Bisnis.com, JAKARTA - Gempa Bumi dapat menjadi sebuah energi dengan kekuatan yang besar yang bisa meluluhlahtankan rumah yang memotong lempengan bumi dikarenakan gerakan tergelincir dan meluncur secara mendadak di lempengan tersebut.
Dalam beberapa pekan terakhir, BMKG mencatat serentetan gempa terjadi di tanah air. Bahkan, dalam satu hari tercatat lebih dari lima gempa berkekuatan cukup besar terjadi beruntun.
Saat ini para peneliti sudah menemukan modelling yang tepat untuk mengetahui bagaimana proses gempa bumi yang beruntun dapat terjadi
"Kami biasanya berpikir bahwa lempengan di kedua sisi patahan bergerak, berubah bentuk, membangun tekanan dan kemudian: Boom, gempa bumi terjadi," ujar ahli geofisika Universitas Stanford Eric Dunham seperti yang dikutip dari phsy.org.
Tapi di permukaan yang lebih dalam lagi, bongkahan batu ini bisa saling meluncur secara konstan melewati satu sama lain, merayap di sepanjang retakan di kerak bumi dengan kecepatan pertumbuhan kuku.
Ada batas antara bagian patahan yang lebih rendah dan menjalar, dan bagian atas yang mungkin terkunci selama berabad-abad. Selama beberapa dekade, para ilmuwan dibuat bingung tentang apa yang mengontrol batas ini, pergerakannya, dan hubungannya dengan gempa bumi besar. Hal utama yang tidak diketahui adalah bagaimana fluida dan tekanan bermigrasi di sepanjang patahan, dan bagaimana hal itu menyebabkan gangguan tergelincir.
Simulator patahan berbasis fisika baru yang dikembangkan oleh Dunham dan rekannya memberikan beberapa jawaban. Model tersebut menunjukkan bagaimana fluida naik sesuai dan mulai secara bertahap melemahkan patahan. Dalam dekade-dekade menjelang gempa bumi besar, mereka tampaknya mendorong batas, atau mengunci kedalaman, satu atau dua mil ke atas.
Migrasi gelombang
Penelitian tersebut, yang diterbitkan pada 24 September melalui Nature Communications, juga menunjukkan bahwa ketika gelombang fluida bertekanan tinggi semakin dekat ke permukaan, mereka dapat memicu bergelombang gempa yaitu serangkaian gempa yang berkumpul di area lokal, biasanya dapat terjadi selama seminggu atau lebih. Guncangan dari gelombang seismik ini seringkali terlalu halus untuk diperhatikan orang, tetapi tidak selalu: Sebuah kawanan di dekat ujung selatan Patahan San Andreas di California pada Agustus 2020, misalnya, menghasilkan gempa berkekuatan 4,6 yang cukup kuat untuk mengguncang kota-kota sekitarnya.
Setiap gempa bumi yang bergerombol memiliki urutan gempa susulan sendiri, berbeda dengan satu gempa utama yang diikuti oleh banyak gempa susulan. "Gempa bumi yang bergerombol sering kali melibatkan migrasi peristiwa ini di sepanjang patahan ke beberapa arah, secara horizontal atau vertikal," ujar Dunham, seorang penulis penelitian senior dan profesor geofisika di Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth).
Simulator ini memetakan cara kerja migrasi ini. Sementara sebagian besar pemodelan yang canggih mengenai gempa bumi dalam 20 tahun terakhir berfokus pada peran gesekan dalam membuka kunci sesar, pekerjaan baru ini menjelaskan interaksi antara fluida dan tekanan di zona sesar menggunakan model sesar dua dimensi yang disederhanakan yang memotong. secara vertikal melalui seluruh kerak bumi, mirip dengan Patahan San Andreas di California.
"Melalui pemodelan komputasi, kami dapat menemukan beberapa akar penyebab perilaku patahan," ujar Weiqiang Zhu yang menjadi penulis utama, serta seorang mahasiswa pascasarjana di bidang geofisika di Stanford. "Kami menemukan pasang surut tekanan di sekitar patahan mungkin memainkan peran yang lebih besar daripada gesekan dalam menentukan kekuatannya."
Katup Bawah Tanah
Patahan pada kerak bumi selalu disaturasi oleh cairan yang kebanyakan air, tetapi air dalam keadaan yang sulit dibedakan bentuknya antara cairan dan gas. Beberapa cairan ini berasal dari perut bumi dan bermigrasi ke atas; beberapa berasal dari atas ketika curah hujan merembes masuk atau pengembang energi menyuntikkan cairan sebagai bagian dari proyek minyak, gas, atau panas bumi. “Peningkatan tekanan fluida itu dapat mendorong keluar dinding patahan, dan mempermudah patahan untuk meluncur,” ujar Dunham. "Atau, jika tekanan berkurang, itu menciptakan daya hisap yang menarik dinding secara bersamaan dan menghambat penggeseran."
Selama beberapa dekade, studi batuan yang digali dari zona sesar telah mengungkapkan tanda retakan, urat berisi mineral, dan tanda-tanda lain bahwa tekanan dapat berfluktuasi secara bebas selama dan di antara gempa besar, membuat ahli geologi berteori bahwa air dan cairan lainnya memainkan peran penting dalam memicu gempa bumi dan mempengaruhi saat gempa terbesar menyerang. "Batuan itu sendiri memberi tahu kami bahwa ini adalah proses yang penting," ujar Dunham.
