ภูเขาไฟฟูจิ แนวโน้มปะทุครั้งใหม่ 5 ปัจจัยระเบิด ทำไมคนญี่ปุ่นต้องเตรียมพร้อม

ภูเขาไฟฟูจิ แนวโน้มปะทุครั้งใหม่ “นักธรณีวิทยา” พาสำรวจ 5 ปัจจัยระเบิดครั้งใหญ่ในอดีต ทำให้เถ้าภูเขาไฟปกคลุมท้องฟ้าดำทะมึนไปถึงโตเกียว พร้อมไขข้อสงสัยว่าทำไมคนญี่ปุ่นต้องเตรียมพร้อมการปะทุของลาวาครั้งใหม่

ภูเขาไฟฟูจิ หลายสัปดาห์ที่ผ่านมามีการประกาศเตือนจากผู้เชี่ยวชาญหลายท่านระบุว่าประชาชนในพื้นที่ตั้งแต่ภูเขาไฟฟูจิไปจนถึงซากามิฮาระ จังหวัดคานากาวะ ทางตะวันตกของกรุงโตเกียวเป็นเขตที่มีโอกาสสูงที่จะได้รับผลกระทบและควรอพยพหากภูเขาไฟฟูจิซึ่งเป็นภูเขาไฟที่สูงที่สุดในญี่ปุ่นปะทุอย่างรุนแรง

คณะผู้เชี่ยวชาญระบุว่า พื้นที่ดังกล่าวซึ่งจะได้รับเถ้าภูเขาไฟจากการปะทุของภูเขาไฟฟูจิหนาอย่างน้อย 30 เซนติเมตร ถือเป็นพื้นที่อันตรายที่สุดเมื่อแบ่งตามระดับการจำแนก 4 ระดับ สื่อจำนวนมากของญี่ปุ่นและนานาประเทศล้วนประโคมข่าวนี้อย่างแพร่หลาย

จึงขอปูพื้นความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับภูเขาไฟฟูจิในมุมมองของนักธรณีวิทยาอย่าง ดร.ประหยัด นันทศีล อาจารย์ประจำภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ซึ่งเคยร่วมทีมสำรวจทวีปแอนตาร์ติก รุ่น 58 ของประเทศญี่ปุ่น (58th Japanese Antarctic Research Expedition, JARE58) เป็นเวลา 4 เดือน ในช่วงคาบเกี่ยวระหว่างปี 2559-2560 ให้ข้อมูลว่า ที่ผ่านมา ดร.ประหยัด นันทศีล ได้ให้ข้อมูลว่าจากการค้นคว้าและรวบรวมเอกสารทางวิชาการด้านธรณีวิทยาที่กล่าวถึงภูเขาไฟฟูจิ โดยเฉพาะงานวิจัยของคณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวร่วมกับสถาบันวิจัยฟูจิและมหาวิทยาลัยยามากาตะซึ่งพอจะสรุปคร่าว ๆ ดังนี้

ภูเขาไฟฟูจิเป็นส่วนหนึ่งของเขตภูเขาไฟฟูจิ ซึ่งเป็นแนวภูเขาไฟที่ทอดยาวมาจากทางเหนือตั้งแต่หมู่เกาะมาเรียนาและหมู่เกาะอิซุผ่านคาบสมุทรอิซุไปจนถึงเกาะฮอนชูทางเหนือ นักธรณีวิทยาสังเกตว่าการมุดตัวของแผ่นแปซิฟิกใต้แผ่นฟิลิปปินส์ที่ร่องนันไกซึ่งทอดยาวไปตามชายฝั่งทางใต้ของญี่ปุ่น น่าจะเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ภูเขาไฟฟูจิเกิดการปะทุครั้งใหญ่และจากผลการศึกษาคาบการปะทุของภูเขาไฟฟูจิพบว่ามันจะปะทุครั้งใหญ่ทุก 500 ปีโดยประมาณ โดยรายงานการปะทุครั้งใหญ่ล่าสุดคือเดือนธันวาคม ค.ศ. 1707 ที่ทำให้เกิดเถ้าภูเขาไฟปกคลุมท้องฟ้าจนทำให้ตอนกลางวันมืดดังเช่นกลางคืนเลยทีเดียว ซึ่งภาวะเช่นนั้นพบเห็นได้ไกลไปจนถึงเอโดะ (โตเกียวในปัจจุบัน)

