บทที่ 3 ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา

ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา

  เป็นปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ ที่ก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อชีวิต และทรัพย์สินของมนุษย์ได้เป็นบริเวณกว้าง เชื่อกันว่าทุกประเทศได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหว ไม่ว่าทางตรงหรือทางอ้อม ปัจจุบันพบว่ามีความพยายามอย่างมากในหลายประเทศ ซึ่งได้รับอันตรายจากแผ่นดินไหว ศึกษา และทำความเข้าใจถึงกลไกของการเกิดแผ่นดินไหว เพื่อการพยากรณ์แผ่นดินไหว และทำนายเหตุการณ์ว่า จะเกิดขึ้นเมื่อใด? ที่ไหน? ขนาดเท่าใด? แต่ยังไม่ประสบความสำเร็จ ดังนั้น ขณะนี้จึงยังไม่มีผู้ใดสามารถ พยากรณ์แผ่นดินไหวได้อย่างถูกต้อง โดยทั่วไปสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเผชิญภัยแผ่นดินไหว คือการเตรียมพร้อมที่ดี แต่ละประเทศควรมีมาตรการในการป้องกัน และบรรเทาภัยแผ่นดินไหวทั้งในระยะสั้นและระยะยาว เช่น การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับธรรมชาติของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว รอยเลื่อนต่าง ๆ ให้ความรู้ และข้อควรปฏิบัติเมื่อเกิดแผ่นดินไหวต่อประชาชน ให้มีการแบ่งเขตแผ่นดินไหวตามความเหมาะสมของความเสี่ยงภัย ออกกฎหมายให้อาคารสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ สามารถรับแรงแผ่นดินไหวตามความเหมาะสมของแต่ละพื้นที่เสี่ยงภัย มีการวางแผนการจัดการที่ดี หากเกิดความเสียหายร้ายแรงหลังการเกิดแผ่นดินไหว เป็นต้น ในกรณีของประเทศไทย แม้ว่าตำแหน่งที่ตั้งทางภูมิประเทศ จะอยู่ในพื้นที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหวต่ำ แต่เพื่อความไม่ประมาท กรมอุตุนิยมวิทยา และหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ได้ดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ เพื่อเสริมมาตรการข้างต้นโดยมีภารกิจในการตรวจวัดแผ่นดินไหวตลอด 24 ชั่วโมง แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างประเทศเป็นประจำ ตลอดจนวางแผนจัดตั้งโครงการลดภัยพิบัติจากแผ่นดินไหว ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสาธารณชนได้

  

แผ่นดินไหวคืออะไร

แผ่น ดินไหว (Earthquake) เป็นปรากฏารณ์ธรรมชาติซึ่งเกี่ยวเนื่องกับกระบวนธรณีแปรสัณฐาน (Plate Tectionics) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหินเปลือกโลกเคลื่อนที่หรือสั่นสะเทือนและคายพลังงานออกมา ซึ่ง สามารถอุปมาอุปมัยได้เหมือนกับการดัดไม้บรรทัด เมื่อเราใช้มือจับปลายไม้บรรทัดทั้งสองข้างแล้วดัดให้โค้งงออย่างช้าๆ จนเกิดความเค้น (Stress) ไม้บรรทัดจะเกิดความเครียด (Strain) ภายใน แม้ว่าจะอ่อนตัวให้โค้งตามแรงที่เราดัด แต่ก็จะคืนตัวทันทีที่เราปล่อยมือ และถ้าหากเราออกแรงดัดมากเกินไป พลังงานซึ่งสะสมอยู่ภายในจะเค้นให้ไม้บรรทัดนั้นหัก และปลดปล่อยพลังงานอย่างฉับพลัน ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนและเสียง หินในเปลือกโลกก็มีคุณสมบัติดังเช่นไม้บรรทัด เมื่อแผ่นธรณีกระทบกัน แรงกดดันหรือแรงเสียดทานจะทำให้หินที่บริเวณขอบของแผ่นธรณีเกิดความเค้นและ ความเครียด สะสมพลังงานไว้ภายใน เมื่อหินแตกหรือหักก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมา ทำให้ให้เกิดการสั่นสะเทือนเป็นแผ่นดินไหว

แผ่นดินไหวมักเกิดขึ้นที่ใด

แผ่นดินไหวมักเกิดขึ้นในบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณี เนื่องจากเป็นบริเวณที่เกิดกระบวนการธรณีแปรสัณฐาน 3 ลักษณะ ดังนี้

·       1.  แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน (Divergent boundaries) แมกมาจากชั้นฐานธรณีภาคดันให้แผ่นธรณีโก่งตัวอย่างช้าๆ จนแตกเป็นหุบเขาทรุด (Rift valley) หรือสันเขาใต้สมุทร (Oceanic Ridge) ทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดเบาที่ระดับตื้น (ลึกจากพื้นผิวน้อยกว่า 70 กิโลเมตร) เช่นบริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

·        2. แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากัน (Convergent boundaries) การชนกันของแผ่นธรณีสองแผ่นในแนวมุดตัว(Subduction zone) ทำให้แผ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าจมตัวลงตัวสู่ชั้นฐานธรณีภาค การปะทะกันเช่นนี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรงที่ระดับลึก (300 – 700 กิโลเมตร) และหากเกิดขึ้นในมหาสมุทรก็จะทำให้เกิดคลื่นสึนามิ เช่น สันเขาใต้สมุทรใกล้เกาะสุมาตรา และ เกาะฮอนชู ประเทศญี่ปุ่น

·         3.แผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกัน (Transform fault) ทำให้เกิดแรงเสียดทานของหินเปลือกโลก แม้ว่าแผ่นธรณีจะเคลื่อนที่ผ่านกันด้วยความเร็วเพียงปีละประมาณ 3 - 6 เซนติเมตร แต่เมื่อเวลาผ่านไป 100 ปี ก็จะเคลื่อนที่ได้ระยะทาง 3 - 6 เมตร ซึ่งถ้าหากหินคืนตัว ก็จะสามารถปลดปล่อยพลังงานมหาศาลได้ ดังเช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียส์ก็เคยทำลายเมืองซานฟรานซิสโกประเทศสหรัฐอเมริกา จนประสบความเสียหายหนักเมื่อปี พ.ศ.2449

นอกจากบริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีแล้ว แผ่นดินไหวยังเกิดขึ้นที่บริเวณจุดร้อน (Hot spot) ที่ซึ่งแมกมาลอยตัวขึ้นจากเนื้อโลกตอนล่างแล้วทะลุเปลือกโลกขึ้นมากลายเป็น ภูเขาไฟรูปโล่ เช่น เกาะฮาวาย ที่กลางมหาสมุทรแปซิฟิก และ เกาะไอซ์แลนด์ ที่ตอนบนของมหาสมุทรแอตแลนติก

แผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่บริเวณรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก โดยบริเวณที่แผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกันและแผ่นธรณีเคลื่อนที่ผ่านกันจะ เกิดแผ่นดินไหวในระดับตื้น ส่วนบริเวณที่แผ่นธรณีเคลื่อนที่เข้าหากันเช่น เขตมุดตัวในวงแหวนไฟ (Ring of fire) รอบมหาสมุทรแปซิฟิก บริเวณหมู่เกาะญี่ปุ่น หมู่เกาะฟิลิปปินส์ หมู่เกาะแปซิฟิกใต้ และชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ จะเกิดแผ่นดินไหวในระดับลึก ซึ่งมักเป็นตัวการทำให้เกิดคลื่นสินามิ ทั้งนี้ท่านสามารถติดตามการเกิดแผ่นดินไหวของครั้งล่าสุดของโลกได้ที่ USGS Lastest Earthquakes in the World

 

คลื่นไหวสะเทือน

แผ่นดินไหวเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของชั้น หินในเปลือกโลก เมื่อชั้นหินกระทบกันทำเกิดคลื่นไหวสะเทือน (Seismic waves) เราเรียกจุดกำเนิดของคลื่นไหวสะเทือนว่า "ศูนย์เกิดแผ่นดินไหว" (Focus) และเรียกตำแหน่งบนผิวโลกที่อยู่เหนือจุดกำเนิดของคลื่นแผ่นดินไหวว่า "จุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว" (Epicenter)​ ซึ่งมักจะใช้อ้างอิงด้วยพิกัดละติจูด/ลองจิจูด เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจะเกิดคลื่นไหวสะเทือน 2 แบบ คือ คลื่นในตัวกลาง และคลื่นพื้นผิว

1.คลื่นในตัวกลาง (Body wave) เดิน ทางจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหว ผ่านเข้าไปในเนื้อโลกในทุกทิศทาง ในลักษณะเช่นเดียวกับคลื่นเสียงซึ่งเกินทางผ่านอากาศในทุกทิศทาง คลื่นในตัวกลางมี 2 ชนิด คือ คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (S wave)

