หลังการเย็นตัวลงของพื้นผิวโลก เมื่อ 4 พันล้านปีก่อน เกิดการยกตัวขึ้นของชั้นหินเหนือผิวน้ำจนแผ่นดินผืนแรกถือกำเนิดในอีกราว 2.5 พันล้านปีต่อมา ตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน การเคลื่อนที่ของ แผ่นเปลือกโลก และมหาสมุทรไม่เคยหยุดนิ่ง ภายใต้พื้นผิวโลกมีความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ก่อให้เกิดภูมิประเทศและทรัพยากรอันหลากหลาย รวมถึงปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ
จากการศึกษาหลักฐานทางธรณีวิทยา รวมถึงความพยายามในการจัดทำแผนที่โลกของนักวิทยาศาสตร์ในอดีต ส่งผลให้เกิดการลบล้างความเชื่อที่ว่า “แผ่นดินไม่เคยเกิดการเปลี่ยนแปลง” โดยเฉพาะการเสนอทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีป (Theory of Continental Drift) ในปี1915
โดย อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Alfred Wegener) นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมัน ที่สังเกตเห็นถึงความสอดคล้องกันของรูปร่างชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้และชายฝั่งตะวันตกของทวีปแอฟริกา ทำให้เกิดการตั้งสมมุติฐานที่ว่า เมื่อราว 200 ล้านปีก่อน โลกประกอบด้วยแผ่นดินผืนเดียวที่เรียกว่า “มหาทวีป” หรือ “พันเจีย” (Pangaea) ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยมหาสมุทรขนาดใหญ่ และมหาทวีปนี้ประกอบไปด้วยดินแดนลอเรเซีย (Laurasia) ทางตอนเหนือและดินแดนกอนด์วานา (Gondwana) ทางตอนใต้ จนกระทั่งมหาสมุทรแอตแลนติกเกิดการขยายตัว ทำให้แผ่นดินเคลื่อนที่และแยกตัวออกจากกัน จนกลายเป็นทวีปและมหาสมุทรดังที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบันนี้
แนวคิดเรื่อง “พันเจีย” ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์มากมาย โดยเฉพาะการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของมีโซซอรัส (Mesosaurus) ซึ่งสามารถพบได้เฉพาะในทวีปอเมริกาใต้และทวีปแอฟริกา และไซโนกาทัส (Cynogathus) สัตว์เลื้อยคลานในยุคไทรแอสสิค (Triassic) ซึ่งอาศัยอยู่ในประเทศบราซิลและในทวีปแอฟริกาเท่านั้น รวมถึงการค้นพบร่องรอยธารน้ำแข็งโบราณ และการขุดพบแหล่งถ่านหินและน้ำมันดิบในปัจจุบันที่แสดงให้เห็นว่าครั้งหนึ่งแผ่นดินทั้งหลายเป็นส่วนหนึ่งของมหาทวีป หรือพันเจีย
หลังจากปี1999 เป็นต้นมา นักธรณีวิทยาได้ให้ข้อสรุปร่วมกันว่า แผ่นเปลือกโลก หรือแผ่นธรณีภาค มีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาจากการขยายตัวของมหาสมุทร (Seafloor spreading) ส่งผลให้เกิดทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน (Plate Tectonics Theory) ซึ่งกลายเป็นทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับที่สุดในการอธิบายถึงการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกในขณะนี้
การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
