การจำแนกที่ตั้งชั้นดินเพื่อจัดทำแผนที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหวจังหวัดเชียงราย

แผ่นดินไหวเป็นภัยพิบัติทางธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดิน อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อระบายความเครียดที่สะสมไว้ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลันในการปรับสมดุลของเปลือกโลก แผ่นดินไหวมักจะเกิดในบริเวณรอยเลื่อนที่ยังมีพลัง รอยเลื่อนมักเกิดอยู่ในบริเวณขอบเขตรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก

การวางตัวรับสัญญาณคลื่นตามแนวสำรวจแบบ Active MASW method และ แบบ Passive MASW method

จังหวัดเชียงรายถูกจัดให้เป็นพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อธรณีพิบัติภัยแผ่นดินไหวค่อนข้างสูงกว่าจังหวัดอื่นๆของประเทศไทย เนื่องจากถูกล้อมด้วยรอยเลื่อนที่มีพลัง (active fault) ที่สามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหวหลายรอยเลื่อน ได้แก่ กลุ่มรอยเลื่อนแม่อิงในจังหวัดเชียงราย กลุ่มรอยเลื่อนแม่ทา-เถินในจังหวัดเชียงใหม่ลำพูนและลำปาง กลุ่มรอยเลื่อนแม่ยมในจังหวัดแพร่ กลุ่มรอยเลื่อนแม่จัน-พะเยา ในจังหวัดเชียงราย พะเยา ลำปาง  หลายครั้งเป็นผลกระทบจากแผ่นดินไหวที่เกิดในระยะไกลในประเทศเมียนมาร์ ประเทศจีนตอนใต้ หรือในทะเลอันดามัน

จากบันทึกทางประวัติศาสตร์ ระบุว่าในปี พ.ศ. 1558 มีแผ่นดินไหวขนาดใหญ่เกิดขึ้นทำให้อาณาจักรโยนกนครยุบจมลงกลายเป็นหนองน้ำใหญ่ ปี พ.ศ. 2088 เกิดแผ่นดินไหวใหญ่ที่นครเชียงรายจนยอดเจดีย์หลวงสูง 86 เมตร หักพังลงมาเหลือ 60 เมตร และยังปรากฏเหตุการณ์แผ่นดินไหวต่อเนื่องมาตลอด ได้แก่เหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 6.7 ตามมาตราริกเตอร์ ที่เกิดขึ้นในประเทศเมียนมาร์เมื่อวันที่ 24 มีนาคม 2554 มีศูนย์กลางแผ่นดินไหวอยู่ห่างจากตัวอำเภอแม่สาย จังหวัดเชียงรายเพียง 30 กิโลเมตร สร้างความเสียหายต่อสิ่งก่อสร้างในจังหวัดเชียงรายหลายแห่งและยังเกิดปรากฏการณ์ทรายพุ (liquefaction) เป็นครั้งแรกของประเทศไทย โดยทั้งน้ำและดินตะกอนทรายถูกดันขึ้นมาสู่ผิวดินหลังเกิดแผ่นดินไหวในหลายพื้นที่ของจังหวัดเชียงราย และเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 เหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 6.3 ตามมาตราริกเตอร์ ที่อำเภอแม่ลาว จังหวัดเชียงราย ทำให้บ้านเรือนประชาชนเสียหายเป็นวงกว้างมากกว่า 8,000 หลัง

ความเสียหายของอาคารและสิ่งก่อสร้างต่างๆ นั้น เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดินจากคลื่นแผ่นดินไหว ซึ่งขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ขนาดของแผ่นดินไหว ระยะทางระหว่างสิ่งก่อสร้างและศูนย์กลางแผ่นดินไหว รวมทั้งคุณสมบัติเฉพาะของชั้นดินระดับตื้นที่อาคารสิ่งก่อสร้างเหล่านั้นตั้งอยู่ ซึ่งเป็นสิ่งที่สาคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่มีผลต่อการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของขนาดของคลื่นแผ่นดินไหว และยังมีผลต่อการตอบสนองต่อความถี่ของคลื่นแผ่นดินไหวที่แตกต่างกัน และเป็นปัจจัยหลักในการแบ่งเขตความรุนแรงของแผ่นดินไหว (seismic microzonation) ด้วย

พื้นที่จังหวัดเชียงรายมีลักษณะเป็นแอ่งตะกอน มีชั้นดินอ่อนที่ค่อนข้างหนาและวางตัวอยู่บนชั้นดินแข็ง ซึ่งสภาพดินลักษณะนี้สามารถขยายคลื่นแผ่นดินไหวได้หลายเท่าตัว  อย่างไรก็ตามข้อมูลจริงในอดีตมีค่อนข้างจำกัด ทำให้ไม่สามารถนำมาใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการวางแผนรับมือกับธรณีพิบัติภัยแผ่นดินไหวของจังหวัดเชียงรายได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

 ด้วยเหตุนี้ ผศ.ดร.ภาสกร ปนานนท์ อาจารย์ประจำภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ คณะวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงได้ร่วมกับนายบุรินทร์ เวชบรรเทิง ผู้เชี่ยวชาญด้านแผ่นดินไหวจากกรมอุตุนิยมวิทยา ทำการศึกษาอย่างจริงจังถึงการแบ่งเขตความรุนแรงของแผ่นดินไหว (seismic microzonation) ของจังหวัดเชียงราย เพื่อเป็นข้อมูลพื้นฐานในการจัดการความเสี่ยงด้านแผ่นดินไหวของจังหวัด เพื่อใช้จัดทำแผนที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหว โดยการจำแนกพื้นที่ตามคุณลักษณะการตอบสนองของชั้นดินต่อคลื่นแผ่นดินไหว  ใช้ข้อมูลที่เป็นปัจจัยแท้จริงที่มีผลต่อการเพิ่มขึ้นหรือลดลงโดยวัดการตอบสนองต่อความถี่ของการสั่นสะเทือนของพื้นดินจากแผ่นดินไหวในพื้นที่ด้วยวิธีวัดคลื่นขนาดเล็กที่ผิวดิน (microtremor) ได้แก่ ค่าความเร็วเฉือนเฉลี่ยที่ระดับความลึก 30 เมตร โดยวิธีการทางธรณีฟิสิกส์ นำมาคำนวณ ทำแผนที่ลักษณะเฉพาะการกระจายตัวความเร็วคลื่นเฉือนเฉลี่ยของชั้นดินที่ระดับความลึก 30 เมตร จำแนกลักษณะของชั้นดินตามเกณฑ์ของ National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP site classification)

ตัวอย่าง Phase Velocity (แกนนอน) – Frequency (แกนตั้ง) Transformation จากข้อมูล

การสำรวจ MASW บริเวณแอ่งเชียงราย

จากผลการสำรวจหาความเร็วคลื่นเฉือนด้วยการวิเคราะหืคลื่นผิวดินแบบหลายช่องสัญญาณ(Multichannel Analysis of Surface Wave ; MASW) ทำการศึกษาวัดค่าความเร็วของคลื่นเฉือนของชั้นดินที่ระดับความลึกต่าง ๆ จนถึงความลึก 30 เมตร (Vs30) ทั้งหมด 72 ตำแหน่ง ครอบคลุมแอ่งเชียงราย พบว่ามีค่า Vs30 อยู่ระหว่าง 151 – 457 เมตรต่อวินาที มีความสอดคล้องกับข้อมูลธรณีวิทยาในพื้นที่แอ่งเชียงรายเป็นอย่างดี จำแนกลักษณะของชั้นดินตามเกณฑ์ของ National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP site classification) ซึ่งสามารถระบุได้ว่าบริเวณที่มีค่า Vs30 น้อยกว่า 180 m/s มีความสัมพันธ์กับการกระจายตัวของตะกอนน้ำพา (alluvium deposit) จัดเป็นดินประเภทชั้นดินอ่อน (soft soil)  จำแนกได้อยู่ใน class E บริเวณที่มีค่า Vs30 180 – 360 m/s มีความสัมพันธ์กับการกระจายตัวของตะกอนน้ำพา (alluvium deposit) จัดเป็นดินประเภทชั้นดินอ่อนกึ่งแข็งตัว (stiff soil) จำแนกได้อยู่ใน class D  ซึ่งเป็นพื้นที่ส่วนใหญ่ และบริเวณที่มีค่า Vs30 360 – 457 m/s มีความสัมพันธ์กับการกระจายตัวของตะกอนเศษหินเชิงเขา (colluviums deposit) จัดเป็นดินประเภทชั้นดินอ่อนค่อนข้างแข็ง จนถึงเกือบเป็นหิน (dense soil and soft rock)  จำแนกได้อยู่ใน class C พบทางใต้ของขอบแอ่งเชียงราย สามารถแบ่งค่าได้หลักๆ 3 โซน โซน 1 ค่าความเร็วเฉลี่ยของคลื่นเฉือนของชั้นดินที่ระดับความลึก 30 เมตร (Vs30) อยู่ในช่วงต่ำกว่า 235 เมตร/วินาที ในบริเวณพื้นที่ตอนกลางของแอ่งและกระจายตัวไปทางด้านทิศเหนือ และบริเวณตัวเมืองเชียงราย โซน 2 ค่าความเร็วเฉลี่ยของคลื่นเฉือนของชั้นดินที่ระดับความลึก 30 เมตร (Vs30) อยู่ในช่วง 235 – 260 เมตร/วินาที ในบริเวณพื้นที่ตัวเมืองเชียงราย โซน 3 ค่าความเร็วเฉลี่ยของคลื่นเฉือนของชั้นดินที่ระดับความลึก 30 เมตร (Vs30) อยู่ในช่วงมากกว่า 260 เมตร/วินาที ในบริเวณพื้นที่บางบริเวณอำเภอเมืองจังหวัดเชียงรายและทิศใต้ของแอ่งหรือขอบแอ่งนั้นเอง

ในส่วนของการวัดการตอบสนองต่อความถี่ของการสั่นสะเทือนของพื้นดินด้วยวิธีวัดคลื่นขนาดเล็กที่ผิวดิน (microtremor) จำนวน 63 ตำแหน่ง มีค่าคาบการตอบสนองของพื้นดินอยู่ในช่วงคาบสั้นอยู่ระหว่าง 0.3-1 วินาที โดยเกิดทั่วทั้งแอ่งตะกอน ในส่วนบริเวณขอบแอ่งตะกอนจะมีคาบการสั่นไหวน้อยกว่า 0.3 วินาที แสดงให้เห็นว่าบริเวณขอบแอ่งส่วนใหญ่เป็นหินหรือชั้นดินแข็ง ทำให้ความถี่คลื่นต่ำในช่วงคาบยาวระหว่าง 1-4 วินาทีพบในบริเวณพื้นที่ตอนบนและตอนล่างของแอ่งซึ่งเป็นที่สะสมดินตะกอนกลางแอ่ง ดังนั้นแอ่งเชียงรายมีโอกาสได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหวที่มีขนาดปานกลางถึงขนาดใหญ่ทั้งที่เกิดในระยะใกล้และระยะไกล ที่อาจส่งผลกระทบต่อโครงสร้างอาคารสูงและสะพานที่ยาวได้

1) แสดงตำแหน่งจุดสำรวจด้วยวิธี MASW จำนวน  72 ตำแหน่ง

2)แสดงตำแหน่งจุดสำรวจด้วยวิธี microtremor observation จำนวน  63 ตำแหน่ง

3) แผนที่แสดงการแบ่งเขต (microzonation) โดยจำแนกตามค่าความเร็วเฉลี่ยของคลื่นเฉือนของ

ชั้นดินที่ระดับความลึก 30 เมตร (Vs30)

4) แสดงการแบ่งโซนของค่าความเร็วชั้นดินบริเวณพื้นที่ศึกษาทั้ง 3 โซน

ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาในครั้งนี้สามารถนำไปใช้ในการจำแนกพื้นที่ออกตามการตอบสนองของชั้นดินต่อคลื่นแผ่นดินไหว (seismic microzonation) และเมื่อนำไปรวมกับผลการศึกษาธรณีวิทยาแผ่นดินไหวของรอยเลื่อนต่างๆในประเทศไทย จะทำให้สามารถทำแผนที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหว (seismic hazard map) บริเวณจังหวัดเชียงรายที่มีความถูกต้องต่อไปในอนาคต

	ที่มาข้อมูล : โครงการวิจัยทุนอุดหนุนวิจัย มก. หัวหน้าโครงการ : ผศ.ดร.ภาสกร ปนานนท์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์   เรียบเรียง : ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : rdiwan@ku.ac.th
ผศ.ดร.ภาสกร ปนานนท์