1

บทความวชาการเพอเสนอตพมพในวารสาร “อตนยมวทยา”

เรอง

การปรบระดบพนโลก: พบตภยระยะยาวจากแผนดนไหว Land Leveling: The Long-term Hazard from Earthquake

สนต ภยหลบล 1,* และ สณฑวฒน สขรงษ 2

1หนวยปฏบตการวจยธรณวทยาแผนดนไหวและธรณแปรสณฐาน ภาควชาธรณวทยา คณะวทยาศาสตร

จฬาลงกรณมหาวทยาลย E-mail: Pailoplee.S@gmail.com 2สวนเฝาระวงและตดตามแผนดนไหวและสนาม ส านกเฝาระวงแผนดนไหว กรมอตนยมวทยา

E-mail: p_a_m2@hotmail.com 1. บทน า (Introduction)

บทความนเรมตนจากความฉงนสงสยของผเขยน เมอไดเหนภาพถายดาวเทยมบรเวณเมองบนดาห อาเจะห (Banda Aceh) ทางตอนเหนอของเกาะสมาตรา ประเทศอนโดนเซย (รป 1) ซงมการน ามาเปรยบเทยบกนถงสภาพความแตกตางทงกอนและหลงเหตการณแผนดนไหวขนาด 9.0 รกเตอร เมอวนท 26 ธนวาคม พ.ศ. 2547 ซงในแวบแรกกคดเพยงวาน าทะเลทรกล าเขาไปในเกาะนนนาจะเปนผลพวงมาจากพบตภยสนามทท าใหชมชนรอบชายฝงมหาสมทรอนเดยนนไดรบผลกระทบกนทวหนา

(ก) ถายเมอ 23 มถนายน พ.ศ. 2547 (ข) ถายเมอ 28 ธนวาคม พ.ศ. 2547

รป 1 ภาพถายดาวเทยมบรเวณเมองบนดาห อาเจะห ตอนเหนอของเกาะสมาตรา ประเทศอนโดนเซย (ก) กอน และ (ข) หลงเกดแผนดนไหวขนาด 9.0 รกเตอร (www.mundo-francisco.com)

2

แตเมอมโอกาสไดนงคดทบทวนอกครงถงภาพถายดาวเทยม ทไดเหน หนงค าถามทเกดขนคอ รป 1ข เปนภาพถายทสนามซดเขาฝงไปแลวกวา 2 วน แลวท าไมน าทะเลยงคงยดคลองพนท ทวมขงอย จากนนกระบวนการคนควาจงเรมตนขนภายใตเครองอ านวยความสะดวกอยาง www.google.com ทเราคนเคยกนด ซงค าตอบทไดกคอ ปรากกฎการณน าทวมขง หลงเกดแผนดนไหวใหญแบบน ไมใชเรองแปลก แตมนเปนอกรปแบบหนงของพบตภยทเปนผลพวงมาจากแผนดนไหว 2. กลไกลการเลอนตว (Mechanism of Faulting)

หากเรายดหลกแนวคดทางธรณแปรสณฐาน (Tectonic) เปนสรณะทตง นกวทยาศาสตรไดอนมานแบบจ าลองสาเหตการเกดแผนดนไหว โดยอธบายวาแผนดนไหวนนเกดจากการทหน แขงของเปลอกโลกนนมการลอคตวกนและสะสมพลงงานเพมขนไปเรอยๆ เนอง มาจากการเคลอน ทของแผนเปลอกโลกและการกระทบกระทงกนระหวางแผน ซงเมอการลอคตวนนพายแพตอแรงกระท า ทเพมขน หนบรเวณนนกจะเกดการเลอนตวท าใหแผนดนสนไหว ซงรปแบบกมทง 1) เลอนผานกน ( Transform Movement) 2) เลอนออกจากกน ( Divergent Movement) และเลอนเขาหากน ( Convergent Movement) โดยในกรณของการเลอนเขาหากนหรอวงชนกนนน โดยเฉพาะอยางยงในบรเวณขอบของแผนเปลอกโลก การลอคกนระหวางสองแผนคอนขางจะแนนหนา ในขณะทแรงทางธรณแปรสณฐานทท าใหแผนเปลอกโลกเลอนตวนนกผลกดนไลหลงมาเรอยๆ ท าใหแผนดนบรเวณขอบของแผนเปลอกโลกมโอกาสโคงงอโกงตวได (รป 2ก) โดยทบรเวณขอบของแผนเปลอกโลกจะถกกดหวใหจม ดงลงเปนรองลกทเรยกวา รองลกมหาสมทร (Trench) ในขณะทบรเวณถดมาดานในของแผนเปลอกโลกเกดการโกงตวสงขนเรอยๆ พรอมทงสะสมพลงงานความเคนเอาไวตลอดเวลา (รป 2ก)