แผ่นธรณีภาค (Plate) คือ แผ่นเปลือกโลก (Crust) และเนื้อโลกชั้นบนสุด (Upper mantle) ซึ่งวางตัวอยู่บนฐานธรณีภาค (Asthenosphere) หรือชั้นเนื้อโลกที่ประกอบไปด้วยหินหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิร้อนจัด การเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาคเกิดขึ้นจากการพาความร้อนของหินหนืดในชั้นเนื้อโลก เมื่อหินหนืดมีอุณหภูมิสูงขึ้นจากความร้อนภายในแก่นโลก จะเกิดการขยายตัวและลอยตัวขึ้นออกห่างจุดกำเนิดความร้อน แต่เมื่อหินหนืดมีอุณหภูมิลดลงจะเกิดการจมตัวลงกลับไปรับความร้อนอีกครั้ง เกิดเป็นวัฏจักรที่ทำให้เปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ หรือที่เรียกว่า “กระบวนการธรณีแปลสัณฐาน” (Plate Tectonics)
แผ่นธรณีภาค ประกอบด้วยแผ่นธรณีภาคทวีป (Continental plate) และแผ่นธรณีภาคมหาสมุทร (Oceanic plate) และในปัจจุบัน โลกของเราประกอบด้วยแผ่นธรณีภาคขนาดใหญ่ 7 แผ่น ได้แก่ แผ่นธรณีภาคแปซิฟิก แผ่นธรณีภาคอเมริกาเหนือ แผ่นธรณีภาคอเมริกาใต้ แผ่นธรณีภาคยูเรเชีย แผ่นธรณีภาคแอฟริกา แผ่นธรณีภาคอินเดีย–ออสเตรเลีย และแผ่นธรณีภาคแอนตาร์กติก นอกจากนี้ ยังมีแผ่นธรณีภาคขนาดเล็กราว 8 แผ่นแทรกตัวอยู่ระหว่างแผ่นเปลือกโลกขนาดใหญ่ทั้งหลาย
ลักษณะการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แบ่งออกเป็น 3 ลักษณะ คือ
การเคลื่อนที่แยกจากกัน (Divergent) เกิดขึ้นบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีภาค ซึ่งโดยส่วนมากจะเกิดขึ้นใต้มหาสมุทร การแยกตัวออกจากกันนี้ ส่งผลให้เกิดร่องลึกใต้ทะเล (Oceanic trench) ที่ทำให้หินหนืดดันตัวขึ้นมาตามรอยแยกดังกล่าว ก่อนสัมผัสกับอุณหภูมิที่ชั้นเปลือกโลกและเย็นตัวลง จนกลายเป็นแนวสันเขาและแนวภูเขาไฟใต้มหาสมุทรในท้ายที่สุด แต่ถ้าหากการแยกตัวออกจากกันนี้ เกิดขึ้นบนพื้นทวีปจะก่อให้เกิดหุบเขาทรุด (Rift valley) เช่น เดอะ เกรท ริฟท์ วัลเลย์ (Great Rift Valley) ในทวีปแอฟริกา
การเคลื่อนที่ชนกัน (Collision) เกิดขึ้นได้ 3 กรณี ได้แก่
เมื่อแผ่นธรณีภาคทวีปเคลื่อนที่ชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร และจากการที่แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่า ส่งผลให้เมื่อปะทะกัน แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรจะมุดตัวลง ก่อให้เกิดร่องลึกใกล้ชายฝั่ง เช่น การชนกันของแผ่นธรณีภาคนาซคา (Nazca plate) และแผ่นธรณีภาคอเมริกาใต้ ก่อให้เกิดร่องลึกเปรู-ชิลีในอเมริกาใต้ นอกจากนี้ การมุดตัวลงของแผ่นเปลือกโลกลงไปถึงชั้นเนื้อโลก ยังก่อให้เกิดการหลอมละลายของเปลือกโลกที่มุดตัวลงอีกครั้ง ส่งผลให้หินหนืดดันตัวขึ้นมาตามรอยแยกจนกลายเป็นต้นกำเนิดของแนวภูเขาไฟอีกด้วย
การชนกันเองของแผ่นธรณีภาคมหาสมุทร ซึ่งแผ่นธรณีภาคที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะจมตัวลง โดยที่นักธรณีวิทยาจะเรียกบริเวณนี้ว่า เขตมุดตัวของเปลือกโลก (Subduction zone) ซึ่งการมุดตัวลงนี้ ก่อให้เกิดร่องลึกใต้มหาสมุทร เช่นเดียวกับแนวภูเขาไฟที่ในภายหลังอาจยกตัวขึ้นมาเหนือผิวน้ำจนกลายเป็นหมู่เกาะรูปโค้ง (Island arc) และเป็นเขตที่เกิดแผ่นดินไหวได้ง่ายการชนกันเองของแผ่นเปลือกโลกทวีป ก่อให้เกิดแนวเทือกเขา เช่น การชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคอินเดีย–ออสเตรเลียและแผ่นธรณีภาคยูเรเชีย ซึ่งก่อให้เกิดการดันตัวขึ้นของชั้นหินบริเวณของแผ่นทวีปยูเรเซียกลายเป็นเทือกเขาหิมาลัย (Himalayan mountain ranges) และในปัจจุบันนี้ การเคลื่อนที่เข้าหากันของแผ่นธรณีภาคทั้งสองยังไม่ยุติ ส่งผลให้เทือกเขาหิมาลัยมีอัตราสูงขึ้นราว 5 เซนติเมตรในทุก 100 ปี อีกด้วย
