Studi Kīlauea Selama 120 Tahun yang Belum Pernah Ada Sebelumnya Mengungkap Pola Tersembunyi di Bawah Pulau Terbesar Hawaii
Para peneliti menganalisis data selama 120 tahun dari Gunung Berapi Kīlauea, mengungkap pola deformasi dan perubahan tegangan selama satu abad. Temuan mereka mengungkapkan bagaimana tekanan berkembang dalam sistem vulkanik, membantu kesiapsiagaan bahaya dan meningkatkan pemahaman tentang proses seismik dan magmatik.
Para peneliti dari Universitas Hawai'i di Mānoa Departemen Ilmu Bumi menganalisis data 120 tahun yang belum pernah terjadi sebelumnya dari Gunung Berapi Kīlauea di Pulau Hawai'i, untuk pertama kalinya mengungkap pola deformasi dan perubahan tegangan selama satu abad. Studi mereka memberikan penekanan khusus pada gempa Kalapana berkekuatan 7,7 skala richter yang transformatif pada tahun 1975, yang juga menimbulkan tsunami setinggi 20 kaki. Temuan ini baru-baru ini dipublikasikan di Jurnal Penelitian Geofisika: Bumi Padat.
“Menguraikan sejarah Kīlauea memperdalam pemahaman kita tentang bahaya vulkanik dan seismik,” kata penulis utama Lauren Ward Yong, yang melakukan penelitian ini sebagai bagian dari disertasi doktoralnya di UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). “Hal ini memberikan wawasan penting tentang bagaimana tekanan berkembang dalam sistem vulkanik, memandu kemampuan kita untuk mengantisipasi dan menafsirkan gempa bumi dan peristiwa magmatik di masa depan.”
Studi ini menyoroti potensi bahaya di décollement, zona patahan utama di bawah gunung berapi Kīlauea tempat dua massa batuan bergerak melewati satu sama lain, yang terus mendorong gunung berapi ke arah selatan dan menimbulkan risiko gempa bumi besar ditambah dengan aktivitas gunung berapi yang kompleks di wilayah tersebut.
Yong dan rekan penulisnya mengeksplorasi deformasi dan perubahan tegangan gunung berapi dari tahun 1898-2018 dengan menganalisis enam kumpulan data geodesi yang berbeda. Analisis mereka mencakup 338.396 pengamatan gempa dan lebih dari 15.000 pengukuran gerakan permukaan, atau perpindahan, untuk membangun model komputasi yang mereplikasi perpindahan dan tegangan yang diamati sebelum, selama, dan setelah gempa besar Kalapana tahun 1975. Model ini menunjukkan fitur struktural utama—bidang sesar, zona keretakan, dan ruang magma—yang mendorong perubahan ini.
Mengubah stres dan gerak
Mereka menemukan bahwa gempa Kalapana tahun 1975 secara signifikan mengubah keadaan stres dan deformasi di wilayah tersebut. Sebelum tahun 1975, di lokasi asal gempa besar, tidak ditemukan bukti adanya slip, yaitu pergerakan dua massa batuan yang bergerak saling berpapasan.
“Temuan ini menunjukkan bahwa wilayah tersebut kemungkinan besar mengalami gesekan dan perlahan-lahan mengumpulkan stres seiring berjalannya waktu hingga pecahnya wilayah tersebut,” kata Yong. “Lebih lanjut, kami mengamati bahwa sisi selatan Kīlauea, wilayah aktif secara geologis yang membentang dari puncak gunung berapi hingga garis pantai, mengalami perpindahan yang lebih besar dan lebih kompleks sebelum gempa Kalapana dibandingkan setelahnya.”
Analisis Yong dan rekan penulis mengenai décollement Kīlauea menemukan bahwa slip rata-rata berkurang dari 10 sentimeter per tahun sebelum gempa bumi tahun 1975, menjadi hanya empat sentimeter per tahun setelahnya. Variasi distribusi slip dan tegangan di sepanjang décollement menunjukkan perubahan sifat mekanik, seperti gesekan, yang mempengaruhi aktivitas seismik dan magmatik kawasan tersebut dari waktu ke waktu.
Meningkatkan kesiapsiagaan bahaya
“Masyarakat Hawaii tinggal di sepanjang gunung berapi aktif dan menghadapi risiko seismik yang signifikan,” kata Yong. “Penelitian ini meningkatkan kesiapsiagaan bahaya dan memperkuat komitmen UH untuk memajukan ilmu pengetahuan demi keselamatan dan kesejahteraan penduduk dan ekosistem Hawai'i dengan menyoroti peristiwa-peristiwa penting di masa lalu.”
Sejarah Kīlauea menawarkan wawasan yang sangat berharga mengenai hubungan kompleks antara proses magmatik dan siklus gempa bumi. Berdasarkan landasan ini, Yong dan timnya berencana menyempurnakan model mereka dengan menggali lebih dalam sifat-sifat utama fitur struktural Kīlauea, seperti gesekan sepanjang bidang patahan, untuk meningkatkan pemahaman tentang bagaimana perubahan tegangan memicu aktivitas seismik dan magmatik.
Referensi: “Abad Deformasi dan Perubahan Stres pada Décollement Kīlauea” oleh Lauren Ward Yong, James H. Foster, Bridget R. Smith-Konter dan L. Neil Frazer, 22 November 2024, Jurnal Penelitian Geofisika: Bumi Padat.
DOI: 10.1029/2024JB028714