 

·         1.1คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วินาที

·         2.คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที

   คลื่นพื้นผิว (Surface wave) เดิน ทางจากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว (Epicenter) ไปทางบนพื้่นผิวโลก ในลักษณะเดียวกับการโยนหินลงไปในน้ำแล้วเกิดระลอกคลื่นบนผิวน้ำ คลื่นพื้นผิวเคลื่อนที่ช้ากว่าคลื่นในตัวกลาง คลื่นพื้นผิวมี 2 ชนิด คือ คลื่นเลิฟ (L wave) และคลื่นเรย์ลี (R wave)

·         คลื่นเลิฟ (L wave) เป็นคลื่นที่ทำให้อนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวราบ โดยมีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น ดังภาพที่ 3 สามารถทำให้ถนนขาดหรือแม่น้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล 

·         คลื่นเรย์ลี (R wave) เป็นคลื่นที่ทำให้อนุภาคตัวกลางสั่น ม้วนตัวขึ้นลงเป็นรูปวงรี ในแนวดิ่ง โดยมีทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น ดังภาพที่ 4 สามารถทำให้พื้นผิวแตกร้าว และเกิดเนินเขา ทำให้อาคารที่ปลูกอยู่ด้านบนเกิดความเสียหาย

 

  

  

     การหาจุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว

       เครื่อง วัดความไหวสะเทือน (Seismograph) ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ปากกาซึ่งติดตั้งบนตุ้มน้ำหนักซึ่งแขวนห้อยติดกับลวดสปริง และม้วนกระดาษบันทึกการสั่นสะเทือนแผ่นดินไหว (Seismogram) โดยที่ทั้งสองส่วนติดตั้งบนแท่นซึ่งยืดอยู่บนพื้นดิน เครื่องวัดความไหวสะเทือนทำงานโดยอาศัยหลักการของความเฉี่อย (Inertia) ของลวดสปริงที่แขวนลูกตุ้ม เมื่อแผ่นดินยกตัวลวดสปริงจะยืดตัว และถ้าหากแผ่นดินจมตัวลวดสปริงก็จะหดขึ้น ดังนั้นไม่ว่าแผ่นดินจะเคลื่อนไหวอย่างไร ลวดสปริงจะคงระดับของตุ้มน้ำหนักไว้ที่ระดับเดิมเสมอ ส่วนม้วนกระดาษจะเคลื่อนที่ขึ้นลงตามการเคลื่อนที่ของแผ่นดิน ดังนั้นปลายปากกาที่ติดตั้งฉากกับตุ้มน้ำหนักจึงวาดเส้นกราฟบนม้วนกระดาษ ซึ่งหมุนม้วนรอบแกน เพื่อบันทึกค่าการสั่นไหวของคลื่นไหวสะเทือน ดังภาพที่ 5 (หมายเหตุ: ในความเป็นจริง เครื่องวัดความไหวสะเทือนจะวัดค่าการสั่นสะเทือนทังในแกนตั้งและแกนนอน)

ความรุนแรงของแผ่นดินไหว

มาตราเมอร์คัลลี

แผ่นดินไหวแต่ละครั้งมีความรุนแรงไม่เท่ากัน บางครั้งไม่สามารถรู้สึกได้ แต่บางครั้งก็ทำให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรง เช่น อาคารถล่ม ถนนขาด แผ่นดินทรุด ทำให้ผู้คนล้มตายเป็นจำนวนมาก ระบบวัดความรุนแรงของแผ่นดินไหวที่เข้าใจง่ายที่สุดคือ มาตราเมอร์คัลลี (Mercalli scale) ซึ่งกำหนดจากความรู้สึกหรือการตอบสนองของผู้คนโดยจำแนกได้ดังนี้ 

I มนุษย์ไม่รู้สึก ตรวจวัดได้เฉพาะเครื่องมือ
II รู้สึกได้เฉพาะกับผู้ที่อยู่นิ่งกับที่ สิ่งของแกว่งไกวเล็กน้อย 
III คนอยู่ในบ้านรู้สึกได้เหมือนรถบรรทุกแล่นผ่าน
IV คนส่วนใหญ่รู้สึกได้เหมือนรถบรรทุกแล่นผ่าน 
V ทุกคนรู้สึกได้ สิ่งของขนาดเล็กเคลื่อนที่
VI คนเดินเซ สิ่งของขนาดใหญ่เคลื่อนที่ 
VII คนยืนนิ่งอยู่กับที่ไม่ได้ อาคารเสียหายเล็กน้อย
VIII อาคารเสียหายปานกลาง

