เรียนรู้

นักธรณีวิทยา เขาบอกตำแหน่งและการวางตัวของวัตถุบนโลกแบบไหน

เมื่อนักสำรวจหรือนักธรณีวิทยาค้นพบอะไรบางอย่างและต้องการที่จะบอกตำแหน่งหรือการวางตัวของวัตถุ หรือตัวละครที่พิจารณานั้น นักธรณีวิทยามีวิธีการบอกเป็นหลักเป็นการ โดยอันดับแรกจะต้องแปลความหรือมองวัตถุหรือตัวละครนั้นให้อยู่ในเชิงเรขาคณิตเสียก่อน ว่าเป็น จุด เส้น ระนาบ หรือจะเป็น รูปทรง ที่มีปริมาตรหลังจากนั้นในแต่ละชนิดก็จะมีรูปแบบของการบรรยายหรือพรรณนาตำแหน่งและการวางตัวที่แตกต่างกัน ดังนี้

จุด (Point)

ในกรณีของวัตถุที่พิจารณาว่าเป็นจุด เช่น ตำแหน่งหมู่บ้านตำแหน่งภูเขาไฟ หรือ จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว ฯลฯ การบรรยายในเบื้องต้นจะเน้นไปที่การระบุตำแหน่งบนพื้นโลก ซึ่งตามหลักสากลทั่วไปนิยมบอกเป็นพิกัด ดังนี้

ลองจิจูดละติจูดความลึกปีเดือนวันชั่วโมงนาทีMwmbMs
93.7303.28182005072714054.65.0
92.6009.18412004123006384.74.9
94.0808.00122005013003444.75.0
96.0519.61162005020807204.75.2
94.3704.97332005021923454.74.9
94.1202.62122005022520404.75.14.3
91.3109.05292005030721324.74.94.5
94.5405.09362005033114274.75.04.2

ตัวอย่างฐานข้อมูลแผ่นดินไหวที่ตรวจวัดได้จากเครื่องมือตรวจวัดแผ่นดินไหว

แผนที่โลกแสดงแผ่นดินไหวขนาด 5.0 ขึ้นไป ที่เคยเกิดขึ้นและบันทึกไว้ได้ในช่วงปี ค.ศ. 1900-2020 (120 ปี) จากฐานข้อมูลของหน่วยงาน International Seismological Centre (ISC) หมายเหตุ : วงกลมขาว คือ แผ่นดินไหวขนาด 5.0-5.9 วงกลมฟ้า คือ แผ่นดินไหวขนาด 7.0-7.9 วงกลมส้ม คือ แผ่นดินไหวขนาด 8.0-8.9 วงกลมแดง คือ แผ่นดินไหวขนาด 9.0 ขึ้นไป

1) ละติจูด (latitude) หรือ เส้นรุ้ง คือ การกำหนดตำแหน่งในแนวระนาบขนานกับ เส้นศูนย์สูตร (Equator) ด้วยระยะทางเชิงมุมในแนวตั้งบนพื้นโลกจากจุดศูนย์กลางโลก ละติจูดแต่ละเส้นจะห่างกัน 1 องศา ประกอบด้วยเส้นที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร 90 เส้น และใต้เส้นศูนย์สูตรอีก 90 เส้น

2) ลองจิจูด (longitude) หรือ เส้นแวง คือ ตำแหน่งแนวตั้ง ด้วยระยะทางเชิงมุมในแนวนอนบนเส้นศูนย์สูตรจากจุดศูนย์เริ่มต้นที่ เมริเดียนย่านกลาง (Prime Meridian) หอดูดาวเมืองกรีนิช อังกฤษ และแบ่งเส้นย่อยไปทางทิศตะวันออกและตกด้านละ 180 เส้น

หลักการนับและลงพิกัดตำแหน่งวัตถุต่างๆ ที่อยู่บนโลก

เส้น (Line)

