บทที่ 3 ปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา

ปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา

แผ่นดินไหว

สาเหตุและกลไกลในการเกิดแผ่นดินไหว

-การเคลื่อนที่ของเปลือกโลกตามแนวระหว่างรอยต่อของแผ่นธรณีภาค

-ทำให้เกิดแรงพยายามทำต่อชั้นหินขนาดใหญ่ เพื่อจะทำให้ชั้นหินนั้นแตกฟัก

-ขณะชั้นหินยังไม่แตกหังเกิดเป็นพลังงานศักย์ขึ้นที่ชั้นหินนั้น

-เมื่อแรงมีขนาดมากจนทำให้แผ่นดิกแตกหักจะเกิดการถ่ายโอนพลังงานนั้นไปยังชั้นหินที่อยู่ติดกัน

-การถ่ายดอนพลังงานเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในรูปของคลื่นแผ่ออกไปทุกทิสทาง

-คลื่นที่แผ่จากจุดกำเนิดการสั่นสะเทือนขึ้นมายังเปลือกโลกได้เรียกคลื่นนี้ว่า คลื่นในตัวกลาง

  คลื่นไหวสะเทือนมี 2 แปป

1คลื่นในตัวกลาง ( body wave) คือคลื่นที่เดินทางทะลุผ่านโลก เส้นทางการเคลื่อนที่ของคลื่นอาจหักเหให้เคลื่อนไปจากเส้นตรงเนื่องจากความแตกต่างของความหนาแน่นและความยืดหยุ่นของโครงสร้างภายในของโลก ในขณะเดียวกันคุณสมบัติเหล่านี้ของชั้นหินอาจเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ องค์ประกอบ และสถานะ การหักเหของคลื่นไหวสะเทือนเป็นไปในลักษณะเดียวกับคลื่นแสง

-คลื่นปฐมภูมิ( primary wave หรือ p wave) เป็นคลื่นตัวกลางที่เกี่ยวข้องกับการบีบอัดและคลายตัวของวัสดุเนื่องจากความยืดหยุ่นเมื่อคลื่นเดินทางผ่านโดยไม่เกิดการหมุน ลักษณะของคลื่นประเภทนี้อาจเทียบได้กับคลื่นเสียงในอากาศ

-คลื่นทุติยภูมิ( secondary wave หรือ s wave) เป็นคลื่นตัวกลางที่เกี่ยวข้องกับการเฉือนและการหมุนของเนื้อวัสดุเมื่อคลื่นเดินทางผ่านโดยไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงทางปริมาตร

คลื่นพื้นผิว (surface wave) คือคลื่นที่เดินทางไปตามผิวโลกโดยไม่แพร่เข้าไปภายในของผิวโลกระดับลึก ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแผ่นดินไหวระดับตื้น คลื่นพื้นผิวนี้มีแอมพลิจูดสูงกว่าคลื่นในตัวกลางซึ่งหมายถึงระดับพลังงานที่สูงกว่า นั่นคือความเสียหายหลักจากแผ่นดินไหวเกิดจากคลื่นประเภทนี้ในขณะที่คลื่นในตัวกลางจะก่อผลกระทบในระดับที่น้อยกว่า เนื่องจากการเคลื่อนที่ของคลื่นพื้นผิวใน 2 มิติ ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานที่น้อยกว่าการเคลื่อนที่ของคลื่นในตัวกลางซึ่งเป็น 3 มิติ คลื่นพื้นผิวที่เป็นที่รู้จักมี 2 ประเภท
-คลื่นเรลีย์ ( Rayleigh wave,L_R) คือคลื่นที่อนุภาคในตัวกลางเกิดการสั่นในแนวดิ่ง พื้นผิวโลกเกิดการเคลื่อนไหวในเชิงวงรีโดยมีแกนหลักในแนวแกนดิ่ง แอมพลิจูดของคลื่นสลายในเชิงเอกซ์โพเนนเชียล
-คลื่นเลิฟ ( Love wave,L_Q) คือคลื่นที่อนุภาคในตัวกลางเกิดการสั่นในแนวระดับตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นและไม่ก่อให้เกิดการกระจัดในแนวดิ่ง ในลักษณะเดียวกับการเลื้อยของงูไปตามผิวดิน
ไซโมกราฟ (seismo-graph)
เป็นเครื่องมือบันทึกข้อมูลคลื่นแผ่นดินไหวมีเป็นเครือข่ายทั่วโลก

