Gempa Padang 2009

Gempa yang terjadi beberapa tahun yang lalu itu masih meninggalkan sisa-sisa kekhawatiran di mata masyarakat Sumatera Barat. Gempa yang terjadi pada kedalaman 81 km dan berada lebih dekat dengan pantai Padang dibandingkan zona subduksi sebelah barat Mentawai ini cukup mengguncang bangunan di Sumatera Barat, yang seperti halnya bangunan di Indonesia lainnya, tidak cukup kuat untuk menahan gempa. 

Lalu, apakah gempa tersebut merupakan yang selama ini dikhawatirkan oleh para peneliti akan mengguncang wilayah Sumatera Barat, Mentawai dan sekitarnya, atau dengan kata lain gempa besar berpotensi tsunami yang selama ini diprediksikan?

Gambar disamping menunjukkan area yang telah sobek (rupture) akibat gempa yang terjadi di jalur subduksi sepanjang Sumatera. Misalnya akibat gempa Aceh 2004, gempa Nias 2005 dan gempa Bengkulu 2007. Gambar tersebut menunjukkan adanya area yang belum rupture di sekitar Sumatera Barat.

 

Gambar.  Rupture akibat gempa Sumatera (Sumber: http://www.tectonics.caltech.edu/outreach/highlights/sumatra/what.html)

Apabila terjadi gempa yang dapat merobek seluruh area yang belum sobek ini, maka diperkirakan gempa tersebut dapat mencapai magnitudo 8 - 9 SR. Sebuah simulasi tsunami memperkirakan pencapaian tsunami hingga  20 km dari pinggir pantai Padang setinggi 2 m. Namun itu adalah kemungkinan apabila hanya terjadi satu kali gempa besar, lain halnya apabila sobeknya area tersebut terjadi secara 'cicilan' oleh gempa-gempa kecil, sehingga dapat mengurangi potensi gempa besar tersebut.

Pernyataan ini juga diperkuat dalam paper McCloskey. Hal ini mengindikasikan bahwa masih ada potensi gempa besar dan terjadinya tsunami di daerah Mentawai dan Sumatera Barat.

 

Gambar. Lokasi episenter, mekanisme fokus, besar coupling dan Coulomb stress (akumulasi energi) pada gempa Sumatera 2009 (McCloskey et al, 2010)

 Gambar. Lokasi Gempa Sumatera 2009 (Sumber: USGS)

Lokasi	99.867°E, 0.720°S
Kedalaman Fokus	81 km
Waktu Kejadian	30 September 2009, 10.16 UTC
Magnitudo	7.6
Intensitas	VII
Mekanisme Sesar	Sesar naik (Intraplate)
Tsunami	-
Jumlah Kematian	1,115 meninggal 2,902 luka

Sumber: Wikipedia

Zona subduksi adalah zona pertemuan dua lempeng, dimana salah satu lempeng memiliki densitas yang lebih berat, sehingga terjadi penunjaman terhadap lempeng yang densitasnya lebih ringan. Zona subduksi biasa terjadi pada pertemuan lempeng Samudera Hindia terhadap lempeng benua Eurasia (Sumateran Megathrust). Kemudian apabila dilihat dari lokasi gempa tersebut terhadap jalur subduksi sendiri, gempa tersebut tidak berada pada zona Wadati-Benioff (sepanjang jalur subduksi atau perbatasan lempeng). Maka gempa ini disebut dengan gempa intraplate atau terjadi di dalam lempeng, bukan di perbatasan (interplate).

 

Gambar. Penampang lokasi gempa Sumatera 2009 (Sumber: https://earthobservatory.sg/resources/graphs/origin-sumatran-earthquake-september-2009)

Gempa Kobe 1995

Salah satu gempa yang merusak dalam catatan sejarah adalah gempa yang terjadi di Kobe (Hanshin), Jepang. Gempa ini terjadi pada tanggal 7 Januari 1995 pukul 05:46 (JST). Meskipun magnitudonya hanya 6.9 SR, namun gempa ini berlokasi di kedalaman 18 km di barat daya kota Kobe, tepatnya di Selat Akashi yang memisahkan pulau Honshu dan pulau Shikoku (Awaji Island). Korban yang tercatat USGS antara lain 5502 kematian dan 36.896 luka2. Banyaknya korban juga disebabkan oleh terjadinya pemadaman listrik, semburan api dan air serta tekanan bangunan terhadap tanah.

