ผ่าโครงสร้างหินผา ตามหารอยเลื่อนแห่งใหม่ จากเหตุแผ่นดินไหวพิษณุโลก

เช้าตรู่ของวันพฤหัสบดีที่ 29 มิถุนายน 2566 ผมสะดุ้งตื่นเพราะเสียงแจ้งเตือนจากแอปพลิเคชันไลน์ที่ดังระรัว พอเปิดอ่านข้อความก็พบว่าเหล่ามิตรสหายนักวิทยาศาสตร์กำลังถกเถียงกันเรื่องแผ่นดินไหวที่จังหวัดพิษณุโลก พอกราดตาอ่านข้อมูลอยู่ครู่หนึ่ง ผมก็พบจุดที่รู้สึกสะดุดตา เพราะบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวไม่มีรอยเลื่อนพาดผ่าน!

ความเป็นไปได้ที่ผมวิเคราะห์ขณะงัวเงียอยู่บนเตียงก็คือ การรายงานตำแหน่งของแผ่นดินไหวอาจคลาดเคลื่อน แรงสั่นสะเทือนอาจมาจากแผ่นดินไหวที่อื่น บริเวณนั้นอาจมีรอยเลื่อนเกิดใหม่ที่พัฒนามาจากรอยแตกเก่า และบริเวณนั้นอาจมีรอยเลื่อนอยู่ก่อนแล้ว แต่ยังไม่เคยถูกค้นพบ

บทความนี้ ผมจึงอยากชวนผู้อ่านไปทำความรู้จักความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของหินทางธรณีวิทยา ความหลากหลายของรอยเลื่อน และสาเหตุของแผ่นดินไหวที่จังหวัดพิษณุโลกกันครับ

โครงสร้างของหินทางธรณีวิทยา

ใครที่ชอบเดินทางไปภูเขา น้ำตก และเกาะ คงจะทราบดีว่าสถานที่ท่องเที่ยวทางธรรมชาติเหล่านี้มักจะมี ‘โครงสร้างของหิน’ ที่โดดเด่นเป็นเอกลักษณ์ไม่ซ้ำกัน การศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างของหินที่เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาด รูปร่าง ลักษณะ ทิศทางการวางตัว และการกระจายตัวตามแหล่งต่างๆ เนื่องจากมีแรงหรือพลังงานเข้ามากระทำ เรียกว่า ธรณีวิทยาโครงสร้าง (structural geology)

ลักษณะสำคัญของโครงสร้างทางธรณีวิทยาแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่

1. รอยสัมผัส (contact) หมายถึง โครงสร้างที่แสดงรอยต่อของหินอย่างน้อย 2 ชนิด เช่น รอยสัมผัสที่เกิดจากการตกสะสมของตะกอน รอยสัมผัสของหินอัคนี รอยสัมผัสของรอยเลื่อน
2. โครงสร้างปฐมภูมิ (primary structure) หมายถึง โครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการก่อตัวของหิน เช่น รอยริ้วคลื่น รอยประทับจากเม็ดฝน รอยระแหงโคลน รอยที่เกิดจากสิ่งมีชีวิต
3. โครงสร้างทุติยภูมิ (secondary structure) หมายถึง โครงสร้างของหินที่เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม แบ่งออกเป็นรอยแยก (joint) รอยแตกเฉือน (shear fracture) รอยเลื่อน (fault) ชั้นหินคดโค้ง (fold) แนวแตกเรียบ (cleavage) ริ้วขนาน (foliation) โครงสร้างแนวเส้น (lineation) และเขตรอยเฉือน (shear zone)

ความหลากหลายของรอยเลื่อน

เนื่องจากโครงสร้างทางธรณีวิทยามีหลายแบบจนนับนิ้วไม่หมด ผมจึงขอเล่าเฉพาะ ‘รอยเลื่อน’ ซึ่งเป็นรอยแตกร้าวขนาดใหญ่ของแผ่นเปลือกโลกที่ยังมีการขยับ หรือเคยมีการขยับเมื่อครั้งอดีต แต่ปัจจุบันได้หยุดนิ่งไปแล้ว รอยเลื่อนแบ่งออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่