บริเวณที่มักเกิดแผ่นดินไหว
– ตำแหน่งของศูนย์เกิดแผ่นดินไหวมีความสัมพันธ์กับแนวรอยต่อของแผ่นธรณีภาค
– แนวรอยต่อสำคัญที่มักทำให้เกิดแผ่นดินไหวมี 3 แนว ได้แก่

1. แนวรอยต่อที่ล้อมรอบมหาสมุทรแปซิฟิกเป็นสาเหตุของแผ่นดินไหว 80% ซึ่งมักจะรุนแรงเรียกบริเวณนี้ว่า “วงแหวนแห่งไฟ” (ring of fire) ได้แก่ ญี่ปุุ่น ฟิลิปปินส์ตะวันตกของเม็กซิโก ตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา
2. แนวรอยต่อภูเขาแอลป์และภูเขาหิมาลัย เป็นแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว 15% ได้แก่ พม่า อัฟกานิสถาน อิหร่าน ตุรกี แถบทะเลเมดิเตอร์เรเนียนในยุโรป
3. แนวรอยต่อที่เหลือเป็นสาเหตุของอีก 5% ของแผ่นดินไหว ได้แก่ บริเวณสันกลางมหาสมุทรต่างๆ ได้แก่ บริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกแนวสันเขาในมหาสมุทรอินเดีย และแนวสันเขาในมหาสมุทรอาร์กติก

ความรุนแรงของการเกิดแผ่นดินไหว
• ความรุ นแรงของแผ่นดินไหว ขึ้นกับปริ มาณพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหว
• ความรุนแรงของแผ่นดินไหวกำหนดจากผลกระทบหรือความเสียหายทีี่เกิดบนผิวโลก ณ จุดสังเกต
• หน่วยวัดความรุนแรงของแผ่นดินไหว คือ ริกเตอร์ (richter) ตามชื่อของ (Charles F. Richter)
• น้อยกว่า 2.0 ริกเตอร์ เป็นแผ่นดินไหวขนาดเล็ก
• 6.0 ริกเตอร์ขึ้นไป จัดเป็นแผ่นดินไหวรุนแรง

