Gempa bumi dan tsunami berskala besar secara historis berdampak pada wilayah barat Amerika Serikat dan Kanada, dan dampak ini kemungkinan akan terus berlanjut di masa depan.

Di lepas pantai selatan British Columbia, Washington, Oregon, dan California utara, terdapat jalur sepanjang 600 mil di mana dasar Samudra Pasifik secara bertahap tenggelam ke arah timur di bawah Amerika Utara.

Daerah ini, yang disebut Zona Subduksi Cascadia, merupakan tempat terjadinya keretakan besar-besaran, yang merupakan tempat lempeng tektonik bergerak melawan satu sama lain dengan cara yang sangat berbahaya. Lempeng-lempeng tersebut secara berkala dapat pecah dan menimbulkan tekanan pada area yang luas – dan pada akhirnya terlepas ketika akhirnya saling bergesekan.

Hasilnya: gempa bumi terbesar di dunia, mengguncang dasar laut dan daratan, menimbulkan gelombang tsunami setinggi 100 kaki atau lebih. Sesar di lepas pantai Jepang menyebabkan bencana nuklir Fukushima pada tahun 2011. Daerah serupa juga terdapat di Alaska, Chili, dan Selandia Baru. Di Cascadia, gempa bumi besar diperkirakan terjadi setiap 500 tahun, lebih dari itu. Gempa bumi terakhir terjadi pada tahun 1700.

Kemajuan penelitian dalam memahami aktivitas seismik

Para ilmuwan telah lama bekerja untuk memahami infrastruktur dan mekanisme bawah tanah Cascadia, untuk menentukan tempat mana yang paling rentan terhadap gempa bumi, seberapa besar tempat tersebut, dan tanda peringatan apa yang mungkin dihasilkannya. Tidak ada yang bisa memprediksi gempa bumi; Sebaliknya, para ilmuwan mencoba memprediksi kemungkinan berbagai skenario, dengan harapan dapat membantu pihak berwenang merancang peraturan bangunan dan sistem peringatan untuk meminimalkan kerusakan ketika sesuatu terjadi.

Sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan menjanjikan peningkatan yang signifikan dalam upaya ini. Sebuah kapal penelitian yang menarik serangkaian instrumen geofisika canggih di hampir seluruh wilayah telah menghasilkan survei komprehensif pertama terhadap banyak struktur kompleks di bawah dasar laut. Struktur ini mencakup geometri lempeng samudera yang menunjam dan sedimen di atasnya, serta komposisi Lempeng Amerika Utara. Studi ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Kemajuan ilmiah.

“Model yang saat ini digunakan oleh badan-badan publik didasarkan pada sekumpulan data lama dan berkualitas rendah yang terbatas sejak tahun 1980an,” kata Susan Carbut, ahli geofisika kelautan di Universitas Harvard. Universitas KolombiaJohn Lamont Doherty, direktur Harvard Earth Observatory, yang memimpin penelitian tersebut, mengatakan: “Gaya dorong yang sangat besar memiliki geometri yang lebih kompleks daripada yang diperkirakan sebelumnya. Studi ini memberikan kerangka kerja baru untuk menilai bahaya gempa bumi dan tsunami.”

Didanai oleh US National Science Foundation, data tersebut dikumpulkan selama pelayaran 41 hari pada tahun 2021 oleh kapal penelitian Lamont, Marcus G. Langseth. Para peneliti di kapal tersebut menembus dasar laut dengan gelombang suara yang kuat dan membaca gemanya, yang kemudian diubah menjadi gambar, mirip dengan cara dokter melakukan pemindaian internal pada tubuh manusia.

Wawasan baru mengenai pembagian sesar dan bahaya tsunami

Di antara temuan-temuan utama mereka: Zona sesar megathrust bukan hanya satu struktur yang berkesinambungan, namun terbagi menjadi setidaknya empat bagian, masing-masing bagian agak terisolasi dari pergerakan bagian lainnya. Para ilmuwan telah lama memperdebatkan apakah peristiwa di masa lalu, termasuk gempa bumi tahun 1700, yang menghancurkan seluruh wilayah atau hanya sebagian saja – sebuah pertanyaan kunci, karena semakin lama retakan tersebut berlangsung, semakin besar pula gempa yang terjadi.

