บทที่ 3 เรื่อง ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา

          โลกที่เราอาศัยและทำกิจกรรมอันหลากหลายนี้ ถึงแม้เป็นของแข็ง แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงมีการเคลื่อนไหวอย่างช้าๆ อยู่ตลอดเวลาด้วยแรงและพลังงานอันมากมาย ถ้าโลกเคลื่อนไหวผิดปกติในทันทีทันใดจะเกิดปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา เรียกว่า แผ่นดินไหว ซึ่งมีทั้งการสั่นเพียงเล็กน้อยจนถึงรุนแรง ทำให้บ้านเรือนพังทลายและมีประชาชนเสียชีวิต

แผ่นดินไหว

     แผ่นดินไหว เป็นปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนหรือเขย่าของพื้นผิวโลก เพื่อปรับตัวให้อยู่ในสภาวะสมดุล ซึ่งแผ่นดินไหวสามารถก่อให้เกิดความเสียหายและภัยพิบัติต่อบ้านเมืองที่อยู่อาศัย สิ่งมีชีวิต ส่วนสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวนั้นส่วนใหญ่เกิดจากธรรมชาติโดยแผ่นดินไหวบางลักษณะสามารถเกิดจากการกระทำของมนุษย์ได้ แต่มีความรุนแรงน้อยกว่าที่เกิดขึ้นเองจากธรรมชาติ นักธรณีวิทยาประมาณ กันว่าในวันหนึ่ง ๆ จะเกิดแผ่นดินไหวประมาณ 1,000 ครั้ง ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นแผ่นดินไหวที่มีการสั่นสะเทือนเพียงเบา ๆ เท่านั้นคนทั่วไปไม่รู้สึก

แหล่งกำเนิด

     แผ่นเปลือกโลกแต่ละแผ่นจะมีความหนาต่างกัน โดยบางแผ่นมีความหนาถึง 70 กิโลเมตร ในขณะที่บางแผ่น เช่น ส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทร จะมีความหนาเพียง 6 กิโลเมตร นอกจากนี้แผ่นเปลือกโลกแต่ละแห่งยังมีส่วนประกอบทางกายภาพและทางเคมีที่แตก ต่างกัน ดังนั้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่แยกออกจากกันหรือชนกัน จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน ที่มีความรุนแรงมากน้อยต่างกัน
     แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวหรือบริเวณตำแหน่งศูนย์กลางแผ่นดินไหว จะอยู่ที่บริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลก โดย 90 เปอร์เซ็นของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้น จะเกิดรอบ ๆ มหาสมุทรแปซิฟิก หรือที่รู้จักกันในชื่อ "วงแหวนแห่งไฟ" (Ring of Fire)
     ส่วนเขตเกิดแผ่นดินไหวอื่น ๆ นอกจากแนววงแหวนแห่งไฟแล้ว มักจะเกิดในบริเวณทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ผ่านแถบประเทศแถบยุโรปตอนใต้ เช่น อิตาลี กรีซ จนถึงแถบอนาโตเลีย ซึ่งคือประเทศตุรกี ผ่านบริเวณตะวันออกกลาง จนถึงเทือกเขาหิมาลัย บริเวณประเทศอัฟกานิสถาน ปากีสถาน จีน และพม่า แต่อย่างไรก็ตาม เคยเกิดแผ่นดินไหวในประเทศอังกฤษ ซึ่งไม่ได้ตั้งอยู่ในแนวรอยเลื่อนขนาดใหญ่ แต่เป็นแผ่นดินไหวขนาดเล็ก ๆ เท่านั้น

ภูเขาไฟมายอน ประเทศฟิลิปปินส์

สาเหตุการเกิดแผ่นดินไหว

 - แผ่นดินไหวจากธรรมชาติ

    แผ่นดินไหวจากธรรมชาติเป็นธรณีพิบัติภัยชนิดหนึ่ง ส่วนมากเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดิน อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อระบายความเครียด ที่สะสมไว้ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลันเพื่อปรับสมดุลของเปลือกโลกให้คงที่ โดยปกติเกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อน ภายในชั้นเปลือกโลกที่อยู่ด้านนอกสุดของโครงสร้างของโลก มีการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ อยู่เสมอ (ดู การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก) แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นเมื่อความเค้นอันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงมีมากเกินไป ภาวะนี้เกิดขึ้นบ่อยในบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก ที่ที่แบ่งชั้นเปลือกโลกออกเป็นธรณีภาค (lithosphere) เรียกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า แผ่นดินไหวระหว่างแผ่น (interplate earthquake) ซึ่งเกิดได้บ่อยและรุนแรงกว่า แผ่นดินไหวภายในแผ่น (intraplate earthquake)