และเศษเถ้าภูเขาไฟจากการปะทุครั้งนั้นได้ฝังวัดและบ้านเรือนใกล้กับภูเขาไฟฟูจิไปทั้งหมดซึ่งนักธรณีวิทยารายงานว่าการปะทุครั้งดังกล่าวเกิดจากแผ่นดินไหวขนาด 8.4 ริกเตอร์ ซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณดังกล่าวล่วงหน้าเป็นเวลา 49 วัน หลังจากการปะทุครั้งใหญ่ดังกล่าวแล้วภูเขาไฟฟูจิก็สงบนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1707 เป็นต้นมา ฟูจิขยับตัวเป็นแผ่นดินไหวขนาดเล็กประปรายเท่านั้น ครั้งหลังสุดที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาด 6.4 ริกเตอร์ได้เกิดขึ้นที่เชิงเขาทางทิศใต้ในช่วงไม่กี่วันหลังจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่เซนไดในปี ค.ศ. 2011

ภูเขาไฟฟูจิ ตั้งอยู่ในภาคกลางของญี่ปุ่น อยู่ใกล้กับจุดบรรจบกันของแผ่นเปลือกโลกสามแผ่น ได้แก่ แผ่นทะเลฟิลิปปินส์ ยูเรเซีย (หรืออามูเรียน) และอเมริกาเหนือ (หรือโอค็อตสค์) เป็นภูเขาไฟที่สูง 3,776 เมตร จากฐานถึงปลายยอดเขาและมีความโดดเด่นกว่าภูเขาไฟอื่นๆ ในญี่ปุ่นอย่างน้อย 5 ประการ ได้แก่ ปริมาตรของเถ้าและลาวาที่พ่นออกมาแต่ละครั้ง องค์ประกอบ รูปแบบการปะทุ ตำแหน่งปล่องภูเขาไฟ และอันตราย โดยภูเขาไฟฟูจิเคยพ่นเถ้าภูเขาไฟออกมาในปริมาตรประมาณ 400–500 ลูกบาศก์กิโลเมตรมาแล้ว แม้ว่าจะปะทุในช่วง 80,000–100,000 ปีที่ผ่านมานั้นจะพ่นโดยเฉลี่ยที่ 4–6 ลูกบาศก์กิโลเมตร/หนึ่งพันปี แต่ก็นับว่ามากกว่าภูเขาไฟลูกอื่นๆ ที่มักจะพ่นออกมาเพียง 0.01 ถึง 0.1 ลูกบาศก์กิโลเมตร/หนึ่งพันปี เท่านั้น

ในเรื่องขององค์ประกอบของลาวาที่ฟูจิพ่นออกมานั้นส่วนใหญ่เป็นหินบะซอลต์ตัวอย่างเช่น การปะทุของภูเขาไฟโจกัน (เป็นชื่อของการปะทุแต่ละครั้ง) ในปีค.ศ. 864–866 ซึ่งเป็นหนึ่งในสองการปะทุครั้งใหญ่ที่สุดในช่วง 2,000 ปีที่ผ่านมานั้นฟูจิได้ลาวาบะซอลต์ออกมาประมาณ 1.4 ลูกบาศก์กิโลเมตร ในขณะที่ภูเขาไฟในแนวมุดตัวเดียวกันหรือแนวอื่นๆ พ่นพวกลาวาที่มีแอนดีไซต์และไรโอไลต์เป็นหลัก

ประการที่สาม ภูเขาไฟฟูจิปะทุได้ทั้งสองรูปแบบ คือการปะทุแบบไม่รุนแรง (effusive eruptions) ด้วยการพ่นลาวาออกจากปากปล่องไปบนฟ้าไม่สูงมากแล้วไหลเป็นทางซึ่งการปะทุแบบนี้เกิดได้ถ้าลาวามีปริมาณซิลิกาค่อนข้างต่ำหรือที่เรารู้จักคือลาวาที่เย็นตัวกลายเป็นหินบะซอลต์

