สำรวจ

ตะพักทะเล : พยานปากเอก จับแผ่นดินไหวครั้งใหญ่

เกริ่นกันก่อน ตะพักแม่น้ำ

สืบเนื่องจากบทความ : ชนิดและภูมิลักษณ์ของธารน้ ผลจากการกวัดแกว่งของ ธารน้ำโค้งตวัด (meandering stream) หินแข็งที่เคยอยู่ริมธารน้ำจะถูกกัดกร่อนและเกิดการทับถมตะกอนซ้ำแล้วซ้ำเล่าไปทั่วทุกพื้นที่ที่ธารน้ำเคยตวัดไปถึง ทำให้เกิดภูมิประเทศเป็นที่ราบครอบคลุมพื้นที่กว้างขนาบไปตามธารน้ำที่เรียกกันติดปากว่า ที่ราบน้ำท่วมถึง (flood plain) ซึ่งหากมองในภาพตัดขวางของร่องน้ำ จะพบว่าร่องน้ำโค้งตวัดนี้ จะมีความกว้างโดดเด่นกว่าความลึก หรือมีรูปร่างคล้ายกับตัว U ในภาษาอังกฤษ ซึ่งเป็นผลมาจากการกวัดแก่งหรือการกัดกร่อนในแนวด้านข้างเด้นๆ ของธารน้ำ บางครั้งจึงเรียกว่า ร่องน้ำรูปตัวยู (U-shape channel)

กระบวนการเกิดที่ราบน้ำท่วมถึง และตะพักธารน้ำ

นอกจากนี้ ในบางครั้งพื้นที่ตามลำน้ำโค้งตวัด อาจมีการเปลี่ยนระดับพื้นดินจากกระบวนการธรณีแปรสัณฐาน ทำให้เกิดการยกตัว (uplift) ของแผ่นดินเป็นบริเวณกว้าง ทำให้ระดับท้องน้ำของธารน้ำโค้งตวัดอยู่สูงกว่าระดับน้ำทะเลปานกลาง น้องน้ำจึงต้องเปลี่ยนพฤติกรรมมากัดกร่อนในแนวดิ่งอีกครั้ง คล้ายกับการกัดกร่อนของลำน้ำบริเวณต้นน้ำหรือบนภูเขา จนทำให้ธารน้ำโค้งตวัดนั้นลึกลง จากนั้นเมื่อระดับท้องน้ำใกล้เคียงกับระดับน้ำทะปานกลาง น้ำจะกลับมากวัดแกว่งและกัดกร่อนในแนวราบอีกครั้ง ซึ่งผลจากกระบวนการปรับระดับของพื้นที่และพฤติกรรมการกัดกร่อนของน้ำนี้ ทำให้เกิดลักษณะภูมิประเทศเป็นตะพัก เรียกกันอีกแบบว่า ตะพักแม่น้ำ (river terrace)

(ซ้าย) ภาพตัดขวาง (ขวา) สภาพแวดล้อมจริง ของตะพักธารน้ำ

อะไรคือ ตะพักทะเล

รู้จักตะพักแม่น้ำกันไปแล้ว คราวนี้เรามาทำความรู้จักตะพักทะเลกันบ้าง ว่าหน้าตามันจะเป็นยังไง มันจะแค่เค็มขึ้นกว่าตะพักแม่น้ำไหม จริงๆแล้ว ภูมิลักษณ์ (landform) ที่เราเรียกกันว่า ตะพักทะเล (marine terrace) ก็เพราะว่าหน้าตาหรือภูมิลักษ์ดังกล่าว มีรูปร่างเป็นตะพักๆ คล้ายกับ ตะพักแม่น้ำ เพียงแต่ว่า ตะพักทะเลจะเกิดบริเวณริมชายฝั่ง และเกิดจากการกัดกร่อนของคลื่นน้ำทะเลที่ซัดเข้าฝั่งเป็นหลัก

ภาพถ่ายทางอากาศแสดงภูมิประเทศ ตะพักทะเล ทางตอนใต้ของเกาะเหนือในประเทศนิวซีแลนด์ (McSaveney และคณะ, 2006) ซึ่งเกิดจากการทำงานร่วมกันของกระบวนการบนโลก ระหว่าง 1) การยกตัวของพื้นที่ตามชายฝั่ง ผนวกกับ 2) การกัดกร่อนริมชายฝั่งอันเนื่องมาจากคลื่นน้ำทะเล

