Jauh di bagian timur Samudera Pasifik, sekitar 1.000 mil sebelah barat Khatulistiwa, terdapat patahan dasar laut yang telah menyebabkan gempa bumi berkekuatan 6 skala Richter dengan frekuensi yang sangat sering terjadi selama setidaknya 30 tahun. Gempa bumi terjadi kira-kira setiap lima hingga enam tahun, berulang kali menghancurkan bagian patahan yang hampir sama dan mencapai kekuatan yang hampir sama.
Konsistensi seperti ini sangat jarang terjadi dalam ilmu gempa bumi, dan para peneliti telah lama berjuang untuk menjelaskan bagaimana fenomena ini bisa berlanjut dengan andal.
Kini, para ilmuwan mengatakan mereka akhirnya mengidentifikasi alasannya. Sebuah studi baru diterbitkan di jurnal Sains mengungkapkan bahwa daerah khusus di dalam patahan itu sendiri bertindak sebagai sistem pengereman alami yang berulang kali mencegah perluasan gempa bumi.
“Kami tahu bahwa penghalang ini sudah ada sejak lama, namun pertanyaannya adalah, terbuat dari apa penghalang tersebut dan mengapa penghalang tersebut terus menerus menghentikan gempa bumi dengan begitu andal, dari siklus ke siklus?” kata seismolog Jianhua Gong, penulis utama studi tersebut dan asisten profesor ilmu bumi dan atmosfer di Fakultas Seni dan Sains di Indiana University di Bloomington.
Gong bekerja bersama para peneliti dari Woods Hole Oceanographic Institution, Scripps Institution of Oceanography di UC San Diego, US Geological Survey, Boston College, University of Delaware, Western Washington University, University of New Hampshire dan McGill University. Bersama-sama, mereka fokus pada Gofar Transform Fault, yang terletak di sepanjang East Pacific Ridge di lepas pantai barat Ekuador, dalam upaya untuk memecahkan misteri berusia puluhan tahun seputar gempa bumi bawah laut yang berulang kali terjadi.
Sesar Gofar dan gempa bumi yang berulang-ulang
Sesar Gofar adalah retakan bawah air yang dalam di mana lempeng tektonik Pasifik dan Nazca saling bergesekan dengan kecepatan sekitar 140 milimeter per tahun, kira-kira secepat pertumbuhan kuku. Sesar transformasi adalah area di mana lempeng tektonik bergerak secara horizontal melewati satu sama lain, dan Gofar telah menjadi salah satu contoh yang paling banyak dipelajari di dasar laut.
Apa yang membuat patahan ini tidak biasa adalah gempa terbesarnya terus terjadi dan berhenti di tempat yang hampir sama. Di antara bagian-bagian di mana gempa bumi besar terjadi terdapat bentangan sesar yang lebih tenang yang tampaknya menyerap tegangan tanpa menimbulkan keruntuhan yang signifikan. Para ilmuwan menyebut area ini sebagai “penghalang”, namun hingga saat ini peran sebenarnya dari area tersebut masih belum jelas.
Untuk menyelidikinya, para peneliti menggunakan informasi yang dikumpulkan selama dua eksperimen dasar laut besar, satu dilakukan pada tahun 2008 dan lainnya antara tahun 2019 dan 2022. Selama misi ini, para ilmuwan menempatkan seismometer dasar laut, instrumen yang dirancang untuk mendeteksi gempa bumi langsung di dasar laut, di sepanjang dua bagian Sesar Gofar.
Instrumen tersebut menangkap puluhan ribu gempa kecil yang terjadi sebelum dan sesudah dua peristiwa besar berkekuatan 6 skala Richter. Hal ini memberi para peneliti pandangan yang sangat rinci tentang perilaku sesar sebelum, selama, dan setelah keruntuhan besar.
“Zona penghalang” tersembunyi di dasar lautan
Tim menemukan tren yang sangat mirip di dua wilayah penghalang tersebut. Pada hari-hari dan minggu-minggu sebelum gempa bumi besar, zona penghalang mengalami ledakan aktivitas seismik kecil. Segera setelah gempa yang lebih besar, wilayah yang sama menjadi hampir sepenuhnya tenang.
Karena perilaku ini muncul di dua segmen patahan terpisah yang dipelajari dengan selang waktu 12 tahun, para peneliti menyimpulkan bahwa proses fisik yang sama bertanggung jawab dalam kedua kasus tersebut.
Menurut penelitian, penghalang tersebut bukanlah bagian batuan yang tidak aktif. Sebaliknya, ini adalah area yang sangat kompleks di mana patahan terbagi menjadi beberapa rangkaian. Pergeseran lateral kecil antara untaian ini, berkisar antara 100 hingga 400 meter, menciptakan bukaan terlokalisasi di dalam struktur sesar, mirip dengan ruang kecil di dalam celah.
Para peneliti juga menemukan bahwa air laut merembes jauh ke dalam zona retakan tersebut. Bersama-sama, geometri yang tidak biasa dan fluida yang terperangkap menciptakan kondisi untuk proses yang disebut “peningkatan ekspansi”.
Cara kerja “rem” alami terhadap gempa bumi
Saat terjadi gempa besar, pergerakan tiba-tiba di sepanjang patahan menyebabkan tekanan di dalam batuan berisi cairan turun dengan cepat. Dengan melakukan hal ini, batuan berpori menjadi tersumbat untuk sementara waktu, memperlambat atau menghentikan pecahnya sebelum dapat terus mengembang dan tumbuh.
Faktanya, zona penghalang bertindak sebagai rem yang terintegrasi di dalam patahan.
“Hambatan-hambatan ini bukan sekedar elemen pasif dari lanskap,” jelas Gong. “Ini adalah elemen aktif dan dinamis dari sistem patahan, dan memahami cara kerjanya mengubah cara kita berpikir tentang batas seismik dari patahan ini.”
Sesar Gofar terletak jauh dari pantai berpenduduk padat, sehingga gempa bumi tidak menimbulkan ancaman langsung terhadap penduduk. Namun, hasil ini dapat mempunyai implikasi yang lebih luas terhadap ilmu gempa bumi dalam skala global.
Implikasi terhadap prediksi gempa
Sesar transformasi yang mirip dengan Gofar ditemukan di seluruh lautan di Bumi. Para ilmuwan telah lama memperhatikan bahwa gempa bumi bawah laut di sepanjang patahan ini sering kali lebih kecil dari yang dimungkinkan oleh kondisi geologis, seolah-olah ada mekanisme alami yang membatasi ukuran maksimumnya.
Penelitian baru menunjukkan bahwa zona penghalang seperti yang ditemukan di Gofar mungkin umum terjadi di dasar laut. Jika demikian, maka gempa bumi dapat berfungsi sebagai sistem rem gempa alami yang tersebar luas, sehingga mencegah terjadinya retakan yang lebih besar lagi.
Para peneliti mengatakan penemuan ini dapat meningkatkan model seismik yang digunakan untuk memperkirakan bahaya seismik di sepanjang patahan bawah air di seluruh dunia, termasuk di wilayah dekat populasi besar pesisir.
Penelitian ini didanai oleh US National Science Foundation dan Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.