1. รอยเลื่อนตามแนวระดับ (strike-slip fault) หมายถึง รอยเลื่อนที่มีการเคลื่อนที่ผ่านกัน แบ่งย่อยออกเป็นรอยเลื่อนตามแนวระดับเข้าทางซ้าย (left lateral strike-slip fault) กับรอยเลื่อนตามแนวระดับเข้าทางขวา (right lateral strike-slip fault)
2. รอยเลื่อนตามแนวมุมเท (dip-slip fault) หมายถึง รอยเลื่อนที่เคลื่อนที่แยกออกจากกันหรือรอยเลื่อนที่เคลื่อนที่เข้าหากัน แบ่งย่อยออกเป็นรอยเลื่อนปกติ (normal fault) กับรอยเลื่อนย้อน (reverse fault)
3. รอยเลื่อนตามแนวเฉียง (oblique slip fault) หมายถึง รอยเลื่อนที่มีองค์ประกอบของการเคลื่อนที่ผสมผสานกันทั้งแนวตั้งและแนวนอน
4. รอยเลื่อนแบบหมุน (rotational fault) หมายถึง รอยเลื่อนที่มีพื้นที่บางส่วนเกิดการหมุนเป็นมุมค่าหนึ่ง มักพบในกลุ่มรอยเลื่อนที่มีความสลับซับซ้อน

การขยับตัวของรอยเลื่อนมักจะแสดง ‘ลักษณะบ่งชี้’ บนพื้นผิวโลก คล้ายกับเป็นการบอกใบ้ว่ามีรอยเลื่อนหลบซ่อนตัวอยู่บริเวณนั้น ตัวอย่างที่น่าสนใจ ได้แก่

1. รอยเลื่อนตามแนวนอนที่เคลื่อนตัดผ่านลำธารจะทำให้แนวทางน้ำเหลื่อมออกจากกัน เรียกว่า ลำธารหัวตัด (beheaded stream) และเมื่อสายน้ำไหลมาเชื่อมต่อกันอีกครั้งก็จะเรียกว่า ลำธารเหลื่อม (offset stream)
2. รอยเลื่อนที่ยกตัวสูงขึ้นจะทำให้เกิดหน้าผาขนาดเล็ก เรียกว่า ผารอยเลื่อน (fault scarp) หรืออาจกลายเป็นผาสามเหลี่ยม (triangular facet) ที่สูงตระหง่าน ก่อนจะถูกน้ำและลมกัดเซาะจนกลายเป็นหุบเขารูปแก้วไวน์ (wineglass canyon)
3. รอยเลื่อนที่เคลื่อนที่เข้าหากันจะทำให้พื้นดินเบียดเกยกันและกลายเป็นสันนูน (ridge)
4. รอยเลื่อนที่เคลื่อนที่ออกจากกันจะทำให้พื้นดินทรุดต่ำลงและกลายเป็นหนองน้ำยุบตัว (sag pond)

รอยเลื่อนที่มีประวัติการเกิดแผ่นดินไหวภายในช่วงเวลา 10,000 ปีที่ผ่านมา จะเรียกว่า รอยเลื่อนมีพลัง (active fault) โดยการตรวจสอบรอยเลื่อนมีพลังจะต้องทำการขุดร่องสำรวจ (trench) ตัดผ่านแนวรอยเลื่อนเพื่อวัดระยะการเคลื่อนที่ของรอยเลื่อนแล้วคำนวณหาขนาดของแผ่นดินไหว หลังจากนั้นจึงคำนวณหาช่วงเวลาที่รอยเลื่อนมีการขยับ โดยการนำตะกอนไปวิเคราะห์ด้วยวิธีเปล่งแสงความร้อน (thermoluminescence dating) และวิธีกระตุ้นเชิงแสง (optically stimulated luminescence)

ส่วนรอยเลื่อนไม่มีพลัง (inactive fault) จะหมายถึงรอยเลื่อนที่สงบนิ่งมานานแสนนาน แต่อาจกลับมาขยับตัวได้อีก หากแรงกระทำภายในแผ่นเปลือกโลกเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมหรือถูกกระตุ้นด้วยกิจกรรมบางอย่างของมนุษย์ กระบวนการดังกล่าวเรียกว่า การคืนพลังของรอยเลื่อน (fault reactivation)

สาเหตุของแผ่นดินไหวที่จังหวัดพิษณุโลก

วันพฤหัสบดีที่ 29 มิถุนายน 2566 เวลา 00.17 นาฬิกา บริเวณตำบลไผ่ล้อม อำเภอบางกระทุ่ม จังหวัดพิษณุโลก ได้เกิดแผ่นดินไหวขนาด 4.5 ที่ความลึก 5 กิโลเมตร แรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวทำให้คนที่กำลังนอนหลับตกใจตื่น และสิ่งก่อสร้างหลายแห่งได้รับความเสียหายเล็กน้อย หลังจากนั้นไม่กี่ชั่วโมง กรมอุตุนิยมวิทยาก็ประกาศว่าแผ่นดินไหวดังกล่าวอาจเกิดจาก ‘รอยเลื่อนแห่งใหม่’ ที่ไม่เคยปรากฏอยู่ในแผนที่กลุ่มรอยเลื่อนมีพลังทั้ง 16 แห่งของประเทศไทยมาก่อน!

