Research

การเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดแผ่นดินไหวตามเขตมุดตัวสุมาตรา-อันดามัน : นัยสำคัญถึงแผ่นดินไหวใหญ่ในอนาคต

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-อันดามันจึงเป็นแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวสำคัญในภูมิภาคอาเซียน

และเพื่อที่จะประเมินพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) วิเคราะห์ภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวก่อนเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน ด้วยแนวคิดการศึกษาแผ่นดินไหววิทยาเชิงสถิติ หรือ แนวคิดการเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดแผ่นดินไหว (ค่า Z) ที่มีนัยสำคัญถึงการเกิดแผ่นดินไหวใหญ่ในเวลาต่อมา

โดยใช้ข้อมูลแผ่นดินไหวขนาด ≥ 4.4 Mw ที่รายงานอย่างต่อเนื่องในช่วงปี ค.ศ. 1980-2015 หลังจากผ่านกระบวนการปรับปรุงฐานข้อมูลแผ่นดินไหว ฐานข้อมูลแผ่นดินได้ถูกนำมาใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพของการใช้ภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวเป็นสัญญาณบอกเหตุแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ โดย Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) ได้คัดเลือกข้อมูลแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่เคยเกิดขึ้นในอดีตตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน ในช่วงปี ค.ศ. 2004-2012 มาเป็นกรณีศึกษา เพื่อทดสอบย้อนกลับ (retrospective test) และวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทั้งในเชิงเวลาและเชิงพื้นที่ระหว่างช่วงเวลาหรือตำแหน่งที่พบค่า Z และเวลาเกิดหรือจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวซึ่งมีรายละเอียด ดังแสดงในตารางด้านล่าง

ลำดับลองจิจูดละติจูดความลึก (กิโลเมตร)วัน/เดือน/ปีขนาด (Mw)ZmaxTZ (ค.ศ.)DZ (ปี)
1.95.983.303026/12/20049.07.01999.685.3
2.97.071.672628/03/20058.66.91999.685.6
3.92.197.921604/07/20057.26.72001.484.1
4.95.962.772620/02/20087.36.82005.242.9
5.92.9414.162210/08/20097.56.82002.447.2
6.96.742.071806/04/20107.86.92005.245.0
7.91.657.853312/06/20107.56.82008.312.1
8.92.822.354611/04/20128.66.92005.017.3
กรณีศึกษาแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่เกิดจากเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามันในช่วงปี ค.ศ. 2004-2012 และผลการวิเคราะห์ค่า Z (Sukrungsri และ Pailoplee, 2017a) หมายเหตุ: 1) Zmax คือ ค่า Z สูงที่สุด ที่ตรวจพบในการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า Z เชิงเวลา 2) TZ คือ เวลาที่ตรวจพบค่า Zmax และ 3) DZ คือ ช่วงเวลาระหว่าง TZ ถึงเวลาเกิดแผ่นดินไหวที่พิจารณา

การทดสอบย้อนกลับเชิงเวลา

ในการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลง ค่า Z เชิงเวลาในพื้นที่ย่อยใดๆ นักแผ่นดินไหวจะคัดเลือกข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใกล้พื้นที่ย่อยมากที่สุดจำนวน N เหตุการณ์ เพื่อวิเคราะห์ค่า Z โดยนำข้อมูลแผ่นดินไหวมาสร้างกราฟจำนวนแผ่นดินไหวสะสม หลังจากนั้นจึงวิเคราะห์ค่า Z จากการกำหนดกรอบเวลาวิเคราะห์ (Tw) และวิเคราะห์ค่า Z ในทุกช่วง Tw ตลอดช่วงเวลาของข้อมูลแผ่นดินไหวที่ใช้ในการวิเคราะห์