- แผ่นดินไหวจากการกระทำของมนุษย์

     มีทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น การระเบิด การทำเหมือง สร้างอ่างเก็บน้ำหรือเขื่อนใกล้รอยเลื่อน การทำงานของเครื่องจักรกล การจราจร รวมถึงการเก็บขยะนิวเคลียร์ไว้ใต้ดิน เป็นต้น
     การสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งอาจพบปัญหาการเกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากน้ำหนักของน้ำในเขื่อนกระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยพลังงาน ทำให้สภาวะความเครียดของแรงในบริเวณนั้นเปลี่ยนแปลงไป รวมทั้งทำให้แรงดันของน้ำเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดพลังงานต้านทานที่สะสมตัวในชั้นหิน เรียกแผ่นดินไหวลักษณะนี้ว่า แผ่นดินไหวท้องถิ่น ส่วนมากจะมีศูนย์กลางอยู่ที่ระดับความลึก 5-10 กิโลเมตร ขนาดและความถี่ของการเกิดแผ่นดินไหวจะลดลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งเข้าสู่ภาวะปกติ รายงานการเกิดแผ่นดินไหวในลักษณะเช่นนี้เคยมีที่ เขื่อนฮูเวอร์ ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อ พ.ศ. 2488 แต่มีความรุนแรงเพียงเล็กน้อย เขื่อนการิบา ประเทศซิมบับเว เมื่อ พ.ศ. 2502 เขื่อนครีมัสต้า ประเทศกรีซ เมื่อ พ.ศ. 2506 และครั้งที่มีความรุนแรงครั้งหนึ่งเกิดจากเขื่อนคอยน่า ในประเทศอินเดีย เมื่อ พ.ศ. 2508 ซึ่งมีขนาดถึง 6.5 ริกเตอร์ ทำให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 180 คน^[1]  
     การทำเหมืองในระดับลึก ซึ่งในการทำเหมืองจะมีการระเบิดหิน ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนขึ้นได้  
     การสูบน้ำใต้ดิน การสูบน้ำใต้ดินขึ้นมาใช้มากเกินไป รวมถึงการสูบน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ ซึ่งอาจทำให้ชั้นหินที่รองรับเกิดการเคลื่อนตัวได้  

     การทดลองระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดิน ก่อให้เกิดความสั่นสะเทือนจากการทดลองระเบิด ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดผลกระทบต่อชั้นหินที่อยู่ใต้เปลือกโลกได้

ความเสียหายของอาคารจากแผ่นดินไหวที่โกเบ เมื่อ พ.ศ. 2538

คลื่นในแผ่นดินไหว

คลื่นแผ่นดินไหวถูกแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. คลื่นในตัวกลาง เป็นคลื่นที่มีลักษณะแผ่กระจายเป็นวงรอบๆจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
   1. คลื่นปฐมภูมิ (คลื่น P) คลื่นตามยาว อนุภาคของคลื่นชนิดนี้เคลื่อนที่ในแนวทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น สามารถผ่านได้ในตัวกลางทุกสถานะ
   2. คลื่นทุติยภูมิ (คลื่น S) คลื่นตามขวาง อนุภาคของคลื่นมีทิศตั้งฉากกับทิศคลื่นเคลื่อนที่ ผ่านได้ในตัวกลางสถานะของแข็ง
2. คลื่นพื้นผิว เป็นคลื่นที่แผ่จากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว มี 2 ชนิด
   1. คลื่น L (Wave of Love : Love wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคสั่นในแนวราบ มีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น
   2. คลื่น R (Wave of Rayleigh : Rayleigh wave) อนุภาคในคลื่นนี้สั่นเป็นรูปรี ในทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เป็นสาเหตุทำให้พื้นโลกสั่นขึ้นลง

