คณะผู้วิจัย

1. ดร.ปัทมา พอดี มหาวิทยาลัยบูรพา (หัวหน้าโครงการวิจัย)

2. อาจารย์สุจินตนา ชมภูศรี มหาวิทยาลัยบูรพา

บทคัดย่อ Abstract

      การตรวจวัดการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ จังหวัดกาญจนบุรี ด้วยเทคนิค Time-series InSAR มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1. ศึกษาแผ่นดินไหวที่เคยเกิดขึ้นมาแล้วและอัตราการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ในอดีต 2. ประยุกต์เทคนิค Time series InSAR เพื่อหาความเร็วของการเคลื่อนตัวของแผ่นดินไหวบริเวณรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ในช่วง Interseismic และ 3. ศึกษาแนวทางการติดตามการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกบริเวณรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์และคาบอุบัติซ้ำ โดยอาศัยข้อมูลจากภาพถ่ายดาวเทียม RADARSAT-1 จำนวน 12 ภาพ ครอบคลุมพื้นที่ขนาด 50 x 50 ตารางกิโลเมตร ด้วยเทคนิค Time series InSAR ซึ่งอาศัยค่าต่างเฟสเป็นหลัก และนำผลลัพธ์มาวิเคราะห์ร่วมกับข้อมูลทางธรณีวิทยาและการสำรวจภาคสนาม

      ผลการศึกษาพบจำนวนจุดที่แสดงค่าการเคลื่อนตัวของแผ่นดินจำนวน 44,788 จุด มีค่าระหว่าง -39.7 ถึง 54.3 มิลลิเมตรต่อปี ผลลัพธ์ไม่พบรูปแบบการเคลื่อนตัวในช่วง Interseismic อย่างชัดเจน เนื่องจากสาเหตุ 3 ประการคือ 1. จำนวนภาพที่นำมาใช้งานไม่เพียงพอต่อการวิเคราะห์การเคลื่อนตัวขนาดเล็กได้ 2. ปัญหาเรื่อง Temporal Decorrelation อันมาจากพืชพรรณที่หนาแน่นและการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา ประกอบกับลักษณะภูมิประเทศที่ซับซ้อนทำให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่สะท้อนถึงค่าการเคลื่อนตัวบนพื้นผิวดินอย่างแท้จริง 3. การวางตัวของแนวรอยเลื่อนกับทิศทางของ LOS เกือบตั้งฉากกัน ทำให้วิเคราะห์การเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนในแนวระดับแบบเหลื่อมขวาไม่ชัดเจน ผลการศึกษาทางธรณีวิทยาพบคาบอุบัติซ้ำที่ 3,500 ปี และมีอัตราการเลื่อนตัวในอดีต 0.25 ถึง 0.56 มิลลิเมตรต่อปี สำหรับแนวทางการติดตามพฤติกรรมของรอยเลื่อนในอนาคตคือ วิเคราะห์จากภาพถ่ายดาวเทียม Sentinel-1 ซึ่งเป็นดาวเทียมที่เริ่มบันทึกภาพเมื่อปี พ.ศ. 2558 บันทึกภาพซ้ำ ณ ตำแหน่งเดิมทุก ๆ 12 วัน หากมีจำนวนภาพที่มากพออาจจะเห็นพฤติกรรมของรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ได้

คำสำคัญ : รอยเลื่อนมีพลัง, การเคลื่อนตัวในช่วงก่อนการเกิดแผ่นดินไหว, รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์, เทคนิคอินซาร์

      Using Time-series InSAR techniques to measure displacement of Srisawat fault, Kanchanaburi province is proposed to firstly study previous earthquakes and the past displacement rate of Srisawat fault, secondly apply Time-series InSAR techniques to determine the displacement rate in Interseismic period, and finally study on the tracking of crustal movement and recurrence period. The 12 SAR data from RADARSAT-1 satellite covering 50 x 50 km2 swath width were analyzed using phase different in Time-series technique together with geological and field survey data.

      The result showed that 44,788 PS points were observed, ranging from -39.7 to 54.3 mm per year. However, the result did not clearly reveal any pattern of movement during the Interseismic period, for the following given reasons: 1. The number of images used is not sufficient to analyze small movements. 2. Temporal decorrelation problem which comes from dense vegetation and changes over time comprising complex terrain making the results do not reflect the surface displacement 3. The alignment of fault line and the line of sight (LOS) were almost perpendicular so the displacement analysis of right lateral strike slip was uncertain. The geological study found that the recurrence period is 3,500 years and the past slip rate is ranging from 0.25 to 0.56 mm per year. For future work, the follow-up approach to study fault behavior is going to use the data from Sentinel-1 satellite, which began recording since 2015 with the repeated pass cycle to record data at the same location every 12 days. If a dataset is large enough, the displacement of the Srisawat fault possibly will be perceived.

Keywords : Active Fault, Interseismic Motion, Srisawat Fault, InSAR Technique

ที่มาและความสำคัญของโครงการ

      แผ่นดินไหว เป็นปรากฏการณ์ภัยธรรมชาติที่เกิดจากการเคลื่อนตัวโดยฉับพลันของแผ่นเปลือกโลก ส่วนใหญ่แผ่นดินไหวมักเกิดตรงบริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลกที่เป็นแนวแผ่นดินไหวของโลก การเคลื่อนตัวดังกล่าว เกิดขึ้นเนื่องจากชั้นหินหลอมละลายที่อยู่ภายใต้เปลือกโลก ได้รับพลังงานความร้อนจากแกนโลกและลอยตัวผลักดันให้เปลือกโลกมีการเคลื่อนตัวอยู่ตลอดเวลา ทำให้เปลือกโลกแต่ละชิ้นมีการเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่างๆกัน พร้อมกับมีการสะสมพลังงานไว้ภายใน การเกิดแผ่นดินไหวคือการเกิดการสั่นสะเทือนของพื้นดินอันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อลดแรงเค้นที่สะสมไว้ในเปลือกโลกออกมาและปรับสมดุลของเปลือกโลก ซึ่งทฤษฏีที่จะนำมาอธิบายกลไกการเกิดแผ่นดินไหวที่สอดคล้องกับรอยเลื่อนคือ Elastic Rebound Theory of Earthquake ทฤษฎีว่าด้วยการคืนตัวของวัตถุ อธิบายการสั่นสะเทือนเกิดจากการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนเมื่อเคลื่อนถึงจุดหนึ่งที่สามารถเอาชนะแรงเสียดทานที่อยู่ในชั้นหิน รอยเลื่อนจะเคลื่อนที่ออกจากกันพร้อมกับปลดปล่อยพลังงานออกมา หลังจากนั้นจะกลับคืนกลับมาในตำแหน่งเดิม ปฏิกิริยาการคืนตัวนี้เรียกว่า Elastic Rebound ส่วนพลังงานที่ถูกปลดปล่อยและสะสมนี้เรียกว่า Elastic Stain Energy ทฤษฎีนี้สนับสนุนแนวความเชื่อที่ว่า แผ่นดินไหวมีกลไกเกี่ยวข้องโดยตรงและใกล้ชิดกับแนวรอยเลื่อนต่างๆ โดยเฉพาะรอยเลื่อนมีพลัง กระบวนการเกิดแผ่นดินไหวมีความสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องของวงจรแผ่นดินไหวลักษณะการเกิดแผ่นดินไหวที่ซ้ำๆ และต่อเนื่องกัน จึงเป็นข้อมูลที่สำคัญในการวิเคราะห์และนำไปสู่แบบจำลองวงจรแผ่นดินไหว Reid’s Elastic Rebound คิดค้นโดย Harry Fielding Reid จากการสังเกตพฤติกรรมของแผ่นดินไหวที่ San Francisco เมื่อปี 1906 ในบริเวณรอยเลื่อน San Andreas ประเทศสหรัฐอเมริกาที่มีความยาวประมาณ 1,300 กิโลเมตร ซึ่งมีพฤติกรรมคล้ายคลึงกับรอยเลื่อน North Anatolian ที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น เมื่อนำแบบจำลอง Reid’s Elastic Rebound มาดัดแปลงให้สอดคล้องตามการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนตามแนวระดับเหลื่อมซ้าย สามารถอธิบายขั้นตอนการเกิดแผ่นดินไหวได้ ดังภาพ

      บริเวณขอบของชิ้นเปลือกโลกซึ่งเป็นส่วนที่ชนกัน และเสียดสีกัน หรือแยกออกจากกัน หากบริเวณขอบของชิ้นแผ่นเปลือกโลกใดๆ ผ่านหรืออยู่ใกล้กับประเทศใดๆ แล้วประเทศนั้นก็จะมีความเสี่ยงต่อภัยจากแผ่นดินไหวสูง เช่น ประเทศญี่ปุ่น ประเทศฟิลิปปินส์ ประเทศอินโดนีเซีย นิวซีแลนด์ เป็นต้น ในประเทศไทยมีการเกิดแผ่นดินไหวอยู่บ่อยครั้งตั้งแต่ในอดีตถึงปัจจุบันแต่มีระดับความรุนแรงไม่มาก ซึ่งจะพบได้บ่อยในบริเวณใกล้เคียงกับแนวรอยเลื่อนที่มีพลัง เช่น บริเวณภาคเหนือและภาคตะวันออกของประเทศไทย

      กลุ่มรอยเลื่อนศรีสวัสดิ เป็นรอยเลื่อนที่วางตัวในทิศตะวันตกของประเทศไทย มีความยาวประมาณ 220 กิโลเมตร เริ่มต้นพาดผ่านพื้นที่ของสหภาพพม่าต่อเนื่องเข้าเขตประเทศไทยในพื้นที่อำเภออุ้มผาง ของจังหวัดตาก อำเภอทองผาภูมิ ของจังหวัดกาญจนบุรี ผ่านอุทยานแห่งชาติห้วยขาแข้ง อำเภอบ้านไร่ จังหวัดอุทัยธานี ต่อเนื่องมาอำเภอศรีสวัสดิ์ อำเภอหนองปรือ และอำเภอบ่อพลอย ของจังหวัดกาญจนบุรี และอำเภอด่านช้างของจังหวัดสุพรรณบุรี รอยเลื่อนนี้วางตัวขนานมากับลำแม่น้ำแควใหญ่ จากการตรวจวัดด้วยเครื่องมือวัดแผ่นดินไหวพบว่าเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2526 ได้เกิดแผ่นดินไหวมีศูนย์กลางอยู่เหนืออ่างเก็บน้ำเขื่อนศรีนครินทร์ ใกล้ลำห้วยแม่พลู เกิดขึ้นตามแนวรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ ด้วยขนาด 5.9 แรงสั่นสะเทือนถึงกรุงเทพมหานคร และมีแผ่นดินไหวตามเกิดขึ้นอีกมากกว่าร้อยครั้ง

      InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) คือ เทคนิคที่ดีอีกวิธีหนึ่งในการหาความสูงภูมิประเทศสำหรับงานทางด้าน Remote Sensing หลักการทำงานที่สำคัญของเทคนิค InSAR คืออาศัยการวิเคราะห์ผลต่างเฟสของภาพ SAR ตั้งแต่สองภาพขึ้นไป (Phase Differential) ซึ่งภาพทั้งสองจะถูกบันทึกในตำแหน่งเดียวกันแต่คนละช่วงเวลา ผลต่างเฟสนี้สามารถนำมา สร้างแบบจำลองความสูงภูมิประเทศ (DEM) และสามารถศึกษาถึงรูปแบบการเปลี่ยนแปลง (Deformation Pattern) ในลักษณะต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก ภาพที่ถูกสร้างจากผลเฟสที่ต่างกันนี้เรียกว่า Interferogram เทคนิค InSAR เป็นเครื่องมือในการติดตามการเปลี่ยนแปลงที่ให้ระดับความถูกต้องถึงมิลลิเมตร สามารถวิเคราะห์พื้นที่ที่ยากต่อการเข้าถึง เช่น พื้นที่ภูเขาสูง พื้นที่ที่มีความลาดชัน เป็นต้น ทำให้ได้ข้อมูลในการวิเคราะห์ที่ต่อเนื่อง ซึ่งการนำเทคนิค InSAR มาใช้ในการศึกษาจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงและติดตามการเคลื่อนตัวของแผ่นดินในบริเวณรอยเลื่อนมีพลังได้ โดยมีรายละเอียดในการทำงานของ InSAR ดังภาพ

      InSAR สามารถหาค่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกได้ เช่น การเคลื่อนตัวของรอยเลื่อน การทรุดตัวของแผ่นดิน เป็นต้น สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทั้งในลักษณะช้าๆ หรือการเปลี่ยนแปลงแบบฉับพลัน ผลลัพธ์ที่ได้เป็นการเคลื่อนตัวของพื้นผิวโลกที่อยู่ในแนวเรดาร์ Line-of-sight เท่านั้น จากภาพที่ 5 สมมติให้ t1 คือช่วงเวลาที่บันทึกภาพในครั้งแรก t2 คือช่วงเวลาที่บันทึกภาพในครั้งต่อไป มีการเปลี่ยนแปลงของจุด P’ ไปยัง P เป็นระยะทาง D หากมีการเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศระหว่าง 2 ช่วงเวลา ค่าการเปลี่ยนแปลงจะมีทั้งค่าความสูงจากภูมิประเทศ Hp และค่าการเคลื่อนที่ของพื้นผิวโลก Dp ปะปนกันมา

      การศึกษาในครั้งนี้นำภาพ SAR มาประมวลผลด้วยเทคนิค Time-series InSAR เพื่อศึกษาพฤติกรรมของรอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ โดยใช้ภาพถ่ายจากดาวเทียม Radarsat- 1 ครอบคลุมพื้นที่รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ จังหวัดกาญจนบุรี ด้วยเทคนิค Time-series InSAR