 Gambar. Lokasi Gempa Kobe 1995 (Sumber: USGS)

Lokasi	135.018°E, 34.583°N
Kedalaman Fokus	17.6 km
Waktu Kejadian	17 Januari 1995, 20.46 UTC
Magnitudo	6.9
Intensitas	Shindo 7
Mekanisme Sesar	Sesar geser (Dextral)
Tsunami	-
Jumlah Kematian	5,502–6,434 meninggal 36,896–43,792 luka

Sumber: Wikipedia

Jepang merupakan wilayah pertemuan tiga lempeng, yaitu lempeng Eurasia, lempeng Laut Filipina dan lempeng Pasifik. Gempa Kobe sendiri terjadi akibat penunjaman lempeng Laut Filipina terhadap lempeng Eurasia (Palung Nankai). Sesar yang bergerak akibat gempa tersebut adalah sesar Nojima (Awaji Island), yang menunjukkan pergerakan geser ke kanan (right-lateral strike-slip) sepanjang 9 km dengan besar pergeseran 1,2 - 1,5 m. 

Gambar. Kiri: Perbatasan lempeng di sekitar Jepang (Sumber: https://sites.google.com/site/thehumanitiesempanadas2/management-of-earthquakes-in-japan)

Kanan: Sesar menganan Nojima yang ditunjukkan akibat gempa Kobe (Sumber: https://home.hiroshima-u.ac.jp/kojiok/nojimaeq.htm)

Kemudian, batuan yang berada di bawah permukaan daerah sekitar Kobe merupakan sedimen aluvial yang mengandung fluida. Meskipun bangunan di Jepang sudah memenuhi standar Building Code, namun akibat batuan bawah tanahnya yang lunak, bangunan-bangunan di Jepang mengalami keruntuhan akibat likuifaksi (infiltrasi cairan dalam tanah sehingga menyebabkan batuan menjadi lunak, sehingga fondasi bangunan tidak kuat menopang, akibatnya batuan tertarik ke dalam tanah). 

Menurut paper yang dibuat oleh Zhao et al yang dimuat jurnal Science Tomography of the Source Area of the 1995 Kobe Earthquake : Evidence for Fluid at the Hypocenter, lokasi hiposenter gempa ini sendiri berada pada wilayah yang mengandung fluida.

Misal dari cross section dibawah, dari seismisitas yang diperoleh dari mainshock dan aftershock mulai dari magnitudo 1.5 dari sesar Nojima (A) hingga sesar Suwayama (B). Poisson' ratio (rasio gelombang P dan S yang menunjukkan batuan semakin rigid apabila angka Poisson' ratio nya makin kecil) berwarna kuning menunjukkan harga yang semakin besar. Lokasi sekitar hiposenter (bintang) menunjukkan angka Poisson' ratio yang besar, artinya bahwa daerah tersebut banyak mengandung fluida.

 

Gambar. Cross section gempa Kobe 1995 (Zhao et al, 1996)

Seismologi dan Seismograf

Ilmu yang mempelajari gempabumi disebut dengan seismologi. Atau, seismologi adalah ilmu yang mempelajar gelombang (seismik) yang merambat di bumi. Seismologi berasal dari Bahasa Yunani σεισμός (seismós) yang berarti "gempabumi" dan -λογία (-logía) yang berarti "ilmu". 

Alat untuk mengetahui kejadian gempabumi yang pertama diciptakan oleh Zhang Heng, Dinasti Han dari China pada tahun 132 M. Alat yang disebut seismoscope atau Houfeng Didong Yi ini merupakan sebuah alat yang terbuat dari perunggu dengan diameter 2 meter, dengan 8 "naga" pada setiap arah mata angin. Jika terjadi gempabumi atau guncangan, maka bola perunggu yang ada di mulut naga akan jatuh dan ditangkap oleh katak yang berada di bawahnya. Misalnya, pada saat terjadi gempabumi di Gansu pada tahun 143 M, gempa terjadi di arah timur. Pendulum dalam seismoscope akan bergerak ke arah 180 derajat dan menjatuhkan bola naga yang berada di barat.

 

Ilustrasi kerja seismoscope (Sumber: http://seismoscope.allshookup.org/)

Alat perekam gempabumi tersebut kemudian dikembangkan yang disebut dengan seismograf. Pertama kali dirancang pada tahun 1855 oleh seorang ilmuwan Italia bernama Luigi Palmieri, yang terdiri atas beberapa tabung berbentuk huruf U yang diisi merkuri dan kompas untuk menunjukkan arah datangnya gempabumi. Kemudian seismograf pertama yang dibuat merekam gerakan pendulum akibat gerakan tanah, yang diciptakan oleh Filippo Cecchi, seorang fisikawan Italia pada tahun 1875. Seismograf berikutnya dikembangkan dengan pendulum horizontal oleh beberapa ilmuwan pada tahun 1880 yaitu Sir James Alfred Ewing (fisikawan Skotlandia), Thomas Gray (engineer Skotlandia), dan John Milne (geologis Inggris). Seismograf yang diciptakan telah merekam beberapa gempabumi di Jepang. Pada saat Perang Dunia II, Frank Press (geofisikawan Amerika Serikat) mengembangkan seismograf ciptaan Sir James Alfred Ewing (dinamakan seismograf Press-Ewing) yang kemudian digunakan di seluruh dunia. 

Gambar Seismograf Milne (Sumber: https://www.britannica.com/science/seismograph)

Lalu apa hubungan seismograf dengan seismometer? Seismometer sendiri adalah bagian dari seismograf, berupa pendulum atau massa, namun sering disebut memiliki terminologi yang sama dengan seismograf sebagai alat perekam gempabumi.

Gempa Terbesar di Dunia

Hingga tahun 2018, berikut adalah 10 gempa terbesar di dunia versi United States Geological Survey (USGS) pada situs https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/browse/largest-world.php

No	Magnitudo	Tanggal	Lokasi
1	9.5	1960-05-22	Valdivia, Chile
2	9.2	1964-03-28	Alaska (Prince William Sound Earthquake on Good Friday)
3	9.1	2004-12-26	Aceh, Indonesia (Sumatra-Andaman)
4	9.1	2011-03-11	Tohoku, Jepang
5	9.0	1952-11-04	Kamchatka, Rusia
6	8.8	2010-02-27	Maule, Chile
7	8.8	1906-01-31	Ecuador-Colombia
8	8.7	1965-02-04	Pulau Rat, Alaska
9	8.6	1950-08-15	Assam, Tibet
10	8.6	2012-04-11	Aceh, Indonesia

Sedikit akan kita bahas mengenai gempa Valdivia, Chile tahun 1960. Gempa yang berlokasi 160 km dari pantai barat Chile ini terjadi pada pukul 15.11 waktu lokal selama 10 menit, dan efek paling besar terasa di kota Valdivia. Gempa dengan magnitudo 9.5 ini (walau ada studi yang mengatakan rentang magnitudo antara 9.4-9.6) terjadi pada kedalaman 33 km pada perbatasan antara lempeng Nazca yang menunjam (subduksi) dibawah lempeng Amerika Selatan atau disebut dengan Palung Chile-Peru. Gempa tersebut merusakan sepanjang 900 - 1000 km pada lempeng Nazca, terasa hingga Hawaii, Jepang, Filipina, Australia dan Selandia Baru.

Lokasi	73.41°W, 38.14°S
Kedalaman Fokus	33 km
Waktu Kejadian	22 Mei 1960, 19.11 UTC
Magnitudo	9.5
Intensitas	XII
Mekanisme Sesar	Sesar naik
Tsunami	10-25 m
Jumlah Kematian	1000 - 7000

(Sumber: Wikipedia)

Gempa Valdivia merupakan gempa utama (mainshock) yang didahului oleh beberapa gempa sebelumnya (foreshock) yang merusak sepertiga kota Concepción, dengan keterangan sebagai berikut:

No	Magnitudo	Tanggal	Pukul
1	8.1	1960-05-21	06.02
2	6.8	1960-05-21	06.32
3	7.9	1960-05-22	14.55

(Sumber: https://learnodo-newtonic.com/chile-earthquake-1960-facts)

Gempa ini terjadi 570 km di selatan kota Santiago, dan paling merusak kota Valdivia dan Puerto Montt. Gelombang tsunami tertinggi (25 m) terjadi di pantai Chile dan merusak kota Hilo Hawaii, dan tercatat setinggi 10 m pada jarak 10.000 km dari episenter. Gelombang tsunami masih terasa hingga seminggu di Samudera Pasifik. Pada tanggal 24 Mei 1960, 38 jam setelah kejadian gempa tersebut, Gunung Cordón-Caulle di Los Lagos mengalami erupsi, sehingga seismologis menyimpulkan bahwa erupsi tersebut masih berkaitan dengan gempa Valdivia.