Aktivitas Seismik Aneh di New Jersey Menimbulkan Kekhawatiran Baru di Timur Laut

Gempa bumi baru-baru ini di New Jersey menunjukkan aktivitas seismik dan pola guncangan yang tidak biasa, sehingga berdampak pada wilayah yang lebih jauh dari perkiraan. Penelitian menunjukkan gempa terjadi pada patahan yang belum dipetakan, sehingga menantang model risiko gempa bumi yang ada di wilayah tersebut.

Pada tanggal 5 April 2024, gempa bumi berkekuatan 4,8 melanda kota Tewksbury di New Jersey bagian utara, memicu kekhawatiran luas. Meskipun wilayah ini kadang-kadang mengalami getaran kecil, gempa ini adalah yang terbesar sejak tahun 1884, ketika gempa bumi berkekuatan sekitar 5 skala Richter melanda dasar laut di lepas pantai Brooklyn.

Berdasarkan model yang ada, gempa tersebut seharusnya menyebabkan kerusakan besar di pusat gempa, namun sebagian besar gempa tersebut tetap tidak mengalami kerusakan. Sebaliknya, kota New York yang relatif jauh berguncang lebih keras dari yang diperkirakan, sehingga mengakibatkan kerusakan kecil. Guncangan yang sangat besar meluas hingga ke Virginia dan Maine. Sebuah studi baru-baru ini menunjukkan mengapa hal ini terjadi, sekaligus menantang asumsi yang ada mengenai bahaya gempa bumi regional.

“Ada beberapa perilaku yang aneh,” kata rekan penulis studi Won-Young Kim dari Lamont-Doherty Earth Observatory di Columbia Climate School.

Meskipun gempa berkekuatan 4,8 SR bukanlah gempa besar secara global, masyarakat di wilayah Timur Laut AS yang berpenduduk padat tidak terbiasa dengan gempa sebesar itu. Survei Geologi AS (USGS) memperkirakan gempa bumi dirasakan oleh sekitar 42 juta orang; sebuah portal online USGS yang mengumpulkan laporan orang pertama tentang guncangan menerima hampir 184.000 entri―jumlah terbanyak dari gempa mana pun di AS, menurut makalah pendamping tentang peristiwa tersebut. Kedua makalah tersebut baru-baru ini diterbitkan di jurnal Catatan Seismik.

Temuan Mengejutkan di Pusat Episentrum

Beberapa jam setelah gempa, Kim dan rekannya menuju ke pusat gempa untuk mengamati situasi. “Kami memperkirakan akan terjadi kerusakan properti – cerobong asap roboh, dinding retak, atau plester roboh, namun tidak ada tanda-tanda yang jelas,” kata Kim. “Kami berbicara dengan petugas polisi, tetapi mereka tidak terlalu antusias. Seperti tidak terjadi apa-apa. Ini adalah respons yang mengejutkan terhadap gempa berkekuatan 4,8 SR.”

Gerakan permukaan yang dihasilkan oleh gempa bumi diukur pada Skala Intensitas Mercalli yang Dimodifikasi. Berdasarkan besarnya gempa, kedalaman gempa (5 kilometer, atau 2,9 mil) yang cukup dangkal, dan geologi wilayah, model yang ada memperkirakan bahwa wilayah 10 kilometer di sekitar pusat gempa seharusnya mengalami guncangan berintensitas VII pada skala ini, yang digambarkan sebagai “sangat kuat.” Sebagian besar struktur yang dirancang dan dibangun dengan baik mungkin akan lepas tanpa banyak kerusakan, namun struktur lain dengan desain atau material yang lebih kecil dapat runtuh, terutama dinding pasangan bata dan cerobong asap yang tidak diperkuat.

Namun, tidak ada seorang pun di atau sekitar pusat gempa yang melaporkan guncangan berintensitas VII atau mendekatinya. Kerusakan hanya terjadi pada retakan kecil di beberapa dinding kering dan beberapa barang terjatuh dari rak. Satu-satunya pengecualian: pabrik penggilingan gandum yang sudah runtuh dan dibangun pada tahun 1760-an dari batu yang tidak diperkuat, dan sebagian besar sudah berupa bangkai kapal. Sekitar 3,5 mil dari pusat gempa, sebagian fasad pabrik ambruk.

Menilai Pola Gempa Regional

Biasanya, guncangan gempa memudar dengan pola tepat sasaran yang kurang lebih simetris dari sumbernya. Namun hal itu tidak terjadi juga; Guncangan yang lebih kuat dari perkiraan meluas jauh, terutama ke arah timur laut, dan pada tingkat lebih rendah ke arah lain.

Di Newark, NJ, sekitar 20 mil dari pusat gempa, tiga rumah petak roboh sebagian, dan puluhan orang harus dievakuasi. Penduduk Kota New York, 40 atau 50 mil jauhnya, melaporkan gerakan intensitas IV, dengan getaran berkelanjutan pada jendela, pintu, dan dinding. Lebih dari 150 bangunan melaporkan kerusakan ringan, terutama retakan dangkal pada pasangan bata.

Namun, pengawas memerintahkan dua gedung Bronx untuk mendirikan gudang pelindung trotoar ketika retakan muncul di fasadnya, dan sebuah sekolah negeri di Brooklyn harus menutup gymnya untuk perbaikan karena retakan berbentuk tangga vertikal di sepanjang dinding interior. Saluran gas dan air mengalami kebocoran hingga ke Lembah Hudson bagian bawah, dan di Long Island, bagian depan Jeep seseorang terjatuh ke dalam lubang pembuangan yang tiba-tiba terbuka. Bahkan masyarakat di beberapa bagian New Hampshire, sekitar 280 mil jauhnya, melaporkan adanya guncangan intensitas III, mirip dengan truk besar yang lewat.

Wawasan Geologi dan Analisis Sesar

Untuk memahami apa yang terjadi, Kim dan rekan-rekannya di Universitas Nasional Seoul Korea Selatan menganalisis apa yang disebut gelombang Lg. Ini adalah jenis gelombang energi berfrekuensi rendah yang memantul bolak-balik antara permukaan bumi dan Moho―batas antara kerak bumi dan mantel, yang terletak sekitar 35 kilometer di bawah permukaan bumi. Analisis menunjukkan bahwa gempa tersebut terjadi pada patahan yang belum terpetakan sebelumnya dan membentang dari selatan ke utara. Patahan tersebut tidak vertikal melainkan menukik ke arah timur ke dalam Bumi dengan sudut sekitar 45 derajat.

Menurut analisis, pergerakannya cepat dan kompleks―kombinasi melingkar dari kedua sisi patahan yang meluncur secara horizontal satu sama lain (dikenal sebagai gerakan strike-slip) dan satu sisi juga mendorong dirinya ke atas dan melewati sisi lainnya (dikenal sebagai gerakan strike-slip). dorongan). Ketika retakan mulai terjadi, retakan itu menyebar secara horizontal ke utara. Biasanya sebagian besar energi dari gempa tersebut mengambil jalur yang hambatannya paling kecil, yaitu lurus ke atas, ke permukaan, di mana tekanan pada batuan paling kecil. Hal inilah yang menjadikan pusat gempa sebagai tempat paling berbahaya.

Namun hal tersebut tidak terjadi di sini, kata para peneliti. Sebaliknya, sebagian besar energinya mengarah ke bawah, sepanjang kemiringan patahan, dan berlanjut hingga mencapai Moho. Lalu ia bangkit kembali, muncul di antara tempat-tempat lain di bawah New York City, yang berada tepat di depannya. Kemudian gelombang tersebut memantul kembali dan muncul kembali lebih jauh di New England, agak lemah, dan seterusnya, hingga akhirnya mereda. Gema jarak jauh kemungkinan besar diperkuat oleh fakta bahwa sebagian besar batuan yang mendasari wilayah ini keras dan padat, serta menghantarkan energi secara efisien, seperti bunyi bel.

Perspektif Sejarah Aktivitas Seismik

Daerah dari Philadelphia hingga barat daya Connecticut telah mengalami sekitar 500 gempa yang diketahui sejak tahun 1600an hingga saat ini, namun banyak gempa lainnya yang hampir pasti luput dari perhatian sebelum instrumen seismik modern hadir. Sebagian besar gempa sangat lemah sehingga hanya sedikit, jika ada, orang yang merasakannya, dan sebagian besar gempa lainnya tidak berbahaya. Namun, menurut makalah sebelumnya yang dipimpin oleh seismolog Lamont-Doherty Lynn Sykes, ancamannya bisa lebih besar dari perkiraan sebelumnya.

Risiko Seismik Jangka Panjang Ditinjau Kembali

Gempa-gempa ini tidak disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik raksasa seperti yang terjadi di tempat-tempat yang lebih berbahaya seperti California. Sebaliknya, gempa tersebut berasal dari zona patahan kuno yang berumur 200 juta tahun, ketika wilayah yang sekarang disebut Eropa terkoyak dari wilayah yang sekarang menjadi Amerika Utara, sehingga terjadi retakan di bawah permukaan bumi akibat gempa bumi yang dahsyat. Beberapa dari zona rapuh ini masih menetap dan menyesuaikan diri, dan kadang-kadang sebagian dari zona tersebut bergerak dengan sentakan.

Berdasarkan catatan sejarah singkat, gempa bumi sebesar bulan April atau sedikit lebih besar terjadi kira-kira setiap 100 tahun. Namun berdasarkan ukuran sesar yang diketahui dan perhitungan lainnya, Sykes dkk. telah memperkirakan bahwa wilayah tersebut dapat mengalami magnitudo 6 setiap 700 tahun, dan magnitudo 7 setiap 3.400 tahun. Skala magnitudonya bersifat eksponensial, jadi gempa dengan magnitudo 6 10 kali lebih dahsyat daripada gempa berkekuatan 5, sementara magnitudo 7 100 kali lebih dahsyat daripada gempa yang berkekuatan 5. Tidak ada yang tahu apakah gempa seperti itu pernah terjadi atau mungkin terjadi pada zaman manusia, tapi apakah gempa tersebut benar-benar terjadi? , itu akan menjadi bencana besar.

Penelitian yang Sedang Berlangsung dan Implikasinya di Masa Depan

Gempa bumi tanggal 5 April telah mendorong munculnya penelitian baru. Bekerja sama dengan USGS dan peneliti lainnya, Kim membantu menempatkan jaringan sementara puluhan seismometer di dekat pusat gempa untuk memantau gempa susulan, yang berlanjut selama berminggu-minggu. Sinyal-sinyal ini digunakan untuk memetakan berbagai detail gempa dan patahan di kawasan itu dengan lebih baik.

Ahli geologi struktural Lamont-Doherty, Folarin Kolawole dan rekannya telah memetakan banyak retakan batuan dasar di dekat pusat gempa yang disebabkan oleh gempa bumi di masa lalu yang usianya tidak dapat ditentukan. Ini mungkin berusia jutaan tahun, kata Kolawole, tapi bisa juga menunjukkan zona kelemahan yang ada saat ini dan belum terpetakan.

Sementara itu, ahli geologi Lamont-Doherty William Menke sedang berupaya mendokumentasikan kemungkinan gempa prasejarah di masa lalu. Harriman State Park di New York, tepat di seberang perbatasan New Jersey, dipenuhi batu-batu besar yang jatuh ke permukaan ketika gletser dari zaman es terakhir mencair, sekitar 15.000 hingga 20.000 tahun yang lalu. Banyak di antara mereka yang berada dalam kondisi yang tidak seimbang pada posisi aslinya. Hipotesis Menke: jika ia dapat menghitung kekuatan gempa yang diperlukan untuk menjatuhkan batu-batu tersebut, ia dapat mengesampingkan kemungkinan terjadinya gempa sebesar itu, setidaknya dalam jangka waktu tersebut.

Kim mengatakan studi baru ini menunjukkan perlunya mengevaluasi kembali bagaimana guncangan akibat gempa besar di masa depan dapat menyebar ke seluruh wilayah. “Beberapa yang bahkan tidak sebesar itu mungkin bisa memfokuskan energinya ke pusat-pusat populasi. Jika [the April] gempanya sedikit lebih kuat, atau sedikit lebih dekat ke New York City, dampaknya akan jauh lebih besar,” katanya. “Kita perlu memahami fenomena ini dan implikasinya terhadap prediksi gerakan tanah.”

Referensi: “Model Pecahnya Gempa Bumi Tewksbury, New Jersey, 5 April 2024 Berdasarkan Data Gelombang Lg Regional” oleh Sangwoo Han, Won‐Young Kim, Jun Yong Park, Min‐Seong Seo dan YoungHee Kim, 18 September 2024, Catatan Seismik.
DOI: 10.1785/0320240020