การเคลื่อนที่ผ่านกันหรือสวนกัน (Transform) เนื่องจากหินหนืดใต้เนื้อโลก มีอัตราการเคลื่อนที่แตกต่างกัน ในแต่ละพื้นที่ จึงส่งผลให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วและทิศทางต่างกัน เมื่อแผ่นธรณีภาคทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านกัน จึงทำให้เกิดรอยเลื่อนขนาดใหญ่ (Fault) เช่น รอยเลื่อนแซนแอนเดรอัส (San Andreas Fault) ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นรอยเลื่อนที่มีความยาวกว่า 1,200 กิโลเมตร ที่เกิดจากการเคลื่อนที่สวนทางกันของแผ่นธรณีภาคแปซิฟิกและแผ่นธรณีภาคอเมริกาเหนือ
การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกก่อให้เกิดภูมิประเทศที่หลากหลาย รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชั้นหินและแผ่นเปลือกโลกอีกด้วย เช่น รอยคดโค้ง (Fold) หรือ รอยเลื่อนในชั้นหินที่โค้งงอขึ้นจนกลายเป็นภูเขา ชั้นหินคดโค้งเกิดมากในชั้นหินตะกอน ซึ่งมีด้วยกัน 2 ลักษณะ คือ ชั้นหินโค้งรูปประทุนคว่ำ (Anticline) และชั้นหินคดโค้งรูปประทุนหงาย (Syncline) รวมถึงการเกิดรอยเลื่อน (Fault) จากความเค้น (Stress) และความเครียด (Strain) ของการรับแรงอัดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและภัยธรรมชาติต่างๆ เช่น การเกิดแผ่นดินไหวและการระเบิดของภูเขาไฟ
รอยเลื่อนเปลือกโลก ในแนวดิ่ง (Dip-slip fault) ประกอบด้วย รอยเลื่อนปกติ (Normal fault) และรอยเลื่อนย้อน (Reverse fault) ก่อให้เกิดความสูงที่แตกต่างกันของแผ่นเปลือกโลกทั้ง 2 ฝั่ง ซึ่งจะทำให้เกิดหน้าผาสูงชันที่พังทลายได้ง่าย รวมถึงพื้นที่ราบที่เกิดจากการทรุดตัวตามแนวดิ่งของหน้าผาสูง (Graben) เช่น หุบเขาแม่น้ำไรน์ (Rhine Valley) ในเยอรมนี อีกด้านหนึ่งที่ยกตัวขึ้นสูง (Horst) จะก่อให้เกิดภูเขาบล็อก เช่น ภูเขาเซียร์ราเนวาดา (Sierra Nevada) ในสเปนและภูเขาแบล็คฟอเรสต์ (Black Forest) ในเยอรมนี
รอยเลื่อนเปลือกโลกในแนวราบ (Strike-slip fault) การเคลื่อนที่แนวนี้จะไม่ทำให้เกิดหน้าผาหรือหุบเขาทรุด แต่จะก่อเกิดรอยเลื่อนขนาดใหญ่หรือร่องลึกตามรอยเลื่อนของการเคลื่อนที่ เช่น รอยเลื่อนแซนแอนเดรอัสในสหรัฐอเมริกา
รอยเลื่อนเปลือกโลกที่มีพลังบริเวณประเทศไทย
1. รอยเลื่อนเชียงแสน
รอยเลื่อนนี้วางตัวในแนวตะวันออกเฉียงเหนือ ตอนบนสุดของประเทศ มีความยาวประมาณ 130 กิโลเมตร โดยเริ่มต้นจากแนวร่องน้ำแม่จันไปทางทิศตะวันออกผ่านอำเภอแม่จัน แล้วตัดข้ามด้านใต้ของอำเภอเชียงแสนไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือตามแนวลำน้ำเงิน ทางด้านเหนือของอำเภอเชียงของ แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดที่วัดได้ตามแนวรอยเลื่อนนี้ เกิดเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2521 มี ขนาด 4.9 ริคเตอร์ ตั้งแต่ ปี พ.ศ.2521 มีแผ่นดินไหวขนาดใหญ่กว่า 3 ริคเตอร์ เกิดตามแนว รอยเลื่อนนี้ 10 ครั้ง และ 3 ครั้งมีขนาดใหญ่กว่า 4.5 ริคเตอร์ แผ่นดินไหวทั้งหมดเป็นแผ่นดินไหวที่เกิดในระดับตื้นกว่า 10 กิโลเมตร