จวบจนกระทงพลงงานสงพอจนท าใหการลอคตวนนแพตอแรงกระท าดงทกลาวในขางตน ผลทไดคอ เกดแผนดนไหวใหญ (เพราะสะสมพลงงานไวเยอะ) เกดสนาม (ถามการเลอนตวในแนวดง) และทส าคญเกดการปรบระดบของพนโลกในบรเวณนน อยางฉบพลนในทนท ดงนนแทบจะทกครงเมอเกดแผนดนไหว ขนาด ใหญตามแนวมดตวของแผนเปลอกโลก บรเวณใกลกบแนวมดตวจะยกตวสงขน ในขณะทบรเวณถดเขามาดานในแผนดนกมกจะทรดต าลง (รป 2ก) เปดโอกาสใหน าทะเลไดแทงทะลรกล าเขามาอยบนแผนดนไดเหมอนอยางทเหนในรป 1ข 3. กรณศกษาท 1: แผนดนไหวสมาตรา-อนดามน (Sumatra-Andaman Earthquake)

การทเราไดเหนเมองบนดาห อาเจะห นนจมน าหลงเกดแผนดนไหว 9.0 รกเตอร ทสมาตรา เมอวนท 26 ธนวาคม พ.ศ. 2547 (ค.ศ. 2004) เปนผลมาจากแผนเปลอกโลกอนโด-ออสเตรเลย ( Indo-Australian Plate) มดและลอคตวกนอยนานกบแผนยเรเซย ( Eurasian Plate) กลายเปนรองลกมหาสมทรจาวา (Java trench) (หมายเลข 1 ในรป 3) ซงนอกจากความเคนทเพมมากขน แผนดนกยกตวขนมาเรอยๆ เชนกน จนกระทงมนโผลพนน าขนมา มนษยอยางเราจงเรยกวาเกาะสมาตราในปจจบน

3

ซงกคงไมตองแปลกใจเลยวาเมอมการปลดปลอยพลงงานออกมามากขนาดถง 9.0 รกเตอร พนทในแถบนนจะเกดจากการปรบเปลยนระดบของพนโลกขนานใหญ กนอาณาบรเวณกวางไกลเปนรอยเปนพนกโลเมตร

ผลจากการส ารวจในภาคสนาม ประกอบกบการค านวณทางคณตศาสตร Tanioka และคณะ (2006) เปดเผยวาหลงจากเกดแผนดนไหวในครงนน พนทตวเมองบนดา อาเจะห ยบลงจากระดบเดม 20-60 เซนตเมตร สวนชายฝงทางตะวนตกเฉยงเหนอของเมองยบกวา 1 เมตร (รป 2ข) จนท าใหบางพนทนนถกรกล าดวยน าทะเลอยางทเหนในรป 1ข ตนไมทเคยเตบโตอยบนแผนดนในอดต กยนตนตายอยรมชายหาดปจจบน (รป 4ก) ในขณะทบานรมทะเลบนเกาะนโคบาร (Nicobar) กกลายเปนบานกลางน าไปในทนท (รป 4ข)

นอกจากนทบรเวณเกาะซมวล (Simeulue) ซงอยใกลกบแนวการมดตวกลบพบหลกฐานการยกตวสงถง 1.5 เมตร (Tanioka และคณะ , 2006) สวนชายฝงของเกาะนอาส ( Nias) นนสงขนกวา 2.5 เมตร ท าใหเกดชายฝงใหมทางดานตะวนตกเฉยงใตของเมองบนดาห อาเจะห (รป 4ค-ง)

