอยเล่ือนศรีสวัสดิ์-ดานเจดียสามองค จังหวัดกาญจนบุรี และรอยเล่ือนเมย จังวัดตาก อีกท้ังรอยเล่ือนอ่ืนๆ ท่ีอยูทางตอนเหนือของประเทศไทย อยางไรก็ดี ขอใหศึกษาจากเว็บไซตของกรมทรัพยากรธรณี ซ่ึงขณะน้ีมีการศึกษาวิจัยขอมูล จึงมีการปรับปรุง (update) ขอมูลตลอดเวลา ผูเขียนจึงไมขอนํามากลาว

248 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง กิจกรรมใดของมนุษยที่มีสวนเรงใหเกิดแผนดินไหวไดเร็วขึ้น

“มนุษยสามารถทําใหเกิดคล่ืนแผนดินไหวไมวาจะดวยขนาด MW ใดๆ มนุษยสามารถทําได”

คํากลาวนี้ไมเปนท่ีนาสงสัยแตอยางใด นอกจากนี้มนุษยยังสามารถเรงใหมีการเกิดแผนดินไหวไดเร็วข้ึน กิจกรรมของมนุษยท่ีพบวามีสวนเรงใหเกิดแผนดินไหว คือ “กิจกรรมท่ีทําใหเกิดคาสนามความเคน

เปล่ียนแปลง (change of stress field) ในบริเวณพ้ืนท่ีหรือขางเคียงพื้นท่ีท่ีจัดวาเปนบริเวณรอยเลื่อนมี

พลัง (active fault zone)” นั่นเอง กิจกรรมเหลานั้น ไดแก การอัดน้ําดวยความดันสูงลงไปใตผิวดิน (fluid injection) การทําเหมืองใตดินและการเปดหนาดิน (mines and quarries) และการสรางเข่ือนกักน้ําขนาดใหญ (man-made reservoir) กิจกรรมทั้ง 3 ประเภทดังกลาว มีขอมูลสนับสนุนวาสามารถเรงใหเกิดแผนดินไหวไดเร็วข้ึน ดังนี้ การอัดน้ําดวยความดันสูงลงไปใตผิวดิน ซ่ึงเปนกิจกรรมท่ีทําข้ึนในการผลิตปโตรเลียม เพื่ออัดน้ําเขาไปแทนท่ีน้ํามันในช้ันหินน้ํามัน ทําใหน้ํามันเคล่ือนตัวสูท่ีสูง-แยกตัวออกจากนํ้า จะไดสามารถสูบน้ํามันข้ึนมาใช ตัวอยางของการอัดน้ําดวยความดันลงไปในช้ันหินใหน้ํามัน จนกระท่ังพบวาเปนตัวเรงใหเกิดคล่ืนส่ันสะเทือน อยูท่ีเมืองเดนเวอร (Denver) รัฐโคโลราโด (Colorado) สหรัฐอเมริกา โดยไดทําการอัดความดันน้ําเขาไปในชั้นหินใหน้ํามันเพิ่มสูงข้ึนจากเดิมถึง 12 MPa ผลปรากฏ คือ เกิดคล่ืนส่ันสะเทือนอยางตอเนื่อง และเม่ือหยุดอัดความดันน้ํา ปลอยใหคาความดันในช้ันหินใหน้ํามันลดลง เม่ือคาความดันลดจาก 12 MPa มาท่ี 7 MPa คล่ืนส่ันสะเทือนหยุด แตจะมีการเกิดคล่ืนส่ันสะเทือนเปนคร้ังคราวอยูถึง 2 ป นั่นคือ เม่ือความดันของช้ันหินใหน้ํามันกลับคืนสูสภาวะปกติ (Simpson, 1986) ผลจากการอัดน้ําดวยความดัน อธิบายในเชิงของการวิบัติของหินได ดังแสดงในรูปท่ี 18 (ก) จากรูปกรอบการวิบัติของคูลอมบ (Coulomb failure envelope) และวงกลมมอร (Mohr’s circle) ในขณะท่ียังไมกิจกรรมการอัดน้ําดวยความดันของมนุษยเกิดข้ึน วงกลมมอรจะยังไมมีการสัมผัสกับกรอบการวิบัติ แสดงวาหินยังไมเกิดการเล่ือนหรือแตก หินยังมีเสถียรภาพที่ม่ันคง แตเม่ือมีการอัดน้ําดวยความดัน ผลจากการเพิ่มความดันจะทําให วงกลมมอร เคล่ือนท่ีไปสัมผัสและตัดกับกรอบการวิบัติทําใหหินเกิดการวิบัติ นั่นคือ หินเกิดการเล่ือน และสงผลใหมีการปลดปลอยพลังงานออกมาในรูปของคล่ืนส่ันสะเทือนท่ีเปนตัวการทําใหเกิดแผนดินไหว ผลจากการเพิ่มความดันน้ํา จะทําใหคาความเคน