IX อาคารเสียหายอย่างมาก 

X อาคารถูกทำลายพร้อมฐานราก 
XI แผ่นดินแยกถล่มและเลื่อนไหล สะพานขาด รางรถไฟบิดงอ ท่อใต้ดินชำรุดเสียหาย 
XII สิ่งปลูกสร้างทั้งหมดถูกทำลาย พื้นดินเป็นลอนคลื่น 

 

มาตราริกเตอร์

มาตรา วัดขนาดแผ่นดินไหวของริกเตอร์ (The Richter Magnitude Scale) พัฒนาโดย ชาร์ล เอฟ ริกเตอร์ นักธรณีวิทยาชาวอเมริกาเมื่อปี พ.ศ.2478 เป็นมาตราที่วัดขนาดของแผ่นดินไหว ซึ่งบันทึกได้จากเครื่องวัดคลื่นไหวสะเทือนโดยใช้หน่วย “ริกเตอร์” (Richter) เป็นตัวเลขที่ทำให้สามารถเปรียบเทียบขนาดของแผ่นดินไหวต่างๆ กันได้ โดยคำ นวนจากสูตรทางคณิตศาสตร์เป็น logarithm ของความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึกได้ ยกตัวอย่างเช่น แผ่นดินไหวขนาด 7 ริกเตอร์ มีความรุนแรงเป็น 10 เท่าของแผ่นดินไหวขนาด 6 ริกเตอร์ และมีความรุนแรงเป็น 100 เท่าของแผ่นดินไหวขนาด 5 ริกเตอร์

ขนาด (Magnitude) ของแผ่นดินไหวเป็นตัวเลขทางคณิตศาสตร์ที่บ่งชี้ความร้ายแรงของแผ่นดินไหวที่ เกิดขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นที่ระดับเป็นศูนย์ โดยกำหนดให้แผ่นดินไหวที่เกิดที่ระดับเป็นศูนย์ มีค่าความสูงของคลื่น 0.001 มม. ที่ระยะทาง 100 กิโลเมตร จากศูนย์กลางแผ่นดินไหว (Epicenter) ขนาดของแผ่นดินไหวตามมาตราริกเตอร์บอกเป็นตัวเลข จำนวนเต็มและจุดทศนิยม ดังนี้

ขนาดแผ่นดินไหว (ริกเตอร์) ประเภท

<3.0 แผ่นดินไหวขนาดเล็กมาก (Micro)

3.0 - 3.9 แผ่นดินไหวขนาดเล็ก (Minor)

4.0 - 4.9 แผ่นดินไหวขนาดค่อนข้างเล็ก (Light)

5.0 - 5.9 แผ่นดินไหวขนาดปานกลาง (Moderate)

6.0 - 6.9 แผ่นดินไหวขนาดค่อนข้างใหญ่ (Strong)

7.0 - 7.9 แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ (Major)

>8.0 แผ่นดินไหวใหญ่มาก (Great)

ตัวอย่างแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ของโลก

ปี	วันที่	ศูนย์เกิดแผ่นดินไหว	ยอดผู้เสียชีวิต	ริกเตอร์	หมายเหตุ
2466	1 ก.ย.	ญี่ปุ่น, เมืองริกุอูโกะ	143,000	8.2	ไฟไหม้ครั้งใหญ่ที่โตเกียว
2513	31 พ.ค.	เปรู	66,000	7.8	แผ่นดินถล่มใส่เมืองยันเกย์
2519	27 ก.ค.	จีน, เมืองตังชาน	250,000	7.6	ความสูญเสียครั้งยิ่งใหญ่
2547	26 ธ.ค.	อินโดนีเซีย	226,300	9.1	เกิดคลื่นสึนามิ
2554	11 มี.ค.	ญี่ปุ่น, กรุงโตเกียว	>10,000	8.9	เกิดคลื่นสึนามิ

 

คลื่นสึนามิ

เป็นคลื่นที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหว โดยขนาดของคลื่นจึงขึ้นอยู่กับความเร็วลม หากสภาพอากาศที่มีลมแรงพายุพัด คลื่นก็จะใหญ่ตามไปด้วย คลื่นสึนามิจะเป็นคลื่นยักษ์ที่ใหญ่กว่าคลื่นผิวน้ำหลายสิบเท่า