ในกรณีของวัตถุบนโลกที่พิจารณามีรูปทรงเป็นแบบเส้น เช่น แนวถนน แนวรอยแตกของหิน แนวรอยเลื่อนแผ่นดินไหว แนวการไหลของทางน้ำหรือแม่นำ้ ฯลฯ นอกจากการบอกตำแหน่งของเส้นว่าอยู่ตรงไหนบนโลก สิ่งที่นักธรณีวิทยาต้องอธิบายเพิ่มเติมคือ เส้นดังกล่าววางตัวอยู่ในแนวทางใด ที่เรียกว่า แนวระดับ หรือ แนวการวางตัว (strike) ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นการบอก มุมที่เบี่ยงเบนออกมาจากทิศเหนือที่ใช้เป็นหลักตั้งต้น

โดยปัจจุบัน ระบบการบอกทิศทางการวางตัว (direction system) ที่นิยมใช้และเป็นมาตรฐานสากลทั่วโลกมีอยู่ 2 ระบบ ได้แก่

  • ระบบแอซิมัท (azimuth) คือ บอกทิศของเส้นจากจุดเริ่มต้นไปจุดปลาย โดยวัดมุมตามเข็มนาฬิกา (clockwise) เทียบกับทิศเหนือ มีค่า 0-360o
  • ระบบแบริงส์ (bearing) คือ บอกทิศของเส้น โดยวัดมุมเอียงจาก ทิศเหนือหรือใต้ไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตก มีค่าไม่เกิน 90o
การบอกทิศของเส้นด้วยระบบแอซิมัทและระบบแบริงส์

ตัวอย่างเช่น แนวรอยเลื่อนวางตัวเบี่ยงเบนจากทิศเหนือ 155o (ระบบแอซิมัท) มีความหมายเดียวกับแนวรอยเลื่อนวางตัวเบี่ยงออกจากทิศใต้ไปทางตะวันออก 25o หรือ S25oE ในระบบแบริงส์ หรือแนวทางน้ำวางตัวเบี่ยงเบนจากทิศเหนือ 330o (ระบบแอซิมัท) มีความหมายเดียวกับแนวรอยเลื่อนวางตัวเบี่ยงออกจากทิศเหนือทวนเข็มนาฬิกาออกไป 30o หรือ N30oW ในระบบแบริงส์

นอกจากนี้ในการบอกแนวเส้นเราสามารถบอกได้ทั้งสองด้านที่ตรงกันข้ามกันเนื่องจากไม่มีนัยยะสำคัญว่าด้านไหนหัวอันไหนห่าง เช่น ถนนเส้นนี้วางตัวอยู่ในแนว 330o หรือ 240o (ระบบแอซิมัท) ซึ่งทั้งสองข้างและมีองศาต่างกัน 90o หรือตรงกันข้ามกัน เป็นต้น หรือถ้าในระบบแบริงส์ แนวรอยแตกของหินแนวนี้วางตัวอยู่ในแนว NE-SW และ NW-SE เป็นต้น ซึ่งทั้งสองค่ามีความหมายเดียวกันในกรณีของการอธิบายการวางตัวของเส้น

ระนาบ (Plane)

ในกรณีของวัตถุทางธรณีวิทยามีความใกล้เคียงกับความเป็น ระนาบ (plane) เช่น ระนาบการวางตัวของชั้นหิน (bedding plane) หรือ ระนาบรอยเลื่อน (fault plane) ในการบอกทิศทางการวางตัวจะแตกต่างจากการบอกของแนวเส้น ทั้งนี้เนื่องจาก การเอียงเท (dip direction) ของระนาบไปทิศทางใด ก็จะมีผลต่อทิศทางการวางตัวด้วย โดยที่ด้านการวางตัวและด้านตรงข้ามจะมีซักดิ์ศรีไม่เท่ากัน โดยรายละเอียดของทั้ง 3 ค่า การบอกระนาบในทางธรณีวิทยา มีดังนี้ (ดูรูปแบบจำลองด้านล่างประกอบจะทำให้เข้าใจง่ายขึ้น)

การวางตัวและการเองเทของระนาบต่างๆ ในทางธรณีวิทยา
  • แนวระดับ (strike) คือ ทิศทางตั้งฉากกับแนวไหลของน้ำบนผืนระนาบของโครงสร้างทางธรณีวิทยา นิยมใช้เป็นมุมแอซิมัท (ดูรูปประกอบ)
  • แนวมุมเท (dip direction) คือ ทิศทางของแนวไหลของน้ำบนผืนระนาบของโครงสร้างทางธรณีวิทยา (วัดบนระนาบนอน) ตั้งฉากกับแนวระดับนิยมใช้เป็นมุมแอซิมัท (ดูรูปประกอบ)
  • มุมเท (dip / dip angle) คือ มุมระหว่างระนาบของโครงสร้างทางธรณีวิทยากับระนาบนอนโดยวัดจากระนาบนอนลงไปยังระนาบของโครงสร้างทางธรณีวิทยา (ดูรูปประกอบ)
การวางตัวของระนาบ (Orientation of Plane)

