แผ่นดินไหวใต้ทะเล vs บนบก — ทำไมวงแหวนแห่งไฟถึงเกิดสึนามิ

แผ่นดินไหวขนาดเท่ากันสองครั้ง ครั้งหนึ่งทำให้เกิดสึนามิข้ามมหาสมุทร อีกครั้งไม่เกิดอะไรเลย ความต่างไม่ได้อยู่ที่ขนาด แต่อยู่ที่ว่าพื้นทะเลขยับ "แนวไหน"

Subduction — เครื่องยนต์ของวงแหวนแห่งไฟ

เปลือกโลกไม่ได้เป็นชิ้นเดียว แต่แตกเป็นแผ่นหลายสิบแผ่นที่เคลื่อนที่ตลอดเวลาด้วยความเร็วราวไม่กี่เซนติเมตรต่อปี พอๆ กับความเร็วที่เล็บมืองอก เมื่อแผ่นสองแผ่นชนกัน แผ่นที่หนาแน่นกว่าซึ่งมักเป็นแผ่นมหาสมุทร จะมุดลงไปใต้แผ่นที่เบากว่า กระบวนการนี้เรียกว่า การมุดตัว (subduction)

รอบมหาสมุทรแปซิฟิกเต็มไปด้วยแนวมุดตัวแบบนี้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่แนวนี้ได้ชื่อว่าวงแหวนแห่งไฟ การมุดตัวสร้างสองอย่างพร้อมกัน คือ แผ่นดินไหว จากการที่แผ่นสองแผ่นเสียดสีและติดขัดกัน และ ภูเขาไฟ จากการที่แผ่นที่มุดลงไปพาน้ำลงไปด้วย ทำให้หินในชั้นแมนเทิลหลอมตัวง่ายขึ้นแล้วดันขึ้นมาเป็นแมกมา

กลไกของแผ่นดินไหวใหญ่ที่แนวมุดตัวคือสิ่งที่เรียกว่า stick-slip แผ่นทั้งสองไม่ได้ไถลผ่านกันอย่างราบรื่น แต่ติดล็อกกันอยู่นานหลายสิบถึงหลายร้อยปี สะสมความเครียดไปเรื่อยๆ จนถึงจุดที่หินทนไม่ไหว แล้วปลดปล่อยออกมาในไม่กี่นาที ยิ่งล็อกไว้นานและพื้นที่ล็อกกว้าง แผ่นดินไหวที่ตามมายิ่งใหญ่

ทำไมแผ่นดินไหวใหญ่ที่สุดถึงอยู่ใต้ทะเลเสมอ

ถ้าดูรายชื่อแผ่นดินไหวที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่มีการตรวจวัด จะเห็นรูปแบบชัดเจนมาก คือเกือบทั้งหมดเกิดที่แนวมุดตัวใต้ทะเล ไม่ใช่บนบก

เหตุผลอยู่ที่ขนาดของรอยเลื่อน แผ่นดินไหวจะใหญ่แค่ไหนขึ้นกับพื้นที่ของรอยแตกที่ขยับพร้อมกัน รอยเลื่อนบนบกส่วนใหญ่มีความยาวและความลึกจำกัด แต่แนวมุดตัวใต้ทะเลเป็นแผ่นเรียบขนาดมหึมาที่ทอดยาวได้เป็นพันกิโลเมตรและลึกลงไปหลายสิบกิโลเมตร เมื่อพื้นที่ขนาดนั้นขยับพร้อมกัน พลังงานที่ปล่อยออกมาจึงมหาศาล

เหตุการณ์สุมาตรา–อันดามัน ปี 2547 เป็นตัวอย่างที่ชัดที่สุด รอยแตกครั้งนั้นยาวกว่าพันกิโลเมตร ใช้เวลาแตกต่อเนื่องหลายนาที ซึ่งยาวนานผิดปกติสำหรับแผ่นดินไหว และเป็นเหตุผลที่มันปลดปล่อยพลังงานได้ระดับ M9.1

เงื่อนไข 4 ข้อที่ทำให้เกิดสึนามิ

แผ่นดินไหวใต้ทะเลส่วนใหญ่ ไม่ ทำให้เกิดสึนามิ ต้องครบเงื่อนไขเหล่านี้ค่อนข้างพร้อมกัน