พลังงานจลน์จากแผ่นดินไหวใต้มหาสมุทรถูกถ่ายทอดจากใต้เปลือกโลกถูกถ่ายทอด ขึ้นสู่ผิวน้ำ แล้วขยายตัวทุกทิศทุกทางเข้าสู่ชายฝั่ง คำว่า “สึ” เป็นภาษาญี่ปุ่นแปลว่าท่าเรือ "นามิ" แปลว่าคลื่น ที่เรียกเช่นนี้เป็นเพราะ ชาวประมงญี่ปุ่นออกไปหาปลา พอกลับมาก็เห็นคลื่นขนาดยักษ์พัดทำลายชายฝั่งพังพินาศ

คลื่นสึนามิกำเนิดที่จุดใด?

มีจุดกำเนิดอยู่ที่บริเวณเขตมุดตัวซึ่งอยู่บริเวณรอยต่อของแผ่นธรณีที่เคลื่อนที่เข้าหากัน

เปลือกโลกใต้สมุทรจะยุบตัวลงเป็นร่องลึกก้นมหาสมุทร น้ำทะเลก็จะไหลลงตามรอยยุบนั้นไปด้วย เมื่อน้ำทะเลที่อยู่ตำแหน่งรอยยุบนั้นไหลตาม น้ำทะเลรอบข้างก็จะมีระดับที่สูงกว่าแล้วไหลเข้ามาแทนที่บริเวณน้ำที่ไหลตามรอยยุบ จึงเกิดการปะทะกัน ทำให้เกิดคลื่นสะท้อนกลับในทุกทิศทาง

  
นอกจากสาเหตุพวกนี้แล้ว สึนามิ ยังสามารถเกิดจากสาเหตุอื่นๆได้ เช่น อุกกาบาต  ภูเขาไฟระเบิด  ภูเขาใต้ทะเลถล่ม  เป็นต้น ซึ่งจะเป็นสาเหตุที่เกี่ยวกับการเกิดแรงสั่นสะเทือนในมหาสมุทรทั้งสิ้น

สัญญาณบอกเหตุก่อนเกิดคลื่นสึนามิ

เมื่อสึนามิกำลังจะมามักจะมีสถานการณ์แปลกประหลาดเกิดขึ้นก่อนเสมอ เช่น น้ำลดลงที่ชายหาดอย่างผิดปกติ และหลังจากนั้นไม่นานจะมีคลื่นยักษ์เข้าถาโถมชายฝั่ง ซึ่งสถานการณ์แบบนี้ทำให้ผู้คนล้มตายเป็นอย่างมากเนื่องจากเกิดความประหลาดใจจึงลงไปดูและหนีคลื่นยักษ์ไม่ทัน

ระบบแจ้งเตือนคลื่นสึนามิ


การตรวจจับคลื่นสึนามิไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่อง จากขณะเกิดขึ้นกลางมหาสมุทร คลื่นสึนามิมีฐานกว้างถึง 100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร อีกทั้งยังมีคลื่นผิวน้ำซึ่งเกิดจากกระแสลม อยู่วางซ้อนข้างบนอีก ดังนั้นการสังเกตการณ์จากเครื่องบินหรือดาวเทียมจึงไม่สามาถพิสูจน์ทราบได้ การตรวจจับคลื่นสึนามิจึงทำได้จากการตรวจจับสัญญาณจากทุ่นลอยและเครื่องวัด คลื่นไหวสะเทือนเท่านั้น 


ระบบ แจ้งเตือนคลื่นสึนามิระบบแรกของโลกถูกจัดตั้งขึ้นหลังจากอุบัติภัยที่หมู่ เกาะฮาวาย ในปี พ.ศ.2489 ประเทศสหรัฐอเมริกาจัดตั้ง “ศูนย์แจ้งเตือนคลื่นสึนามิแปซิฟิก” (Pacific Tsunami Warning Center) หรือ PTWC โดยมีติดตั้งสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวจำนวน 50 แห่ง รอบมหาสมุทรแปซิฟิก ระบบทำงาน
โดยการตรวจจับคลื่นไหวสั่นสะเทือน ซึ่งเดินทางรวดเร็วกว่าคลื่นสึนามิ 
15 เท่า ข้อมูลที่ตรวจวัดได้จากทุกสถานีถูกนำรวมกัน เพื่อพยากรณ์หาตำแหน่งที่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดคลื่นสึนามิ เมื่อคลื่นสึนามิถูกตรวจพบ ระบบจะแจ้งเตือนเมืองที่อยู่ชายฝั่ง รวมทั้งประมาณเวลาสถานการณ์ที่คลื่นจะเข้าถึงชายฝั่ง เพื่อที่จะอพยพประชาชนไปอยู่ที่สูง และให้เรือที่จอดอยู่ชายฝั่งเดินทางสู่ท้องทะเลลึก ณ ที่ซึ่งคลื่นสึนาส่งไม่ส่งผลกระทบอันใด อย่างไรก็ตามระบบเตือนภัยนี้สามารถทำการแจ้งเตือนล่วงหน้าเพียงไม่กี่ ชั่วโมงเท่านั้น การอพยพผู้คนมักทำได้ไม่ทันท่วงทีเนื่องจากคลื่นสึนามิเดินทางเร็วมาก