Baru-baru ini, para ilmuwan telah mendokumentasikan bahwa injeksi cairan yang berkaitan dengan operasi energi dapat menyebabkan kawanan gempa bumi. Ahli seismologi telah mengaitkan sumur pembuangan air limbah minyak dan gas, contohnya, peningkatan secara dramatis gempa bumi di beberapa bagian Oklahoma mulai sekitar 2009.
Dan mereka telah menemukan bahwa kawanan gempa bermigrasi di sepanjang patahan lebih cepat atau lebih lambat di lingkungan yang berbeda, baik di bawah gunung berapi. , di sekitar wilayah akuisisi geothermal atau di dalam reservoir minyak dan gas, mungkin karena variasi yang luas dalam laju produksi fluida, jelas Dunham. Tapi pemodelan belum bisa mengurai jaring mekanisme fisik di balik pola yang diamati.
Karya Dunham dan Zhu dibangun di atas konsep patahan sebagai katup, yang pertama kali dikemukakan ahli geologi pada tahun 1990-an. "Idenya adalah bahwa cairan naik di sepanjang patahan sesekali, bahkan jika cairan tersebut dilepaskan atau disuntikkan dengan kecepatan yang stabil dan konstan," jelas Dunham. Dalam dekade hingga ribuan tahun antara gempa bumi besar, pengendapan mineral dan proses kimiawi lainnya menutup zona sesar.
Dengan katup patahan tertutup, cairan menumpuk dan tekanan terbentuk, melemahkan patahan dan memaksanya untuk tergelincir. Terkadang gerakan ini terlalu kecil untuk menghasilkan guncangan tanah, tetapi cukup untuk mematahkan batu dan membuka katup, sehingga cairan dapat melanjutkan pendakiannya.
Pemodelan baru ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa saat fluida ini bergerak ke atas di sepanjang patahan, mereka dapat menciptakan kawanan gempa. "Konsep katup sesar, dan pelepasan cairan yang terputus-putus, adalah gagasan lama," ujar Dunham. "Tapi kejadian kawanan gempa di dalam simulasi katup sesar kami benar-benar tidak terduga."
Prediksi, dan batasannya
Pemodelan ini membuat prediksi kuantitatif tentang seberapa cepat denyut dari fluida bertekanan tinggi ini bermigrasi di sepanjang patahan, membuka pori-pori, menyebabkan patahan terpeleset dan memicu fenomena tertentu: perubahan kedalaman penguncian, dalam beberapa kasus, dan pergerakan sesar yang lambat yang tak terlihat atau kelompok gempa kecil di tempat lain. Prediksi tersebut kemudian dapat diuji terhadap kegempaan aktual di sepanjang patahan atau dengan kata lain, kapan dan di mana gempa bumi kecil atau gerak lambat akhirnya dapat terjadi.
Misalnya, dalam satu set simulasi, di mana patahan dipasang untuk menutup dan menghentikan migrasi fluida dalam tiga atau empat bulan, memperkirakan sedikit lebih dari satu inci pergeseran di sepanjang patahan tepat di sekitar kedalaman penguncian selama satu tahun, dengan siklus yang berulang setiap beberapa tahun. Simulasi khusus ini sangat cocok dengan pola apa yang disebut peristiwa "slow-slip" yang diamati di Selandia Baru dan Jepang yaitu sebuah tanda bahwa proses yang mendasari dan hubungan matematika yang dibangun ke dalam algoritme sudah tepat sasaran. Sementara itu, simulasi dengan penyegelan yang ditarik keluar selama bertahun-tahun menyebabkan kedalaman penguncian meningkat saat pulsa tekanan naik.
Perubahan pada kedalaman penguncian dapat diperkirakan dengan menggunakan pengukuran GPS terhadap deformasi permukaan bumi. Namun teknologinya bukanlah peramal gempa, kata Dunham. Itu akan membutuhkan pengetahuan yang lebih lengkap tentang proses yang mempengaruhi pergeseran patahan, serta informasi tentang geometri patahan tertentu, tegangan, komposisi batuan dan tekanan fluida, Dunham menjelaskan bahwa hal tersebut merupakan "pada tingkat detail yang tidak mungkin, mengingat sebagian besar aksi tersebut terjadi bermil-mil di bawah tanah,"
Sebaliknya, pemodelan tersebut menawarkan cara untuk memahami proses: bagaimana perubahan tekanan fluida menyebabkan kesalahan tergelincir; bagaimana longsoran dan pergeseran suatu patahan memecah batuan dan membuatnya lebih dapat ditembus; dan bagaimana peningkatan porositas memungkinkan fluida mengalir lebih mudah.
Di masa depan, pemahaman ini dapat membantu menginformasikan penilaian risiko terkait penyuntikan cairan ke Bumi. Menurut Dunham, "Pelajaran yang kita pelajari tentang bagaimana aliran fluida yang bersamaan dengan gesekan geser dapat diterapkan pada gempa bumi yang terjadi secara alami serta gempa bumi yang terjadi di reservoir minyak dan gas."
Cek Berita dan Artikel yang lain di Google News dan WA Channel