การวัดขนาดและความรุนแรงของแผ่นดินไหว

 ขนาด (Magnitude) เป็นปริมาณที่มีความสัมพันธ์กับพลังงานที่พื้นโลก ปลดปล่อยออกมาในรูปของการสั่นสะเทือน คำนวณได้จากการตรวจวัดค่าความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่ตรวจวัด ได้ด้วยเครื่องมือตรวจแผ่นดินไหว โดยเป็นค่าปริมาณที่บ่งชี้ขนาด ณ บริเวณศูนย์กลางแผ่นดินไหว มีหน่วยเป็น " ริคเตอร์" ความรุนแรงแผ่นดินไหว (Intensity) แสดงถึงความรุนแรงของเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้น วัด ได้จากปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้น ขณะเกิด และหลังเกิดแผ่นดินไหว เช่น ความรู้สึกของผู้คน ลักษณะที่วัตถุหรือ อาคารเสียหายหรือสภาพภูมิประเทศที่เปลี่ยนแปลง เป็นต้น ในกรณีของประเทศไทยใช้ มาตราเมอร์แคลลี่ สำหรับเปรียบเทียบอันดับ ซึ่งมีทั้งหมด 12 อันดับเรียงลำดับความรุนแรงแผ่นดินไหวจากน้อยไปมาก การวัดขนาดและความรุนแรงเป็นประโยชน์ต่อการเตรียมรับมือเมื่อเกิดแผ่นดินไหว ทำให้ทราบว่าแผ่นดินไหวที่เกิดจะสร้างความเสียหายได้ขนาดไหน
1.มาตราริคเตอร์ เสนอโดย ชาลส์ เอฟ. ริกเตอร์ (Charles F. Richter นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหว ชาวอเมริกัน) เป็นการวัดที่มีขนาดและความสัมพันธ์ของขนาดโดยประมาณกับความสั่นสะเทือนใกล้ศูนย์กลาง มาตราริกเตอร์ 
• 1-2.9 ขนาดเล็กน้อย ผู้คนเริ่มรู้สึกถึงการมาของคลื่น มีอาการวิงเวียนเพียงเล็กน้อยในบางคน 
• 3-3.9 ขนาดเล็กน้อย ผู้คนที่อยู่ในอาคารรู้สึกเหมือนมีอะไรมาเขย่าอาคารให้สั่นสะเทือน 
• 4-4.9 ขนาดปานกลาง ผู้ที่อาศัยอยู่ทั้งภายในอาคาร และนอกอาคาร รู้สึกถึงการ สั่นสะเทือน วัตถุห้อยแขวนแกว่งไกว 
• 5-5.9 ขนาดรุนแรงเป็นบริเวณกว้าง เครื่องเรือน และวัตถุมีการเคลื่อนที่ 
• 6-6.9 ขนาดรุนแรงมาก อาคารเริ่มเสียหาย พังทลาย 
• 7.0 ขึ้นไป เกิดการสั่นสะเทือนอย่างมากมาย ส่งผลทำให้อาคารและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ เสียหายอย่างรุนแรง แผ่นดินแยก 
2.มาตราเมอร์แคลลี่ ความรุนแรงเมอร์คัลลี กำหนดขึ้นครั้งแรกโดย กวีเซปเป เมอร์คัลลี ( Guiseppe Mercalli ชาวอิตาเลียน นักวิทยาศาสตร์ด้านแผ่นดินไหวและภูเขาไฟ) ใน พ.ศ. 2445 
ระดับ I อ่อนมาก ผู้คนไม่รู้สึก ต้องทำการตรวจวัดด้วยเครื่องมือเฉพาะทางเท่านั้น
ระดับ II คนที่อยู่ในตึกสูง ๆ หรืออยู่นิ่งๆ เริ่มรู้สึกเพียงเล็กน้อย
ระดับ III คนในบ้านเริ่มรู้สึกเหมือนรถบรรทุกเล็กแล่นผ่าน แต่คนส่วนใหญ่ยังไม่รู้สึก
ระดับ IV ผู้อยู่ในบ้านรู้สึกเหมือนรถบรรทุกหนักแล่นผ่าน
ระดับ V คนส่วนใหญ่รู้สึก ของเบาในบ้านเริ่มแกว่งไกว
ระดับ VI คนส่วนใหญ่รู้สึก ของหนักในบ้านเริ่มแกว่งไหว
ระดับ VII คนตกใจวิ่งออกจากอาคาร สิ่งก่อสร้างเริ่มมีรอยร้าว 
ระดับ VIII อาคารธรรมดาเสียหายอย่างมาก อาคารออกแบบพิเศษเสียหายเล็กน้อย
ระดับ IX อาคารออกแบบพิเศษเสียหายอย่างชัดเจน
ระดับ X อาคารพังเสียหายมาก รางรถไฟงอเสียหาย
ระดับ XI อาคารสิ่งก่อสร้างพังทลายเกือบทั้งหมด แผ่นดินถล่ม
ระดับ XII ทุกสิ่งโดนทำลายหมด มองเห็นเป็นคลื่นบนแผ่นดิน