ภูเขาไฟระเบิด 

ภูเขาไฟ (Volcano) มีกำเนิดแตกต่างจากภูเขาทั่วไป ซึ่งเกิดจากการยกตัวของแมกมาใต้เปลือกโลก

แมกมา

เกิดจากการปะทะระหว่างแผ่นธรณีมหาสมุทรกับแผ่นธรณีทวีป  แผ่นธรณีมหาสมุทรจะจมลงสู่ชั้นฐานธรณีภาคเนื่องจากมีความหนาแน่นมากกว่า และหลอมละลายกลายเป็นแมกมา 

แมกมามีปัจจัยที่เร่งให้หลอมละลายเร็วได้ดังนี้

1.ความร้อน 

แผ่นธรณีปะทะกันแล้วจมสู่ชั้นฐานธรณีภาค การปะทะกันจะทำให้เกิดการเสียดสีซึ่งทำให้เกิดความร้อน เร่งให้ผิวชั้นบนของเปลือกมหาสมุทรที่จมตัวลง หลอมละลายเป็นแมกมาได้เร็วขึ้น

2.น้ำในชั้นฐานธรณีภาค

หินเปียกมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าหินแห้ง เมื่อหินในแผ่นเปลือกมหาสมุทรจมลงสู่ชั้นฐานธรณีภาค  โมเลกุลของน้ำซึ่งเปลี่ยนสถานะเป็นไอน้ำจะช่วยเร่งปฏิกิริยาให้หินเกิดการหลอมเหลวได้เร็วขึ้น

3.การลดความกดดัน

หินใต้เปลือกโลกจะหลอมละลายยากกว่าหินบนเปลือกโลก เนื่องจากมีความกดดันสูงที่ทำให้กลายเป็นของเหลวยาก แต่ในชั้นฐานธรณีภาคจะมีอุณหภูมิสูงทำให้หินใต้เปลือกโลกหลอมละลายได้ง่าย

 

แหล่งกำเนิดของแมกมา

แมกมาไม่ได้กำเนิดขึ้นทั่วไปทุกหนแห่งของโลก หากมีอยู่แต่บริเวณที่รอยต่อของแผ่นธรณีบางชนิด และบริเวณจุดร้อนของโลก

·         รอยต่อของแผ่นธรณีเคลื่อนที่ออกจากกัน: แมกมาจากชั้นฐานธรณีภาค ลอยตัวขึ้นสู่พื้นผิวโลก แรงดันที่ลดลงช่วยทำให้เปลือกโลกที่อยู่ด้านบนหลอมละลายเกิดเป็นสันเขาใต้ สมุทร และดันตัวออกทางด้านข้าง กลายเป็นแผ่นธรณีมหาสมุทรซึ่งกำเนิดมาจากแมกมาหินบะซอลต์ ดังภาพที่ 2 ตัวอย่างเช่น สันเขาใต้มหาสมุทรแอตแลนติก อย่างไรก็ตามในบางแห่งแมกมาก็ยกตัวขึ้นสู่แผ่นธรณีทวีป เช่น ทะเลสาบมาลาวี ในทวีปแอฟริกา

 

 ·จุดร้อน (Hotspot)

: แก่นโลกชั้นนอกมีความร้อนไม่เท่ากัน ในบางจุดของแก่นโลกมีความร้อนสูง จึงทำให้เนื้อโลกชั้นล่างเหนือบริเวณนั้นหลอมละลาย และแทรกตัวลอยขึ้นมาตามช่องแมกมา (Magma plume) จุดร้อนจะอยู่ ณ ตำแหน่งเดิมของแก่นโลก แต่เปลือกโลกจะเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ผ่านจุดร้อน แมกมาที่โผล่ขึ้นสู่พื้นผิวโลก จึงทำให้เกิดหมู่เกาะเรียงตัวกันเป็นแนว ดังเช่น หมู่เกาะฮาวาย โดยที่เกาะที่มีอายุมากจะอยู่ห่างจากจุดร้อน เกาะที่เกิดขึ้นมาใหม่จะอยู่บนจุดร้อนพอดี ทิศทางการเรียงตัวของหมู่เกาะจะขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี 

·         แมกมาแกรนิต และ แมกมาบะซอลต์

    ปกติแมกมาที่เกิดจากชั้นหินในเปลือกโลกมหาสมุทรหลอมละลายในชั้นฐานธรณีภาคจะ เป็นแมกมาบะซอตล์ (Basaltic magma) แต่เมื่อแมกมาบะซอลต์ลอยตัวสูงขึ้นดันเปลือกโลกทวีปซึ่งมีองค์ประกอบหลัก เป็นหินแกรนิต ก็จะหลอมละลายกลายเป็นแมกมาแกรนิต (Granitic magma) แต่เนื่องจากหินแกรนิตซึ่งมีองค์ประกอบหลักเป็น ซิลิกา มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าหินบะซอลต์ เราจึงมักพบว่า แมกมาแกรนิตมักเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็งภายในเปลือกโลก (Pluton) กลายเป็นหินอัคนีแทรกซอน ส่วนแมกมาบะซอลต์มักเย็นตัวบนพื้นผิวโลกเรียกว่า ลาวา (Lava) และกลายเป็นหินอัคนีพุในที่สุด

 

ประเภทของภูเขาไฟ

ภูเขาไฟมีรูปร่างสัณฐานต่างๆ กัน เนื่องจากเกิดขึ้นจากแมกมาซึ่งมีแหล่งกำเนิดแตกต่างกัน และมีองค์ประกอบของแร่แตกต่างกัน เราจำแนกชนิดของภูเขาไฟตามลักษณะทางกายภาพได้ 4 ประเภท ดังนี้

·         ที่ราบสูงลาวา (Basalt Plateau): เกิดจากแมกมาบะซอลต์แทรกตัวขึ้นมาตามรอยแตกของเปลือกโลกแล้วกลายเป็นลาวาไหล ท่วมบนพื้นผิว ในลักษณะเช่นเดียวกับน้ำท่วม เมื่อลาวาเย็นตัวลงก็จะกลายเป็นที่ราบสูงลาวาขนาดใหญ่ประมาณ 100,000 ถึง 1,000,000 ตารางกิโลเมตร เช่น เกาะสกาย ประเทศอังกฤษ  

ที่ราบสูงลาวา (เกาะสกาย)

 

 

ภูเขาไฟรูปโล่ (Shield volcano): เกิดขึ้นจากแมกมาบะซอลต์ที่มีความหนืดสูง ไหลออกมาฟอร์มตัวเป็นที่ราบสูงลาวา แต่ความหนืดทำให้แมกมาก่อตัวเป็นภูเขาไฟขนาดใหญ่และอาจสูงได้ถึง 9,000 เมตร แต่มีลาดชันเพียง 6 - 12 องศา ภูเขาไฟรูปโล่มักเกิดขึ้นจากแมกมาซึ่งยกตัวขึ้นจากจุดร้อน (Hotspot) ในเนื้อโลกชั้นล่าง (Lower mantle) ตัวอย่างเช่น ภูเขาไฟมอนาคีบนเกาะฮาวาย ที่กลางมหาสมุทรแปซิฟิก 

ภูเขาไฟรูปโล่ (มอนาคี)  

·         กรวยกรวดภูเขาไฟ (Cinder cone): เป็นภูเขาไฟขนาดเล็กมาก สูงประมาณ 100 - 400 เมตร ความลาดชันปานกลาง เกิดจากการสะสมตัวของแก๊สร้อนในแมกมาที่ยกตัวขึ้นมา เมื่อมีความดันสูงเพียงพอ ก็จะระเบิดทำลายพื้นผิวโลกด้านบนเกิดเป็นปล่องภูเขาไฟ กรวดและเถ้าภูเขาไฟ กระเด็นขึ้นสู่อากาศแล้วตกลงมากองทับถมกันบริเวณปากปล่องเกิดเป็นเนินเขา รูปกรวย (ภาพที่ 7) ข้อสังเกตคือ ภูเขาไฟแบบนี้ไม่มีธารลาวาซึ่งเกิดขึ้นจากแมกมาไหล แต่จะมีลักษณะเป็นกรวดกลมๆ พุ่งออกมาจากปากปล่อง แล้วกองสะสมกันทำให้เกิดความลาดชันประมาณ 30 - 40 องศา เช่น กรวยภูเขาไฟในรัฐโอรีกอน ประเทศสหรัฐอเมริกา

กรวยกรวดภูเขาไฟ

 

·         ภูเขาไฟกรวยสลับชั้น (Composite cone volcano): เป็นภูเขาไฟขนาด ปานกลาง ที่มีรูปทรงสวยงามเป็นรูปกรวยคว่ำ สูงประมาณ 100 เมตร ถึง 3,500 เมตร เรียงตัวอยู่บริเวณเขตมุดตัว (Subduction zone) เกิดขึ้นจากแผ่นธรณีมหาสมุทรที่หลอมละลายเป็นแมกมา แล้วยกตัวขึ้นดันเปลือกโลกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟรูปโค้ง (Volcanic arc) สิ่งที่ภูเขาไฟพ่นออกมามีทั้งธารลาวา และกรวดเถ้าภูเขาไฟ สลับชั้นกันไป เนื่องจากในบางครั้งแมกมาแข็งตัวปิดปากปล่องภูเขาไฟ ทำให้เกิดแรงดันจากแก๊สร้อน ดันให้ภูเขาไฟระเบิดและเปลี่ยนรูปทรง ตัวอย่างเช่น ภูเขาไฟฟูจิ ประเทศญี่ปุ่น (ภาพที่ 8), ภูเขาไฟพินาตูโบ ประเทศฟิลิปปินส์, ภูเขาไฟเซนต์เฮเลน รัฐวอชิงตัน ประเทศสหรัฐอเมริกา ภูเขาไฟรูปกรวยเป็นแนวภูเขาไฟรูปโค้ง (Volcano arc) ซึ่งเกิดขึ้นจากแมกมาในบริเวณเขตมุดตัวของเปลือกโลกมหาสมุทรที่หลอมละลาย ประเภทนี้ระเบิด จะมีความรุนแรงสูงและก่อให้เกิดความเสียหายเป็นอย่างมาก

ภูเขาไฟกรวยสลับชั้น (ฟูจิ)

ภูเขาไฟไม่มีคาบการระเบิดที่แน่นอน ทั้งนีึ้ขึ้นอยู่กับแรงดันภายใน คุณสมบัติและปริมาณหินที่กดทับโพรงแมกมา อย่างไรก็ตามนักธรณีวิทยาสามารถทำการพยากรณ์อย่างคร่าวๆ โดยการวิเคราะห์ความถึ่ของคลื่นไหวสะเทือน ความรุนแรงของแผ่นดินไหว ความเป็นกรดของน้ำใต้ดินซึ่งเกิดจากแมกมาอุณหภูมิสูงทำให้แร่ธาตุละลายตัว และความผิดปกติของพฤติกรรมสัตว์

ประโยชน์และโทษของภูเขาไฟ

เมื่อภูเขาไฟระเบิดใกล้ชุมชนทำให้เกิดมหันตภัยครั้งยิ่งใหญ่ แผ่นดินไหวทำให้อาคารพังพินาศ ถนนขาด และไฟไหม้เนื่องจากท่อแก๊สถูกทำลาย ธารลาวา กรวดและเถ้าภูเขาไฟที่ไหลลงมา (Pyroclastic flow) สามารถทับถมหมู่บ้านและเมืองที่อยู่รอบข้าง ถ้าภูเขาไฟอยู่ชายทะเล แรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวจะทำให้เกิดคลื่นสึนามิขนาดยักษ์กระจายตัวออกไป ได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตร ฝุ่นและเถ้าภูเขาไฟสามารถปลิวไปตามกระแสลมเป็นอุปสรรคต่อการจราจรทางอากาศ แต่อย่างไรก็ตามภูเขาไฟระเบิดหนึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรธรณีแปรสัณฐาน ซึ่งหมุนเวียนธาตุอาหารให้แก่ผิวโลก ดินที่เกิดจากการสลายตัวของหินภูเขาไฟ มีความอุดมสมบูรณ์สูงใช้ปลูกพืชพรรณได้งอกงาม ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งปล่อยออกมาจากปล่องภูเขาไฟ ทำให้พืชสามารถสังเคราะห์ธาตุอาหารด้วยแสง แมกมาใต้เปลือกนำแร่ธาตุและอัญมณีที่หายาก เช่น เพชร พลอย ขึ้นมา เป็นต้น