2. รอยเลื่อนแพร่
รอยเลื่อนนี้อยู่ทางด้านตะวันออกของแอ่งแพร่ และวางตัวในแนวตะวันออกเฉียงเหนือโดยเริ่มต้นจากด้านตะวันตกเฉียงใต้ของอำเภอ เด่นชัย ผ่านไปทางด้านตะวันออกของอำเภอสูงเม่นและจังหวัดแพร่ ไปจนถึงด้านตะวันออกเฉียงเหนือของอำเภอร้องกวาง รวมความยาวทั้งสิ้นประมาณ 115 กิโลเมตร มีแผ่นดินไหวขนาด 3-4 ริคเตอร์ เกิดตามแนวรอยเลื่อนนี้กว่า 20 ครั้ง ในรอบ 10 ปีที่ผ่านมา ส่วนแผ่น ดินไหวขนาด 3 ริคเตอร์ ซึ่งเกิดเมื่อวันที่ 10 กันยายน 2533 ที่ผ่านมา เกิดตามแนวรอยเลื่อน ซึ่งแยกจากรอยเลื่อนแพร่ไปทางทิศเหนือ
3. รอยเลื่อนแม่ทา
รอยเลื่อนนี้มีแนวเป็นรูปโค้งตามแนวลำน้ำแม่วอง และแนวลำน้ำแม่ทาในเขตจังหวัดเชียงใหม่และลำพูน มีความยาวทั้งสิ้นประมาณ 55 กิโลเมตร จากการศึกษาของการไฟฟ้าฝ่ายผลิต (2523) พบว่า ในช่วงระยะเวลา 6 เดือนของการศึกษาในปี พ.ศ. 2521 มีแผ่นดินไหวขนาดเล็กเกิด ในระดับตื้นอยู่มากมายในบริเวณรอยเลื่อนนี้
4. รอยเลื่อนเถิน
รอยเลื่อนเถินอยู่ทางทิศตะตกของรอยเลื่อนแพร่ โดยตั้งต้นจากด้านตะวันตกของอำเภอเถินไปทางตะวันออกเฉียงเหนือขนานกับรอยเลื่อนแพร่ไปทางด้านเหนือ ของอำเภอเถินไปทางตะวันออกเฉียงเหนือขนานกับรอยเลื่อนแพร่ไปทางด้านเหนือของอำเภอวังชื้น และอำเภอลอง รวมความยาวทั้งหมดประมาณ 90 กิโลเมตร เคยมีรายงานการเกิดแผ่นดินไหวขนาด 3.7 ริคเตอร์ บนรอยเลื่อนนี้ เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2521
5. รอยเลื่อนเมย-อุทัยธานี
รอยเลื่อนนี้วางตัวในแนวตะวันตกเฉียงเหนือ ตั้งต้นจากลำน้ำเมยชายเขตแดนพม่ามาต่อกับห้วยแม่ท้อและลำน้ำปิงใต้จังหวัดตาก ต่อลงมาผ่านจังหวัดกำแพงเพชร และนครสวรรค์จนถึงเขตจังหวัดอุทัยธานี รวมความยาวทั้งสิ้นกว่า 250 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวเกิดตามรอยเลื่อนนี้ 2 ครั้ง คือ เมื่อวันที่ 23 กันยายน 2476 ที่อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก และเมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 2518 ที่ อำเภอ ท่าสองยาง จังหวัดตาก แผ่นดินไหวครั้งหลังนี้มีขนาด 5.6 ริคเตอร์
6. รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์
รอยเลื่อนนี้อยู่ทางด้านตะวันตก ของรอยเลื่อนเมย-อุทัยธานี โดยมีทิศทางเกือบขนานกับแนวของรอยเลื่อน อยู่ในร่องน้ำแม่กลองและแควใหญ่ ตลอดขึ้นไปจนถึงเขตแดนพม่า รวมความยาวทั้งหมดกว่า 500 กิโลเมตร ในช่วงระยะเวลา 10 ปี ที่ผ่านมามีรายงานแผ่นดินไหวขนาดเล็กหลายร้อยครั้ง ตามแนวรอยเลื่อนนี้ แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดที่วัดได้ในระหว่างนี้ เกิดเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2526 มีขนาด 5.9 ริคเตอร์
7. รอยเลื่อนเจดีย์สามองค์