 ขนาดและความรุนแรง

      ขนาดของแผ่นดินไหว หมายถึง จำนวนหรือปริมาณของพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวในแต่ละ ครั้ง การหาค่าขนาดของแผ่นดินไหวทำได้โดยวัดความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึก ได้ด้วยเครื่องตรวดวัดแผ่นดินไหว แล้วคำนวณจากสูตรการหาขนาด ซึ่งคิดค้นโดย ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ และนิยมใช้หน่วยวัดขนาดของแผ่นดินไหวคือ "ริกเตอร์"

    ความรุนแรงของแผ่นดินไหว (อังกฤษ: Intensity) ที่เกิดขึ้นในแต่ละครั้งนั้นขึ้นอยู่กับความรุนแรงที่รู้สึกได้มากน้อยเพียง ใด และขึ้นอยู่กับระยะทางจากศูนย์กลางแผ่นดินไหว ความเสียหายจะเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับศูนย์กลางแผ่นดินไหว และจะลดหลั่นลงไปตามระยะทางที่ห่างออกไป ดังนั้น การสูญเสียจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความรุนแรงของแผ่นดินไหวโดยตรง สำหรับการวัดขนาดของแผ่นดินไหวมีหลายวิธี เช่น มาตราวัดขนาดของแผ่นดินไหวแบบริกเตอร์ และแบบเมอร์แคลลี่

มาตราริกเตอร์

ขนาดและความสัมพันธ์ของขนาดโดยประมาณกับความสั่นสะเทือนใกล้ศูนย์กลาง

ริกเตอร์	ความรุนแรง	ลักษณะที่ปรากฏ
1 - 2.9	เล็กน้อย	ผู้คนเริ่มรู้สึกถึงการมาของคลื่น มีอาการวิงเวียนเพียงเล็กน้อยในบางคน
3 - 3.9	เล็กน้อย	ผู้คนที่อยู่ในอาคารรู้สึกเหมือนมีอะไรมาเขย่าอาคารให้สั่นสะเทือน
4 - 4.9	ปานกลาง	ผู้ที่อาศัยอยู่ทั้งภายในอาคาร และนอกอาคาร รู้สึกถึงการ สั่นสะเทือน วัตถุห้อยแขวนแกว่งไกว
5 - 5.9	รุนแรง	เครื่องเรือน และวัตถุมีการเคลื่อนที่
6 - 6.9	รุนแรงมาก	อาคารเริ่มเสียหาย พังทลาย
7.0 ขึ้นไป	รุนแรงมาก	เกิดการสั่นสะเทือนอย่างมากมาย ส่งผลทำให้อาคารและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ เสียหายอย่างรุนแรง แผ่นดินแยก วัตถุบนพื้น ถูกเหวี่ยงกระเด็น

มาตราเมร์กัลลี

 อันดับที่และลักษณะความรุนแรงโดยเปรียบเทียบ

เมร์กัลลี	ลักษณะที่ปรากฏ
I.	อ่อนมาก ผู้คนไม่รู้สึก ต้องทำการตรวจวัดด้วยเครื่องมือเฉพาะทางเท่านั้น
II.	คนที่อยู่ในตึกสูง ๆ เริ่มรู้สึกเพียงเล็กน้อย
III.	คนในบ้านเริ่มรู้สึก แต่คนส่วนใหญ่ยังไม่รู้สึก
IV.	ผู้อยู่ในบ้านรู้สึกว่ามีอะไรบางอย่างมาทำให้บ้านสั่นเบา ๆ
V.	คนส่วนใหญ่รู้สึก ของเบาในบ้านเริ่มแกว่งไกว
VI.	คนส่วนใหญ่รู้สึก ของหนักในบ้านเริ่มแกว่งไหว
VII.	คนตกใจ สิ่งก่อสร้างเริ่มมีรอยร้าว
VIII.	อาคารธรรมดาเสียหายอย่างมาก
IX.	สิ่งก่อสร้างที่ออกแบบไว้อย่างดีตามหลักวิศวกรรม เสียหายมาก
X.	อาคารพัง รางรถไฟงอเสียหาย
XI.	อาคารสิ่งก่อสร้างพังทลายเกือบทั้งหมด ผิวโลกปูดนูนและเลื่อนเป็นคลื่นบน พื้นดินอ่อน
XII.	ทำลายหมดทุกอย่าง มองเห็นเป็นคลื่นบนแผ่นดิน

ภูเขาไฟ 

      ภูเขาไฟเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ทรงพลังที่สุดของธรรมชาติ และเป็นสิ่งที่หล่อหลอมโลกของเรานับ ตั้งแต่จุดเริ่มต้น นี่คือความกราดเกรี้ยวอย่างสุดขีดของธรรมชาติภูมิประเทศทั่วทุกหนแห่งล้อมรอบไปด้วยเปลวไฟ การปะทุเพียงครั้งเดียวก็ทำให้ฟ้ามืดไปทั่วทั้งทวีป และเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศไปนานหลายร้อยปีการปะทุครั้งร้ายแรงที่สุดของภูเขาไฟ มีพลังงานมากกว่าอาวุธ นิวเคลียร์ทุกชนิดในปี 1815 เถ้าจากภูเขาไฟ แทมโบรา ได้สร้างให้เกิดภาพพระอาทิตย์ตกดินสีแดงฉานไปทั่วโลกนานถึง 3 ปี การปะทุที่ใหญ่กว่านั้นปิดกั้นลำแสงจากดวงอาทิตย์ไปนานหลายสิบปี สร้างให้เกิดความหายนะต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศโลกและทำให้สายพันธุ์สัตว์ต้องพบกับการสูญพันธุ์ 

การเกิดภูเขาไฟ!!

    เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกถูกแรงดันอัดให้แทรกรอยแตกขึ้นสู่ผิวโลก โดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดเกิดขึ้น

     สิ่งที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟเมื่อภูเขาไฟระเบิดก็คือ หินหนืด ไอน้ำ ฝุ่นละออง เศษหินและแก๊สต่างๆ โดยจะพุ่งออกมาจากปล่องภูเขาไฟ (หินหนืดถ้าถูกพุ่งออกมาจากบนพื้นผิวโลกเรียกว่า ลาวา แต่ถ้ายังอยู่ใต้ผิวโลกเรียกว่า แมกมา)

      บริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟ แนวรอยต่อระหว่างเพลตจะเป็นบริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟได้มากที่สุด โดยเฉพาะบริเวณที่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก ใต้พื้นมหาสมุทรลงไปสู่บริเวณใต้เปลือกโลกที่เป็นส่วนของทวีป เพราะเปลือกโลกแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะถูกหลอมกลายเป็นหินหนืด จึงแทรกตัวขึ้นมาบริเวณผิวโลกได้ง่ายกว่าบริเวณอื่น บริเวณที่อยู่ห่างจากรอยต่อระหว่างเปลือกโลก ก็อาจเกิดภูเขาไฟได้เช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นโดยกระบวนการที่หินหนืดถูกดันขึ้นมาตามรอยแยกในชั้นหิน

      ตัวอย่างเช่น นักธรณีวิทยาพบว่า บริเวณจังหวัดลำปางและบุรีรัมย์ เคยมีบริเวณที่หินหนืดถูกดันแทรกขึ้นมาตามรอยแยกของชั้นหิน และมีบางแห่ง เกิดการปะทุแบบภูเขาไฟ แต่ไม่รุนแรงมากนัก

ประเภทของภูเขาไฟ

1. ภูเขาไฟแบบกรวยสูง (Steep cone)

    * เกิดจากลาวาที่มีความเป็นกรด หรือ Acid lava cone
    * รูปกรวยคว่ำของภูเขาไฟเกิดจากการทับถมของลาวาที่เป็นกรด เพราะประกอบด้วยธาตุซิลิกอนมากกว่าธาตุอื่นๆ
    * ลาวามีความข้นและเหนียว จึงไหลและเคลื่อนตัวไปอย่างช้าๆ แต่จะแข็งตัวเร็ว ทำให้ไหล่เขาชันมาก
    * ภูเขาไฟแบบนี้จะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรง

  

2. ภูเขาไฟแบบโล่ (Shield Volcano)

    * เกิดจากลาวาที่มีความเป็นเบส (Basic lava volcano) เพราะประกอบด้วยแร่เหล็กและแมกนีเซียม
    * ลาวามีลักษณะเหลว ไหลได้เร็วและแข็งตัวช้า
    * การระเบิดไม่รุนแรง จะมีเถ้าถ่านและเศษหินก้อนเล็ก และควันพ่นออกมาบริเวณปากปล่อง

3. ภูเขาไฟแบบกรวยกรวด (Ash and cinder cone)

    * มีลักษณะเป็นกรวยสูงขึ้น ฐานแคบ
    * เป็นภูเขาไฟที่มีการระเบิดรุนแรงที่สุด

4. แบบสลับชั้น (Composite cone)

    * เป็นภูเขาที่มีรูปร่างสมมาตร (Symmetry)
    * กรวยของภูเขาไฟมีหลายชั้น บางชั้นประกอบด้วยลาวา และเถ้าถ่านสลับกันไป
    * ถ้ามีการระเบิดรุนแรงจะมีลาวาไหลออกมาจากด้สนข้างของไหล่เขา
    * เป็นภูเขาไฟที่มีปล่องขนาดใหญ่ และมีแอ่งปากปล่อง (Crater) ขนาดใหญ่ด้วย

โครงสร้างของภูเขาไฟ

ผลจากการเกิดภูเขาไฟระเบิด

 1. หินหนืดหรือลาวาพุ่งขึ้นมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ และไหลลงสู่บริเวณที่มีระดับต่ำกว่า สร้างความเสียหายให้แก่มนุษย์

2. เกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากการปรับตัวระหว่างหินหนืด กับชั้นหินบริเวณข้างเคียง

3. เกิดแอ่งภูเขาไฟ

ลำดับเหตุการณ์การเกิดแอ่งภูเขาไฟ

   

     ที่เชื่อว่าเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ และการยุบตัวในบริเวณปล่องภูเขาไฟ

1. การระเบิดของภูเขาไฟ เริ่มต้นด้วยการเกิดเฟียรีคลาวด์ (Fiery clouds) และก้อนเมฆที่ประกอบด้วยฝุ่นภูเขาไฟ (dust clouds)

2. เมื่อการระเบิดดำเนินต่อไป บริเวณที่อยู่ใกล้กับปล่องภูเขาไฟจะแตก และพ่นขึ้นไปในอากาศ พร้อมกับมีลาวาไหลออกมา

3. บริเวณยอดของภูเขาไฟจะยุบตัวลงมาแทนที่หินหนืดที่ไหลออกไป การเคลื่อนที่ออกมาสู่ผิวโลกของหินหนืดในระยะหลัง จะทำให้เกิดเนินภูเขาไฟในแอ่งภูเขาไฟ

  

ประโยชน์ของการเกิดภูเขาไฟ

1.แผ่นดินขยายกว้างขึ้นหรือสูงขึ้น

2.เกิดเกาะใหม่ภายหลังที่เกิดการปะทุใต้ทะเล

3.ดินที่เกิดจากภูเขาไฟระเบิดจะอุดมสมบูรณ์ด้วยแร่ธาตุต่างๆ

4.เป็นแหล่งเกิดน้ำพุร้อน

โทษของการเกิดภูเขาไฟ

1.เมื่อภูเขาไฟระเบิดจะมีเขม่าควันและก๊าซบางชนิดซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตได้

2.การปะทุของภูเขาไฟอาจทำให้เกิดแผ่นดินไหวขึ้นได้

3.ชีวิตและทรัพย์สินที่อยู่ใกล้เคียงเป็นอันตราย

4.สภาพภูมิอากาศเกิดการเปลี่ยนอย่างเห็นได้ชัด

 ภูเขาไฟในประเทศไทย

      ประเทศไทยจัดว่ามีภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้วทั้งหมด แต่ก็อาจเกิดแผ่นดินไหวขึ้นได้ แต่จะไม่รุนแรง มากเท่าใดนัก ภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้วในประเทศไทยมีดังนี้

1.ภูเขาไฟหินพนมรุ้ง

2.ภูเขาไฟหินหลุบ

3.ภูเขาไฟอังคาร

4.ภูเขาไฟดอยผาคอกจำปาแดด

5.ภูเขาไฟดอยหินคอกผาฟู

6.ภูเขาไฟกระโดง

7.ภูเขาไฟไบรบัด

8.ภูเขาไฟคอก