แผ่นดินไหวในประเทศไทย
• พ.ศ. 1003 ที่เวียงโยนกทำาให้เวียงโยนกยุบจมลงกลายเป็นหนองน้ำใหญ่
• พ.ศ. 1077 ยอดเจดีย์หักลงสี่แห่ง
• พ.ศ. 2088 ที่นครเชียงใหม่ ยอดเจดีย์หลวงหักลงมา
• พ.ศ. 2506 มีแผ่นดินไหวรู้สึกได้ที่กรุงเทพมหานคร
• พ.ศ. 2518 ศูนย์กลางอยู่ที่อำเภอท่าสองยาง จังหวัดตาก มีแผ่นดินไหวขนาด 5.9 ริกเตอร์ ที่อำาเภอศรีสวัสด์ิ จังหวัด กาญจนบุรี
• พ.ศ. 2526 รู้สึกได้ในภาคกลางและเหนือ
     รอยเลื่อนมีพลัง (active fault) คือ แนวรอยเลื่อนบนเปลือกโลกที่เคลื่อนที่ได้ ในประเทศไทยมีรอยเลื่อนที่อยู่บริเวณภาคเหนือ และด้านตะวันตกของประเทศคาบอุบัติซํ้า คือ ระยะเวลาครบรอบของแผ่นดินไหวที่เคยเกิดขึ้น ณ ที่นั้นมาก่อน อาจมีระยะเป็นพันปีหรือร้อยปี หรือน้อยกว่า

การปฏิบัติขณะเกิดแผ่นดินไหว
1. คุมสติอย่าตื่นตระหนกเกินเหตุ หยุดการใช้ไฟฟ้า และไฟจากเตาแก๊สและควรมีไฟฉายประจำตัวอยู่ภายในบ้าน
2. ถ้าอยู่ภายในบ้าน ควรอยู่ห่างจากประตู หน้าต่าง กระจก และระเบียงบ้าน ระวังอย่าให้ของใช้ในบ้านหล่นทับ โดยอาจมุดอยู่ใต้โต๊ะ
3. ถ้าอยู่ในตึกสูง ให้มุดลงไปใต้โต๊ะที่แข็งแรงเพื่อป้ องกันสิ่งของร่วงหล่นใส่ อย่าวิิ่งออกไปภายนอก เพราะบันไดอาจพังลงได้ และห้ามใช้ลิฟท์โดยเด็ดขาด
4. ถ้าท่านกำลังขับรถให้หยุดรถและอยู่ภายในรถ จนกระทั่งการสั่นสะเทือนจะหยุด
5. หากอยู่ชายหาดให้อยู่ห่างจากชายฝั่ง เพราะอาจเกิดคลื่นขนาดใหญ่ซัดเข้าหาฝั่ง
6. เรี ยนรู้และติดตามสถานการณ์แผ่นดินไหวจากสื่อต่างๆ เพื่อเตรียมพร้อมและวางแผนเตรียมรับภัยจากแผ่นดินไหวได้อย่างมีสติและปลอดภัย

ภูเขาไฟ

• การระเบิดของภูเขาไฟเกิดจากการประทุของแมกมา แก๊ส เถ้าจากใต้พื้นโลก
• ขณะระเบิดแมกมาจะขึึ้นมาตามปล่องภูเขาไฟ

• ภูเขาไฟที่ดับแล้วได้เกิดขึ้นมานานมากแล้วนับได้เป็นแสนล้านปี วัตถุที่พ่นออกมาแข็งตัวกลายเป็นหินภูเขาไฟ

• เมื่อหลุดออกมานอกภูเขาไฟจะเรียกแมกมานั้นว่า ลาวา (Lava) มีอุณหภูมิ 1200°C

• ปัจจุบันทั่วโลกมีภูเขาไฟมีพลังอยู่ประมาณ 1,500 ลูก และกระจายอยู่ใน
บริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีภาคโดยเฉพาะบริเวณวงแหวนแห่งไฟ