รอยเลื่อนนี้อยู่ในลำน้ำแควน้อยตลอดสาย และต่อไปจนถึงรอยเลื่อนสะแกง (Sakaing Fault) ในประเทศพม่า ความยาวของรอยเลื่อนช่วงที่อยู่ในประเทศไทยยาวกว่า 250 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวจากรอยเลื่อนนี้มากมายหลายพันครั้ง
8. รอยเลื่อนระนอง
รอยเลื่อนระนองวางตัวตามแนวร่องน้ำของแม่น้ำกระบุรี มีความยาวทั้งสิ้นประมาณ 270 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 30 กันยายน 2521 มีขนาด 5.6 ริคเตอร์
9. รอยเลื่อนคลองมะรุย
รอยเลื่อนนี้ตัดผ่านด้านตะวันออกของเกาะภูเก็ต เข้าไปในอ่าวพังงา และตามแนวคลองมะรุย คลองชะอุน และคลองพุมดวงทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ จนกระทั่งไปออกอ่าวบ้านดอน ระหว่างอำเภอพุนพินกับอำเภอท่าฉาง รวมความยาวทั้งสิ้นประมาณ 150 กิโลเมตร แผ่นดินไหวตามแนวรอยเลื่อนนี้ มีรายงาน เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2476 ที่จังหวัดพังงา และทางด้านตะวันตกเฉียงใต้ นอกฝั่งภูเก็ต เมื่อวันที่ 7 เมษายน 2519, วันที่ 17 สิงหาคม 2542 และวันที่ 29 สิงหาคม 2542
ขณะที่ล่าสุด เมื่อเกิดแผ่นดินไหวใหญ่ที่ตุรกีและซีเรียในปี 2023 ศูนย์เพื่อการสังเกตการณ์และแบบจำลองแผ่นดินไหว, ภูเขาไฟ และธรณีวิทยาแปรสัณฐาน หรือโคเมต ของสหราชอาณาจักร ได้ทำแผนที่นี้ขึ้น ศาสตราจารย์ทิม ไรต์ ผู้อำนวยการโคเมตกล่าวว่า การสังเกตการณ์ของดาวเทียมเซนทิเนลได้เห็นว่า มีขนาดของแรงเข้ามาเกี่ยวข้อง ความเสียหายสูงสุดจะอยู่ใกล้กับรอยเลื่อนแผ่นเปลือกโลก แต่ก็จะมีความเสียหายกระจายตัวอยู่ทั่วภูมิภาคทั้งสองข้างของรอยเลื่อนแผ่นเปลือกโลกเช่นกัน
ทั้งนี้ ในยุคก่อนที่จะมีดาวเทียม นักธรณีวิทยา จะทำแผนที่รอยเลื่อนแผ่นเปลือกโลกแผ่นดินไหวด้วยการเดินไปตามแนวรอยแยก ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้แรงมาก และมักจะพลาดรายละเอียดจำนวนมาก มีการพัฒนาอินเทอร์เฟอโรเมทรีเรดาร์จากอวกาศในทศวรรษ 1990 และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ได้กลายเป็นเครื่องมือที่เป็นประโยชน์มาก ส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของอุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณ แต่ก็เป็นผลมาจากอัลกอริทึมที่ฉลาดขึ้นและคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังมากขึ้นด้วย
ปัจจุบัน ใช้เวลาไม่กี่ชั่วโมงในการนำข้อมูลเหล่านี้มาวิเคราะห์ แต่โคเมตต้องรอหลายวันเพราะดาวเทียมเซนทิเนล-1เอ ต้องอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในท้องฟ้า เพื่อให้เห็นตุรกีชัดเจนที่สุด แต่เรื่องนี้ก็จะค่อย ๆ พัฒนาขึ้นตามการส่งดาวเทียมเรดาร์ออกไปใช้งานมากขึ้น
“ภายในสิ้นทศวรรษนี้ เราควรสามารถทำการวิเคราะห์ประเภทนี้ได้ภายใน 1 วัน จากการเกิดแผ่นดินไหวที่รุนแรงส่วนใหญ่ และจากนั้นเราควรจะเป็นประโยชน์ต่อความพยายามในการบรรเทาทุกข์มากขึ้น จากสภาพในปัจจุบัน เราช้ากว่าระยะ 72 ชั่วโมงสำหรับการค้นหาและกู้ภัย” ศ.ไรต์ ระบุ
สืบค้นและเรียบเรียง ณภทัรดนัย
อ้างอิง
ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA)
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
https://www.bbc.com/thai/international-64616832