สืบเนื่องจากค่า N และค่า Tw เป็นตัวแปรอิสระที่แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ศึกษา ดังนั้นเพื่อที่จะคัดเลือกตัวแปรอิสระ N และ Tw ที่เหมาะสมสำหรับเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) ได้ทดสอบวิเคราะห์ค่า Z ที่จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw จำนวน 8 เหตุการณ์ (ดูตารางประกอบ) โดยในแต่ละกรณีศึกษาจะมีการปรับเปลี่ยนตัวแปรอิสระ N อยู่ในช่วง 50-200 เหตุการณ์ โดยเพิ่มขึ้นครั้งละ 25 เหตุการณ์ ในขณะที่ตัวแปรอิสระ Tw พิจารณาอยู่ในช่วงเวลา 1-15 ปี และเพิ่มขึ้นครั้งละ 0.5 ปี

ผลการทดสอบซ้ำการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า Z เชิงเวลา พบว่าตัวแปรอิสระ N = 50 เหตุการณ์ และ Tw = 2 ปี ตรวจพบภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหว ก่อนเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ทั้ง 8 เหตุการณ์ (รูปด้านล่าง) โดยแสดงค่า Zmax อยู่ในช่วง 6.7-7.0 (ตาราง) เช่น รูป ก-ข พบภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหว (Zmax = 7.0) ในปี ค.ศ. 1999.68 ซึ่งหลังจากนั้น 5.3-5.6 ปี จึงเกิดแผ่นดินไหวขนาด 9.0 Mw ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2004 และแผ่นดินไหวขนาด 8.6 Mw ในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2005 ตามลำดับ (ตาราง)

กราฟแสดงจำนวนแผ่นดินไหวสะสม (เส้นสีดำ) และการเปลี่ยนแปลงเชิงเวลาของค่า Z (เส้นสีเทา) วิเคราะห์ที่จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่เกิดตามเขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน (Sukrungsri และ Pailoplee, 2017a) แถบสีเทา คือ ช่วงเวลาเกิดภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหว ดาวสีเทา คือ เวลาเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่พิจารณา

การทดสอบย้อนกลับเชิงพื้นที่

นอกจากนี้ เพื่อที่จะศึกษาการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า Z  ให้ครอบคลุมพื้นที่เขตมุดตัวของปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) แบ่งพื้นที่ศึกษาเป็นพื้นที่ย่อยขนาด 25×25 ตารางกิโลเมตร และในแต่ละพื้นที่ย่อยคัดเลือกแผ่นดินไหวที่อยู่ใกล้ที่สุดจำนวน 50 เหตุการณ์ เพื่อวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า Z เชิงเวลา หลังจากนั้นคัดเลือกค่า Z ของทุกพื้นที่ย่อยที่ช่วงเวลาที่พบค่า Zmax หรือภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวจากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า Z เชิงเวลา (แถบสีเทาในรูปกราฟการวิเคราะห์เชิงเวลา และค่า TZ ในตาราง) และสร้างแผนที่แสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า Z ที่ช่วงเวลา TZ ใดๆ (รูปด้านล่าง)

ผลการศึกษาแสดงความสอดคล้องกันดีระหว่างความผิดปกติของค่า Z และตำแหน่งที่เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในเวลาต่อมา เช่น รูป ก-ข แสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า Z ในปี ค.ศ. 1999.68 พบภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวอย่างชัดเจนในบริเวณใกล้จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขนาด 9.0 Mw และ 8.6 Mw ที่เกิดในปี ค.ศ. 2004 และ ค.ศ. 2005 โดยมีค่า Z = 7.0 และ Z = 6.9 ตามลำดับ นอกจากนี้ในรูป ค พบค่า Z สูงที่สุดบริเวณนอกชายฝั่งระหว่างหมู่เกาะนิโคบาร์และเมืองอาเจะห์ ทางตอนเหนือของเกาะสุมาตรา ซึ่งสอดคล้องกับจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขนาด 7.2 Mw ที่เกิดในปี ค.ศ. 2005 (รูป ค) เป็นต้น ดังนั้น Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) จึงสรุปว่าตัวแปรอิสระ N = 50 เหตุการณ์ และ Tw = 2 ปี มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ค่า Z ที่มีนัยสำคัญต่อภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหว ที่อาจเป็นตำแหน่งเสี่ยงที่จะเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคต โดยเฉพาะพื้นที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามัน

แผนที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามันแสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า Z ที่เวลา TZ ซึ่งประเมินจากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงค่า Z เชิงเวลา  (Sukrungsri และ Pailoplee, 2017a) ดาวสีดำ คือ แผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่พิจารณา

พื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคต

จากตัวแปรอิสระ N และ Tw ที่เหมาะสมจากการทดสอบย้อนกลับ Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) ได้วิเคราะห์ค่า Z จากข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 2008-2013 (รูปด้านล่าง) ผลการวิเคราะห์พบ 3 พื้นที่ซึ่งมีค่า Z สูงอย่างผิดปกติ ได้แก่ 1) บริเวณหมู่เกาะนิโคบาร์ มีค่า Z = 6.7 ในช่วงปี ค.ศ. 2008.54-2012.91 (รูป ก-ข) บ่งชี้ว่ามีภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวยาวนาน 4.4 ปี 2) บริเวณนอกชายฝั่งทางตะวันตกของเกาะสุมาตรา เกิดภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหว (Z = 7.1) ยาวนานประมาณ 1 ปี ในช่วงปี ค.ศ. 2010.38-2011.30 (รูป ข) และ 3) พื้นที่ทางตะวันตกของประเทศพม่า พบภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวจากค่า Z = 6.7 ยาวนาน 1 ปี ในช่วงปี ค.ศ. 2011.99-2012.91 (รูป ค)

แผนที่เขตมุดตัวของเปลือกโลกสุมาตรา-อันดามันแสดงการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของค่า Z วิเคราะห์จากข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วงปี ค.ศ. 2008-2013 (Sukrungsri และ Pailoplee, 2017a) สี่เหลี่ยม คือ ตำแหน่งวิเคราะห์กราฟแสดงโอกาสเกิดค่า Z จากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดจากการสุ่ม ดังแสดงในรูปด้านล่างถัดไป

และเพื่อที่จะประเมินนัยสำคัญทางสถิติของค่า Z ที่วิเคราะห์ได้ Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) ทดสอบวิเคราะห์ค่า Z บริเวณพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่นำเสนอไว้ทั้ง 3 พื้นที่ (ตำแหน่ง ก-ค ในรูปด้านลน) จากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยวิธีการสุ่มจำนวน 10,000 ฐานข้อมูล และวิเคราะห์โอกาส (หน่วย %) ของการตรวจพบค่า Z ระดับต่างๆ ที่เกิดจากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดจากการสุ่ม (รูปด้านล่าง) ซึ่งหากพิจารณาค่า Z = 6.7 พบว่ามีโอกาส < 25% (รูป ก และ ค) ในขณะที่ค่า Z = 7.1 พบว่ามีโอกาส < 10% (รูป ข) ที่ค่า Z ดังกล่าวเกิดจากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดจากการสุ่ม

กราฟแสดงโอกาส (หน่วย %) เกิดค่า Z ระดับต่างๆ วิเคราะห์ที่ตำแหน่ง ก-ค ในรูป ปปปปปปป  จากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดจากการสุ่มจำนวน 10,000 ฐานข้อมูล (Sukrungsri และ Pailoplee, 2017a)

ดังนั้น Sukrungsri และ Pailoplee (2017a) จึงสรุปว่าค่า Z ที่วิเคราะห์ได้ในพื้นที่ 1) หมู่เกาะนิโคบาร์ 2) ทางตะวันตกของประเทศพม่าและ 3) นอกชายฝั่งทางตะวันตกของเกาะสุมาตรา เป็นภาวะเงียบสงบแผ่นดินไหวก่อนเกิดแผ่นดินไหวขนาด ≥ 7.0 Mw ที่สัมพันธ์กับกระบวนการทางธรณีแปรสัณฐานอย่างแท้จริง โดยไม่ได้เกิดจากฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่เกิดจากการสุ่ม

Share: