Sinar-X dapat mengungkapkan gempa bumi dua-untuk-satu yang besar dan kuno

Dengan mempelajari lapisan sedimen di bawah danau di Indonesia, para peneliti telah mengembangkan teknik baru yang dapat menentukan tanggal dua kali gempa dalam waktu satu jam.

Melalui Lauren Koenig, Ph.D., penulis sains (@Lauren_A_Koenig)

Mengutip: Koenig, L., 2021, Sinar-X dapat mengungkap gempa bumi besar dan kuno purba, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.228

Memecahkan detail gempa bumi prasejarah adalah tugas yang sangat sulit, melibatkan penyatuan zig dan zag lapisan sedimen dan petunjuk tersisa lainnya yang bergeser di belakangnya. Tapi bukti gangguan kuno ini sebenarnya mungkin disebabkan oleh gempa bumi ganda – dua gempa bumi dengan magnitudo yang sama yang memecahkan patahan tetangga dalam hitungan jam satu sama lain – dan sekarang ada cara untuk membuktikannya. .

Di sebuah pelajaran dipresentasikan pada pertemuan musim gugur American Geophysical Union minggu lalu, para peneliti menggambarkan teknik baru untuk menerangi catatan paleoseismik yang tersembunyi di bawah air danau alami yang keruh. Metodologi didasarkan pada analisis arah aliran kekeruhan, yang merupakan lapisan pasir dan lumpur yang terbentuk oleh longsor bawah laut. Penulis utama studi ini, Katleen Wils, rekan postdoctoral di Ghent University, dan rekan-rekannya mengidentifikasi jejak yang tertinggal di sedimen ketika dua gempa bumi berturut-turut – seperti detak jantung – berdenyut dan bergejolak di sebuah danau alami di Indonesia.

survei sumatera

Temuan baru Wils datang dari ekspedisi lapangan di Sumatera, Indonesia. Pulau ini terletak di sepanjang megathrust Sunda, di mana lempeng tektonik Indo-Australia jatuh di bawah lempeng Eurasia di salah satu zona seismik paling aktif di dunia.

Tim peneliti memilih Danau Singkarak – yang terletak di kawah gunung berapi – sebagai tempat uji coba. Dikelilingi oleh pemandangan pegunungan yang menakjubkan, hamparan air safir terletak di atas Sesar Sumatera. Di kedua sisi danau terdapat ruas Sumani dan Sianok, yang menyebabkan gempa bumi berkekuatan 6,4 dan berkekuatan 6,3 terjadi dalam waktu dua jam satu sama lain pada tahun 2007. Karena peristiwa ini dikonfirmasi sebagai peristiwa ganda pada saat itu, Wils dan rekan-rekannya mengumpulkan empat inti dari danau dan menemukan kekeruhan yang dapat mengungkapkan apa yang ganda dalam arsip sedimen.

Bagaimana kekeruhan merekam masa lalu

Air terendam dan longsoran sedimen yang menghasilkan kekeruhan, seperti yang ditemukan Wils di Danau Singkarak, sering dipicu oleh gempa bumi dalam proses yang disebut keruntuhan lereng. Saat gerakan mereda, butiran yang lebih padat dan lebih kasar turun dari sungai terlebih dahulu, meninggalkan butiran yang lebih halus dan tanah liat untuk mengendap di bagian atas massa. Material berlumpur yang diendapkan di antara turbidit berfungsi sebagai catatan jumlah waktu antara gempa bumi yang berurutan.

Tetapi ketika gempa bumi ganda mengganggu danau, itu tidak menghasilkan kekeruhan yang terpisah. Sebaliknya, turbidit tunggal dibuat dari beberapa “pulsa” menuju dasar danau berbutir kasar. Karena jeda waktu antara arus individu yang dipicu oleh setiap gempa, pola yang berbeda terbentuk: alih-alih mengendap di endapan “kasar-ke-halus” yang biasanya diklasifikasikan, sedimen dibentuk menjadi “kasar-halus-kasar”. – akhir-akhir”. garis-garis tanah liat, seperti kue berlapis yang disusun dengan tergesa-gesa. Menemukan bukti dari beberapa pulsa yang bergeser waktu secara dekat yang berasal dari area yang sama (sebagaimana diverifikasi oleh indikator arah aliran dalam turbidit) sangat penting untuk mencocokkan kekeruhan tertentu dengan gempa ganda.

Mengatasi penglihatan kabur

Ketika Wils dan timnya mulai menganalisis turbidit dari Danau Singkarak, mereka menghadapi paradoks yang nyata: Mereka harus memeriksa posisi butir sedimen pada resolusi tinggi, tetapi memindahkan butir keluar dari inti untuk melakukannya akan mengganggu orientasi mereka.

“Masalahnya adalah, danau-danau ini sebagian besar berbutir halus, dan untuk melihat apa yang terjadi pada dasarnya Anda harus menggunakan mikroskop tanpa merusak susunan butir asli,” kata Wils.