Data menunjukkan bahwa bagian-bagian tersebut terbagi oleh fitur-fitur yang terkubur termasuk patahan besar, di mana sisi-sisi yang berlawanan saling bergesekan tegak lurus dengan pantai. Hal ini dapat membantu mencegah pergerakan pada satu bagian agar tidak berpindah ke bagian berikutnya. “Kami tidak dapat mengatakan bahwa ini berarti hanya bagian-bagian tertentu yang akan pecah, atau keseluruhannya akan pecah sekaligus,” kata Harold Tobin, ahli geofisika di Massachusetts Institute of Technology. Universitas Washington “Tetapi hal ini memperkuat bukti perpecahan yang terpisah-pisah.”

Gambar-gambar tersebut juga menunjukkan alasan pembagian ini: tepi padat lempeng benua Amerika Utara terdiri dari berbagai jenis batuan, terbentuk pada waktu berbeda selama puluhan juta tahun, dan beberapa di antaranya lebih padat dibandingkan yang lain. Keanekaragaman batuan benua ini menyebabkan lempeng samudera yang masuk dan lebih fleksibel membengkok dan memelintir untuk mengakomodasi perbedaan tekanan di atasnya. Di beberapa tempat, bagian-bagiannya memiliki kemiringan yang relatif curam, dan di tempat lain dengan sudut yang dangkal.

Para peneliti fokus pada satu bagian tertentu, yang membentang dari selatan Pulau Vancouver di sepanjang negara bagian Washington, dan berakhir kira-kira di perbatasan Oregon. Topografi bawah tanah di bagian lain relatif kasar, dengan ciri-ciri samudera seperti patahan dan gunung bawah laut yang menunjam bergesekan dengan lempeng atas – ciri-ciri yang dapat mengikis lempeng atas dan membatasi sejauh mana gempa dapat merambat di bagian tersebut, sehingga membatasi besarnya gempa bumi. gempa bumi. Sebaliknya, jalur dari Vancouver ke Washington sepenuhnya mulus. Artinya, kemungkinan besar bagian tersebut akan robek sekaligus, menjadikannya bagian yang paling berbahaya.

Penelitian yang sedang berlangsung dan implikasinya terhadap integritas regional

Di bagian ini juga, dasar laut tenggelam di bawah kerak benua dengan sudut yang relatif dangkal dibandingkan bagian lainnya. Di wilayah lain, sebagian besar antarmuka antar lempeng yang rawan gempa terletak di lepas pantai, namun di sini studi menemukan bahwa sudut subduksi yang dangkal berarti kemungkinan meluas tepat di bawah Semenanjung Olimpiade Washington. Hal ini dapat memperkuat guncangan di tanah. “Diperlukan banyak penelitian, namun untuk tempat-tempat seperti Tacoma dan Seattle, hal ini bisa berarti perbedaan antara mengkhawatirkan dan bencana,” kata Tobin.

Dengan pendanaan dari Survei Geologi AS, sebuah konsorsium lembaga negara bagian dan federal serta lembaga akademis telah mempelajari data tersebut sejak tersedia untuk memilah implikasinya.

Mengenai risiko tsunami, hal ini “masih dalam proses,” kata Kellin Wang, ilmuwan peneliti di Survei Geologi Kanada yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Kelompok Wang menggunakan data tersebut untuk memodelkan fitur dasar laut di Pulau Vancouver yang mungkin menimbulkan tsunami. (Secara umum, tsunami terjadi ketika dasar laut dalam bergerak naik atau turun saat terjadi gempa bumi, mengirimkan gelombang ke permukaan yang memusatkan energinya dan bertambah tinggi saat mencapai perairan pantai yang dangkal.) Wang mengatakan hasilnya akan diberikan kepada kelompok lain yang memodelkan gelombang tsunami itu sendiri, dan kemudian ke kelompok lain yang menganalisis risiko di lapangan.

Para peneliti mengatakan penilaian praktis yang mungkin berdampak pada peraturan bangunan atau aspek kesiapsiagaan lainnya dapat dipublikasikan pada awal tahun depan. “Ada lebih banyak kompleksitas di sini dibandingkan yang diperkirakan sebelumnya,” kata Carbot.

Referensi: “Struktur lempeng tersubduksi dan morfologi dorong masif dari pencitraan seismik dalam yang terkait dengan segmentasi retakan gempa di Cascadia” oleh Susan M. Carbot, Brian Boston, Shushu Han, Brandon Schock, Jeffrey Bisson, J. Pablo Canales, Harold Tobin, Nathan Miller, Mladen Nedimovic, Anna Treho, Michelle Li, Madeleine Lucas, Hanshao Jian, Danqi Jiang, Liam Moser, Chris Anderson, dan Darren Good , Jaime Fernandez, Chuck Campbell, Antara Goswami, dan Rajendra Jalawat, 7 Juni 2024, Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126/sciadv.adl3198

Studi ini didanai oleh US National Science Foundation.