(ก) แบบจ าลองววฒนาการการเลอนตว (ข) การเปลยนระดบในแนวดง

รป 2 (ก) กลไกการเลอนตวของแผนเปลอกโลกในชวงเวลากอน ระหวาง และหลงจากเกดแผนดนไหว (www.homertribune.com) (ข) ผลการประเมนการเปลยนระดบในแนวดงเนองจากการเลอนตวของแผนเปลอกโลกและเกดแผนดนไหวขนาด 9.0 รกเตอร ทางตอนเหนอของเกาะสมาตรา เมอวนท 26 ธนวาคม พ.ศ. 2547 (Song และคณะ, 2008)

4

รป 3 แผนทโลกแสดงการกระจายตวของรองลกมหาสมทร ซงเปนบรเวณทแผนเปลอกโลกมการมดตวลงไปใตแผนเปลอกโลกอกแผน (1) แผนดนไหวสมาตรา (2) แผนดนไหวกดฟรายเดย และ (3) ต าแหนงโดยประมาณของแผนดนไหวแคสเคเดย (แผนทจาก www.wikipedia.org)

(ก) ซากตนไมตามแนวชายฝงของเกาะสมาตรา (ข) บานกลางน าบนเกาะนโคบาร

(ค) ชายฝงของเกาะนอาส กอนเกดแผนดนไหว (ง) ชายฝงของเกาะนอาส หลงเกดแผนดนไหว

รป 4 การเปลยนแปลงระดบของพนดนหลงจากเหตการณแผนดนไหวขนาด 9.0 รกเตอร เมอวนท 26 ธนวาคม พ.ศ. 2547 บรเวณเกาะตางๆ นอกชายฝงทางตอนเหนอของเกาะสมาตรา ประเทศอนโดนเซยและพนทขางเคยง (ก-ข) แผนดนทรดตว และ (ค-ง) แผนดนยกตว (http://ioc3.unesco.org)

5

4. กรณศกษาท 2: แผนดนไหวกดฟรายเดย (Good Friday Earthquake) แผนดนไหวกดฟรายเดย (Good Friday Earthquake) เมอ 28 มนาคม พ.ศ. 2507 (ค.ศ. 1964)

เกดจากการทแผนเปลอกโลกแปซฟก ( Pacific Plate) มดตวลงไปใตแผนอเมรกาเหนอ ( North American Plate) แถบรฐอลาสกา ดวยอตราเรว 8 เซนตเมตร/ป ซงท าใหเกดแผนดนไหวขนาด 9.2 รกเตอร (Plafker, 1965) ทบรเวณแนวมดตวอะลเทยน (Aleutian Subduction Zone) รฐอลาสกา สหรฐอเมรกา (หมายเลข 2 ในรป 3) ถอเปนแผนดนไหวทใหญทสดอนดบท 2 นบตงแตมการตรวจวดขนาดแผนดนไหวดวยเครองมอตรวจวด (Instrumental Records) โดยเปนรองเพยงแผนดนไหวชลเมอป พ.ศ. 2503 (ค.ศ. 1960) ซงมขนาดใหญถง 9.5 รกเตอร

ผลกระทบจากเหตการณแผนดนไหวครงนน นอกจากจะสรางแรงสนสะเทอนและสนามสงกวา 6 เมตรถลมชายฝงอลาสกา บรตชโคลมเบย แคลฟอรเนยของสหรฐอเมรกา พนทใกลเคยงกบแนวมดตวของแผนเปลอกโลกดงกลาวยงเกดการเปลยนระดบในทนททงโซนการยกตวสงสดถง 9 เมตร และโซนการยบตวมากกวา 1.8 เมตร โดยประมาณ (NRC, 1968) เกดการรกล าของน าทะเลในบางพนท (รป 5ก) และเกดการยกตวของหนาชายหาดกลายเปนพนดนกนบรเวณกวาง (รป 5ข)

