Bagaimana Gempa Bumi Terbentuk, Diukur, dan Apa yang Dijelaskan Tektonik Lempeng

Gempa bumi adalah bagian rutin dari bagaimana kerak luar Bumi berperilaku, bukan anomali acak atau tidak dapat diprediksi. Menurut Survei Geologis Amerika Serikat (USGS), kerak planet ini terbagi menjadi potongan-potongan besar, yang disebut lempeng tektonik, yang bergerak perlahan, meluncur melewati satu sama lain, dan bertabrakan. Sebagian besar gempa bumi terjadi di sepanjang patahan — garis retakan di batu — yang terletak di atau dekat perbatasan antara lempeng-lempeng ini.

Apa yang sebenarnya terjadi di bawah tanah

USGS menggambarkan proses ini sebagai mekanisme tiga langkah yang dikenal sebagai rebound elastis. Pertama, ketika lempeng tektonik bergerak, tepi patahan yang kasar dan tidak rata saling menempel meskipun bagian lain dari lempeng terus bergerak, sehingga stres dan energi menumpuk di batuan sekitarnya. Kedua, setelah gaya yang terkumpul akhirnya melampaui gesekan yang memegang tepi patahan bersama-sama, batu tiba-tiba meluncur. Ketiga, energi yang tersimpan dilepaskan keluar sebagai gelombang seismik, yang mengguncang tanah — gempa bumi yang dirasakan orang.

Aktivitas gempa bumi sering datang dalam urutan. USGS mencatat bahwa gemetar yang lebih kecil yang disebut foreshock dapat mendahului gempa utama yang lebih besar, meskipun mereka hanya diidentifikasi sebagai foreshock secara retrospektif, dan aftershock — gempa bumi yang lebih kecil mengikuti gempa utama — dapat berlanjut selama berminggu-minggu, berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun. Terlepas dari pemahaman tentang mekanika ini, USGS dengan jelas menyatakan bahwa para ilmuwan tidak dapat memprediksi kapan gempa bumi akan terjadi, bahkan di daerah di mana mereka tahu gempa bumi mungkin terjadi.

Tiga jenis batas lempeng, tiga jenis gempa

Lempeng tektonik berinteraksi dengan tiga cara yang berbeda, dan masing-masing menghasilkan pola gempa bumi yang berbeda, menurut NOAA Ocean Exploration dan USGS. Di batas yang menyimpang, lempeng-lempeng saling menjauh dan magma naik untuk membentuk kerak samudera baru; gempa bumi umum di sana, dengan Mid-Atlantic Ridge sebagai contoh. Di batas yang konvergen, lempeng-lempeng bertabrakan — satu sering meluncur di bawah yang lain — menghasilkan gempa bumi yang kuat bersama dengan rangkaian pegunungan, palung laut dalam, dan rantai gunung berapi, pola yang terlihat di sekitar Cincin Api Pasifik. Di batas transformasi, lempeng saling meluncur ke samping tanpa menciptakan atau menghancurkan kerak, menghasilkan gempa bumi melalui gesekan; Patahan San Andreas California adalah contoh standar.

Bagaimana seismolog merekam dan mengukur gempa bumi

Gempa bumi dideteksi melalui jaringan seismografi global, di mana setiap stasiun mengukur gerakan tanah di lokasi mereka sendiri, dijelaskan USGS. Instrumen inti adalah seismometer — biasanya pendulum atau massa yang dipasang pada pegas — yang ditempatkan di dalam seismograf yang merekam getaran saat batu meluncur dan energi memancar keluar dalam gelombang dari episentrum.

Seismolog membedakan antara dua pengukuran terpisah. Magnitudo menggambarkan ukuran gempa bumi di sumbernya dan merupakan angka yang sama di mana pun diukur darinya. Intensitas, diukur pada Skala Intensitas Mercalli yang Dimodifikasi, menggambarkan guncangan dan kerusakan yang dirasakan di lokasi tertentu, yang berubah tergantung pada jarak dari sumber dan kondisi tanah lokal.

Skala Richter versus magnitudo momen

Skala magnitudo yang paling banyak orang dengar — skala Richter — dikembangkan oleh Charles Richter pada tahun 1930-an untuk mengukur gempa bumi di California Selatan menggunakan stasiun seismograf terdekat; itu secara teknis dikenal sebagai ML, untuk 'magnitudo lokal,' menurut USGS. Ini mengukur goyangan terbesar, atau amplitudo, yang tercatat pada instrumen khusus yang disebut seismograf Wood-Anderson.

Ketika jaringan seismografi berkembang ke seluruh dunia, peneliti menemukan bahwa metode Richter hanya valid untuk rentang frekuensi dan jarak tertentu, dan tidak bisa benar-benar mencatat gelombang frekuensi terendah yang dihasilkan oleh gempa bumi terbesar — batasan yang dikenal sebagai saturasi. Seismolog kemudian memperkenalkan skala magnitudo momen (Mw), yang menurut USGS didasarkan pada besaran fisik 'momen' — jumlah slip pada patahan dikalikan dengan area permukaan patahan yang tergelincir — membuatnya valid di seluruh rentang ukuran gempa bumi. USGS sekarang melaporkan magnitudo gempa bumi menggunakan magnitudo momen.

Seberapa umum gempa bumi?

Gempa bumi jauh lebih sering terjadi daripada yang disadari kebanyakan orang. Pusat Informasi Gempa Bumi Nasional USGS menemukan sekitar 12.000 hingga 14.000 gempa bumi setiap tahun. IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology) mencatat bahwa jumlah gempa bumi yang terdeteksi telah meningkat seiring waktu terutama karena jaringan seismometer menjadi lebih sensitif, bukan karena gempa bumi itu sendiri menjadi lebih sering.

Karena skala magnitudo momen bersifat logaritmik, IRIS menyatakan bahwa untuk setiap kenaikan satu tahap penuh dalam magnitudo, jumlah tahunan gempa bumi yang tercatat di seluruh dunia menurun kira-kira sebesar faktor sepuluh, sedangkan energi yang dilepaskan meningkat kira-kira sebesar faktor tiga puluh.

Mengapa ini penting

Pemahaman bahwa gempa bumi adalah hasil yang dapat diprediksi dari gerakan lempeng yang sedang berlangsung — daripada peristiwa yang terisolasi dan tidak dapat dijelaskan — adalah dasar bagi peta bahaya, kode bangunan, dan sistem peringatan dini yang digunakan di seluruh dunia. Kerangka kerja batas lempeng dari USGS dan NOAA juga menjelaskan mengapa wilayah-wilayah tertentu, seperti Cincin Api Pasifik atau zona Patahan San Andreas, mengalami gempa bumi secara berulang selama waktu geologi, bahkan meskipun tidak ada satu peristiwa pun yang dapat diprediksi terlebih dahulu.