Bagaimana Perubahan Iklim Dapat Memicu Gempa Bumi?

Sepertinya tidak masuk akal perubahan iklim dapat memengaruhi aktivitas seismik. Bagaimana hal ini bisa terjadi?

Setiap tahun, puluhan gempa bumi besar terjadi di seluruh dunia. Peristiwa ini dapat menyebabkan kematian ratusan ribu orang. Pada 2010 misalnya menyebabkan 226.000 kematian dan 2004 227.000 meninggal dunia.

Foto: afp/ Amanuel Sileshi

Gempa bumi dipicu oleh pergeseran tiba-tiba di sepanjang patahan yang dikenal sebagai rekahan di kerak bumi, yaitu beberapa kilometer pertama di bawah kaki kita. Pergeseran ini terjadi ketika tekanan pada patahan melebihi ambang batas retakan, terutama karena pergerakan lempeng tektonik.

Pegunungan Sangre De Cristo di Colorado Selatan, Amerika Serikat muncul tiba-tiba dari hamparan datar Lembah San Luis. Sistem patahan yang menjadi nama pegunungan ini membentuk transisi geografis yang mengesankan ini selama jutaan tahun dan terkadang mengguncang daerah tersebut saat ini.

Sedangkan sebuah studi baru menunjukkan bahwa mencairnya gletser Alpen ribuan tahun yang lalu mungkin juga telah meningkatkan frekuensi gempa di daerah ini. Hal ini karena terjadinya pengurangan tekanan pada patahan yang ada.

Sepertinya terdengar tidak masuk akal mengaitkan iklim atmosfer dan permukaan Bumi dengan pergerakan lempeng yang berada bermil-mil jauhnya di dalam massa planet ini. Namun, studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Geology ini menawarkan bukti langka tentang bagaimana suhu yang menghangat seperti yang terjadi saat ini dapat benar-benar memicu aktivitas patahan.

Karena suhu terus meningkat, para peneliti memperingatkan bahwa daerah lain yang tertutup gletser dan rawan gempa dapat menghadapi risiko serupa. Di wilayah gletser yang mencair akan terjadi perubahan siklon hidrologi di atas patahan.

Foto: afp/ Fabrice COFFRINI

“Wilayah tempat gletser mencair, atau terjadi perubahan siklus hidrologi di atas patahan aktif, mungkin mengalami peningkatan aktivitas gempa bumi,” kata rekan penulis studi Sean Gallen, seorang geolog dari Colorado State University, dikutip dari laman Scientific American.

Sekitar 25 juta hingga 28 juta tahun yang lalu, bagian barat Amerika Utara mulai terbelah, menciptakan Rio Grande Rift. Saat daratan perlahan mencair, Cekungan San Luis tenggelam sementara jajaran Sangre de Cristo melengkung ke atas, dengan pergeseran vertikal hingga 9,2 kilometer di antara kedua sisi.

Kemudian, mulai sekitar 2,6 juta tahun yang lalu, suhu global anjlok, dan puncak Sangre de Cristos terisi es gletser. Glasiasi mencapai puncaknya pada Glasial Maksimum Terakhir sekitar 20.000 tahun yang lalu, mengukir lembah berbentuk U yang dramatis dan menyimpan moraine tumpukan puing yang menandai batas terjauh es.

Menambah atau mengurangi massa permukaan dapat mengubah tekanan pada kerak Bumi. Misalnya, ketika gunung menjulang, kerak bumi akan melengkung karena beratnya, seperti papan loncat ketika seseorang berdiri di atasnya.

Ketika gunung-gunung itu aus dan runtuh dalam waktu yang tak terduga, bumi akan terangkat lagi. Proses ini, yang disebut rebound isostatik, dapat menyebabkan aktivitas seismik kecil. Itulah sebabnya pegunungan yang relatif tua seperti Pegunungan Appalachia masih bergemuruh dari waktu ke waktu.

Gallen dan rekan penulisnya Cecilia Hurtado, juga dari Universitas Negeri Colorado, bertanya-tanya apakah penghilangan massa gletser dapat memengaruhi aktivitas seismik dengan cara yang sama. Mereka berhipotesis bahwa gletser yang mencair dapat mengubah tekanan pada patahan, yang berpotensi mempercepat gempa bumi dalam jangka pendek dengan mengurangi beban pada kerak bumi.

Komputer dapat memodelkan perilaku ini dengan cukup mudah, tetapi menguji konsep-konsep tersebut di alam adalah standar emas, kata Gallen. Namun, ada beberapa lokasi di mana bukti konkret terpelihara: dalam satu contoh, Sesar Teton Wyoming mengalami lebih banyak aktivitas seismik saat Lapisan Es Yellowstone mencair.

“Studi baru tersebut mengungkap bagaimana fenomena ini mungkin lebih umum daripada yang diperkirakan para ilmuwan,” kata Jessica Thompson Jobe, seorang geolog dari Survei Geologi AS, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Foto: afp/ Sean F. Gallen

“Ini cukup unik,” kata Jobe tentang penelitian tersebut. “Mereka mencoba menghubungkan iklim dengan aktivitas patahan, dan ini adalah tempat yang bagus untuk melakukannya karena Anda memiliki informasi untuk kedua kumpulan data. Itu tidak selalu terjadi,” tambahnya.

Untuk mendukung hipotesis mereka, Hurtado dan Gallen membangun model komputer berdasarkan fitur mentah bentang alam Sangre De Cristo, seperti morain, serta tebing patahan yang menyerupai retakan di kulit Bumi, yang memberikan petunjuk tentang waktu dan lokasi gempa bumi prasejarah.

Para peneliti menggunakan lidar resolusi tinggi (deteksi cahaya dan pengukuran jarak) dan citra satelit untuk memetakan fitur-fitur ini. Akhirnya, tim membandingkan model-model ini dengan bukti dunia nyata, yang mengusulkan bahwa gletser Zaman Es “menjepit” sistem patahan dan meredam gempa bumi.

Saat gletser mulai mencair kurang dari 20.000 tahun yang lalu, beban terangkat dan melepaskan tekanan yang terpendam. Hal ini memicu peningkatan frekuensi gempa bumi lima kali lipat secara dramatis, fase peningkatan kegempaan dibandingkan dengan tingkat sebelum Puncak Glasial, yang kemungkinan bertahan hingga gletser akhirnya surut.

Pemandangan bukit Lidar dari lereng patahan Sangre de Cristo (dilambangkan dengan panah hitam) yang mengimbangi kipas aluvial di sepanjang sisi selatan Blanca Massif, Pegunungan Sangre de Cristo, CO, AS. Garis biru menunjukkan perkiraan ujung gletser dari zaman es terakhir

Eric Leonard, seorang geolog emeritus di Colorado College, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, setuju bahwa pencairan gletser Sangre de Cristos yang relatif kecil sekalipun dapat berdampak signifikan pada aktivitas patahan. Namun, ia menambahkan bahwa usia permukaan patahan tidak pasti, yang memengaruhi keakuratan waktu gempa bumi.

Gallen mengakui bahwa metode yang lebih tepat—dan mahal—untuk menentukan tanggal permukaan patahan dapat memperbaiki garis waktu gempa. Namun, ia dan Hurtado yakin bahwa temuan ini memperkuat penelitian sebelumnya dari Amerika Barat. “Apa yang kita miliki di sini adalah bukti yang kuat,” kata Gallen.

Penulis studi juga memperingatkan bahwa wilayah dengan patahan aktif dan beban es atau air yang besar yang sekarang menyusut karena suhu global meningkat mungkin menghadapi lebih banyak gempa bumi di masa mendatang.

Leonard menambahkan bahwa kenaikan suhu tiga derajat Celsius (5,4 derajat Fahrenheit) saja telah mencairkan sebagian besar es di Sangre de Cristos, yang menimbulkan kekhawatiran tentang massa es yang lebih besar saat ini di wilayah yang aktif secara tektonik seperti Himalaya, Andes, dan Alaska.

“Apakah ini akan menambah bahaya secara signifikan?” renungnya. “Saya tidak tahu, tetapi ini pasti berpotensi,” lanjutnya. hay