นอกจากนี้ฟูจิซังก็ยังมีการปะทุแบบระเบิดรุนแรง (explosive eruptions) ได้ในบางครั้งเช่นกันซึ่งเป็นเพราะลาวาที่มาในรอบนั้นมีสารประกอบซิลิกา (SiO2) มากจึงทำให้มีความหนืดมาก เมื่อหนืดมากก็ทำให้มันเคลื่อนที่ลำบาก ต้องสะสมแรงดันให้มากจึงจะผลักตัวเองออกมาได้เลยกลายเป็นการปะทุที่รุนแรงและหินที่ได้ก็เป็นหินไรโอไลต์หรือเดไซต์(สีจาง)

แม้ว่าฟูจิซังจะปะทุแบบ effusive eruption เป็นหลัก แต่ก็มีการปะทุบางครั้งที่เป็นแบบ explosive eruption ดังเช่นการปะทุในปี 1707 ซึ่งเป็นหนึ่งในการปะทุครั้งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในช่วง 2000 ปีที่ผ่านมาซึ่งพ่นทั้งบะซอลต์และดาไซต์รวมประมาณ 1.6 ลบ.กม.

ประการที่สี่ ภูเขาไฟฟูจิปะทุได้ทั้งจากยอดเขาและจากด้านข้างเนื่องจากสนามความเค้นโดยรอบรอบๆ ภูเขาไฟฟูจิถูกควบคุมโดยการบีบอัดจากทิศตะวันตกเฉียงเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้เนื่องจากการชนกับแผ่นเปลือกสมุทรฟิลิปปินส์ ปล่องภูเขาไฟจึงกระจายตัวอยู่ที่ด้านข้างทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือและตะวันออกเฉียงใต้เป็นหลัก ในความเป็นจริงการปะทุของภูเขาไฟฟูจิทั้งหมดในช่วง 2,200 ปีที่ผ่านมา ล้วนเกิดขึ้นจากด้านข้างมากกว่าจะเกิดจากยอดเขา ประวัติการปะทุดังกล่าวบ่งชี้ว่าพื้นที่ขนาดใหญ่หลายแห่งอาจตกอยู่ภายใต้ภัยคุกคามจากลาวาที่ไหลลงสู่เบื้องล่าง

ประการสุดท้าย ภูเขาไฟฟูจิอยู่ห่างจากเขตมหานครโตเกียวเพียง 100 กม. ประชากรมากกว่า 30 ล้านคน ในพื้นที่ดังกล่าวจึงเสี่ยงต่ออันตรายจากการปะทุของฟูจิเป็นอย่างสูง จากหลักฐานทางธรณีวิทยาพบว่าการปะทุครั้งล่าสุดมีความรุนแรงมากจนเขตมหานครโตเกียวถูกปกคลุมด้วยเถ้าภูเขาไฟหนาถึง 100 มม.4 การปะทุครั้งนั้นเริ่มขึ้น 49 วันภายหลังจากเกิดแผ่นดินไหวขนาดแมกนีจูด 8.5 ในบริเวณใกล้เคียงดังกล่าวข้างต้น การปะทุแบบเดียวกันหรือคล้ายกันนี้อาจเกิดขึ้นได้ในอนาคตซึ่งจะทำให้เกิดอันตรายต่อโตเกียวและบริเวณโดยรอบไม่ต่างกันก็เป็นได้ด้วยเหตุนี้ภูเขาไฟฟูจิจึงได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นโดยใช้วิธีการทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์เพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการ ระบบปล่องลำเลียงแมกมา และรูปแบบการปะทุที่อาจเกิดขึ้นได้ของภูเขาไฟ

Aoki และคณะ7 ได้สรุปความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับภูเขาไฟฟูจิโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลพื้นฐานที่จำเป็นในการทำความเข้าใจการปะทุของภูเขาไฟโจกันและโฮเออิ (เป็นชื่อของการปะทุแต่ละครั้งของฟูจิ) โดยตีพิมพ์ไว้ในวารสาร Earth-Science Reviews ในปี 2019 ซึ่งนำเสนอความเห็นถึงวิธีการประเมินขนาด ตำแหน่งที่จะได้รับผลกระทบ ช่วงเวลาที่อาจเกิดการปะทุ และรูปแบบของการปะทุครั้งต่อไป ข้อมูลเชิงสถิติชี้ให้เห็นว่าการปะทุครั้งต่อไปของภูเขาไฟฟูจิมีแนวโน้มที่จะมีลาวาและเถ้าภูเขาไฟปริมาณมากและกินเวลานานเพราะฟูจิว่างเว้นจากการปะทุมาเป็นระยะเวลานานมากกว่า 300 ปีแล้ว

