แผนดินไหวเกิดขึ้นได้อย่างไร? ไขความลับของพลังงานใต้เปลือกโลก

วันที่ 26 ธันวาคม 2547 เวลาประมาณเจ็ดโมงเช้ากว่า ๆ ชายฝั่งอันดามันของประเทศไทยกำลังเงียบสงบ นักท่องเที่ยวเดินเล่นริมหาด คนพื้นเมืองออกเรือหาปลา ทันใดนั้น น้ำทะเลก็ถอยร่นออกไปอย่างผิดปกติ ก่อนที่กำแพงน้ำสีดำสูงหลายเมตรจะพุ่งเข้าใส่ชายฝั่งอย่างไม่ปรานีปราศรัย เหตุการณ์สึนามิครั้งประวัติศาสตร์นั้น เกิดจากแผ่นดินไหวขนาดมหาศาลใต้มหาสมุทรอินเดีย

คุณเคยสงสัยไหมว่า ทำไมพื้นที่ที่ดูเหมือนจะสงบนิ่งตลอดกาล ถึงสามารถสั่นไหวและปลดปล่อยพลังงานทำลายล้างได้ในพริบตา? คำตอบไม่ได้ซ่อนอยู่ในท้องฟ้า แต่ซ่อนอยู่ลึกลงไปใต้เท้าของเรา

โครงสร้างของโลกที่ไม่นิ่งสงบ

เรามักคิดว่าพื้นดินที่เรายืนอยู่นั้นแข็งแรงและหยุดนิ่ง แต่ความจริงแล้ว โลกของเราเปรียบเสมือนไข่ที่มีหลายชั้น ชั้นนอกสุดที่เราอาศัยอยู่เรียกว่า เปลือกโลก (Crust) ลงไปถัดมาคือ เนื้อโลก (Mantle) และแก่นกลางคือ แก่นโลก (Core)

เปลือกโลกและส่วนบนสุดของเนื้อโลกไม่ได้เป็นชิ้นเดียวกันแน่นหนา แต่แตกออกเป็นชิ้นส่วนใหญ่ ๆ คล้ายเปลือกไข่ที่แตก เราเรียกชิ้นส่วนเหล่านี้ว่า แผ่นเปลือกโลก (Tectonic Plates) และชั้นที่แผ่นเปลือกโลกลอยอยู่นั้นไม่ใช่ของแข็งนิ่ง แต่เป็นหินหนืดที่มีความร้อนสูงและเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา

ความร้อนจากแก่นโลกทำให้หินหนืดในเนื้อโลกเกิดการไหลเวียนแบบคอนเวกชัน กระแสการไหลเวียนนี้ดึงและดันแผ่นเปลือกโลกให้เคลื่อนที่ แม้จะช้ามากเพียงปีละไม่กี่เซนติเมตร แต่ในระยะเวลาหลายล้านปี การเคลื่อนที่นี้สร้างภูเขา เปิดมหาสมุทร และก่อให้เกิดแผ่นดินไหว

กลไกการเกิดแผ่นดินไหว: ทฤษฎีการดึงยืนกลับตัว

เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน แยกจากกัน หรือเลื่อนผ่านกัน พวกมันจะเสียดสีกัน แต่เนื่องจากพื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกมีความขรุขระ การเคลื่อนที่จึงไม่ได้ลื่นไหลไปอย่างราบรื่น มันเกิดการติดขัดกัน

เมื่อแผ่นเปลือกโลกยังคงพยายามเคลื่อนที่ต่อไป แต่ส่วนที่ติดขัดยังไม่ยอมขยับ พลังงานความเค้น (Stress) ก็จะถูกสะสมขึ้นเรื่อย ๆ หินบริเวณนั้นเริ่มเกิดการบิดเบี้ยวและยืดตัวออกเหมือนยางยืดที่กำลังถูกดึง ปรากฏการณ์นี้ในทางธรณีวิทยาเรียกว่า ทฤษฎีการดึงยืนกลับตัว (Elastic Rebound Theory)

จนกระทั่งวันหนึ่ง พลังงานที่สะสมไว้มีมากเกินกว่าที่แรงเสียดทานจะรักษาการติดขัดนั้นไว้ได้ ส่วนที่ติดขัดก็จะแตกหักออกพร้อมกันอย่างกะทันหัน หินที่ถูกดึงยืดก็จะเด้งกลับสู่รูปทรงเดิมอย่างรวดเร็ว ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาเป็นคลื่นความเค้นที่เดินทางผ่านเปลือกโลก นี่คือที่มาของ แผ่นดินไหว

ประเภทของรอยเลื่อนที่ก่อให้เกิดแผ่นดินไหว

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกสร้างรอยแตกบนเปลือกโลกซึ่งเราเรียกว่า รอยเลื่อน (Fault) เราสามารถแบ่งประเภทของรอยเลื่อนที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้ 3 แบบหลัก ๆ ดังนี้

1. รอยเลื่อนแบบตรงกันข้าม (Reverse Fault)

