Research

ความเค้นทางธรณีแปรสัณฐานตามเขตมุดตัวสุมาตรา-อันดามัน กับพฤติกรรมการเกิดแผ่นดินไหว

เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (Sumatra-Andaman Subduction Zone) วางตัวในแนวเหนือ-ใต้พาดผ่านทางตะวันตกของประเทศพม่า หมู่เกาะนิโคบาร์ (Nicobar Islands) ในทะเลอันดามัน (Andaman Sea) ต่อเนื่องลงไปถึงตอนใต้ของเกาะสุมาตรา ซึ่งจากตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน บ่งชี้ว่าหากเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่และมีการเลื่อนตัวในแนวดิ่งของแผ่นเปลือกโลกใต้ทะเล อาจเกิดสึนามิและส่งผลกระทบต่อประเทศต่างๆ ในภูมิภาคอาเซียน เช่น ประเทศไทย พม่าและประเทศอินโดนีเซีย รวมทั้งประเทศต่างๆ โดยรอบมหาสมุทรอินเดีย ดังนั้นเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามันจึงเป็นแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวสำคัญในภูมิภาคนี้

และเพื่อที่จะพิสูจน์ทราบความเป็นไปได้ที่จะประเมินพื้นที่เสี่ยงที่จะเกิดแผ่นดินไหวใหญ่ในอนาคต ในพื้นที่ทางตอนใต้ของเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (ระหว่างหมู่เกาะนิโคบาร์-ตอนใต้ของเกาะสุมาตรา) Nuannin และคณะ (2005) ศึกษาการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b จากข้อมูลแผ่นดินไหวจำนวน 624 เหตุการณ์ ในช่วงเวลา 5 ปี (ค.ศ. 2000-2004) ก่อนเกิดแผ่นดินไหวขนาด 9.0 Mw เมื่อวันที่ 26 เดือนธันวาคม ค.ศ. 2004 ทางตอนเหนือของเกาะสุมาตรา โดยแบ่งพื้นที่ศึกษาเป็นพื้นที่ย่อยขนาด 5×5 ตารางกิโลเมตร และ วิเคราะห์ค่า b ในแต่ละพื้นที่ย่อยจากข้อมูลแผ่นดินไหวที่อยู่ใกล้พื้นที่ย่อยมากที่สุด 50 เหตุการณ์ (รัศมีการคัดเลือกข้อมูลแผ่นดินไหวแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ย่อย) ซึ่งแตกต่างจาก การวิเคราะห์ค่า a และค่า b เพื่อใช้ในการประเมินพฤติกรรมการแผ่นดินไหว ที่ใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในแต่ละพื้นที่ย่อยซึ่งมีจำนวนแตกต่างกันมาวิเคราะห์

รูปด้านล่างแสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b ในแต่ละพื้นที่ของเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน บ่งชี้ว่าพื้นที่โดยรอบจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขนาด 9.0 Mw มีค่า b ต่ำกว่าพื้นที่ข้างเคียง ดังนั้น Nuannin และคณะ (2005) จึงสรุปว่าความแตกต่างของค่า b ในเชิงพื้นที่สัมพันธ์กับการเกิดแผ่นดินไหว และสามารถใช้ประเมินพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคตได้

(ซ้าย) แผนที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (ตอนใต้) แสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b (Nuannin และคณะ, 2005) จุดสีขาว คือ ข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์ (ขวา) การเปลี่ยนแปลงเชิงเวลาของค่า b ที่วิเคราะห์จากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่ผ่านการสังเคราะห์แล้ว พบว่าค่า b จะต่ำในช่วงเวลาใกล้เคียงกับแผ่นดินไหวใหญ่เกิดขึ้น

การเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาของค่า b

นอกจากนี้ Nuannin และคณะ (2012) ได้วิเคราะห์การกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b อีกครั้ง ทางตอนใต้ของเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน โดยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวขนาด ≥ 4.5 Mw ในช่วงปี ค.ศ. 2000-2010 (รูปด้านล่าง) ผลการศึกษาบ่งชี้ว่าพื้นที่ศึกษามีค่า b โดยเฉลี่ยประมาณ 1.08±0.01 แต่มีความแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ย่อยอยู่ในช่วง 0.58-2.40 ซึ่งมีพื้นที่ย่อยหลายพื้นที่แสดงค่า b ต่ำกว่าพื้นที่ข้างเคียง และมีแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw อย่างน้อย 15 เหตุการณ์ เกิดในบริเวณที่มีค่า b ต่ำ ดังกล่าว

ซึ่งเพื่อที่จะศึกษาในรายละเอียดของการเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลา Nuannin และคณะ (2012) แบ่งพื้นที่ศึกษาซึ่งมีค่า b ต่ำ ออกเป็น 6 พื้นที่ย่อย (รูปด้านขวา) และใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวในแต่ละพื้นที่ย่อยมาวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลา โดยในแต่ละช่วงเวลาการวิเคราะห์ค่า b Nuannin และคณะ (2012) ใช้วิธีการขยายกรอบช่วงเวลาการคัดเลือกข้อมูลแผ่นดินไหวจนกระทั่งสามารถคัดเลือกข้อมูลแผ่นดินไหวจำนวน 50 เหตุการณ์ (Nuannin และคณะ, 2005) เพื่อวิเคราะห์ค่า b หลังจากนั้นเลื่อนช่วงเวลาการวิเคราะห์ค่า b ในทุก 5 เหตุการณ์ ของข้อมูลแผ่นดินไหว

(ซ้าย) แผนที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามันแสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b วิเคราะห์จากข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 2000-2010 (Nuannin และคณะ, 2012) ดาวสีเหลือง คือ แผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่เกิดในช่วงเวลาเดียวกันกับฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์ (ขวา) กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลา วิเคราะห์จากข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดในแต่ละพื้นที่ย่อย ตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (Nuannin และคณะ, 2012) เส้นสีเทาแนวตั้งแสดงส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่า b ลูกศรแสดงเวลาเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw

อย่างไรก็ตามสืบเนื่องจากพื้นที่ย่อยที่ 3 เป็นพื้นที่เดียวกันกับพื้นที่ศึกษาของ Nuannin และคณะ (2005) ดังนั้น Nuannin และคณะ (2012) จึงไม่พิจารณาเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 9.0 Mw เมื่อวันที่ 26 เดือนธันวาคม ค.ศ. 2004 ในการศึกษานี้ โดยผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลาแสดงในรูปบนด้านขวาและมีรายละเอียด ดังนี้