วิวัฒนาการของภูเขาไฟฟูจิและการปะทุในช่วงเวลาที่ผ่านมาไม่นานนี้

วิวัฒนาการและธรณีวิทยาของภูเขาไฟฟูจิได้รับการรวบรวมไว้อย่างกว้างขวางตั้งแต่การยุคบุกเบิกโดยศาสตราจารย์ฮิโรมิจิ สึยะ ในช่วงทศวรรษ 1930 นักธรณีวิทยาชาวญี่ปุ่นหลายทีมจึงพยายามสรุปวิวัฒนาการและการปะทุของภูเขาไฟฟูจิในอดีต ซึ่งพอจะสรุปคร่าวๆ ดังนี้

วิวัฒนาการของฟูจิในช่วงก่อน 1 แสนปี

การขุดเจาะชั้นตะกอนเถ้าภูเขาไฟเผยให้เห็นว่าวิวัฒนาการของภูเขาไฟฟูจิแบ่งออกเป็นหลายลำดับขั้น โดย Yoshimoto และคณะ10 ได้นำเสนอรูปที่แสดงตำแหน่งแต่ละช่วงเวลาของภูเขาไฟฟูจิและภูเขาไฟอาชิทาเกะ (รูปที่ 1) พร้อมลำดับขั้นการวิวัฒนาการดังนี้ ขั้นแรกภูเขาไฟอาชิทาเกะทางทิศใต้ของภูเขาไฟฟูจิในปัจจุบันเริ่มก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 400,000 ปีก่อน ภูเขาไฟโคมิทาเกะที่มีอยู่ก่อนแล้วซึ่งตั้งอยู่ทางทิศเหนือของภูเขาไฟฟูจิในปัจจุบันเริ่มเติบโตขึ้นพร้อมกับการปะทุของลาวาบะซอลต์ เมื่อประมาณ 270,000 ปีที่ผ่านมาและจบลงด้วยการปะทุของแมกมาบะซอลต์ แอนดีไซต์และดาไซต์

เมื่อประมาณ 160,000 ปีก่อน ต่อมาภูเขาไฟโคมิทาเกะก่อตัวขึ้นอีกครั้งด้วยการปะทุของลาวาบะซอลต์บนภูเขาไฟโคมิทาเกะที่มีอยู่แล้ว ในระหว่างประมาณ 160,000 ถึง 100,000 ปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงที่ส่วนภูเขาไฟฟูจิที่อายุน้อยที่สุดในบรรดาสามภูเขาไฟในกลุ่มนั้นก็ได้เริ่มก่อตัวขึ้น Yoshimoto และคณะ เสนอว่าการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างทางธรณีวิทยาในภูมิภาคเมื่อประมาณ 150,000 ปีที่แล้วอาจเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของหินจากภูเขาไฟโคมิตาเกะที่มีอยู่ก่อนแล้วไปเป็นภูเขาไฟลูกอื่นๆในเวลาต่อมาแต่ข้อสันนิษฐานนี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ ภายหลังจากนั้นก็มีการปะทุอีกจำนวนมากซึ่งคณะผู้วิจัยเรื่องนี้ได้รวบรวมไว้โดย Aoki และคณะ (2019)

การปะทุสมัยใหม่

แม้ว่าภูเขาไฟฟูจิจะไม่ปะทุอีกเลยนับตั้งแต่ปี 1707 ถึงกระนั้นก็ตามแผ่นดินไหวความถี่ต่ำในระดับลึกก็ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่มีการสังเกตการณ์แผ่นดินไหวครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 จำนวนของแผ่นดินไหวความถี่ต่ำในระดับลึกมีจำนวนเพิ่มขึ้นในปี 2000–2001 อย่างไรก็ตามแผ่นดินไหวดังกล่าวไม่ได้ส่งผลให้เกิดการตอบสนองของฟูจิแต่อย่างใด