1. ต้องเกิดใต้ทะเลหรือใกล้ชายฝั่งมาก — ต้องมีมวลน้ำอยู่เหนือจุดที่พื้นขยับ ไม่มีน้ำก็ไม่มีคลื่น
2. พื้นทะเลต้องขยับในแนวดิ่ง — นี่คือข้อที่สำคัญที่สุด รอยเลื่อนที่ไถลด้านข้าง (strike-slip) แม้ขนาดใหญ่มากก็มักไม่สร้างสึนามิ เพราะไม่ได้ยกหรือกดมวลน้ำ ส่วนแนวมุดตัวเป็นการดันขึ้น-ลงในแนวดิ่งโดยตรง
3. ขนาดต้องใหญ่พอ — โดยทั่วไปเริ่มมีนัยสำคัญที่ราว M7.5 ขึ้นไป และมักรุนแรงข้ามมหาสมุทรเมื่อเกิน M8.5
4. ต้องตื้นพอ — แผ่นดินไหวที่ลึกมาก แม้ขนาดใหญ่ ก็ไม่ทำให้พื้นทะเลด้านบนขยับมากพอ

เมื่อพื้นทะเลถูกยกขึ้นอย่างฉับพลัน มวลน้ำทั้งคอลัมน์เหนือมันถูกยกตามไปด้วย แล้วยุบลงด้วยแรงโน้มถ่วง กลายเป็นคลื่นที่แผ่ออกทุกทิศ ในทะเลลึกคลื่นนี้สูงไม่ถึงเมตรและเรือกลางทะเลแทบไม่รู้สึก แต่เดินทางเร็วระดับ 700–800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบเท่าเครื่องบินโดยสาร

อันตรายเกิดตอนคลื่นเข้าใกล้ชายฝั่ง เมื่อน้ำตื้นขึ้น ความเร็วลดลงแต่พลังงานเท่าเดิม คลื่นจึงถูกบีบให้สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และเนื่องจากมันไม่ใช่คลื่นลูกเดียวแต่เป็นชุดคลื่นที่มาต่อเนื่อง ลูกแรกจึงมักไม่ใช่ลูกที่ใหญ่ที่สุด

ใต้ทะเล vs บนบก — เทียบให้เห็นภาพ

แล้วไทยอยู่ตรงไหนของสมการนี้

ประเด็นที่ต้องเข้าใจให้ตรงคือ ความเสี่ยงสึนามิของไทยไม่ได้มาจากวงแหวนแห่งไฟ แต่มาจาก ร่องมุดตัวซุนดา ในมหาสมุทรอินเดียทางตะวันตกของเกาะสุมาตรา ซึ่งเป็นแนวเดียวกับที่ก่อเหตุปี 2547

แผ่นดินไหวใหญ่ที่ญี่ปุ่น ชิลี หรืออะแลสกา แม้จะรุนแรงกว่า ก็แทบไม่มีทางส่งสึนามิมาถึงฝั่งอันดามัน เพราะพลังงานถูกแผ่นดินและหมู่เกาะในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้กั้นไว้เกือบทั้งหมด ดูจากแผนที่การกระจายพลังงานของ NOAA ด้านบนจะเห็นชัดว่าลำพลังงานพุ่งข้ามแปซิฟิกไปทางอเมริกา ไม่ได้อ้อมเข้ามหาสมุทรอินเดีย

ส่วนอ่าวไทยมีความเสี่ยงต่ำกว่าฝั่งอันดามันมาก เพราะเป็นทะเลตื้นกึ่งปิดที่ล้อมด้วยแผ่นดินและคาบสมุทรมลายู คลื่นที่จะเข้ามาได้ต้องอ้อมผ่านช่องแคบซึ่งสลายพลังงานไปเกือบหมด

สิ่งที่ไทยควรกังวลมากกว่าคือ แรงสั่นสะเทือนระยะไกล จากรอยเลื่อนบนบกในเมียนมาและลาว ซึ่งเคยทำให้อาคารสูงในกรุงเทพฯ รู้สึกได้ชัด เนื่องจากชั้นดินอ่อนของที่ราบเจ้าพระยาขยายคลื่นคาบยาวที่ตรงกับคาบการสั่นของตึกสูง

สรุป

วงแหวนแห่งไฟเป็นแนวที่แผ่นเปลือกโลกมุดกัน ซึ่งเป็นกลไกเดียวกับที่สร้างทั้งแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดและแนวภูเขาไฟหนาแน่นที่สุดของโลก แผ่นดินไหวใหญ่ที่สุดเกิดใต้ทะเลเพราะแนวมุดตัวมีพื้นที่รอยแตกกว้างกว่ารอยเลื่อนบนบกมาก

แต่การเกิดสึนามิไม่ได้ขึ้นกับขนาดอย่างเดียว ต้องอยู่ใต้ทะเล ตื้นพอ ใหญ่พอ และที่สำคัญที่สุดคือพื้นทะเลต้องขยับในแนวดิ่ง สำหรับคนไทย สิ่งที่ต้องจับตาคือร่องซุนดาทางฝั่งอันดามัน ไม่ใช่แปซิฟิก

คำถามที่พบบ่อย

แผ่นดินไหวที่ญี่ปุ่นทำให้เกิดสึนามิที่ภูเก็ตได้ไหม

ในทางปฏิบัติแทบเป็นไปไม่ได้ เพราะพลังงานสึนามิเดินทางเป็นลำและถูกแผ่นดินกับหมู่เกาะในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้กั้นไว้ ฝั่งอันดามันจะได้รับผลจากแหล่งกำเนิดในมหาสมุทรอินเดียเป็นหลัก โดยเฉพาะร่องมุดตัวซุนดา

ทำไมคลื่นลูกแรกมักไม่ใช่ลูกที่ใหญ่ที่สุด

สึนามิเป็นชุดคลื่นหลายลูกที่มาต่อเนื่องกันเป็นนาทีถึงชั่วโมง ลูกที่ใหญ่ที่สุดอาจเป็นลูกที่สองหรือสาม การกลับลงไปที่ชายหาดหลังคลื่นลูกแรกผ่านไปจึงอันตรายมาก และเป็นสาเหตุการเสียชีวิตจำนวนมากในเหตุการณ์จริง

น้ำทะเลลดผิดปกติคือสัญญาณอะไร

เป็นสัญญาณเตือนตามธรรมชาติที่สำคัญที่สุด เกิดเมื่อร่องคลื่นมาถึงก่อนยอดคลื่น ทำให้น้ำถูกดูดออกจากชายฝั่งเห็นพื้นทรายเป็นบริเวณกว้าง ถ้าเห็นแบบนี้ให้ขึ้นที่สูงทันทีโดยไม่ต้องรอประกาศ เพราะเวลาที่เหลืออาจมีเพียงไม่กี่นาที

ทำไมตึกสูงในกรุงเทพฯ ถึงรู้สึกสั่นทั้งที่แผ่นดินไหวอยู่ไกลมาก

เพราะที่ราบภาคกลางของไทยเป็นชั้นดินอ่อนหนา ซึ่งขยายคลื่นแผ่นดินไหวคาบยาวที่เดินทางมาไกล คลื่นคาบยาวนี้ตรงกับคาบการสั่นตามธรรมชาติของอาคารสูง ทำให้ตึกสูงแกว่งชัดเจนกว่าบ้านเตี้ยในบริเวณเดียวกัน

แหล่งอ้างอิง

• USGS Earthquake Catalog — ข้อมูลขนาด ความลึก และตำแหน่งของเหตุการณ์ที่อ้างถึง
• NOAA Tsunami Warning Center — แบบจำลองการกระจายพลังงานสึนามิ
• ศูนย์เตือนภัยพิบัติแห่งชาติ (NDWC) — ระบบเตือนภัยสึนามิของไทยและทุ่นตรวจวัดในทะเลอันดามัน

อ่านต่อ: วงแหวนแห่งไฟเรียลไทม์ · แยกสัญญาณเตือน 3 ชนิด · แผ่นดินไหวใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์