

Kecepatan gerak puncak akibat gempa berkekuatan 4,8 di bawah kotapraja Tewksbury, NJ, (bintang emas) pada tanggal 5 April 2024. Guncangan relatif lemah di pusat gempa, namun menyebar jauh secara tak terduga, terutama ke arah timur laut. (Kredit: Observatorium Bumi Won-Young Kim/Lamont-Doherty)
BARU YORK — Ketika gempa bumi berkekuatan 4,8 skala Richter melanda Tewksbury, New Jersey pada tanggal 5 April 2024, jutaan penduduk di wilayah timur laut Amerika Serikat merasakan guncangan. Namun, ada sesuatu yang aneh menarik perhatian para ilmuwan: energi gempa tidak menyebar secara merata ke segala arah seperti yang diperkirakan. Sebaliknya, gempa tersebut terfokus terutama di Kota New York dan menghasilkan guncangan yang sangat lemah di dekat titik asalnya.
Sebuah studi baru mengungkapkan mengapa pola yang tidak biasa ini terjadi: retakan gempa bergerak ke bawah dan ke timur melalui kerak bumi, mengarahkan sebagian besar energinya menjauh dari permukaan dekat pusat gempa dan menuju Big Apple.
Gempa bumi tersebut merupakan yang terbesar di kawasan ini sejak tahun 1900. Meskipun tidak dianggap besar menurut standar global, gempa ini berdampak pada sekitar 42 juta orang di seluruh Amerika Serikat bagian timur laut, sehingga menghasilkan 183.000 laporan yang memecahkan rekor dalam laporan Survei Geologi AS “Apakah Anda Merasakannya?” sistem – yang paling banyak yang pernah tercatat untuk gempa bumi mana pun di AS.
“Kami memperkirakan akan terjadi kerusakan properti, seperti cerobong asap yang roboh, dinding retak atau plester runtuh, namun tidak ada tanda-tanda yang jelas,” kata Won-Young Kim dari Lamont-Doherty Earth Observatory di Columbia University, yang ikut menulis studi baru yang diterbitkan di Catatan Seismik. “Kami berbicara dengan petugas polisi, tetapi mereka tidak terlalu antusias. Seperti tidak terjadi apa-apa. Ini adalah respons yang mengejutkan terhadap gempa berkekuatan 4,8 SR.”


Kurangnya kerusakan di dekat pusat gempa membingungkan para ilmuwan. Berdasarkan model yang ada, wilayah dalam jarak 10 kilometer dari pusat gempa seharusnya mengalami guncangan “sangat kuat” – cukup besar untuk berpotensi meruntuhkan dinding batu dan cerobong asap yang tidak diperkuat. Sebaliknya, kerusakan sebagian besar terbatas pada retakan kecil pada dinding dan barang-barang yang jatuh dari rak. Satu-satunya kerusakan signifikan di dekat pusat gempa adalah pabrik penggilingan gandum abad ke-18 yang sudah rusak, sekitar 3,5 mil jauhnya.
Sementara itu, dampak yang lebih besar dirasakan pada jarak yang lebih jauh, khususnya ke arah timur laut. Di Newark, sekitar 20 mil jauhnya, sebagian rumah tiga baris runtuh. Kota New York, 40-50 mil dari pusat gempa, menyaksikan lebih dari 150 bangunan melaporkan kerusakan, sebagian besar berupa retakan dangkal. Dua bangunan di Bronx memerlukan perancah pelindung trotoar, dan sebuah sekolah di Brooklyn harus menutup gimnasiumnya karena masalah struktural. Dampaknya bahkan lebih luas – saluran gas dan air bocor di Lembah Hudson, lubang runtuhan terbuka di Long Island, dan orang-orang di New Hampshire (280 mil jauhnya) melaporkan merasakan gempa tersebut.


Untuk memahami pola yang tidak biasa ini, para peneliti menganalisis gelombang seismik khusus yang disebut gelombang Lg – energi frekuensi rendah yang memantul antara permukaan bumi dan batas dalam yang disebut Moho, yang memisahkan kerak bumi dari mantelnya. Analisis ini mengungkapkan bahwa gempa terjadi pada sesar yang sebelumnya tidak diketahui yang membentang dari utara-selatan dan miring ke timur dengan sudut 45 derajat.
Perilaku pecahnya gempa bumi ini unik. Alih-alih mengirimkan sebagian besar energinya langsung ke permukaan, seperti yang biasanya terjadi, retakan tersebut bergerak ke bawah sepanjang bidang patahan miring. Ketika energi ini menghantam Moho, sekitar 35 kilometer ke bawah (hampir 22 mil di bawah tanah), energi tersebut memantul kembali – muncul tepat di bawah Kota New York. Pola pantulan ini terus berlanjut, menciptakan gema yang mencapai New England sebelum perlahan-lahan melemah.
Temuan ini membantu menjelaskan mengapa dampak gempa begitu terasa luas meskipun ukurannya sedang. Batuan keras dan padat yang terletak di bagian timur laut Amerika Serikat secara efisien menghantarkan energi ini, serupa dengan bunyi bel saat dipukul. Anggap saja seperti melompati batu melintasi air – batu (energi seismik) memantul berkali-kali, menimbulkan benturan (guncangan tanah) jauh dari titik awalnya.


Studi ini mempunyai implikasi penting untuk memahami bahaya gempa bumi di Amerika Serikat bagian timur laut. Meskipun sebagian besar gempa bumi di kawasan ini terlalu kecil untuk dirasakan, gempa tersebut terjadi di sepanjang zona patahan kuno yang terbentuk sekitar 200 juta tahun lalu ketika Amerika Utara terpisah dari Eropa. Sesar-sesar lama ini kadang-kadang menyesuaikan diri sehingga menyebabkan gempa bumi.
Catatan sejarah menunjukkan bahwa gempa sebesar ini terjadi kira-kira setiap abad di wilayah tersebut. Namun, beberapa ilmuwan percaya gempa bumi yang lebih besar mungkin terjadi – berpotensi mencapai magnitudo 6 setiap 700 tahun atau magnitudo 7 setiap 3.400 tahun. Mengingat gempa berkekuatan 6 skala Richter 10 kali lebih dahsyat dibandingkan gempa berkekuatan 5 skala Richter, dan gempa berkekuatan 7 skala Richter seratus kali lebih dahsyat, maka kejadian seperti ini bisa menjadi bencana besar bagi wilayah padat penduduk di wilayah tersebut.
“Jika [the April] Jika gempa bumi sedikit lebih kuat, atau lebih dekat ke New York City, dampaknya akan jauh lebih besar,” kata Kim. “Kita perlu memahami fenomena ini dan implikasinya terhadap prediksi gerakan tanah.”
Penelitian ini telah memicu penyelidikan baru. Para ilmuwan telah mengerahkan puluhan seismometer sementara di dekat pusat gempa untuk memantau gempa susulan, yang dapat membantu memetakan sistem patahan di daerah tersebut dengan lebih baik. Peneliti lain sedang mempelajari retakan batuan kuno dan bahkan menggunakan batu-batu besar yang ditinggalkan oleh gletser untuk memahami sejarah gempa bumi di wilayah tersebut.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti menggunakan dua pendekatan yang saling melengkapi untuk mempelajari gempa tersebut. Mereka menganalisis gelombang Lg, yaitu gelombang seismik yang memantul antara permukaan bumi dan batas Moho, membandingkan gempa utama dengan gempa susulan terbesar untuk memahami perilaku gempa. Mereka juga membuat model komputer terperinci untuk menentukan bagaimana patahan bergerak selama gempa bumi, menguji berbagai skenario hingga mereka menemukan skenario yang cocok dengan pola guncangan tanah yang diamati di seluruh wilayah.
Hasil Utama
Hasil analisis menunjukkan gempa terjadi pada sesar yang sebelumnya tidak diketahui berorientasi utara-selatan dan miring ke timur sebesar 45 derajat. Retakan tersebut menutupi area melingkar dengan diameter sekitar 2,2 kilometer, bergerak ke bawah dan ke timur dengan kecepatan 1,87 kilometer per detik. Pola retakan yang tidak biasa ini mengarahkan sebagian besar energi gempa menjauh dari permukaan dekat pusat gempa, dan malah menyalurkannya ke arah timur laut sehingga dampaknya lebih kuat pada wilayah yang lebih jauh seperti Kota New York daripada yang diperkirakan.
Keterbatasan Studi
Studi ini dibatasi oleh sedikitnya jaringan stasiun pemantauan seismik di wilayah tersebut – hanya empat stasiun dalam jarak 100 kilometer dari gempa bumi. Hal ini berarti para peneliti harus lebih bergantung pada data dari stasiun yang jauh. Kurangnya retakan permukaan yang terlihat atau data geologi lokal yang terperinci juga mempersulit identifikasi pasti patahan spesifik yang menyebabkan gempa bumi.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini mengungkapkan bahwa gempa bumi di Amerika Serikat bagian timur laut mungkin memiliki perilaku yang berbeda dari perkiraan sebelumnya, dan berdampak pada penilaian bahaya seismik di wilayah tersebut. Studi ini menunjukkan bagaimana energi gempa dapat disalurkan dengan cara yang tidak terduga, sehingga berpotensi menyebabkan lebih banyak kerusakan di pusat-pusat populasi yang jauh dibandingkan di dekat pusat gempa. Informasi ini dapat berguna untuk memperbarui peraturan bangunan dan rencana kesiapsiagaan darurat di wilayah tersebut.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didukung oleh Yayasan Penelitian Nasional Korea dan Konsorsium Pemantauan, Teknologi, dan Verifikasi di bawah Administrasi Keamanan Nuklir Nasional Departemen Energi. Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.