แม้ในทางธรรมชาติ กระบวนการเกิดตะพักทะเลก็ไม่ใช่ว่าจะเกิดกันได้ง่ายๆ เพราะเราก็ไม่ค่อยจะเห็นกันบ่อยๆ ตามชายหาดทั่วไป โดยเฉพาะในประเทศไทยบ้านเรา ซึ่งพื้นที่ที่จะเกิดตะพักทะเลได้ จะต้องเป็นพื้นที่ที่มีการทำงานร่วมกันของกระบวนการของโลก ระหว่าง 1) กระบวนการยกตัวของพื้นที่ตามชายฝั่ง และ 2) กระบวนการกัดกร่อนริมชายฝั่งอันเนื่องมาจากคลื่นน้ำทะเล ซึ่งกระบวนการกัดร่อนริมชายฝั่งก็มีติดตัวกันอยู่แล้วทั่วทุกหัวหาด แต่ก็ใช่ว่าทุกๆ หาดจะมีการยกตัวของพื้นที่กันทั้งหมด การที่พื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งจะสามารถยกตัวอย่างทันทีทันใดขึ้นมาได้นั้น สัญญาณบอกเหตุก็ไม่ใช่อะไรอื่นไกล เพราะการยกตัวของพื้นที่ส่วนใหญ่ มักจะเกิดร่วมกับ เหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ในหลายๆ ครั้ง

ปรากฏการณ์ ยก-ยุบ ของพื้นดิน

เรื่องของเรื่องคือในทาง ธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) เมื่อมีการเคลื่อนที่ชนกัน แผ่นเปลือกโลกจะไม่สามารถเคลื่อนผ่านกันไปได้แบบลื่นปรื๊ด ลื่นปรื๊ด แต่จะมีการล๊อคหรือติดขัดกันบ้างในบางจังหวะ ทำให้ตลอดเวลาที่แผ่นเปลือกโลกวิ่งเข้ามาชนและมุดเกยกัน บริเวณสุดขอบของแผ่นเปลือกโลกจะถูกกดหัวจมดิ่งลง ในขณะที่พื้นที่ถัดเข้ามาด้านในของแผ่นเปลือกโลกก็จะมีการโก่งตัวยกสูงขึ้นเรื่อยๆ พร้อมทั้งสะสมแรงเค้นทางธรณีแปรสัณฐาน (tectonic stress) เอาไว้ตลอดเวลา ซึ่งอาจต้องใช้เวลาเป็น 1,000-10,000 ปี หรือมากกว่านั้น

กลไกลการล๊อคยึดติดกันของแผ่นเปลือกโลกและการคืนตัวของภูมิประเทศหลังเกิดแผ่นดินไหวใหญ่บริเวณเขตมุดตัวของเปลือกโลก

บริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลกที่ถูกกดหัวให้จมดิ่งลง ซึ่งจะลึกกว่าพื้นมหาสมุทรทั่วไป เรียกว่า ร่องลึกมหาสมุทร (trench)

จวบจนกระทั่งแรงเค้นที่สะสมไว้นั้นมากเกินพอ แผ่นเปลือกโลกทนต่อไปไม่ไหวจึงดีดดึ๋งและทำให้ 1) เกิดการปริแตกของแผ่นเปลือกโลก 2) เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ (เพราะสะสมแรงเค้นไว้เยอะมานาน) 3) อาจเกิด สึนามิ (ถ้ามีการเลื่อนตัวในแนวดิ่ง) และที่สำคัญ 4) เกิดการลื่นไถลของแผ่นเปลือกโลกและมีการปรับระดับของพื้นโลกในแถบๆ นั้นอย่างฉับพลันในทันที

ดังนั้นแทบจะทุกครั้งเมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ตาม เขตมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก (subduction zone) ผลจากการลื่นไถลของแผ่นเปลือกโลก จะทำให้ 1) ส่วนที่เคยถูกกดหัวมานานก็ยกตัวโผล่พ้นน้ำได้บ้าง และ 2) ส่วนที่เคยยกตัวก็ทรุดต่ำลงสู่สภาพเดิมอย่างที่เคยเป็นเมื่อนานนนมาแล้ว ซึ่งหากมองในมุมภัยพิบัติพื้นที่ส่วนที่ส่วนที่ทรุดลงไปอาจทำให้น้ำหลากเข้าท่วมขังแผ่นดินเดิมได้…แบบถาวร ในขณะที่บริเวณที่ยกตัวหากส่งผลใกล้ๆ ชายฝั่ง ก็จะทำให้เกิดพื้นแผ่นดินใหม่งอกเพิ่มออกไปในทะเล (ฝั่งยกตัวขึ้น)