ข้อสังเกต แนวมุมเท (dip direction) จะทำมุมมากกว่าหรือนำหน้า แนวระดับ (strike) อยู่ 90o เสมอ เช่น ถ้าตรวจวัดแนวระดับว่าวางตัวเบี่ยงไปจากทิศเหนือ 90o นั่นหมายความว่าแนวมุมเอียงมีค่า 180o

การเลื่อนตัว (Movement)

มุมเลื่อนตัว (rake angle) เป็นการบอกทิศทางการเลื่อนตัวของระนาบในเชิงสัมพัทธ์หรือเชิงเปรียบเทียบระหว่าง ผนังพื้น (footwall) และ ผนังแขวน (hangingwall) โดยหลักการการบอกทิศทางคือ ให้มองผนังพื้นเปรียบเสมือนเข็มทิศโดยที่ทิศ 0o หรือทิศเหนือชี้ไปในแนวเดียวกับ แนวระดับ (strike) หลังจากนั้น การกวาดองศาให้กวาดทวนเข็มนาฬิกา ซึ่งทิศทางในแต่ละมุมคือแนวการเลื่อนตัวของผนังแขวนเมื่อเทียบกับผนังพื้น

พื้นที่ส่วนต่างๆ ที่ถูกแบ่งระหว่างระนาบรอยเลื่อน (สันติ ภัยหลบลี้, 2555)
รูปแบบการอ่านค่าและการกวาดมุมเลื่อนตัว (rake angle)

ตัวอย่างเช่น ระนาบรอยเลื่อนแสดงมุมเลื่อนตัว 0o นั่นหมายความว่า การเลื่อนตัวของรอยเลื่อนเป็นแบบ รอยเลื่อนแบบซ้ายเข้า (sinistral หรือ left-lateral fault) หากมุมเรื่องตัว 90o หมายถึงรอยเลื่อนเป็นแบบ รอยเลื่อนย้อน (reverse fault) หากการเลื่อนตัว 180o หมายถึงรอยเลื่อนเป็น รอยเลื่อนแบบขวาเข้า (dextral หรือ right-lateral fault) และหากมุมการเลื่อนตัวเป็น 270o หมายความว่ารอยเลื่อนมีการเลื่อนตัวแบบ รอยเลื่อนปกติ (normal fault)

การเลื่อนตัวของรอยเลื่อนรูปแบบต่างๆ
(ซ้าย) รอยเลื่อนปกติ รัฐเนวาดา สหรัฐอเมริกา มุมเลื่อนตัว (rake angle) = 270o (ขวา) รอยเลื่อนย้อน อิรัก มุมเลื่อนตัว (rake angle) = 90o
รอยเลื่อนตามแนวระดับ แบบซ้ายเข้า รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา มุมเลื่อนตัว (rake angle) = 0o

มุมเลื่อนตัว (rake angle) มีประโยชน์อย่างมากในการบอกทิศทางการเลื่อนตัวของระนาบรอยเลื่อน โดยผู้ที่สนใจข้อมูลจำพวกนี้ สามารถเข้าถึงได้จากฐานข้อมูลกลไกการเกิดแผ่นดินไหวหรือกลไกการเลื่อนตัวของรอยเลื่อนจากเว็บไซต์ https://eps.harvard.edu/links/yahoo-search หรือสามารถตรวจวัดได้เองจาก รอยครูดของหินจากการเลื่อนตัว (slickenside)

ทั้งหมดนี้ก็คือหลักการสากลที่นักสำรวจหรือนักธรณีวิทยาใช้ในการบรรยายในเบื้องต้น ถึงตำแหน่ง ทิศทางการวางตัวรวมทั้งชนิดของตัวละครหรือวัตถุทางธรณีวิทยา ที่พิจารณา

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

Share: