Beberapa gempa bumi yang terjadi saat ini mungkin merupakan gempa susulan yang terjadi pada abad ke-19

Gempa susulan terjadi setelah gempa bumi besar – terkadang berminggu-minggu, terkadang berpuluh-puluh tahun. Namun di Amerika Serikat, beberapa wilayah mungkin mengalami guncangan akibat peristiwa yang sudah berlangsung berabad-abad.

Pada abad ke-19, beberapa gempa bumi terkuat dalam sejarah Amerika Serikat melanda bagian dalam benua Amerika Utara. Hampir dua abad kemudian, Amerika Serikat bagian tengah dan timur mungkin masih belum pulih dari peristiwa tersebut, demikian temuan sebuah studi baru.

Memahami gempa susulan

Ketika gempa terjadi, gempa kecil yang disebut gempa susulan dapat terus mengguncang wilayah tersebut selama berhari-hari hingga bertahun-tahun setelah gempa awal. Gempa bumi kecil ini berkurang seiring berjalannya waktu dan merupakan bagian dari proses pengaturan ulang patahan setelah gempa awal. Walaupun gempa susulan lebih kecil dibandingkan gempa utama, gempa susulan masih dapat merusak infrastruktur dan menghambat pemulihan dari gempa awal.

Perspektif baru tentang aktivitas seismik

“Beberapa ilmuwan berasumsi bahwa gempa bumi yang terjadi saat ini di wilayah Amerika Utara yang stabil adalah gempa susulan, dan ilmuwan lain percaya bahwa sebagian besar gempa tersebut disebabkan oleh kegempaan latar belakang,” kata Yuxuan Chen, ahli geologi di Universitas Wuhan dan penulis utama studi tersebut. “Kami ingin melihat ini dari sudut lain dengan menggunakan metode statistik.”

Pada tahun 1886, gempa bumi dahsyat berkekuatan 6,7-7,3 melanda Charleston, Carolina Selatan. Gempa bumi yang terjadi berabad-abad yang lalu, termasuk peristiwa ini, mungkin masih menimbulkan gempa susulan di seluruh wilayah Amerika Serikat, menurut sebuah studi baru di jurnal AGU. Tanah kokoh JGR. Kredit: Henri de Saussure Copeland

Studi ini dipublikasikan pada 7 November di Jurnal Penelitian Geofisika: Bumi Padat, Jurnal AGU didedikasikan untuk penelitian struktur, evolusi dan deformasi interior planet kita.

Gempa bumi bersejarah dan warisannya

Daerah di dekat episentrum gempa bumi bersejarah ini masih aktif secara seismik hingga saat ini, sehingga ada kemungkinan bahwa beberapa gempa bumi modern merupakan gempa susulan yang berumur panjang dari gempa bumi di masa lalu. Namun, gempa tersebut juga bisa merupakan gempa pendahuluan yang mendahului gempa bumi yang lebih besar atau gempa latar, yang merupakan jumlah aktivitas seismik normal di suatu wilayah tertentu.

Menurut Survei Geologi Amerika Serikat (USGS)Tidak ada cara untuk membedakan antara gempa awal dan gempa susulan sampai terjadi gempa yang lebih besar, namun para ilmuwan masih dapat membedakan gempa susulan. Oleh karena itu, menentukan penyebab gempa bumi yang terjadi baru-baru ini penting untuk memahami risiko bencana di masa depan di wilayah tersebut, meskipun aktivitas seismik saat ini hanya menyebabkan sedikit atau tidak ada kerusakan.

Tim fokus pada tiga peristiwa seismik bersejarah dengan perkiraan kekuatan 6,5-8,0: gempa bumi di dekat tenggara Quebec, Kanada, pada tahun 1663; dan tiga gempa bumi di dekat perbatasan Missouri dan Kentucky pada tahun 1811-1812; dan gempa bumi Charleston, Carolina Selatan, pada tahun 1886. Ketiga peristiwa ini adalah gempa bumi terbesar dalam sejarah modern di Amerika Utara – dan gempa bumi yang lebih besar memicu lebih banyak gempa susulan.

Bagian dalam benua Amerika Utara yang stabil terletak lebih jauh dari batas lempeng dan memiliki aktivitas tektonik yang lebih sedikit dibandingkan wilayah yang lebih dekat dengan batas lempeng, seperti pantai barat Amerika Utara. Akibatnya, ketiga wilayah studi tidak sering mengalami gempa sehingga menimbulkan pertanyaan lebih lanjut mengenai asal muasal gempa modern.

Metodologi studi

Untuk mengetahui apakah beberapa gempa bumi yang terjadi saat ini merupakan gempa susulan yang berlangsung lama, pertama-tama tim perlu mengidentifikasi gempa bumi baru-baru ini yang menjadi fokus upaya mereka. Gempa susulan terjadi di sekitar pusat gempa asli, sehingga termasuk gempa bumi dalam radius 250 km (155 mil) dari pusat gempa bersejarah. Mereka fokus pada gempa yang berkekuatan lebih besar atau sama dengan 2,5 karena sulit untuk mencatat gempa yang lebih kecil dari itu.

Tim menerapkan pendekatan statistik yang disebut metode tetangga terdekat pada data seismik USGS untuk menentukan apakah gempa baru-baru ini kemungkinan merupakan gempa susulan atau aktivitas seismik latar belakang yang tidak terkait. Gempa susulan terjadi di dekat pusat gempa asli dan sebelum tingkat kegempaan kembali terjadi, menurut USGS. Dengan demikian, para ilmuwan dapat menggunakan latar belakang seismik daerah tersebut dan lokasi gempa untuk menghubungkan gempa dengan guncangan utama.

“Anda menggunakan waktu, jarak, dan ukuran pasangan peristiwa, dan Anda mencoba menemukan hubungan antara dua peristiwa – itulah idenya,” kata Chen. “Jika jarak antara sepasang gempa bumi lebih dekat dari perkiraan kejadian di latar belakang, maka satu gempa bumi kemungkinan besar merupakan gempa susulan dari gempa lainnya.”

Jarak antar pusat gempa hanyalah salah satu bagian dari teka-teki, kata Susan Hough, ahli geofisika di USGS yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

“Dalam beberapa hal, gempa bumi terlihat seperti gempa susulan jika Anda melihat sebaran spasialnya, namun gempa bumi dapat dikelompokkan secara rapat karena beberapa alasan,” kata Hogue. “Salah satunya adalah gempa susulan, namun ada kemungkinan juga terjadi proses merayap yang bukan merupakan bagian dari proses gempa susulan. Apa arti sebenarnya dari hasil gempa tersebut masih dipertanyakan.”

Hasil dan implikasi

Melihat distribusi spasial, studi ini menemukan bahwa rangkaian gempa susulan tahun 1663 di dekat tenggara Quebec, Kanada, telah berakhir dan aktivitas seismik modern di wilayah tersebut tidak ada hubungannya dengan gempa kuno tersebut. Namun, dua peristiwa sejarah lainnya mungkin masih memicu gempa susulan berabad-abad kemudian.

Di dekat perbatasan Missouri-Kentucky, para peneliti menemukan bahwa sekitar 30% dari seluruh gempa bumi dari tahun 1980 hingga 2016 kemungkinan besar merupakan gempa susulan dari gempa besar yang melanda wilayah tersebut antara tahun 1811 dan 1812. Di Charleston, Carolina Selatan, tim menemukan sekitar 16% gempa bumi modern kemungkinan besar merupakan gempa susulan dari gempa tahun 1886. Dengan demikian, gempa bumi modern di wilayah ini kemungkinan besar disebabkan oleh gempa susulan dan gempa susulan.

“Ini semacam campuran,” kata Chen.

Penilaian risiko seismik

Untuk menilai bahaya seismik yang terjadi baru-baru ini di wilayah tersebut, para ilmuwan memantau gempa bumi yang terjadi secara perlahan dan yang terjadi di latar belakang serta gempa susulan. Studi tersebut menemukan bahwa aktivitas backseismic merupakan penyebab utama gempa bumi di ketiga wilayah studi, yang mungkin merupakan tanda peningkatan tekanan yang berkelanjutan. Rangkaian gempa susulan melemah seiring berjalannya waktu, namun penumpukan tekanan dapat menyebabkan gempa bumi yang lebih besar di masa depan. Namun, beberapa cacat dapat muncul tanpa mengakibatkan peningkatan tekanan.

“Untuk menghasilkan penilaian risiko di masa depan, kita benar-benar perlu memahami apa yang terjadi 150 atau 200 tahun lalu,” kata Hogg. “Jadi menggunakan metode modern untuk mengatasi masalah ini adalah hal yang penting.”

Referensi: “Gempa susulan berdurasi lama di Zona Seismik New Madrid dan wilayah stabil lainnya di Amerika Utara” oleh Yuexuan Chen dan Mian Liu, 7 November 2023, Jurnal Penelitian Geofisika: Bumi Padat.
doi: 10.1029/2023JB026482