การระเบิดของภูเขาไฟ

เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกถูกแรงดันอัดให้แทรกรอยแตกขึ้นสู่ผิวโลกโดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดเกิดขึ้น สิ่งที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟเมื่อภูเขาไฟระเบิดก็คือ หินหนืด ไอน้ำ ฝุ่นละออง เศษหินและแก๊สต่างๆ โดยจะพุ่งออกมาจากปล่องภูเขาไฟ

หินอัคนีแบ่งเป็น 2 ลักษณะ

หินแกรนิต เป็นหินอัคนีที่เกิดขึ้นในชั้นหินอื่น ดังนั้นอัตราการเย็นตัวลงจึงช้า เกิดการตกผลึกของแร่ได้มากสังเกตเห็นผลึกแร่ต่างๆ ได้อย่างชัดเจน

หินภูเขาไฟ
• ความพรุนของหิน ขึ้นอยูู่กับ อัตราการเย็นตัวของลาวา
• ตัวอย่างของหินจากภูเขาไฟ เช่น หินบะซอลต์ หินพัมมิซ หินแก้วหินทัฟฟ์ หินออบซีเดียน

หินบะซอลต์
• เป็นหินที่เกิดจากการเย็นตัวของลาวาที่ผิวโลก ดังนั้นจึงกระทบกับอากาศหรือน้ำส่งผลให้มีการเย็นตัวเร็วลักษณะของหินจะมีเม็ดละเอียดกว่าหินแกรนิต และมีรูพรุนเล็กน้อย
• เป็นต้นกำเนิดอัญมณีที่สำคัญ
• ถ้ามีปริมาณของ Si จะเป็นหินแอนดีไซด์

หินพัมมิซ
• เป็นหินที่เกิดจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็วของลาวา ทำให้มีความพรุนสูง บางชิ้นลอยน้ำได้
• นำมาใช้เป็นหินขัดตัว

ภูมิลักษณ์ของภูเขาไฟ
1. ที่ราบสูงบะซอลต์เกิดจากลาวาแผ่เป็นบริเวณกว้าง ทับถมกันหลายชั้นกลายเป็นที่ราบและเนินเขา
2. ภูเขาไฟรูปโล่ เกิดจากลาวาของหินบะซอลต์ระเบิดออกมาแบบมีท่อปล่องภูเขาไฟเล็กๆ บนยอดจะจมลงไป เช่น ภูเขาไฟมัวนาลัว ในหมู่เกาะฮาวาย
3. ภูเขาไฟรูปกรวย เป็นรูปแบบภูเขาไฟที่สวยงามที่สุด เกิดจากการทับถมสลับกันระหว่างการไหลของลาวา กับชิ้นส่วนภูเขาไฟ เช่น ภูเขาไฟฟูจิยามาอยู่ในประเทศญี่ปุ่น ภูเขาไฟเซนต์เฮเลนส์อยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกาและภูเขาไฟมายอนอยู่ในประเทศฟิลิปปินส์

ภูเขาไฟในประเทศไทย
• ประเทศไทยอยู่นอกเขตการมุดตัวของแผ่นธรณีภาค แต่เคยมีการระเบิดของภูเขาไฟมาก่อน บริเวณที่พบหินภูเขาไฟ ได้แก่จังหวัดลพบุรี กาญจนบุรี ตราด สระบุรี ลำปาง สุรินทร์ และศรีสะเกษ ภูเขาไฟที่สำรวจพบส่วนใหญ่มีรูปร่างไม่ชัดเจน ที่มีรูปร่างชัดเจนมากที่สุด ได้แก่ ภูเขาไฟดอยผาคอกหินฟู จังหวัดลำปาง ภูเขาพระอังคารและ ภูเขาพนมรุ้ง จังหวัดบุรีรัมย์ จะมีปากปล่องเหลือให้เห็นเป็นร่องรอย