(ก) สภาพแทงคน ามนในรฐอลาสกา (ข) ชายฝงปรนส วลเลยม ซาวด

รป 5 ผลกระทบจากการปรบระดบพนดนหลงจากเกดแผนดนไหวกดฟรายเดย ขนาด 9.2 รกเตอร เมอ วนท 28 มนาคม พ.ศ. 2507 (ก) น าทะเลรกล าโรงเกบน ามนดบในรฐอลาสกา ทอยในพนทการทรดตว (http://homertribune.com) (ข) ชายฝงปรนส วลเลยม ซาวด (Prince William Sound) ในรฐอลาสกา ทมการยกตวหลงจากแผนดนไหวกดฟรายเดย (Plafker, 1965) 5. กรณศกษาท 3: แผนดนไหวแคสเคเดย (Cascadia Earthquake)

ไลลงมาทางตอนใตตอจากแนวมดตวอะลเทยน (ดรป 3 ประกอบ) ฝงตะวนตกของสหรฐอเมรกากยงมแผนเปลอกโลกเลกๆ ทเรยกวา แผนเปลอกโลกฮวนเดฟกา ( Juan De Fuca Plate) มดเขาไปใตแผนอเมรกาเหนอ ซงจากหลกฐาน 1) แนวภเขาไฟทยงมพลงอยในปจจบน และ 2) ผลการตรวจวดการเคลอนทของแผนเปลอกโลกดวยระบบระบต าแหนงพนโลก หรอ จพเอส ( Global Positioning System,

6

GPS) ยนยนวาปฏสมพนธของแผนเปลอกโลกทงสองยงคงมพลงและก าลงเคลอนเขาชน งด ขดแขงขากนดวยอตราเรว 4.3 เซนตเมตร/ป

ถงแมวาในยคทมการตรวจวดแผนดนไหวดวยเครองมอตรวจวด จะยงไมเคยมเหตการณแผนดนไหวขนาดสะใจเกดขนในแถบแนวมดตวน แตจากหลกฐานทางธรณวทยามากมายท าใหมนใจวา พนทนเคยเกดแผนดนไหวใหญแบบลมไมลงในอดตมาแลวหลายครง

พยานยนยนการมอยจรงของ การทรดตวของแผนดน ในแถบน คอ บรเวณทเรยกกนวา “ปาผ (Ghost Forests)” ในรฐโอเรกอน สหรฐอเมรกา (รป 6ก) ซงพบวาพนธไมทควรจะ งอกงามในทแหง กลายเปนแองถกน าขงถงโคนตน นกแผนดนไหวจงคาดวาในอดต พน ทนนาจะเคยสงกวาทเหน แต คงเกดแผนดนไหวใหญ พนดนทรดตวต าลง ท าใหน าทะเลรกล าเขามาพรอมกบการทบถมของตะกอน สงผลใหตนไมนอยใหญยนตนตายอยางพรอมเพยงกนทงปา (รป 6ข)

(ก) ปาผ (Ghost forests) ในรฐโอเรกอน (ข) แบบจ าลองการเกดปาผ

รป 6 สภาพแวดลอมทนกวทยาศาสตรคาดวานาจะเปนผลมาจากเหตการณแผนดนไหวแคสเคเดยในอดต (ก) ซากตนไมในพนทปาผ รฐโอเรกอน สหรฐอเมรกา (www.burkemuseum.org) (ข) แบบจ าลองกระบวนการเกดปาผ ตามสมมตฐานของนกวทยาศาสตร (Atwater และคณะ, 2005) ผลจากการก าหนดอายทางวทยาศาสตร เปดเผยวามวลไมในปาผรวมใจตาย กนพรอมหนาในชวงประมาณป พ.ศ. 2243±20 ป (ค.ศ. 1700±20 ป) นอกจากนทประเทศญปนซงอยอกฟากฝงหนงของมหาสมทรแปซฟกยงพบหลกฐานชนตะกอนสนาม โบราณและบนทกทางประวต ศาสตรทวา “เมอวนท 27-28 มกราคม ค.ศ. 1700 ไดเกดสนามครงใหญในญปน แตไมสามารถระบแหลงก าเนดสนามได” จงเปนไปได วาแผนดนไหว ดงกลาว นาจะเกดบรเวณแนวมดตวแคสเคเดยทางฝงของสหรฐอเมรกา (หมายเลข 3 ในรป 3) และท าใหเกดสนามเดนทางขามมหาสมทรแปซฟกมากระทบฝงญปน (Atwater และคณะ, 2005) โดยผลจากการสรางแบบจ าลองทางคณตศาสตรจากหลกฐานของชนทรายสนามทพบ ประเมนวาแผนดนไหวครงนนนาจะมขนาดไมนอยกวา 9.0 รกเตอร เชนกน

7

นอกจากการคนพบซากแผนดนไหวใหญทนาจะเกดขนในป ค.ศ. 1700 แลว บรเวณโซนการมดตวแคสเคเดย ยงพบหลกฐานการยกๆ -ยบๆ อกหลายครงจากชนฐานของราก ไมตางเจเนอเรชนกน (Atwater และคณะ, 2005) ซงนกวทยาศาสตรแปลความวานาจะเปนเพราะในอดตฐานตนไมเดมอยในระดบของฐานดานลาง แตหลงจากการทรดตวของแผนดนและมการทบถมของตะกอนจงเปลยนสภาพเปนฐานใหมดานบน ของตนไมทเตบโตมาในภายหลง (รป 6ข และ 7ก) โดยจากการก าหนดอายของซากตนไมในแตละชนพบวาตายในชวงป พ.ศ. 2243, 1853, 1353, 943, 373 เปนตน

ประกอบกบการพบชนตะกอนแสดงการเกดดนถลมใตทะเลบรเวณนอกชายฝงแปซฟกของสหรฐอเมรกา (รป 7ข) ซงนกวทยาศาสตรเชอวา ปกตตะกอนในมหาสมทรลกจะสะสมตวแบบคอยเปนคอยไป แตหากมอะไรมารบกวนเขยาแรงๆ (เชน แผนดนไหวใหญ) กอาจท าใหเกดดนถลมได โดยจากการนงจ าแนกและนบอยางถถวน ประเมนวาในบรเวณแถบนนาจะเกดแรงสนจนท าใหมดนถลมอยางนอย 13 ครงในชวง 300-7,770 ป ทผานมา

(ก) ชนรากของตนไมททบซอนกนหลายชน (ข) ชนตะกอนดนถลม

รป 7 หลกฐานเพมเตมแสดงความถของการเกดแผนดนไหวใหญในบรเวณแนวมดตวแคสเคเดย (ก) ชนรากของตนไมททบซอนกน (ข) ชนตะกอนทแสดงถงการเกดดนถลมในมหาสมทรบรเวณใกลๆ กบแนวมดตวแคสเคเดย (Atwater และคณะ, 2005)

8

6. ผลกระทบจากการปรบระดบพนโลก (Impaction of Land Leveling) จากการเฝาตดตามความเปนไปหลงเกดแผนดนไหวใหญดงทกลาวในขางตน นกวทยาศาสตร

พบวาการยกและยบของพนโลกสรางปญหาใหกบการด ารงชวตของมนษยมากพอสมควร โดยในพนททยบลงกแสดงใหเหนชดเจนวาเราคงตองเสยพนทนนไปใหกลายเปน กรรมสทธของทองทะเลแบบถาวร หมบานทงหมบานอาจจะตองปดตวลงเหมอนกบทเกดขนทเมองบนดาห อาเจะห (รป 8ก) พนทเกษตรกรรมหลายหมนไรอาจจะเกบเกยวหรอหาประโยชน อะไรไมไดในปนน สงผล กระทบตอเนองไปถงเสถยรภาพทางอาหารในพนนน ซงอาจจะถงขนตองพงพาอาหารจากนอกพนทไปพกใหญๆ

นอกจากนการทสวนหนาหาดยกตวสงขนจนบางพนทกลายเปนแผนดน ผลกระทบในทางชวภาพทเหนไดชดในเวลาตอมาคอแนวปะการงทเปรยบเสมอนแนวกนคลนขนาดใหญนนถกยกใหโผลพนน าและคอยๆ ตายไปจนหมดอยางสมบรณแบบ (รป 8ข) อกทงปาโกงกางและสภาพปาชายเลนซงเปนแหลงอนบาลสตวน ากจะคอยๆ หายไปจากระบบนเวศ ท าใหปรมาณสตวทะเลลดลง จนอาจไมเพยงพอตอความตองการของประชาชนในพนทแถบนน