มากสุด (σ1) และความเคนนอยสุด (σ3) มีคาลดลงเทาๆ กัน แตจะมีการขยับเขาหาคาศูนย และวงกลมมอรมีรัศมีเทาเดิม การทําเหมืองใตดินขนาดใหญ หรือการเปดหนาดินขนาดใหญ เปนการทําใหสนามความเคน (stress field) ของพื้นท่ีบริเวณเหมืองและขางเคียงเปล่ียนแปลง การขุดหนาดินออกไปเปนการลดสนาม

การเกิดแผนดินไหว 249

ความเคนแนวดิ่ง (vertical stress) ขณะสนามความเคนแนวนอนคงท่ี (horizontal stress) ในกรณีท่ีพื้นท่ีบริเวณนั้นมีสภาพของ ความเคนแนวนอนมีคามากกวาความเคนแนวดิ่ง จะทําใหเกิดการเล่ือนของแผนหินประเภทรอยเล่ือนยอน ดังแสดงในรูปท่ี 18 (ข) ซ่ึงผลจากการขุดดินออกไป คาของความเคนแนวดิ่งลดลง ความเคนแนวนอนคงท่ี วงกลมมอรจะมีรัศมีกวางข้ึน หากกวางมากพอท่ีสัมผัสและเลยกรอยการวิบัติ หินจะเกิดการเล่ือน สงผลใหเกิดแผนดินไหว นั่นเอง

รูปท่ี 18 กราฟแสดงกรอบการวิบัติของหินและวงกลมมอร (ก) กรณีอัดนํ้าดวยความดันลงใตผิวดิน จะทําให

เกิดการเล่ือนตําแหนงของวงกลมมอร โดยรัศมีของวงกลมมอรเทาเดิม (ข) กรณีการเปดหนาดิน จะทําใหความเคน

แนวด่ิงลดลง ขณะที่ความเคนแนวนอนคงที่ ทําใหรัศมีวงกลมมอรกวางขึ้น (ค) กรณีของเขื่อนที่ไมยอมใหนํ้าซึมผาน

จะทําใหความเคนแนวด่ิงเพ่ิม ความเคนแนวนอนคงที่ รัศมีวงกลมกวางขึ้น (ง) กรณีของเขื่อนที่ยอมใหนํ้าซึมผาน จะทําใหความเคนแนวด่ิงและแนวนอนเปลี่ยนแปลง วงกลมมอรกวางขึ้น (ภาพปรับปรุงตอจาก Simpson, 1986)

ในกรณีของการสรางเข่ือนกักน้ําขนาดใหญ เปนการเพ่ิมความเคนใหกับสนามความเคนเดิม ดวยน้ําหนักของปริมาณนํ้าท่ีกักเก็บในเข่ือน เชน สมมุติใหเข่ือนกักน้ําลึก 300 เมตร (ซ่ึงนาจะเปนความ

250 พื้นฐานธรณีวิทยาโครงสราง ลึกมากท่ีสุดของเข่ือนท่ีสรางอยูท่ัวโลก) จะทําใหคาความเคนแนวดิ่งเพิ่มข้ึนประมาณ 3 MPa (คํานวณจาก 1000 10 300ghσ ρ= = × × = 3 MPa) ซ่ึงคาของความเคนท่ีเพิ่มข้ึนจากการสรางเข่ือนมีคานอยกวา กิจกรรมของการอัดน้ําดวยความดัน และจากการทําเหมือง คล่ืนแผนดินไหวท่ีเกิดหลังจากมีการสรางเข่ือน พบวามีท้ังเกิดข้ึนในชวงไมถึง 1 ปนับจากมีน้ํากักเก็บ และอาจใชเวลาหลายๆ ป บางเข่ือนมากกวา 15 ป ท้ังนี้ข้ึนอยูกับปจจัยของช้ันหินใตเข่ือน ท่ียอมใหน้ํามีการซึมผานมากนอยแตกตางกันอยางไร (Simpson, 1986) รูปท่ี 18 (ค) และ (ง) แสดงลักษณะของการวิบัติของหินหรือการเล่ือนของหิน จากผลของการสรางเข่ือน ในกรณีท่ีหินฐานใตเข่ือนไมมีรูพรุน ไมยอมใหน้ําไหลผาน จะเปนการเพิ่มคาความเคนแนวดิ่ง สวนคาความเคนแนวนอนไมมีการเปล่ียน รัศมีของวงกลมมอรขยายกวางข้ึน ทําใหมีโอกาสสัมผัสกรอบการวิบัติของหินได (รูปท่ี 18 (ค)) สวนกรณีท่ีหินฐานใตเข่ือนมีรูพรุน ยอมใหน้ําไหลผาน จะเปนการเพิ่มคาความเคนแนวดิ่ง และลดคาของความเคนแนวนอน ทําใหรัศมีของวงกลมมอร ขยายกวางข้ึน มีโอกาสสัมผัสกรอบการวิบัติของหินได (รูปท่ี 18 (ง)) ดังนั้นเข่ือนจึงมีสวนเรงใหเกิดแผนดินไหว เชนกัน มีปรากฏการณใดบางที่เปนตัวบงบอกไดลวงหนาวานาจะเกิดรอยเล่ือน ความรู ณ ปจจุบัน เราทราบวากอนท่ีจะเกิดรอยเล่ือนใตผิวดินอันเปนตัวการท่ีจะทําใหเกิดคล่ืนแผนดินไหวไดนั้น มีหลักฐานวา ปริมาณของกาซเรดอน (Radon) ในบรรยายกาศมีมากข้ึน เขาใจวากาซนี้ถูกปลดปลอยออกมาพรอมกับการเกิดการแตกปน (micro fracturing) คาความตานทานไฟฟาของพื้นท่ีบริเวณนั้นลดลง เพราะเม่ือหินมีรอยแตกการไหลของกระแสไฟฟา จะไหลไดดีมากข้ึน รวมท้ังคาความเร็วของคล่ืนส่ันสะเทือน ในพื้นท่ีนั้นมีคาลดลง เนื่องจากหินเนื้อหินเปล่ียนมีรอยแตกมากข้ึน สงผลใหคล่ืนเดินทางไดชาลง หรือแผนดินมีการโกงยกตัวสูงข้ึนถาสังเกตได การเปล่ียนแปลงของคาเหลานี้หากพบวามีคามาก การแตกและเล่ือนของแผนหินขนาดใหญจะเกิดตามมาในไมชา สวนกรณีของการสังเกตจากพฤติกรรมของสัตวบางชนิดท่ีเปล่ียนไปอยางผิดปกติ สามารถนํามาใชในการบงบอกได เชนกัน คําถามกลับ