เพิ่มเติม : การปรับระดับพื้นโลก-ภัยพิบัติระยะยาวจากแผ่นดินไหว

ตัวอย่าง ยก-ยุบ หลังแผ่นดินไหวใหญ่

แผ่นดินไหว 9.0 ที่เกาะสุมาตรา เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 เป็นผลมาจากแผ่นเปลือกโลกอินโด-ออสเตรเลีย มุดและล๊อคตัวกันอยู่นานกับแผ่นยูเรเซีย ซึ่งนอกจากแรงเค้นที่เพิ่มมากขึ้น พื้นที่แถบเกาะสุมาตราก็ยกตัวขึ้นมาเรื่อยๆ เช่นกัน จนกระทั่งเมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาด 9.0 พื้นที่ในแถบนั้นจึงเกิดการปรับเปลี่ยนระดับของพื้นโลกขนานใหญ่ ผลจากการสำรวจในภาคสนาม ประกอบกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ Tanioka และคณะ (2006) ยืนยันว่าหลังจากเกิดแผ่นดินไหวในครั้งนั้น รอบตัวเมืองบันดา อาเจะห์ ยุบลงจากระดับเดิม 20-60 เซนติเมตร ส่วนชายฝั่งทางตะวันตกเฉียงเหนือของเมืองยุบกว่า 1 เมตร ทำให้บางพื้นที่นั้นถูกรุกล้ำด้วยน้ำทะเล ต้นไม้ที่เคยเติบโตอยู่บนแผ่นดิน (ในอดีต) ก็ยืนต้นรอวันตายอยู่ริมชายหาด (ในปัจจุบัน) ในขณะที่บ้านริมทะเลบนเกาะนิโคบาร์ก็กลายเป็นบ้านกลางน้ำไปในทันที

นอกจากนี้ที่บริเวณเกาะซิมิวลู (Simeulue) ซึ่งอยู่ใกล้กับแนวการมุดตัวกลับพบหลักฐานการยกตัวสูงถึง 1.5 เมตร (Tanioka และคณะ, 2006) ส่วนชายฝั่งของเกาะนีอาส (Nias) นั้นสูงขึ้นกว่า 2.5 เมตร ทำให้เกิดพื้นที่ใหม่ที่เต็มไปด้วยซากปะการังที่ถูกยกตัวขึ้นมา

ผลการปรับระดับของพื้นโลกอย่างทันทีทันใด หลังจากแผ่นดินไหวขนาด 9.0 พ.ศ. 2547 (1) สวนมะพร้าวริมทะเลนอกชายฝั่งของเกาะสุมาตราที่มีการทรุดตัวกว่า 60 เซนติเมตร (ที่มา : www.thenakedscientists.com) (2) แนวปะการังที่ถูกยกตัวขึ้นจากเดิมประมาณ 2.5 เมตร เหนือน้ำทะเลบริเวณเกาะนีอาส นอกชายฝั่งเกาะสุมาตรา (ที่มา : www.thenakedscientists.com)

อีก 1 ตัวอย่างที่แสดงการยก-ยุบ ของพื้นที่อย่างเห็นได้ชัด คือ สภาพชายฝั่งทะเลของประเทศชิลีที่ถูกถ่ายไว้ก่อนและหลังจากเกิดแผ่นดินไหวขนาด 8.8 เมื่อวันที่ 27 เดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553 โดยมีศูนย์กลางอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก ห่างจากชายฝั่งชีลีออกไปประมาณ 6 กิโลเมตร ผลจากแผ่นดินไหวในครั้งนั้น ทำให้เกิดสึนามิและมีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 500 คน ส่วนการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ก็ส่งผลให้ชายฝั่งส่วนหน้าหาดยกตัวสูงขึ้นจากเดิมกว่า 2.5 เมตร กลายเป็นหาดหินที่งอกทอดยาวออกไปในทะเลกว่า 500 เมตร จากหน้าหาดเดิม และพื้นที่ส่วนที่ถัดเข้าไปในแผ่นดินด้านหลังหาดก็มีการทรุดตัวไปกว่า 1 เมตร

สภาพชายฝั่งทะเลชิลี ก่อนและหลังแผ่นดินไหวขนาด 8.8 (ที่มา : www.ird.fr)

ทะเลก็มีเขี้ยว

แจ้งกันให้ทราบเลยว่าโดยธรรมชาติ คลื่นน้ำทะเลจะมีเขี้ยวมีเล็บ หรือมีแรงกัดเซาะ เฉพาะบริเวณ คลื่นหัวแตก (surf break) หรือเรียกภาษาชาวบ้านให้เห็นภาพคือ คลื่นแตกฟองฟู่ ที่เราเห็นบริเวณริมชายฝั่ง ในขณะที่ที่ระดับน้ำลึกลงไป คลื่นจะไม่มีแรงมากพอที่จะกัดเซาะอะไรได้ ดังนั้น หลังจากมีการยกตัวบริเวณริมชายฝั่ง คลื่นหัวแตกก็จะเริ่มกระบวนการกัดกร่อนหินบริเวณรอยต่อระหว่างบกกับทะเล และขีดข่วนขอบรอยต่อ ณ ห้วงเวลานั้นๆ เอาไว้ และเมื่อเกิดแผ่นดินไหวใหญ่อีกครั้ง พื้นที่ยกอีกรอบ ขอบบกทะเลก็จะเปลี่ยนแนวใหม่ และถูกขีดรอยไว้จากเขี้ยวของคลื่นทะเลอีกเข่นเดิม กลายเป็น ตะพักทะเล ลดหลั่นระดับกันเป็นตะพักๆ ริมฝั่ง ดังนั้นจำนวนตะพักที่นับได้บริเวณริมชายฝั่ง จึงเทียบเคียงได้กับจำนวนการยกตัวของพื้นที่ หรือ จำนวนการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในพื้นที่นั้นๆ

(ซ้าย) แบบจำลองการกัดเซาะริมชายฝั่งเมื่อมีการยกตัวของพื้นที่ทำให้เกิดตะพักทะเล (ขวา) หาดยกตัวทันทีทันใดบนเกาะมิดเดิลตัน (Middleton) รัฐอลาสก้า สหรัฐอเมริกา ทำให้กลายเป็นตะพักทะเล

การสืบหาแผ่นดินไหวใหญ่จากตะพักทะเล

จากอาการยกและยุบของแผ่นดิน หรือ ตะพักทะเล (marine terrace) ของจริงที่เห็นกันในปัจจุบัน นักแผ่นดินไหวสามารถนำมาใช้เป็นกุญแจสำคัญ สืบหาประวัติการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ๆ ได้ ตัวอย่างเช่น McSaveney และคณะ (2006) ได้สำรวจชายฝั่งทางตอนใต้ของเกาะเหนือในประเทศนิวซีแลนด์ พบว่ามี ตะพักทะเล (marine terrace) ซึ่งเป็นตัวบอกถึงขอบเขตชายฝั่งเดิมที่น้ำทะเลซัดถึง มากกว่า 3 ตะพัก ซึ่งอยู่สูงกว่าระดับชายหาดปัจจุบัน ผลจากการกำหนดอายุตะพักทะเลเอาไว้ก่อนหน้านี้โดย Ota และคณะ (1981) พบว่าตะพักทะเลชั้นบนมีอายุอยู่ในช่วง 1,100 ปี และ 2,900 ปีก่อนคริสตกาล ในขณะที่การยกตัวช่วงสุดท้ายเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2398 และ พ.ศ. 2003 ตามลำดับ ซึ่งการเกิดตะพักทะเลทั้งหมดนี้ นักแผ่นดินไหวคาดว่าน่าจะเกิดจากแผ่นดินไหวตามแนว รอยเลื่อนไวราราพา (Wairarapa fault) นอกชายฝั่งนิวซีแลนด์

ตะพักทะเล บริเวณชายฝั่งเมืองไวราราพา (Wairarapa) ประเทศนิวซีแลนด์

พื้นที่ไม่ได้ยก แค่น้ำมันลดเองหรือเปล่า !!!

อย่างไรก็ตาม ผู้อ่านอาจจะสงสัยว่า เป็นไปได้ไหมที่สภาพตะพักทะเลอย่างที่เห็นในรูปต่างๆ ข้างบนนั้นไม่ได้ยุบหรือยกเพราะแผ่นดินไหวอย่างที่ผู้เขียนเล่า แต่แค่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระดับของน้ำทะเลทั่วโลก เหมือนอย่างที่เคยเกิดขึ้นในอดีต ประเด็นนี้ ผู้เขียนขอตอบอย่างเสียงดังฟังชัดเลยนะครับว่า การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเลนั้นเคยเกิดขึ้นจริง แต่ก็จะเป็นแบบค่อยเป็นค่อยไป ดังนั้นการกรัดกร่อนของชายหาดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเลก็จะไล่ลงไปแบบราบเรียบ ไม่ควรจะมีแง่งเป็นตะพักแบบที่เห็น ดังนั้นการเกิดเป็นตะพัก จึงแสดงหรือบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงระดับแบบกระตุกแผ่นดินในแนวดิ่งทันทีทันใด ซึ่งก็เชื่อขนมกินได้เลยครับว่า “มันเกิดจากแผ่นดินไหว”

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: