(Foto oleh Menur di Shutterstock)
Pendeknya
- Para ilmuwan telah memecahkan misteri bagaimana gempa bumi dapat terjadi 420 mil jauh di dalam bumi, di mana tekanan dan panas ekstrem harus membuat aliran batu daripada pecah. Kuncinya adalah mineral yang disebut olivine yang berubah di bawah tekanan, menciptakan kondisi gempa bumi pada kedalaman yang mustahil.
- Klaim sebelumnya tentang gempa “memecahkan rekor” yang lebih dalam pada kedalaman 466 mil telah dibantah melalui analisis data seismik yang cermat dari Jaringan Deteksi Gempa Gempa Lanjutan Jepang.
- Temuan ini mengungkapkan bahwa zona di mana gempa bumi yang dalam ini terjadi secara mengejutkan tipis – hanya 7,5 mil lebar – menunjukkan wilayah mantel bumi ini dipanaskan lebih teliti daripada zona serupa di tempat lain karena subduksi pelat kerak yang lebih lambat.
Los Angeles – Selama beberapa dekade, ahli geofisika percaya mereka memahami batas -batas di mana gempa bumi dapat terjadi di bagian dalam bumi. Kemudian pada bulan Mei 2015, gempa berkekuatan 7,9 melanda kedalaman 420 mil yang menakjubkan, menantang penjelasan buku teks dan meluncurkan penyelidikan ilmiah yang pada akhirnya akan memperbaiki klaim gempa bumi terdalam yang pernah direkam.
Di dalam planet kita, kondisinya menjadi semakin ekstrem saat Anda pergi lebih dalam. Pada 420 mil ke bawah, suhu melambung di atas 2.700 ° F (1.500 ° C), dan tekanannya begitu intens sehingga akan langsung menghancurkan kapal selam. Dalam kondisi ini, batu tidak boleh pecah dan menyebabkan gempa bumi, itu harus mengalir seperti madu tebal. Namun gempa bumi yang kuat ini terjadi 620 mil lepas pantai Jepang di zona subduksi Izu-Bonin, menjadikannya salah satu gempa bumi terbesar dan terdalam yang pernah didokumentasikan.
Memahami mengapa gempa bumi ini begitu luar biasa membutuhkan pelajaran singkat dalam struktur Bumi. Sebagian besar gempa bumi yang kita alami terjadi di kerak bumi, lapisan luar yang relatif tipis tempat kita tinggal. Di sini, batu keren dan rapuh, pecah di sepanjang garis patahan seperti bilah permen yang patah. Tetapi perjalanan lebih dalam ke mantel bumi, dan peningkatan tekanan dan panas harus mencegah jeda seperti itu terjadi.
“Deformasi plastik membatasi pembentukan jaringan fraktur yang luas yang biasanya akan menghasilkan gempa susulan,” jelas peneliti utama Hao Zhang dari University of Southern California, dalam sebuah pernyataan. “Selain itu, tekanan pembatasan yang tinggi mempromosikan redistribusi stres yang efisien mengikuti Mainshock, lebih lanjut mengurangi kemungkinan peristiwa seismik berikutnya.”
Gempa bumi 2015 memicu debat ilmiah yang intens ketika penelitian sebelumnya membuat dua klaim luar biasa: pertama, gempa bumi yang lebih kecil mendahului peristiwa utama, dan kedua, bahwa gempa susulan terjadi pada kedalaman pemecahan rekor 466 mil, mencapai mantel bawah Bumi. “Kedua temuan dapat secara signifikan memajukan pemahaman kita tentang gempa bumi yang dalam, jika akurat,” kata Zhang. “Namun, kedua katalog ini tidak konsisten, dan keduanya memiliki keterbatasan metodologis. Oleh karena itu, penting untuk memeriksa kembali urutan gempa susulan menggunakan teknik yang ditingkatkan. ”
Untuk menyelidiki klaim-klaim ini, tim Zhang beralih ke Hi-Net Jepang, serangkaian detektor gempa yang sangat sensitif. Apa yang mereka temukan mengejutkan: tidak ada gempa bumi yang terjadi sebelum peristiwa utama, dan mereka mendeteksi 14 gempa susulan dalam radius 93 mil, semuanya pada kedalaman yang lebih dangkal dari yang diklaim sebelumnya. Gempa susulan ini mengungkapkan pola yang menarik, terjadi dalam dua gelombang yang berbeda.
Gelombang pertama menyerang dalam seminggu dari gempa utama, dengan getaran yang lebih kecil sejajar dengan pecahnya gempa bumi asli. Gelombang kedua, yang terjadi pada minggu berikutnya, menunjukkan pola yang lebih tersebar di sekitar area tersebut. Pola dua fase ini membantu para ilmuwan memahami mekanisme di balik gempa bumi yang mustahil ini.
Kunci untuk memahami gempa bumi yang dalam ini terletak pada sebuah fenomena yang dikenal sebagai Metastable Olivine Wedge (MEMOTONG RUMPUT). Olivine, mineral umum di mantel atas bumi, biasanya berubah menjadi mineral yang lebih padat pada tekanan tinggi. Namun, di interior dingin dari subduksi lempeng tektonik (lempengan selam kerak bumi ke dalam mantel), transformasi ini dapat ditunda, menciptakan irisan olivin yang tidak stabil yang prima untuk transformasi mendadak. ”Transformasi yang tertunda ini dapat menghasilkan stres dan melepaskan energi, berpotensi memicu gempa bumi yang dalam, ”Zhang menjelaskan.
Analisis tim, diterbitkan oleh Catatan seismikmengungkapkan sesuatu yang luar biasa tentang wilayah khusus ini. Zona tempat gempa ini terjadi sangat tipis, hanya sekitar 7,5 mil. Lebar sempit ini menunjukkan bahwa potongan kerak tenggelam ini dipanaskan lebih teliti daripada zona serupa di tempat lain, kemungkinan karena tenggelam sangat lambat, sekitar 1,5 inci per tahun.
“Selain itu, zona transformasi mineral yang tertunda ini menawarkan wawasan tentang struktur termal dan perilaku subduksi lempengan,” tambah Zhang. “Dengan mempelajarinya, kita dapat memperbaiki model generasi gempa bumi yang dalam dan meningkatkan pemahaman kita tentang proses dinamis di interior Bumi.”
Yang penting, penelitian ini juga membongkar klaim sebelumnya bahwa beberapa gempa susulan terjadi lebih dalam, di mantel Bumi yang lebih rendah. Gempa susulan terdalam yang terdeteksi dalam penelitian ini hanya 26 kilometer di bawah gempa utama, menempatkan semua aktivitas dengan kuat di dalam mantel atas. Temuan ini membantu menetapkan batasan yang jelas tentang di mana aktivitas gempa bumi dimungkinkan di dalam interior Bumi.
Melalui analisis yang cermat tentang data seismik, para ilmuwan telah memecahkan misteri gempa bumi yang mustahil dan menetapkan batas yang jelas untuk seberapa dalam mereka dapat terjadi.
Ringkasan Kertas
Metodologi
Mendeteksi gempa bumi yang dalam membutuhkan teknik yang canggih. Bayangkan mencoba menemukan percakapan berbisik di stadion yang ramai – itu mirip dengan tantangan yang dihadapi para ilmuwan ini. Mereka menggabungkan sinyal dari ratusan sensor gempa di seluruh Jepang, menggunakan rekaman mereka yang sedikit berbeda dari setiap tremor untuk menunjukkan tepat di tempat yang berasal.
Hasil
Analisis selama sebulan tim mengungkapkan 14 gempa susulan tetapi tidak ada foreshocks. Gempa susulan ini terjadi dalam dua fase berbeda, dengan semua aktivitas terbatas pada zona sempit sekitar 7,5 mil tebal. Yang penting, tidak ada gempa susulan yang mencapai kedalaman pemecahan rekor yang diklaim oleh penelitian sebelumnya.
Batasan
Mendeteksi gempa bumi pada kedalaman ekstrem seperti itu menghadirkan tantangan yang signifikan. Getaran yang sangat kecil mungkin tidak terdeteksi, dan ketergantungan tim terutama pada sensor Jepang berarti mereka pada dasarnya mendengarkan dengan satu telinga daripada dua.
Diskusi dan takeaways
Penelitian ini merupakan kemajuan yang signifikan dalam pemahaman kita tentang proses-proses deep-earth. Ini menjelaskan bagaimana gempa bumi dapat terjadi dalam kondisi yang tampaknya tidak mungkin sementara juga menetapkan batas yang jelas pada kedalaman maksimumnya. Temuan menunjukkan bahwa gempa bumi yang dalam ini disebabkan oleh transformasi mineral yang tiba-tiba daripada mekanisme pemecah batuan yang menyebabkan gempa bumi dangkal.
Pendanaan dan pengungkapan
National Science Foundation dan program R&D China mendanai studi ini. Para peneliti melaporkan tidak ada konflik kepentingan.
Detail publikasi
Studi ini muncul di Catatan seismik Pada Januari 2025, ditulis oleh Hao Zhang dan John E. Vidale dari USC, dan Wei Wang dari Akademi Ilmu Pengetahuan Cina.