  • พื้นที่ย่อยที่ 1: (รูป ก) เป็นพื้นที่ย่อยซึ่งเคยเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.5 Mw ในปี ค.ศ. 2009 ซึ่ง Nuannin และคณะ (2012) พบว่ามีความแปรผันของค่า b อยู่ในช่วง 0.60-1.93 และพบค่า b เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงต้นปี ค.ศ. 2005 หลังจากนั้นค่า b ลดลงอย่างต่อเนื่องถึง 0.9 และเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ตามมา โดยมีช่วงเวลานับตั้งแต่มีการลดลงของค่า b จนกระทั่งเกิดแผ่นดินไหวประมาณ 4 ปี
  • พื้นที่ย่อยที่ 2: (รูป ข) พบความแปรผันของค่า b อยู่ในช่วง 0.55-2.40 ซึ่งหลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 7.2 Mw ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2004 พบค่า b เพิ่มขึ้นถึง 2.40 ในช่วงต้นปี ค.ศ. 2005 แสดงถึงการคลายแรงเค้นทางธรณีแปรสัณฐานหลังจากเกิดแผ่นดินไหวดังกล่าว หลังจากนั้นค่า b เริ่มลดลงอีกครั้งจนมีค่าประมาณ 0.9 ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2005 และเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.2 Mw หลังจากมีการลดลงของค่า b ประมาณ 2-3 เดือน
  • พื้นที่ย่อยที่ 3: รูป ค แสดงผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลา บ่งชี้ว่าค่า b แปรผันอยู่ในช่วง 0.81-1.93 โดยค่า b เพิ่มขึ้นถึง 1.93 จนกระทั่งกลางปี ค.ศ. 2005 พบการลดลงของค่า b อย่างต่อเนื่องถึงระดับต่ำที่สุด 0.81 ในช่วงต้นปี ค.ศ. 2009 หลังจากนั้นจึงเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.6 Mw ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2009
  • พื้นที่ย่อยที่ 4: พบความแตกต่างของค่า b อยู่ในช่วง 0.63-1.93 โดยมีแผ่นดินไหวขนาด 7.0-7.9 Mw จำนวน 4 เหตุการณ์ เกิดขึ้นในพื้นที่ย่อยดังกล่าวและสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลา (รูป ง) เช่น พบค่า b เพิ่มขึ้นถึงค่าสูงที่สุดประมาณ 1.93 จนกระทั่งต้นปี ค.ศ. 2005 หลังจากนั้นค่า b ลดลงอย่างต่อเนื่องถึง 0.63 หลังจากนั้นในเดือนกันยายน ค.ศ. 2007 เกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.9 Mw และ 7.0 Mw
  • พื้นที่ย่อยที่ 5: ผลการวิเคราะห์ในรูป จ บ่งชี้ว่าค่า b แปรผันอยู่ในช่วง 0.68-1.28 แต่มีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลาค่อนข้างซับซ้อน โดยในช่วงต้นเดือนมิถุนายน ค.ศ. 2000 และเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001 เกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.9 Mw และ 7.4 Mw ในช่วงเวลาที่ค่า b ลดลงจากค่า b = 1.3 จนกระทั่งค่า b = 0.7 หลังจากนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2001 พบการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของค่า b จนกระทั่งค่า b = 1.3 ในช่วงปลายปี ค.ศ. 2004 และลดลงอีกครั้งถึง 0.7 ในช่วงกลางปี ค.ศ. 2007 และหลังจากนั้นจึงเกิดแผ่นดินไหวขนาด 8.5 Mw ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2007
  • พื้นที่ย่อยที่ 6: (รูป ฉ) เป็นพื้นที่ย่อยซึ่งเคยเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw จำนวน 3 เหตุการณ์ และผลการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า b เชิงเวลาบ่งชี้ว่ามีความแปรผันอยู่ในช่วง 0.58-1.42 โดยในช่วงเริ่มต้นพบค่า b สูงถึง 1.3-1.4 แต่ในเวลาต่อมาพบค่า b ลดลงอย่างต่อเนื่องถึง 0.58 ในช่วงต้นเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2006 ซึ่งหลังจากนั้นประมาณ 2 สัปดาห์ จึงเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.7 Mw และพบค่า b สูงขึ้นอีกครั้งถึง 1.4 ในช่วงปลายปี ค.ศ. 2006 แสดงถึงการคลายแรงเค้นทางธรณีแปรสัณฐานหลังจากเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.7 Mw ดังกล่าว และหลังจากนั้นค่า b คงที่ประมาณ 1.1 และเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.5 Mw และ 7.0 Mw ในปี ค.ศ. 2007 และ ค.ศ. 2009 ตามลำดับ (รูป ฉ)

จากผลการศึกษาดังกล่าว Nuannin และคณะ (2012) สรุปว่าเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ทั้งหมด 15 เหตุการณ์ มักจะเกิดในช่วงเวลาหรือหลังจากค่า b มีการลดลง ดังนั้นค่า b จึงสามารถใช้เป็นสัญญาณบอกเหตุแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้

พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคต

ต่อมา ในพื้นที่ทางตอนเหนือของเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (ระหว่างชายฝั่งทางตะวันตกของประเทศพม่า-หมู่เกาะนิโคบาร์) Pailoplee และคณะ (2013b) ได้ประเมินพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw จากความผิดปกติของค่า b ตามสมมุติฐานที่ Nuannin และคณะ (2005) ได้นำเสนอไว้

โดย Pailoplee และคณะ (2013b) แบ่งข้อมูลแผ่นดินไหวที่ผ่านกระบวนการปรับปรุงฐานข้อมูลแผ่นดินไหวออกเป็น 2 ชุดข้อมูล ตามช่วงเวลาการเกิดแผ่นดินไหว คือ ข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี 1) ค.ศ. 1980-1994 และ 2) ค.ศ. 1980-2003 (รูป ก-ข) เพื่อทดสอบความสัมพันธ์ระหว่างค่า b และพฤติกรรมการเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ซึ่งผลการวิเคราะห์โดยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวที่อยู่ใกล้พื้นที่ย่อยมากที่สุด 50 เหตุการณ์ (Nuannin และคณะ, 2005) พบว่าแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw มักจะเกิดขึ้นตามมาในพื้นที่ซึ่งแสดงค่า b ต่ำกว่าพื้นที่ข้างเคียง

ตัวอย่างเช่นในรูป ก แสดงผลการวิเคราะห์การกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b โดยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 1980-1994 พบพื้นที่ซึ่งแสดงค่า b ต่ำกว่าพื้นที่ข้างเคียง 2 พื้นที่ คือ 1) นอกชายฝั่งทางตอนใต้ และ 2) นอกชายฝั่งทางตอนเหนือของหมู่เกาะนิโคบาร์ หลังจากนั้นจึงเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 6.0 Mw จำนวน 4 เหตุการณ์ในบริเวณที่มีค่า b ต่ำ ทางตอนใต้ และอีก 2 เหตุการณ์ทางตอนเหนือ ซึ่งเนื่องจากข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์มีจำนวนจำกัด (ค.ศ. 1980-1994) ทำให้ความผิดปกติของค่า b ต่ำ ทางตอนเหนือไม่ชัดเจน แต่หากพิจารณาข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 1980-2003 (รูป ข) ผลการวิเคราะห์แสดงค่า b ต่ำ ชัดเจนมากขึ้นและเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 6.0 Mw ตามมา จึงสรุปและยืนยันได้ว่าสมมุติฐานของ Nuannin และคณะ (2005) สามารถนำมาใช้วิเคราะห์ค่า b เพื่อประเมินพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคตได้

แผนที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน แสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b (ตอนเหนือ) วิเคราะห์จากข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี (ก) ค.ศ. 1980-1994 (ข) ค.ศ. 1980-2003 และ (ค) ค.ศ. 1980-2010 (Pailoplee และคณะ, 2013b) ดาวสีแดง คือ แผ่นดินไหวขนาด ≥ 6.0 Mw ที่เกิดขึ้นภายใน 5 ปี หลังจากช่วงเวลาของฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์

ดังนั้น Pailoplee และคณะ (2013b) จึงวิเคราะห์การกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า b โดยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 1980-2010 (รูป ค) ซึ่งผลการวิเคราะห์พบพื้นที่ซึ่งแสดงค่า b ต่ำกว่าพื้นที่ข้างเคียง 3 พื้นที่ ได้แก่ 1) ชายฝั่งทางตะวันตกของประเทศพม่า 2) ตอนเหนือของหมู่เกาะนิโคบาร์ และ 3) ตอนใต้ของหมู่เกาะนิโคบาร์ อย่างไรก็ตามหากพิจารณาเหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่เกิดในช่วงปี ค.ศ. 2010-2013 (ช่วงเวลาหลังจากข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์) พบแผ่นดินไหวขนาด 7.5 Mw เกิดขึ้นทางตอนใต้ของหมู่เกาะนิโคบาร์ ดังนั้น Pailoplee และคณะ (2013b) จึงสรุปว่าพื้นที่ 1) ชายฝั่งทางตะวันตกของประเทศพม่า และ 2) ตอนเหนือของหมู่เกาะนิโคบาร์ ซึ่งยังไม่เกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw เป็นพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคต (รูป ค)

Share: