ธรณีวิทยา ของ สึนามิมรณะ

เนื้อเรื่อง

สึนามิ ที่เกิดขึ้นในวันที่ ๒๖ ธันวาคม ๒๕๔๗ ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะสุมาตรา เป็นภัยจากธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ร่วมสมัยของมนุษยชาติ ในภูมิภาคที่ไม่มีใครที่มีชิวิตอยู่ยังจะจำความได้ถึงว่า สึนามิ ครั้งสุดท้ายเกิดขึ้นเมื่อไหร่ จนเราต่างพากันเชื่ออย่างไม่ถูกต้องว่า ประเทศไทยของเราตั้งอยู่ในทำเลที่ปลอดจากภัยธรรมชาติ จึงควรที่เราจะหันมาทำความเข้าใจธรรมชาติรอบตัวเราเพื่อมีการเตรียมรับที่เหมาะสมในอนาคต

กราฟฟิคโดย Thomas Suh-Lauder, Brady McDonald, และ Julie Sheer แห่ง นสพ LA Times ด้วยข้อมูลจาก USGS, ESRI, AP, AFP, Scripps Ins.


ลักษณะทางภูมิศาสตร์ที่มีส่วนทำให้ สึนามิ ครั้งนี้ ร้ายแรงมาก มาจากการที่คลื่นเดินทางผ่านทะเลลึกไปในทางทิศตะวันตก โดยแทบจะไม่มีอะไรมาขวางกั้น จากคุณสมบัติทางกายภาพของ สึนามิ (ดูเรื่อง การเกิด สึนามิ ) ที่สูญเสียพลังงานได้น้อยมากๆ เมื่อเดินทางผ่านท้องทะเลลึก แต่กลับมีโมเมนตัมเพิ่มเมื่อเดินทางไปนานเข้าโดยไม่เสียพลังงาน เมื่อเข้าถึงฝั่งแรก คือ ศรีลังกา และแคว้นมัทราส ในอินเดีย ก็ปะทะเข้าฝั่งด้วยพลังงานมหึมา

ในทิศตรงข้าม คลื่นสึนามิ ส่วนที่เดินทางมายังทิศตะวันออกมายังพม่าและไทยนั้น ต้องผ่านหมู่เกาะน้อยใหญ่ในทะเลอันดามัน ที่ช่วยดูดซับพลังงานส่วนหนึ่งไปได้ คลื่นแรกที่มาถึงจึงไม่ได้มีพลังงานมากเท่าไร มีรายงานจากผู้รอดชีวิตว่า คลื่นแรกที่เข้าถึงฝั่ง สูงไม่ถึง ๑ ฟุต สามสี่ลูกหลังๆ จึงจะมีความรุนแรงมาก Joseph Curray นักสมุทรศาสตร์ แห่ง สถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ ในเมือง ลาฮอญ่า ในรัฐแคลิฟอร์เนีย สันนิษฐานว่า คลื่นรุนแรงที่ท่วมพม่า และไทยนั้น เป็นผลมาจาก aftershock หรือแผ่นดินไหวจากแรงสะท้อนของการไหวครั้งแรกมากกว่า หรือไม่ก็เกิดจากการที่เปลือกโลกแผ่นพม่าถูกหนุนขึ้นในทางเหนือจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวออกไป

ผลทางธรณีวิทยาจากแผ่นดินไหว ต่อเปลือกโลกแผ่นพม่าและแผ่นอินเดีย

กราฟฟิคโดย Cheryl Brownstein-Santiago แห่ง นสพ LA Times โดยข้อมูลจาก USGS และ NOAA
นักธรณีวิทยารายงานผลการวิเคราะห์เบื้องต้นว่า ผลจากการที่แผ่นเปลือกโลกอินเดียชนแล้วแทรกตัวดันแผ่นพม่าขึ้นในทิศทางการชนที่เฉียงทแยงขึ้นนั้น ทำให้ผืนโลกใต้ทะเลนอกฝั่งตะวันตกของเกาะสุมาตรา ยืดตัวออกไปถึง ร่วม ๒๐ เมตร และแผ่นพม่ายังดันตัวให้สูงขึ้นอีกร่วม ๒ เมตร

ตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวในวันที่ ๒๖ ธค ที่ผ่านมานี่ สร้างความแปลกใจให้กับนักธรณีวิทยาเป็นอันมาก เนื่องจากมันเกิดขึ้นในที่ที่แผ่นเปลือกโลกสงบมาเป็นเวลากว่าศตวรรษแล้ว ภูมิภาคแถบนี้ เคยมีแผ่นดินไหวที่คล้ายๆกันเกิดขึ้น เมื่อปี ค.ศ. ๑๗๙๗ และ ค.ศ. ๑๘๘๓(จากภูเขาไฟคระคะตัวระเบิด) ตามลำดับ ภูมิภาคแถบนี้ เป็นที่มี่มีแผ่นเปลือกโลกใหญ่ๆ ๒ แผ่นมาปะทะกัน แต่หลังจาการระเบิดของภูเขาไฟคระคะตัวเป็นต้นมา ก็สงบมาตลอด "พวกเราเคยคิดจะไปสำรวจพื้นที่เพื่อศึกษาสภาพทางธรณีวิทยาของดินแดนแถบนั้น แต่มันเข้าถึงยากมาก เลยยังไม่ได้ไปสักที" Kerry Sieh นักวิจัยแห่งสถาบันเทคโนโลยี แคลิฟอร์เนียกล่าว ดร.เซียะ เป็นนักธรณีวิทยาระดับแนวหน้าคนหนึ่งในจำนวนไม่กี่คน ที่ศึกษาธรณีวิทยาของภูมิภาคนี้

ข้อมูลแผนที่โดย USGS ดาวเหลืองคือจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว
พื้นทะเลใต้มหาสมุทรอินเดียนั้น มีเขตที่เรียกว่า Subduction zone ซึ่งเป็นแนวต่อของแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นมาชนกัน ในลักษณะที่ แผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง เมื่อแผ่นหินแข็งๆสองแผ่นหนุนปะทะเข้าชนกันอย่างไม่หยุดยั้ง แต่ในอัตราที่ช้ามากๆ คือไม่กี่เซ็นติเมตรต่อปี ความแข็งของแผ่นเปลือกโลกทำให้ส่วนที่ยันกัน เกิดแรงตึงเครียดมาก แต่ค่าความเสียดทานของแผ่นเปลือกโลกเป็นตัวยันไว้ จนในที่สุด เมื่อแรงปะทะมีมากกว่าแรงเสียดทาน แผ่นเปลือกโลกขนาดมหาศาลที่รองรับทวีปทั้งทวีป ก็ยังทานไม่ไหว ต้องดีดสปริงตัวเพื่อคลายแรงปะทะที่สั่งสมมานานเป็นสิบๆปีนั้น เกิดการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลจนพสุธาสะเทือนไปทั้งโลก

จากข้อมูลของกรมธรณีวิทยาสหรัฐ และองค์การ NOAA แสดงว่า แผ่นอินเดียที่ถูกดันให้มุดเข้าใต้แผ่นพม่านั้น ทำให้แผ่นพม่าดีดตัวขึ้นมาคร่อมแผ่นอินเดีย เคลื่อนไปทางทิศตะวันตกถึง ๖๐ ฟิต และแผ่นพม่าซึ่งถูกเบียดขึ้นมาคร่อมแผ่นอินเดีย จนขอบของแผ่นพม่าตามแนว Sunda Trench นั้น ไต่ขึ้นสูงกว่าเดิมถึง ๓ ฟิต พาเอาหมู่เกาะนิโคบาร์ และอันดามัน ที่อยู่ขอบแผ่นพม่า เคลื่อนออกจากตำแหน่งเดิมตามไปด้วย ประมาณว่า หมู่เกาะทั้งสอง เคลื่อนออกห่างจากแนวฝั่งไป ๖๐ ฟิต "แต่ความที่เราไม่มีสถานี GPS ติดตั้งเพื่อติดตามตำแหน่งของเปลือกโลกตอนนั้น เลยไม่มีข้อมูลให้บอกได้แน่นอนว่า มันเคลื่อนออกไปเท่าไหร่กันแน่ครับ" ดร.เซียะเสริม

และเมื่อขอบแผ่นยืดออกไปอย่างนั้น ส่วนในเข้ามาก็ถูกยืดตามแล้วยุบลงไปด้วย ที่จังหวัด Aceh บนตอนเหนือของเกาะสุมาตราซึ่งมีผู้คนล้มตายนับหมื่นนั้น "ที่ฝั่งตะวันตกของเกาะ ระดับพื้นดินก็ทรุดต่ำลงไปราวๆเมตรสองเมตรได้" ดรเซียะกล่าว

ยังมีของแถมอีกคือ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาดหนักอย่างนี้ มันจะมีส่วนกระทบให้เปลี่ยนแปลงอัตราการหมุนตัวของโลก ตลอดจนถึงการไหวของแกนโลกอีกด้วย "คำถามก็คือว่า มันเปลี่ยนไปเท่าไหร่ แล้วเราจะวัดมันได้หรือเปล่าเท่านั้นแหละครับ" ดร. Hiroo Kanamori นักธรณีแผ่นดินไหวแห่ง Caltech กล่าวเสริมอีกว่า แผ่นดินไหวขนาดใหญ่นั้น "สามารถเคลื่อนมวลมหาศาล จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แล้วน้ำทะเลก็ยังถูกผลักไปไม่น้อยด้วย มันจึงมีผลต่อการหมุนตัวของโลก แต่จะเป็นค่าน้อยมาก"

ภาพแบบจำลองคณิตศาสตร์โดย Caltech Seismological Lab., Pasadena, CA
ผลการคำนวณสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเต้อร์ โดย Chen Ji แห่ง Caltech ด้วยข้อมูลจาก Dr. Lisa Gahagan จากโครงการ Paleo-Oceanographic Mapping Project แห่ง University of Texas at Austin โดยคำนวณการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก ที่เป็นไปในเวลา ๒๒๐ วินาทีหลังจากการเกิดแผ่นดินไหว มีข้อสังเกตว่า เนื่องจากมี aftershock ที่รุนแรงเกิดตามขึ้นมาเรื่อยๆ คงจะทำให้สภาพเปลือกโลกไม่เหมือนกับแบบจำลองนี้ไปแล้ว อย่างไรก็ดี แบบจำลองเสนอให้เห็นถึงความรุนแรงของแผ่นดินไหวครั้งแรกเป็นอย่างดี

เส้นสีแดงคือแนวร่อง (trench) ตรงที่แผ่นอินเดียมุดลงใต้แผ่นพม่า เส้นดำคือแนวขอบของแผ่นทั้งสองที่มาปะทะกัน แบบจำลองคำนวณแค่ส่วนที่อยู่ในกรอบสี่เหลี่ยมสีขาวเท่านั้น สีต่างๆแสดงค่าความสูงของเปลือกโลกที่ถูกยันขึ้นจากตำแหน่งเดิม สีถัดไปจะมีค่าความสูงต่างกัน ๕๐ ซม ส่วนที่สูงที่สุดคือสีแดง สูงขึ้น ๒๐๐๐ ซม(๒๐ เมตร) สีเขียว สูงขึ้น ๑๐๐๐ ซม

ภาพแบบจำลอง โดย Caltech เช่นกัน


แบบจำลองอีกชุดที่แยกการเคลื่อนไหวในแนวดิ่งล้วนๆ ตามภาพส่วนสีแดงจะถูกหนุนให้สูงขึ้นจากเดิม ๕ เมตร ระดับเดิมสีฟ้าเดียวกับน้ำทะเล สีน้ำเงินเข้มคือส่วนที่ยุบลงไป ๒ เมตร ตรงรูปดาวสีดำ คือศูนย์กลางแผ่นดินไหว

จะเห็นได้ว่า ตรงขอบแผ่นเปลือกโลกใต้ทะเล แผ่นพม่าถูกหนุนขึ้นมา ๕ เมตร พื้นทะเลด้านตะวันตกของเกาะสุมาตรา ยุบลงไปถึง ๒ เมตร ตรงชายฝั่งด้านตะวันตกของเกาะ จะยุบลง ๑ เมตร ซึ่งก็ตรงกับภาพถ่ายและวีดีโอข่าวจากเมือง Aceh ที่ชาวบ้านเดินลุยน้ำครึ่งตัว แสดงว่า เมืองทั้งเมืองก็ทรุดลงไปราวๆ ๑ เมตรด้วย

ภาพแบบจำลอง โดย Caltech เช่นกัน


แบบจำลองแสดงการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกในแนวราบ ผลงานของ Chen Ji แห่ง Caltech เช่นกัน ตรงจุดเดียวกับที่ขอบแผ่นพม่าถูกหนุนให้สูงขึ้น ๒ เมตรในผังข้างบน ก็ถูกเคลื่อนไปกว่า ๑๑ เมตร(ค่าสูงสุดของแบบจำลองนี้)ด้วย

นักวิทยาศาสตร์ อาศัยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แต่ป้อนข้อมูลจากของจริง แล้วเปรียบเทียบกับข้อมูลต่างๆหลายทาง เพื่อให้ความคลาดเคลื่อนมีน้อยที่สุด เป็นวิธีศึกษาทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ภาพวาดกราฟฟิคภาพที่สองจากข้างบน ตั้งอยู่บนพื้นฐานงานวิเคราะห์เหล่านี้