Bagaimana Gempa Bumi Terbentuk dan Bagaimana Besarnya Diukur

Gempa bumi adalah topik pencarian rutin di seluruh dunia, dan minat melonjak setiap kali gempa yang signifikan membuat berita utama. Dua pertanyaan terulang paling sering: apa yang secara fisik menyebabkan tanah bergetar, dan apa yang sebenarnya dimaksud dengan angka magnitudo yang dilaporkan sesudahnya. Kedua jawaban berasal dari puluhan tahun seismologi yang didokumentasikan oleh lembaga seperti U.S. Geological Survey (USGS) dan konsorsium penelitian seperti IRIS, Lembaga Penelitian Terintegrasi untuk Seismologi.

Apa yang menyebabkan gempa bumi

Menurut USGS, gempa bumi disebabkan oleh selip tiba-tiba pada patahan. Kerak Bumi dibagi menjadi lempeng tektonik besar yang terus bergerak, meskipun perlahan. Tempat lempeng bertemu, gesekan menyebabkan tepinya saling menempel meskipun lempeng terus mendorong. USGS mengutip lempeng Pasifik dan Amerika Utara California sebagai contoh: mereka saling bergesekan pada tingkat kira-kira dua inci per tahun sepanjang Patahan San Andreas, batas yang membentang lebih dari 650 mil panjang dan lebih dari 10 mil kedalaman.

Sementara tepi patahan tetap menempel, lempeng terus bergerak, yang membengkok dan memberi tekanan pada batu di kedua sisi. Energi tersimpan ini terakumulasi sampai akhirnya melebihi gesekan yang memegang patahan bersama. Ketika patahan "terlepas", batu yang menempel meluncur kembali ke posisi yang kurang tegang secara tiba-tiba, dan energi yang telah tersimpan memancar keluar dalam gelombang seismik, yang dijelaskan USGS sebagai menyebar "seperti riak di kolam."

Tidak setiap patahan berperilaku sama seiring waktu. USGS mencatat bahwa di beberapa area patahan bergerak melalui rayapan hampir konstan, melepaskan sejumlah kecil regangan dalam kejutan minor yang sering. Di mana rayapan tidak konstan, regangan dapat terakumulasi selama beberapa dekade atau abad sebelum melepaskan semuanya sekaligus, menghasilkan gempa bumi yang lebih besar.

Fokus, episenter dan gelombang seismik

Titik di bawah permukaan tempat gempa bumi dimulai disebut hipocenter, atau fokus; titik di permukaan langsung di atasnya adalah episenter, menurut USGS. Dari hipocenter, dua jenis gelombang utama merambat keluar: gelombang P, yang mengompresi dan meregangkan batu dalam arah perjalanannya dan tiba pertama di stasiun pemantauan, dan gelombang S, yang menggerakkan tanah ke samping dan tiba setelah gelombang P. USGS menjelaskan bahwa celah waktu antara kedatangan kedua jenis gelombang ini di stasiun seismograf yang berbeda memungkinkan ilmuwan menghitung seberapa jauh gempa bumi terjadi.

Bagaimana besarnya diukur hari ini

Magnitudo menggambarkan ukuran gempa bumi di sumbernya; gempa bumi memiliki satu nilai magnitudo, menurut USGS. Ini berbeda dari intensitas, yang mengukur keparahan gemetar di lokasi tertentu dan dapat bervariasi secara luas tergantung pada jarak dari episenter, kedalaman, dan kondisi tanah lokal — IRIS membandingkan magnitudo dengan watt lampu pijar dan intensitas dengan kecerahan yang dirasakan pada jarak berbeda dari bola lampu itu.

Skala yang paling dikenal oleh publik, skala Richter, dikembangkan oleh seismolog Charles F. Richter pada tahun 1934, menurut Michigan Technological University. Ini menghitung magnitudo dari amplitudo gelombang terbesar yang tercatat pada jenis seismometer tertentu, disesuaikan dengan jarak dari gempa bumi. USGS menyatakan bahwa pendekatan ini tidak secara akurat mengukur gempa bumi yang sangat besar: beberapa peristiwa diremehkan, yang lain ditaksir terlalu tinggi.

Seismolog sekarang terutama menggunakan skala magnitudo momen (Mw), yang USGS dan Michigan Tech menggambarkan sebagai lebih disukai karena berfungsi dengan akurat di seluruh rentang ukuran gempa bumi dan dapat diterapkan secara global. Magnitudo momen berasal dari kuantitas fisik yang disebut momen seismik, dihitung sebagai kekakuan batuan dikalikan luas patahan yang tergelincir dikalikan jarak patahan bergerak. Nilai momen itu, diperkirakan dari data seismogram dan pengukuran geologis, kemudian dikonversi menjadi angka magnitudo yang dilaporkan kepada publik.

Mengapa setiap nomor utuh sangat penting

Skala magnitudo adalah logaritmik. Baik USGS maupun Michigan Tech menyatakan bahwa setiap peningkatan satu angka utuh sesuai dengan peningkatan sepuluh kali lipat dalam amplitudo gerakan tanah yang dicatat oleh instrumen seismik, dan kira-kira peningkatan 32 kali lipat dalam energi yang dilepaskan. Michigan Tech memberikan perbandingan energi ilustratif: gempa bumi magnitudo 1 melepaskan energi kira-kira setara dengan 6 ons TNT, sementara gempa bumi magnitudo 8 melepaskan energi setara dengan sekitar 6 juta ton TNT.

Magnitudo versus intensitas

Karena magnitudo adalah satu angka yang menggambarkan energi yang dilepaskan di sumber, itu tidak dengan sendirinya menggambarkan seberapa keras kota atau bangunan tertentu berguncang. Keparahan gemetar di lokasi spesifik malah digambarkan menggunakan skala intensitas seperti Skala Intensitas Mercalli yang Dimodifikasi, yang USGS katakan dinyatakan dalam angka Romawi dan tergantung pada faktor-faktor termasuk jarak dari episenter, kedalaman gempa bumi, dan geologi lokal.