Cara Aneh Cekungan Los Angeles Meredam Gempa Bumi

Cekungan Los Angeles berisi sedimen dari pengendapan pasir, kerikil, dan tanah liar menciptakan kondisi seperti agar-agar di dalam mangkuk. Saat gempa datang, sedimen yang lunak ini meredam energi gelombang guncangan yang terjadi.

California selatan telah diguncang oleh dua gempa bumi baru-baru ini yang berkekuatan lebih dari 4,0 skala Richter. Cara gempa bumi itu terjadi di Los Angeles banyak berkaitan dengan cekungan (basin) berisi sedimen tempat kota itu berada.

Sekitar satu jam setelah matahari terbenam pada tanggal 6 Agustus 2024, sabuk lahan pertanian yang jarang penduduknya di dekat Bakersfield, California selatan, diguncang getaran. Gempa bumi berkekuatan 5,2 skala Richter diikuti oleh ratusan gempa susulan yang lebih kecil, mengguncang daerah itu saat patahan di dekat ujung selatan Central Valley pecah.

Itu bukan kejadian yang sangat tidak biasa, menurut standar California. Negara bagian itu adalah yang paling aktif secara seismik kedua di Amerika Serikat (AS) setelah Alaska, dengan California selatan mengalami gempa bumi rata-rata setiap tiga menit. Meskipun sebagian besar terlalu kecil untuk dirasakan, sekitar 15-20 kejadian melebihi skala Richter 4,0 setiap tahun.

Gempa bumi berkekuatan 5,2 skala Richter terakhir ini adalah yang terbesar yang melanda California selatan dalam tiga tahun. Pusat gempa berada sekitar 27 kilometer di selatan Bakersfield, California, dan orang-orang melaporkan merasa guncangan hampir 145 kilometer jauhnya di beberapa bagian Los Angeles dan sejauh San Diego.

Kemudian, beberapa hari kemudian, guncangan lain mengguncang daerah Los Angeles karena retakan pada bagian kecil sistem patahan Puente Hills yang berbahaya. Gempa berkekuatan 4,4 skala Richter yang dihasilkan memiliki pusat gempa hanya empat mil timur laut dari pusat kota.

Meskipun kerusakan yang disebabkan oleh kedua gempa tersebut sangat kecil, gempa tersebut telah menyoroti bagaimana geologi di bawah kota terbesar di California tersebut dapat mengubah dampak pergerakan patahan di daerah tersebut.

Kedalaman gempa yang relatif dangkal pada tanggal 6 Agustus tersebut tampaknya menciptakan guncangan yang lebih kuat atau lebih lama di beberapa bagian kota, sementara yang lain hampir tidak merasakan apapun.

Meskipun ada berbagai alasan mengapa hal ini mungkin terjadi termasuk apa yang dilakukan orang-orang pada saat gempa terjadi cekungan yang sangat besar sedalam 8 kilometer yang dipenuhi sedimen tempat LA dibangun memainkan peran yang mengejutkan dalam dampak yang dirasakan di atas tanah.

Meskipun permukaan tanah terasa kokoh, batuan dasar yang terkubur dalam dapat menyerupai kaca jendela yang pecah. Retakan atau patahan ini adalah tempat terjadinya gempa bumi. Sesar mengalami tekanan yang luar biasa akibat pergerakan lempeng tektonik Bumi yang lambat dan stabil.

Di California, lempeng Amerika utara dan Lempeng Pasifik bergesekan satu sama lain di sepanjang patahan San Andreas yang terkenal. Pergeserannya rata-rata sekitar 30-50 milimeter setiap tahunnya.

Pergerakan yang terjadi tersebut sama sekali tidak lancar. Batuan yang retak kasar dan saling menempel, terkadang tetap menempel selama ribuan tahun. Seiring waktu, tekanan yang diciptakan oleh lempeng tektonik yang bergerak lambat terbentuk saat patahan mencapai batas tekanannya, patahan tersebut "tergelincir" dan pecah, yang menyebabkan gempa bumi.

Bayangkan cekungan Los Angeles sebagai mangkuk jeli raksasa pegunungan dan batuan di bawahnya membentuk mangkuk, sementara sedimen diwakili oleh campuran yang memiliki sifat seperti agar-agar yang dapat menahan guncangan.

Retakan dimulai di satu lokasi dan bergerak ke satu arah di sepanjang patahan, membentang hingga ratusan kilometer. "Semakin jauh patahan, semakin lama (gempa bumi) berlangsung, dan semakin banyak energi yang dilepaskan. Jadi, semakin panjang patahan, semakin besar gempa bumi," jelas seismolog Lucy Jones, seorang peneliti di Institut Teknologi California dan mantan seismolog di Survei Geologi AS dikutip dari BBC.

Selama gempa bumi, energi yang tersimpan dalam patahan yang lengket dilepaskan secara tiba-tiba. Gelombang seismik memancar keluar dari retakan seperti riak yang tercipta dengan melemparkan batu ke dalam kolam, menyebar ke segala arah melalui batuan dan permukaan bumi sekitarnya.

Jones menerangkan, besarnya gempa bumi memberitahu para ilmuwan tentang panjang patahan yang pecah serta durasi guncangannya. Namun, intensitas gempa bumi gerakan tanah yang dirasakan di suatu lokasi dibentuk oleh seberapa dekat dengan episentrum, arah patahan yang pecah, dan lapisan geologi di bawah permukaan Bumi.

Komplikasi yang disebabkan oleh geologi Los Angeles terletak di sebelah selatan tikungan raksasa di patahan San Andreas, tempat batas lempeng berubah arah dengan jelas. "Jika Anda melihatnya dari udara, itu menakjubkan," kata Jones. "Aneh sekali Anda dapat melihat ke bawah dan melihat lembah patahan, lalu berubah begitu saja," imbuh dia.

Sedimen

Di sekitar cekungan, wilayah itu penuh dengan patahan. Selama jutaan tahun, patahan itu mengaduk dan mendorong lempengan batuan dasar ke beberapa pegunungan dan cekungan yang dalam. Gravitasi, air, dan angin bertindak seperti amplas, mengikis pegunungan, dan membawa puing-puing ke cekungan. Seiring waktu, cekungan itu terisi sedimen.

Cekungan batu berbentuk mangkuk di bawah Los Angeles memiliki kedalaman hingga 8 kilometer, yang diisi dengan campuran kerikil, pasir, dan tanah liat. Kontras antara batuan keras dan sedimen yang lebih lunak merupakan faktor besar yang menyebabkan beberapa keanehan seismik di kota-kota seperti Los Angeles.

"Selama gempa bumi, gelombang seismik dimodulasi oleh geologi," kata John Vidale, profesor seismologi di University of Southern California. "Faktor utamanya adalah seberapa keras tanah dan seberapa dalam struktur yang memiliki (material) lunak di dekat permukaan," imbuh dia.

Gelombang seismik akan bergerak lebih cepat dalam material yang lebih padat seperti batu, dibandingkan sedimen yang lebih lunak dan kurang padat. Saat gelombang seismik bergerak melalui cekungan, perilakunya berubah saat bertemu sedimen lepas.

"(Gelombang) sekarang harus bergerak dengan kecepatan yang jauh lebih lambat, tetapi masih harus membawa jumlah energi yang sama per satuan waktu," kata Jones.

Saat gelombang bergerak melalui sedimen, amplitudo atau tinggi gelombang, menjadi lebih besar. Dengan kata lain, bayangkan cekungan Los Angeles sebagai mangkuk jeli raksasa pegunungan berbatu yang padat dan batuan di bawahnya membentuk mangkuk, sementara endapan sedimen diwakili oleh campuran agar-agar.

"Jika Anda menggoyangkan bagian bawah (mangkuk) sedikit, bagian atasnya akan bergoyang maju mundur cukup jauh," kata Vidale.

Dan di atas massa jeli yang bergetar ini terdapat kota besar Los Angeles. Ini berarti amplitudo gelombang di dalam cekungan bisa jauh lebih besar daripada gelombang yang bergerak melalui bebatuan. Dalam sebuah penelitian, para peneliti yang menggunakan pengukuran gempa bumi di wilayah Los Angeles dari gempa bumi Landers tahun 1992.

Dari data tersebut ditemukan bahwa gelombang seismik di dalam cekungan Los Angeles tiga hingga empat kali lebih besar daripada lokasi di luar cekungan. Selain amplifikasi, gelombang seismik juga dapat bergema di dalam cekungan yang terisi sedimen. Bayangkan kembali mangkuk jeli yang bergetar itu dan bagaimana bagian atasnya yang bergoyang memantul dari sisi-sisi mangkuk. hay/I-1