ความจริงแล้ว การค้นพบรอยเลื่อนแห่งใหม่ไม่ใช่เรื่องแปลกหรอกครับ เพราะใต้พื้นดินมีรอยเลื่อนอยู่มากมาย แต่พื้นผิวด้านบนเกือบทั้งหมดถูกคลุมทับด้วยตะกอนที่เกิดจากการผุพังของหินผสมกับเศษซากของสิ่งมีชีวิต และมีพืชพรรณต่างๆ เติบโตอยู่บนดิน ทำให้เราไม่สามารถมองเห็นรอยเลื่อนที่อยู่ด้านล่างได้ รอยเลื่อนที่ยังไม่เคยถูกสำรวจพบจึงถูกเรียกว่า รอยเลื่อนซ่อนเร้น (blind fault หรือ hidden fault)

เมื่อพิจารณาพื้นที่ตำบลไผ่ล้อมที่เป็นจุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว (epicenter) และพื้นที่ใกล้เคียง เราจะพบว่าพื้นที่ดังกล่าวมีชุมชนกระจายตัวอยู่ตามแนวริมคลอง ที่ดินส่วนใหญ่ถูกเปลี่ยนเป็นไร่นา และเป็นพื้นที่ที่ถูกน้ำท่วมบ่อย ปัจจัยดังกล่าวจึงเป็นสาเหตุที่ทำให้การสังเกตลักษณะบ่งชี้ของรอยเลื่อนบนพื้นดินทำได้ยาก

แม้ว่าแผ่นดินไหวครั้งนี้จะไม่ได้สร้างความเสียหายอะไรมากนัก แต่เนื่องจากจุดศูนย์เกิดแผ่นดินไหว (hypocenter) อยู่ในระดับตื้นและเกิดจากรอยเลื่อนที่ไม่เคยมีใครรู้จัก หลายท่านจึงเกิดความกังวลและน่าจะมีคำถามเกี่ยวกับอันตรายของมัน โดยผมจะขออธิบายทีละประเด็น ดังนี้

1. เราควรกังวลเรื่องแผ่นดินไหวตามหลังหรือไม่?

ตอบ: ถ้าแผ่นดินไหวขนาด 4.5 คือแผ่นดินไหวหลัก (mainshock) ขนาดสูงสุดของแผ่นดินไหวตามหลัง (aftershock) จะมีค่าเพียง 3.5 และมักจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังจากเกิดแผ่นดินไหวหลัก หมายความว่า หากบ้านของคุณไม่ได้รับความเสียหายจากแผ่นดินไหวหลัก แผ่นดินไหวตามหลังก็ไม่สามารถทำอันตรายบ้านของคุณได้ และเมื่อคำนวณจากสมการของเรียเซนเบิร์ก (Reasenberg – 1985) แผ่นดินไหวตามหลังของเหตุการณ์ครั้งนี้จะมีรัศมีประมาณ 7 กิโลเมตร และกินระยะเวลาเพียง 7 วันเท่านั้น ซึ่งจนถึงตอนนี้ก็ยังไม่มีรายงานการเกิดแผ่นดินไหวตามหลังแต่อย่างใด 

สิ่งที่ควรทราบคือ แผ่นดินไหวบางเหตุการณ์อาจมีเพียงแผ่นดินไหวหลัก โดยไม่มีแผ่นดินไหวนำหน้า (foreshock) กับแผ่นดินไหวตามหลัง ขึ้นอยู่กับลักษณะทางธรณีวิทยาของพื้นที่นั้น อีกกรณีหนึ่งคืออาจมีแผ่นดินไหวตามหลัง แต่จำนวนสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวมีน้อยเกินไป หรืออยู่ห่างจากจุดเกิดแผ่นดินไหวมากเกินไป หรือมีความไวไม่มากพอ จึงไม่สามารถตรวจวัดแผ่นดินไหวขนาดเล็กได้

2. รอยเลื่อนดังกล่าวมีโอกาสที่จะเกิดแผ่นดินไหวขนาดมากกว่า 4.5 หรือไม่?

ตอบ: มีโอกาสเป็นไปได้ แต่ผมเชื่อว่าแผ่นดินไหวที่อาจเกิดขึ้นจะมีขนาดใหญ่กว่าเพียงเล็กน้อย และไม่น่าจะสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงเป็นวงกว้าง เพราะขนาดของแผ่นดินไหวจะสัมพันธ์โดยตรงกับความยาวของแนวพังทลายบนรอยเลื่อน (rupture length) ยิ่งแนวพังทลายยาวเท่าไร โอกาสที่รอยเลื่อนจะหลบซ่อนก็ยิ่งยาก 

การที่เราไม่ค่อยสังเกตเห็นลักษณะบ่งชี้ที่รอยเลื่อนเคยฝากเอาไว้บนพื้นดิน จึงมีแนวโน้มว่ารอยเลื่อนดังกล่าวอาจมีพลังงานไม่มากนัก หรืออาจต้องใช้เวลานานนับร้อยปีถึงจะปลดปล่อยพลังงานที่สะสมเอาไว้ออกมาสักครั้งก็เป็นได้ แต่เพื่อความไม่ประมาท ชาวพิษณุโลกกับจังหวัดข้างเคียงควรซ่อมแซมสิ่งก่อสร้างต่างๆ ให้อยู่ในสภาพดี ควรฝึกซ้อมการปฏิบัติตนเพื่อรับมือแผ่นดินไหวเป็นครั้งคราว แต่ก็ไม่ควรกังวลมากเกินไปจนไม่เป็นอันกินอันนอน

3. รอยเลื่อนดังกล่าวมีลักษณะอย่างไร?

ตอบ: เรายังไม่สามารถบอกได้อย่างชัดเจนว่า รอยเลื่อนซ่อนเร้นแห่งนี้อยู่ตรงไหน มีความยาวเท่าไร มีความลึกเพียงใด ทิศทางการวางตัวเป็นอย่างไร และมีการขยับตัวแบบไหน โดยกรมอุตุนิยมวิทยาคาดว่ารอยเลื่อนซ่อนเร้นแห่งนี้น่าจะวางตัวพาดผ่านจังหวัดพิษณุโลกทางทิศเหนือ-ทิศใต้แบบเฉียงๆ แต่เมื่อพิจารณาด้วยทฤษฎีกลไกการเกิดแผ่นดินไหว (focal mechanism) และทฤษฎีกลศาสตร์รอยเลื่อน (fault mechanics) ผมคิดว่ารอยเลื่อนซ่อนเร้นดังกล่าวน่าจะวางตัวพาดผ่านจังหวัดพิษณุโลกทางทิศตะวันออก-ทิศตะวันตกแบบเฉียงๆ มากกว่า ซึ่งกรมทรัพยากรธรณีจะทำการเฝ้าระวัง ค้นหาตำแหน่งที่ชัดเจน และศึกษาลักษณะของรอยเลื่อนซ่อนเร้นแห่งนี้ต่อไป

หลายท่านอาจมีคำถามเพิ่มเติมว่า ประเทศไทยยังมีรอยเลื่อนมีพลังที่แอบซ่อนตัวอยู่อีกไหม?

คำตอบคือ น่าจะมี เพราะใต้พื้นดินของประเทศไทยเต็มไปด้วยรอยแตกร้าวของหินยุคดึกดำบรรพ์ที่เกิดจากการปะทะกันของแผ่นเปลือกโลกชาน-ไทย (Shan-Thai) ทางทิศตะวันตกและแผ่นเปลือกโลกอินโดไชน่า (Indochina) ทางทิศตะวันออก แต่รอยแตกร้าวเหล่านั้นอาจฝังตัวอยู่ลึกหรือถูกตะกอนฝังกลบเอาไว้จนมองไม่เห็นจากบนพื้นดิน

สุดท้ายนี้ ผมขอเน้นย้ำว่าแผ่นดินไหวเป็นภัยพิบัติที่ (ยัง) ไม่สามารถทำนายได้ และประเทศไทยของเราก็มีรอยเลื่อนอยู่มากมาย แม้รอยเลื่อนส่วนใหญ่จะสิ้นฤทธิ์ไปหมดแล้ว แต่อาจมีรอยเลื่อนบางแห่งที่กำลังนอนหลับและรอวันลืมตาตื่น เราทุกคนจึงจำเป็นต้องเรียนรู้เกี่ยวกับแผ่นดินไหว เพราะความรู้และความเข้าใจคือสิ่งที่จะทำให้เราสามารถรับมือกับปรากฏการณ์ธรรมชาติที่อาจเป็นภัยอันตรายได้ดีที่สุด

อ้างอิง:

• เพียงตา สาตรักษ์. (2009). ธรณีวิทยาโครงสร้าง.
• ไพบูลย์ นวลนิล. (2012). แผ่นดินไหว พิบัติภัยที่คนไทยต้องพร้อมรับมือ.
• กิจการ พรหมมา. (2013). ธรณีวิทยาสำหรับวิศวกร.
• แผ่นดินไหวขนาด 4.5 ต.ไผ่ล้อม อ.บางกระทุ่ม จ.พิษณุโลก

• Facebook
• Twitter
• Line

สมาธิ ธรรมศร
นักสื่อสารวิทยาศาสตร์และนักวิชาการด้านฟิสิกส์ประยุกต์ โลกศาสตร์ และดาราศาสตร์ ที่ชื่นชอบการเดินป่า เที่ยวพิพิธภัณฑ์ และฟังเพลงวงไอดอล