หลังจากนั้นแผ่นดินไหวทางตะวันออกของชิซูโอกะ (แมกนีจูด=6.0) เกิดขึ้น 4 วันหลังแผ่นดินไหวโทโฮกุโอกิในปี 2011 ซึ่งอยู่ใต้ภูเขาไฟฟูจิพอดีแต่ไม่ได้กระตุ้นให้เกิดอะไรขึ้นในภูเขาไฟฟูจิเช่นกัน

ปัจจุบันภูเขาไฟฟูจิได้รับการติดตาม ตรวจวัดตลอดเวลาโดยสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวมากกว่า 20 แห่ง ซึ่งหลายแห่งเป็นเซ็นเซอร์แบบแถบตรวจจับช่วงคลื่นกว้าง โดยมีสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว 5 แห่งที่ติดตั้งห่างจากยอดเขาไม่เกิน 5 กิโลเมตร และอีก 18 แห่งที่อยู่ในรัศมี 15 กิโลเมตร แผ่นดินไหวที่สำคัญที่สุดที่บันทึกด้วยเครือข่ายแผ่นดินไหวในปัจจุบันคือ แผ่นดินไหวโทโฮกุโอกิในปี 2011 (แมกนีจูด=9.0) และแผ่นดินไหวชิซูโอกะตะวันออก(แมกนีจูด=6.0) ซึ่งเกิดขึ้นใกล้กับภูเขาไฟฟูจิ 4 วันหลังเกิดแผ่นดินไหวโทโฮกุโอกิ ข้อมูลภูมิสารสนเทศและการกระจายของอาฟเตอร์ช็อกแสดงให้เห็นว่าแผ่นดินไหวชิซูโอกะตะวันออกเป็นแผ่นดินไหวที่มีรอยเลื่อนแบบซ้ายเข้า

ภูเขาไฟฟูจิไม่เพียงแต่ได้รับการตรวจสอบโดยเครื่องวัดแผ่นดินไหวเท่านั้น แต่ยังได้รับการตรวจสอบโดยเครื่องมือตรวจวัดทางภูมิสารสนเทศ เช่น ระบบ Global Navigation Satellites System (GNSS) ซึ่งก็คือระบบเครือข่ายดาวเทียมนำทางที่โคจรรอบโลกซึ่งช่วยให้การระบุตำแหน่งหรือค่าพิกัดบนพื้นผิวโลกแม่นยำแม้เปลือกโลกจะขยับเพียงเล็กน้อยระดับมิลลิเมตรก็สามารถตรวจจับได้นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งเครื่องวัดความเอียง (Tiltmeter) ร่วมในพื้นที่เช่นกัน ซึ่งการวัดด้วยระบบ GNSS เผยให้เห็นการขยายตัวของภูเขาไฟตั้งแต่ปลายปี 2005 ถึง 2010 โดยมีความเครียดจากการยืดออกทั้งหมดประมาณ 2×10 อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนรูปที่สังเกตพบนั้นไม่ได้ก่อให้เกิดแผ่นดินไหวใดๆ

ขณะที่เครื่องวัดความเอียงก็ไม่ได้บันทึกสัญญาณใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัวนี้ เนื่องจากช้าเกินกว่าที่เครื่องวัดความเอียงจะตรวจพบได้ อย่างไรก็ตามเครื่องวัดความเอียงเหล่านั้นจะสามารถบันทึกสัญญาณได้หากการเสียรูปมีระยะเวลาสั้นลง

จึงหวังว่าจะเป็นประโยชน์ต่อประชาชนคนไทยในการทำความเข้าใจเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้นได้ในอนาคตซึ่งจะส่งผลกระทบทางอ้อมต่อประเทศไทย เพราะประเทศไทยและประเทศญี่ปุ่นมีความใกล้ชิดทั้งด้านธุรกิจ การท่องเที่ยว

ข้อมูลอ้างอิง

Tsukui และคณะ, 1986; Yoshimoto และคณะ, 2010; Miyaji และคณะ, 2006; Miyaji และคณะ, 2011; Ukawa, 1991; Araragi และคณะ, 2015; 7Aoki และคณะ, 2019; สึยะ 1955; สึยะ 1962; 10Yoshimoto และคณะ, 2010; 11Kanjo และคณะ, 1984; 12Ukawa, 2005