ธรณีฟิสกิ ส์คืออะไร ธีระ ลาภิศชยางกูล อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี E-mail : theera.lil@kmutt.ac.th ในปั จจุ บัน การสารวจและทาแผนที่ บนพื้น โลกสามารถทาได้ ง่ายและรวดเร็ ว ด้ วยวิธีการสารวจภู มิป ระเทศ (Topographic Survey) หรือการสารวจทางอากาศซึ่งเรียกว่า การสารวจระยะไกล (Remote Sensing) หรือการสารวจด้วย ภาพถ่ายทางอากาศเชิงเลข (Digital Photogrammetry) ทาให้รายละเอียดต่างๆบนภูมิประเทศสามารถมองเห็นได้ชัดเจนบน กระดาษในมาตราส่วนต่างๆเพื่อนามาใช้ในการวางแผน, การเดินทางและตรวจสอบพื้นที่ที่ต้องการ แต่ในการสารวจพื้นที่ อยู่ใต้ดินเพื่อตรวจสอบรายละเอียดของทางน้าหรือวัตถุที่อยู่ลึกลงไปไม่สามารถทาได้ด้วยการสารวจภูมิประเทศที่ใช้การ รังวัดบนพื้นผิวภูมิประเทศหรือการสารวจด้วยภาพถ่ายทางอากาศเชิงเลขและการสารวจระยะไกลด้วยเครื่องบินและ ดาวเทียมที่อยู่เหนือพื้นดินจากภาพ นอกจากจะทาการกาหนดตาแหน่งและวัดระดับความสูง และจึงทาการขุดเจาะเพื่อ ก่อสร้างใต้ดินจึงใช้วิธีการสารวจภูมิประเทศร่วมในการสารวจหรือใช้ภาพถ่ายจากดาวเทียมที่ใช้คลื่นอินฟาเรดหรือเรดาร์ ช่วยในการตรวจสอบซึ่งจะตรวจสอบได้ในระดับหนึ่งแต่ต้อ งเสียเวลาและค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นจากวิธีการดังกล่าวเมื่อ ต้องการทาการหาแหล่งน้าบาดาลหรือวัตถุที่อยู่ใต้ดิน ถ้าทาการขุดเจาะโดยทราบตาแหน่งที่ไม่แน่ชัดจะทาให้เสียเวลาและ ค่าใช้จ่ายในการทางานอย่างมาก ยิ่งถ้าบริเวณที่ทาการสารวจมีข้อจากัดในด้านการทางานเช่น ไม่สามารถตัดพืชที่เพาะปลูก ของชาวบ้านหรือเป็นที่อยู่อาศัย เป็นต้นก็จะทาให้การทางาน, เวลาและค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นหลายเท่าตัว ทาให้การสารวจสิ่ง ต่างๆที่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นผิวโลกเพื่อหาข้อมูลนามาวางแผนโดยไม่ทาลายสภาพพื้นที่ในการสารวจก็จะใช้วิธีการสารวจที่ที่ เรียกว่า ธรณีฟิสิกส์ (Geophysics) ที่นาเอาคุณสมบัติของทางฟิสิกส์ทางกายภาพของโครงสร้างภายในโลกที่แสดงถึงการ เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพภายในโลกที่เกิดขึ้นทั้งในแนวราบและแนวดิ่ง โดยอาศัยการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือสร้างขึ้นและการสร้างคลื่นสะเทือนส่งลงสู่ใต้พื้นดิน[1] วิธีการทางธรณีฟิสิกส์จะใช้สารวจเป็น พื้นที่เฉพาะรวมทั้งสามารถประยุกต์ได้อย่างกว้างขวาง ตั้งแต่การศึกษาโครงสร้างของโลก เปลือกโลกส่วนบนและใต้ พื้นผิวโลกเพื่อวัดการกระจายตัวของสมบัติทางกายภาพในบริเวณนั้น กาหนดตาแหน่งของวัตถุที่อยู่ใต้ผิวดิน ที่มีสมบัติทาง กายภาพต่างไปจากบริเวณใกล้เคียง และอธิบายถึงสภาพทางธรณีวิทยาใต้ผิวดินในบริเวณนั้น จากลักษณะของการสารวจทางธรณีฟิสิกส์ดังกล่าวจะพบว่าสามารถแบ่งการวัดสารวจทางธรณีฟิสิกส์ได้ หลายวิธี บางวิธีวัดค่าจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุ และพื้นดินที่อยู่ใต้ดินที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติ แต่ บางวิธีจาเป็นต้องอาศัยการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นเพื่อปล่อยลงสู่พื้นดินแล้วทาการวัดค่า โดยวิธีการสารวจจากการวัด สนามในธรรมชาติจะวัดจากแรงโน้มถ่วง สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อหาการรบกวนที่เกิดขึ้น ในสนามเหล่านั้น ซึ่งอาจมีสาเหตุมาจากลักษณะทางธรณีวิทยาใต้ผิวดินที่มีความสาคัญทางเศรษฐกิจหรือความสนใจในแง่ อื่นๆ ส่วนวิธีการสารวจโดยอาศัยการสร้างสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งอาจใกล้เคียงกับสนามที่เกิดขึ้นตาม ธรรมชาติหรือการสร้างคลื่นไหวสะเทื อนและส่งลงสู่ใต้พื้นดิน เพื่อหาขอบเขตของลักษณะทางธรณีวิทยาที่ อยู่ใต้พื้นดิน โดยทั่วไปวิธีการวัดสนามในธรรมชาติให้ข้อมูลที่ระดับลึกกว่าและทาได้ง่ายกว่าวิธีการสารวจโดยอาศัยการสร้างสนาม แต่ วิธีการสารวจโดยอาศัยการสร้างสนามขึ้นสามารถให้ข้อมูลของลักษณะทางธรณีวิทยาใต้ผิวดินที่มีรายละเอียดมากกว่า ใน การสารวจทางธรณีฟิสิกส์สามารถทาการสารวจได้ทั้งบนบก ในทะเล และบนอากาศ ค่า อุปกรณ์และค่าดาเนินการในการ สารวจในทะเลและบนอากาศจะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายมากและอาจมีปัญหาการกาหนดตาแหน่งซึ่งปัญหาดังกล่าวปัจจุบัน
สามารถใช้วิธีการกาหนดตาแหน่งด้วยดาวเทียมจีพีเอส (Global Positioning System, GPS) มาช่วยจึงทาให้ง่ายต่อการ กาหนดตาแหน่ง ซึ่งสารวจในทะเลด้วยธรณีฟิสิกส์จะใช้ในการสารวจหาแหล่งนามันและก๊าซเป็นหลักส่วนการสารวจทาง อากาศจะนามาช่วยแก้ไขปัญหากรณีพื้นที่สารวจภาคพื้นดินที่เข้าถึงได้ยาก การสารวจทางธรณีฟิสิกส์สามารถทาได้หลายวิธี ดังตารางที่ 1 ตารางที่ 1 วิธีการสารวจทางธรณีฟิสิกส์แบบต่างๆและค่าที่วัดได้[1][2] วิธีการสารวจ ค่าที่วัด คุณสมบัติทางกายภาพ คลื่นไหวสะเทือน เวลาที่ ใ ช้ ใ นการเดิ น ทางของคลื่ น ไหว ความห นาแ น่ น และ สมบั ติ ค วาม สะเทือน ยืดหยุ่น แรงโน้มถ่วง การเปลี่ยนแปลงความเข้มสนามแรงโน้มถ่วง ความหนาแน่น ของโลก แม่เหล็ก การเปลี่ยนแปลงความเข้มสนามแม่เหล็กโลก ค่าความสามารถในการเป็น แม่ เ หล็ ก และแม่เหล็กคงค้าง ความต้านทานไฟฟ้าจาเพาะ ความต้านทานไฟฟ้า ความสามารถในการนาไฟฟ้า การเหนี่ยวนาโพลาไรเซชัน ความต่างศักย์ ของการเหนี่ย วนาโพลาไรเซ ความสามารถในการเก็บไฟฟ้า ชั น หรื อ ความต้ า นทานไฟฟ้ าของพื้ น ดิ น ที่ ขึ้นกับความถี่ ศักย์ไฟฟ้าธรรมชาติ ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ความสามารถในการนาไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า ค่าตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความสามารถในการนาไฟฟ้าและการ เหนี่ยวนา กัมมันตรังสี การแผ่รังสีแกมมา ความสมบู ร ณ์ ข องนิ ว เคลี ย สที่ แ ผ่ กัมมันตรังสี ในวิธีการต่างๆของการสารวจทางธรณีฟิสิกส์จะพบว่าในการทางานแต่ละครั้งอาจจะไม่สามารถใช้วิธีการสารวจ แค่วิธีการเดียวในการทางานเพราะไม่สามารถอธิบายลักษณะใต้พื้นดินได้อย่างละเอียดพอหรือข้ อมูลที่ได้ยังไม่ชัดเจน เพียงพอ ดังนั้นในแต่ละพื้นที่จะใช้การสารวจหลายวิธีร่วมกัน เพื่อให้การสารวจมีความถูกต้องแม่นยามากขึ้นเช่น การ สารวจเบื้องต้นเพื่อหาแหล่งแร่โลหะอาจใช้การสารวจทางอากาศด้านแม่เหล็กร่วมกับการสารวจด้านแม่เหล็กไฟฟ้า ใน ขั้นตอนการแปลความหมายอาจพบว่าผลการสารวจวิธีหนึ่งมีความไม่แน่นอน วิธีการสารวจร่วมอาจช่วยให้การแปล ความหมายมีความชัดเจนได้หรือการสารวจแหล่งปิโตรเลียม อาจเริ่มจากการสารวจด้านแรงโน้มถ่วงเพื่อหาขอบเขตของ แอ่งสะสมตะกอนและตามด้วยการสารวจด้านคลื่นไหวสะเทือน การสารวจด้านคลื่นไหวสะเทือนในขั้ นแรกอาจเป็นการ สารวจเพื่อหาพื้นที่ที่น่าสนใจ ส่วนการสารวจด้านคลื่นไหวสะเทือนในภายหลังเป็นการสารวจเก็บรายละเอียดของพื้นที่ ดังกล่าว [1]
ตารางที่ 2 ลักษณะงานที่ใช้วิธีการสารวจทางธรณีฟิสิกส์แบบต่างๆร่วมกัน[1][2] การประยุกต์ วิธีการสารวจ แหล่งปิโตรเลียม คลื่นไหวสะเทือน ความถ่วง แม่เหล็กโลก (แม่เหล็กไฟฟ้า) แหล่งแร่โลหะ แม่ เ หล็ ก แม่ เ หล็ ก ไฟฟ้ า ความต้ า นทานไฟฟ้ า จ าเพาะ ศั ก ย์ ไ ฟฟ้ า ธรรมชาติ การเหนี่ยวนาโพลาไรเซชัน แหล่งแร่อุตสาหกรรม คลื่นไหวสะเทือน (ความต้านทานไฟฟ้าจาเพาะ ความถ่วง) แหล่งน้าใต้ดิน ความต้านทานไฟฟ้าจาเพาะ คลื่นไหวสะเทือน (ความถ่วง) แหล่งวัสดุก่อสร้างหรืองานด้านวิศวกรรม ความต้านทานไฟฟ้าจาเพาะ คลื่นไหวสะเทือน (ความถ่วง แม่เหล็กโลก)
รูปที่ 1 การสารวจทางธรณีฟิสิกส์ในทะเล[3]
รูปที่ 2 การสารวจทางธรณีฟิสิกส์บนพื้นดิน[4]
ปัจจุบันวิชาการทางด้านธรณีฟิสิกส์ถูกนามาใช้มากขึ้นไม่เฉพาะแค่การหาแร่และน้ามัน เท่านั้น แต่ยังนามาใช้ใน การตรวจสอบพลังงานความร้อนใต้พิภพเช่น บ่อน้าร้อน, น้าพุร้อน, ไอน้าร้อน, โคลนเดือด และก๊าซหรือตรวจสอบ โบราณสถานและน้าเสียใต้ดินของบ่อเก็บขยะ อีกทั้งเครื่องมือและเทคโนโลยีที่มีความก้าวหน้าและทันสมัยมากยิ่งขึ้นทาให้ การตรวจสอบและแสดงผลสามารถทาได้ ในรูปแบบของภาพสามมิติ หรือแบบภาพเสมือนจริงจากเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ ชัดเจนและมีความแม่นยาในระดับสูง ด้วยเหตุนี้จึงทาให้การสารวจด้านธรณีฟิสิกส์จึงเป็นอีกทางเลือกหนึง่ ที่นามาใช้ในการ วางแผนและตรวจสอบสิ่ งต่างๆที่อยู่ใต้ดินได้เป็นอย่างดีเพื่อ สารวจพื้นที่ที่ต้องการสามารถนั้นไปใช้ประโยชน์ได้อย่าง เหมาะสมและปลอดภัย บรรณานุกรม 1. ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ , 2011, บทที่ 1 บทนาเกี่ยวกับธรณีฟิสิกส์, Available URL : http://it.geol.science.cmu.ac.th/gs/courseware/205482/Geophysics1_Intro.htm , [Friday, October 21, 2011] 2. กองวิทยาการ กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ , 2011, บทที่ 1 บทนาเกี่ยวกับธรณีฟิสิกส์ , Available URL : http://www.navy.mi.th/hydro/km/kmdoc/PDF/geographic.pdf , [Friday, October 21, 2011] 3. Sarit Suwanmanee, 2 0 11, ก าร ส าร ว จปิ โต ร เลี ย ม , Available URL : http://www.mne.eng.psu.ac.th/knowledge/student/sarit/oil-drilling-prospecting2.jpeg, [Friday, October 21, 2011] 4. โรงเรี ย นอิ ส ลามประชาสงเคราะห์ , 2010, การส ารวจปิ โ ตรเลี ย ม, Available URL : http://eduvc.oas.psu.ac.th/~user29/contain2.html, [Friday, October 21, 2011]