เกิดจากแรงอัดที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกสองด้านเคลื่อนเข้าหากัน ด้านหนึ่งจะถูกดันให้ลอดขึ้นไปทับอีกด้านหนึ่ง แผ่นดินไหวประเภทนี้มักรุนแรงมากและเป็นสาเหตุหลักของสึนามิ เพราะการที่พื้นมหาสมุทรถูกยกขึ้นหรือทับถมกันทำให้น้ำทะเลถูกผลักดันขึ้นสู่ผิวบนอย่างรุนแรง

2. รอยเลื่อนแบบปรกติ (Normal Fault)

เกิดจากแรงดึงที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนออกจากกัน ด้านหนึ่งจะเลื่อนตกลงไปข้างล่างส่วนอีกด้าน มักพบในบริเวณที่เปลือกโลกกำลังถูกยืดออก

3. รอยเลื่อนแบบเฉียง (Strike-Slip Fault)

เกิดจากแรงเฉือนที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกสองด้านเลื่อนไปตามแนวราดผ่านกันไปในแนวนอน แผ่นดินไหวประเภทนี้อาจไม่ก่อให้เกิดสึนามิโดยตรง แต่สามารถทำความเสียหายให้กับสิ่งปลูกสร้างบนบกได้อย่างหนัก ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือรอยเลื่อนซานอันเดรียสในรัฐแคลิฟอร์เนีย

การวัดขนาดและความรุนแรงของแผ่นดินไหว

เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้น เรามักได้ยินข่าวรายงานตัวเลขขนาดต่าง ๆ กัน ซึ่งแต่ละตัวเลขบอกเรื่องที่ไม่เหมือนกัน

มาตราโมเมนต์ (Moment Magnitude)

เป็นการวัดพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว ตัวเลขยิ่งสูงแปลว่าพลังงานยิ่งมหาศาล แผ่นดินไหวขนาด 9.0 มีพลังงานมากกว่าขนาด 8.0 ถึง 32 เท่า และมากกว่าขนาด 7.0 ประมาณ 1,000 เท่า

มาตราเมอร์คัลลี (Mercalli Intensity Scale)

เป็นการวัดความรุนแรงจากผลกระทบที่เรารู้สึกและความเสียหายที่เกิดขึ้น ใช้ตัวเลขโรมันตั้งแต่ I ถึง XII ตัวอย่างเช่น ระดับ IV คือแรงสั่นสะเทือนที่คนในอาคารรู้สึกได้ ส่วนระดับ XII คือความเสียหายเชิงโครงสร้างอย่างสิ้นเชิง

กรณีศึกษา: แผ่นดินไหวในประเทศไทย

หลายคนอาจคิดว่าประเทศไทยไม่ได้อยู่ในแนวรอยเลื่อนที่อันตราย แต่ความจริงคือเรามีรอยเลื่อนกระจายอยู่ทั่วประเทศ โดยเฉพาะในภาคเหนือและภาคตะวันตก

เหตุการณ์ที่สร้างความตื่นตระหนกให้ชาวไทยเมื่อไม่นานมานี้คือ แผ่นดินไหวขนาด 6.3 ในอำเภอแม่ลาว จังหวัดเชียงราย เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 2557 เหตุการณ์นี้เกิดจากการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนเวียงหาน ทำให้เกิดความเสียหายกับบ้านเรือน วัด และโบราณสถานในพื้นที่ รวมถึงมีผู้บาดเจ็บและเสียชีวิต

เหตุการณ์นี้ทำให้เราตระหนักว่า แม้ไทยจะไม่ได้อยู่บริเวณรอยต่อของแผ่นเปลือกโลกใหญ่ ๆ แต่แรงเสียดทานภายในแผ่นเปลือกโลกเดียวกัน (Intraplate Earthquake) ก็สามารถสร้างความเสียหายได้จริง และเป็นสัญญาณเตือนให้เราต้องเตรียมพร้อมมากกว่าเดิม

เราจะอยู่อย่างปลอดภัยในโลกที่สั่นไหว?

เราไม่สามารถหยุดการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกได้ และนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถพยากรณ์แผ่นดินไหวล่วงหน้าได้อย่างแม่นยำ สิ่งเดียวที่เราควบคุมได้คือ การเตรียมพร้อมของเราเอง

การเข้าใจว่าแผ่นดินไหวเกิดขึ้นได้อย่างไร ไม่ใช่เพื่อสร้างความกลัว แต่เพื่อสร้างความตระหนักรู้ การออกแบบอาคารที่ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน การวางแผนเส้นทางอพยพ และการจัดเตรียมถุงยังชีพ คือสิ่งที่เราทำได้วันนี้

ลองสำรวจดูสิครับว่าบ้านหรือที่ทำงานของคุณมีจุดหลบภัยที่ปลอดภัยหรือไม่ หากคุณเริ่มสนใจในธรณีวิทยาและอยากรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโลกใบนี้ อย่าลืมกดติดตามบทความของเราเพื่ออ่านเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจต่อไป

คุณเคยประสบกับเหตุการณ์แผ่นดินไหวด้วยตัวเองหรือไม่? หรือมีวิธีเตรียมพร้อมรับมือแผ่นดินไหวแบบไหนที่คุณใช้บ้าง? มาแลกเปลี่ยนประสบการณ์และความคิดเห็นกันได้ในความคิดเห็นด้านล่างนะครับ