(1) อภิปรายในคํากลาวท่ีวา "ขนาดของ MW ไมมีคาส้ินสุดท่ีคาใด นั่นคือไปถึงคาอนันต (infinity) เพราะการคํานวณเทียบจาก คาความแข็งแรงของหิน (rock rigidity or shear modulus) ความยาวของรอยเล่ือน และระยะการเล่ือน คาความแข็งแรงของหิน สามารถ

การเกิดแผนดินไหว 251

กําหนดได วามีคาไมควรเกินคาใด แตคาความยาวของรอยเล่ือน และคาการเล่ือน โดยเฉพาะคาการเล่ือน การกําหนดคาวาควรมีระยะเทาใด คอนขางเส่ียง” เห็นดวยหรือไมอยางไร (นักศึกษาควรคํานวณคราวๆ วากรณีของรอยเล่ือนบริเวณสุมาตราท่ีเล่ือน 10 เมตร ความยาว 1,200 กิโลเมตร และโมดูลัสเฉือน (shear modulus) มีคาอยูระหวาง 8x109-1010 N-m2 ถาเรากําหนดคาของความแข็งแรงเฉือน (shear strength) คงท่ี เปล่ียนเฉพาะ ความยาวของรอยเล่ือน จะไดความยาวเทาใด แลวเทียบกับแผนที่แสดงขอบของแผนเปลือกโลก และเปล่ียนเฉพาะคาระยะการเล่ือน (offset) ดูวาจะไดระยะการเล่ือนเทาใด เพื่อใหเกิด

ขนาด MW = 10.0 และตรวจสอบวาเปนไปไดหรือไม (2) กลไกการเกิดแผนดินไหวท่ีมีจุดกําเนิดอยูลึกถึง 670-700 กิโลเมตร ใตผิวดินนั้นเกิดได

อยางไร (3) เข่ือนท่ีมีหินฐานระหวางยอมใหน้ําซึมผานกับไมยอมใหน้ําซึมผาน เข่ือนใดมีสวนเรงให

เกิดแผนดินไดมากกวา อธิบาย พรอมยกตัวอยางกรณีของเข่ือนในประเทศไทยที่สรางอยูใกลรอยเล่ือนแยกดานขาง วามีผลอยางไร กรอบการวิบัติและวงกลมมอร ควรมีลักษณะอยางไร

(4) จงหาเวลานอยสุด ของแผนเปลือกโลกท่ีมีอัตราการเคล่ือนท่ี 72 มิลลิเมตรตอป (บริเวณแผนอินเดีย-ออสเตรเลีย) มุดใตแผนยูเรเซีย กําหนดใหเร่ิมจากผิวดิน (0 กิโลเมตร) มุดลงไปจนถึงความลึกท่ี 670-700 กิโลเมตร

(5) แผนดินไหวท่ีไมไดอยูบริเวณขอบของแผนเปลือกโลก นั้นเกิดข้ึนไดเพราะอะไร แปลความหมายทางธรณีวิทยาใตผิวดินอยางไรไดบาง