Jadi Wils beralih ke tomografi komputer x-ray resolusi tinggi – CT scan, mirip dengan apa yang mungkin Anda dapatkan untuk patah tulang kompleks, kecuali batu dan sedimen – sebagai cara untuk menjaga sampel tetap utuh saat melihatnya dengan sangat jelas.

“Butir yang pasti dapat Anda lihat pada resolusi ini adalah sekitar 100 mikron atau bahkan kurang,” kata Wils. “Anda benar-benar dapat melihat secara detail setiap butir individu yang ada di depot itu. “

Karena butiran sedimen cenderung berbaris dalam arah yang sama dalam aliran, Wils dapat menggunakan informasi tentang paleomagnetisme dan ukuran butir untuk mencocokkan patahan asli di lereng dengan lokasi patahan di sekitarnya. Langkah terakhir adalah memastikan apa yang telah dilihatnya dengan waktu yang diketahui dari masing-masing gempa.

“Dalam hal ini, karena peristiwa terjadi pada tahun 2007, mereka tahu persis apa yang terjadi dan itu adalah bukti konsep yang sangat bagus,” kata Belle Philibosian, ahli geologi penelitian di US Geological Survey yang tidak berpartisipasi dalam penelitian ini. “Anda benar-benar dapat melihat peristiwa dalam urutan jam, yang sangat fenomenal.”

Alat baru untuk masalah lama

Peneliti paleoseismologi sering mengandalkan salah satu dari dua teknik klasik untuk memperkirakan gempa bumi prasejarah. Beberapa fitur lanskap mengukur, seperti sungai kecil atau jurang, yang mungkin memiliki ukuran offset yang sama jika keduanya dipindahkan oleh gempa yang sama. Lainnya menggali parit di bumi dan memeriksa dinding untuk pola gangguan sedimen yang disebabkan oleh gempa bumi pada skala waktu yang berbeda. Tetapi biasanya teknik ini tidak dapat membedakan antara peristiwa yang berjarak beberapa jam – atau bahkan puluhan tahun – jelas Philibosian.

Radiografi turbidit menyediakan alat lain untuk mengatasi masalah ini dari beberapa sudut. “Kekuatan turbidit yang sebenarnya adalah untuk menawarkan Anda resolusi temporal yang sangat bagus”, Philibosian menjelaskan. “Kita bisa kembali dan melihat catatan kekeruhan gempa bumi prasejarah yang urutan kejadiannya tidak kita ketahui, dan kemudian menggabungkannya dengan parit paleoseismik atau jenis studi lain untuk membangun gambaran tentang apa yang terjadi. “

Masalah ganda

Karena ini adalah pertama kalinya para peneliti mendeteksi jejak khas yang ditinggalkan oleh gempa bumi ganda, para ilmuwan sekarang dapat mengkarakterisasi risiko seismik dengan lebih baik dari lokasi tertentu yang mengalami peristiwa ganda tersebut – bahkan jika tidak. Tidak ada aktivitas seismik ekstensif yang telah dialami sejak itu. catatan rinci menjadi tersedia.

Mengetahui bahwa gempa kedua kemungkinan akan terjadi setelah gempa pertama juga penting untuk keselamatan publik dan perencanaan pemerintah.

“Jika kita melihat bahwa peristiwa dupleks ini adalah pola yang teratur, kita dapat mulai mengedukasi masyarakat dengan mengatakan ‘oke, jika Anda merasakan satu gempa, bersiaplah untuk gempa kedua,’” kata Wils. “Karena ketika orang mulai pulang dan mengambil barang-barang setelah gempa, itu sebenarnya lebih berbahaya. Mungkin ada kejutan kedua beberapa jam kemudian.

Bacaan lebih lanjut

Cnudde, V., & Boone, MN (2013). Computed tomography sinar-X resolusi tinggi dalam geosains: tinjauan teknologi dan aplikasi saat ini. Ulasan Ilmu Bumi, 123, 1-17.

teks gratis. (3 Juni 2020). Turbidit. LibreTexts Geosciences. Diakses pada 17 Desember 2021, dari https://geo.libretexts.org/Courses/University_of_California_Davis/GEL_109%3A_Sediments_and_Strata_(Sumner)/Textbook_Construction/Turbidites

Wald, L., & Scharer, K. (nd). Pengantar paleoseismologi. Pengantar paleoseismologi. Diakses pada 17 Desember 2021, dari https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/introduction-paleoseismology

Wils, K., Daryono, MR, Praet, N., Santoso, AB, Dianto, A., Schmidt, S.,… & De Batist, M. (2021). Sedimen dari Danau Singkarak dan Danau Maninjau di Sumatera Barat mengungkapkan sejarah seismik, vulkanik, dan curah hujannya. Geologi sedimen, 416, 105863.

Wils, K., Deprez, M., Kissel, C., Vervoort, M., Van Daele, M., Daryono, MR,… & De Batist, M. (2021). Doublet seismik terungkap oleh beberapa pulsa dalam turbidit seismik lakustrin. Geologi, 49 (11), 1301-1306.