(ก) หมบานถกน าทวม (ข) ซากปะการงโผลพนน า

รป 8 บางสวนผลกระทบจากการปรบระดบของพนโลกอยางทนททนใด อนเนองมากจากแผนดนไหวขนาด 9.0 รกเตอร เมอวนท 26 ธนวาคม พ.ศ. 2547 (ก) หมบานบนเกาะนอกชายฝงของเกาะสมาตราทมการทรดตวกวา 60 เซนตเมตร (www.thenakedscientists.com) และ (ข) แนวปะการงทถกยกตวขนจากเดมประมาณ 1.75 เมตร เหนอน าทะเลบรเวณหมเกาะนอกชายฝงเกาะสมาตรา (www.thenakedscientists.com)

สวนผลกระทบในทางกายภาพ พบวาการยกตวของพนดนซงมกอยนอกชายฝงหรอหนาหาด

(รป 4ง และ 5ข) ท าใหระบบทางน าบนแผนดนนนตองมการปรบตวขนานใหญและใชเวลานานกวาจะเขาทเขาทาง เชน บรเวณปากแมน าจะมตะกอนทไหลมาตามล าน าถมอยมาก เพราะการไหลของน าจะถกปดกนดวยพนดนใหมทยกตวขนมา จนบางครงเปนอปสรรคของการท าการประมงชายฝงอยางมาก

9

นอกจากนการทพนทภายในแผนดนมการทรดตวลงท าใหระบบทางน าในบรเวณนนปนปวน ล าน าจะมการกวดแกวงตวมากยงขน เนองจากการทรดตวของแผนดนท าใหระดบความสงของล าน าเหลานนอยใกลกบระดบน าทะเลปานกลางมากยงขน ผลจากการกวดแกวงทรนแรงท าใหรมตลงมโอกาสทจะ พงทลาย ดวยอตราทเรวกวาปกต โดยเฉพาะบรเวณปากแมน าจะมความกวางมากยงขน ตวอยางเชนในกรณของแผนดนไหวทสมาตรา รฐบาลตองใชเวลาในการซอมแซมและสรางสะพานทยาวขนกวาเดมเพอขามปากแมน าเชอมการตดตอ ไปยงหมบานทไดรบความเสยหาย จงท าใหการฟนฟในบางพนทของเกาะสมาตรานนชากวาทเคยคาดการณไว

ดวยเหตนจงถอไดวาหากเกดแผนดนไหวขนาดใหญขนในบรเวณพนทใกลแนวมดตวของแผนเปลอกโลกเมอใด นอกจากแรงสนสะเทอน และ /หรอ สนามทอาจจะ ตองเผชญ เปนพบตภยเฉพาะหนาแลวนน การปรบระดบของพนโลกซงถงแมวาจะไมท าใหมนษยดบดนไปในทนท แตกถอไดวาพบตภยระยะยาว ทไมควรมองขาม เพราะกวาจะกลบมามชวตอยางปกตสขอยางทเคยเปน กคงตองมการวางแผนการสรางบานแปลงเมองกนยกใหญ

7. อางอง (Reference) Atwater, B.F., Satoko, M.R., Satake, K., Tsuji, Y., Ueda, K., and Yamaguchi, D.K., 2005. The

orphan tsunami of 1700-Japanese clues to a parent earthquake in North America. U.S. Geological Survey Professional Paper 1707, 133p.

National Research Council (U.S.), 1968. Committee on the Alaska Earthquake, The great Alaska earthquake of 1964. National Academies 1(PART 1), 285p.

Plafker, G. 1965. Tectonic deformation associated with the 1964 Alaska earthquake. Science 148, 1675-1687.

Song, Y.T., Fu, L.-L., Zlotnicki, V., Ji, C., Hjorleifsdottir, V., Shum, C.K., Yi, Y., 2008. The role of horizontal impulses of the faulting continental slope in generating the 26 December 2004 tsunami. Ocean Modelling 20, 362–379.

Tanioka, Y., Yudhicara, T., Kususose, T., Kathiroli, S., Nishimura, Y., Iwasaki, S.-I., and Satake, K., 2006. Rupture process of the 2004 great Sumatra-Andaman earthquake estimated from tsunami waveforms. Earth Planets Space 58, 203–209.