Air

Bagaimana air di ‘Bumi dalam’ memicu gempa bumi dan tsunami

Photo by Aaron Ulsh from Pexels

Air (H2O) dan volatil lainnya (mis. CO2 dan belerang) yang didaur ulang melalui ‘Bumi dalam’ memainkan peran kunci dalam evolusi planet kita, termasuk dalam pembentukan benua, permulaan kehidupan, konsentrasi sumber daya mineral, dan distribusi gunung berapi serta gempa bumi.

Zona subduksi, di mana lempeng tektonik bertemu dan satu lempeng tertindih, adalah bagian terpenting dari siklus – dengan volume besar air yang masuk dan keluar, terutama melalui letusan gunung berapi. Namun, seberapa banyak (dan berapa banyak) air yang diangkut melalui subduksi, dan pengaruhnya terhadap bahaya alam dan pembentukan sumber daya alam, secara historis kurang dipahami.

Penulis utama penelitian ini, Dr George Cooper, Honorary Research Fellow di University of Bristol’s School of Earth Sciences, mengatakan:

“Saat lempeng bergerak dari tempat pertama kali dibuat di punggung laut ke zona subduksi, air laut memasuki bebatuan melalui retakan, patahan dan dengan mengikat pada mineral. Setelah mencapai zona subduksi, lempeng yang tenggelam memanas dan diperas, menghasilkan pelepasan secara bertahap sebagian atau seluruh airnya. Saat air dilepaskan, air akan menurunkan titik leleh batuan di sekitarnya dan menghasilkan magma. Magma kemudian bergerak ke atas, akhirnya memicu letusan vulkanik. Letusan ini berpotensi meledak karena volatil yang terkandung dalam lelehan. Proses yang sama dapat memicu gempa bumi dan dapat mempengaruhi sifat-sifat utama seperti besarnya dan apakah mereka memicu tsunami atau tidak. “

Di mana dan bagaimana tepatnya volatil dilepaskan dan bagaimana mereka memodifikasi batuan induk masih menjadi area penelitian yang intens. Sebagian besar penelitian berfokus pada subduksi di sepanjang Cincin Api Pasifik. Namun, penelitian ini berfokus pada lempeng Atlantik, dan lebih khusus lagi, busur vulkanik Lesser Antilles, yang terletak di tepi timur Laut Karibia.

“Ini adalah salah satu dari hanya dua zona yang saat ini mensubduksi lempeng yang terbentuk oleh slow spreading. Kami berharap ia terhidrasi lebih dalam dan heterogen daripada fast spreading di lempeng Pasifik, dan untuk ekspresi pelepasan airnya menjadi lebih jelas.” jelas Prof. Saskia Goes, Imperial College London.

Proyek The Volatile Recycling in the Lesser Antilles (VoiLA) ini menyatukan tim peneliti multidisiplin dari ahli geofisika, ahli geokimia dan ahli geodinamika dari Durham UniversityImperial College LondonUniversity of SouthamptonUniversity of Bristol, Liverpool University, Karlsruhe Institute of Technology, the University of Leeds, The Natural History Museum, The Institute de Physique du Globe in Paris, dan University of the West Indies.

Kami mengumpulkan data dari dua kapal pesiar di RRS James Cook, penyebaran sementara stasiun seismik yang mencatat gempa bumi di bawah pulau, kerja lapangan geologi, analisis bahan kimia dan mineral dari sampel batuan, dan pemodelan numerik, ” ungkap Dr Cooper.

Untuk melacak pengaruh air di sepanjang zona subduksi, para ilmuwan mempelajari komposisi boron dan isotop inklusi leleh (kantong kecil magma yang terperangkap dalam kristal vulkanik). Boron dapat mengungkapkan bahwa serpentine mineral yang kaya air, yang terkandung dalam lempeng yang tenggelam, adalah pemasok air yang dominan ke wilayah tengah busur Lesser Antilles.

Dengan mempelajari pengukuran skala mikron ini kita dapat lebih memahami proses skala besar. Data geokimia dan geofisika gabungan kami memberikan indikasi yang paling jelas hingga saat ini bahwa struktur dan jumlah air dari lempeng yang tenggelam secara langsung terhubung ke evolusi vulkanik busur dan bahayanya,” jelas Prof. Colin Macpherson, Durham University

“Bagian terbasah dari lempeng adalah di mana ada retakan besar (atau zona fraktur). Dengan membuat model numerik dari sejarah subduksi zona fraktur di bawah pulau-pulau, kami menemukan hubungan langsung ke lokasi tingkat tertinggi gempa bumi kecil dan kecepatan gelombang geser rendah (yang menunjukkan cairan) di bawah permukaan.” ucap Prof. Saskia Goes.

Sejarah subduksi zona fraktur yang kaya air juga dapat menjelaskan mengapa pulau-pulau utama busur adalah yang terbesar dan mengapa, dari sejarah geologis, mereka menghasilkan magma paling banyak.

Studi kami memberikan bukti konklusif langsung yang menghubungkan bagian air masuk dan keluar dari siklus dan ekspresinya dalam hal produktivitas magmatik dan aktivitas gempa. Hal ini dapat mendorong penelitian di zona subduksi lain untuk menemukan struktur sesar penampung air pada lempeng subduksi untuk membantu memahami pola bahaya vulkanik dan gempa bumi, ” jelas Dr Cooper.

“Dalam penelitian ini kami menemukan bahwa variasi air berkorelasi dengan distribusi gempa bumi yang lebih kecil, tetapi kami juga ingin mengetahui bagaimana pola pelepasan air ini dapat mempengaruhi potensi – dan bertindak sebagai sistem peringatan – untuk gempa bumi yang lebih besar dan kemungkinan tsunami,” jelas Prof. Colin Macpherson.

Jurnal Referensi:

Cooper, G. F., Macpherson, C. G., Blundy, J. D., Maunder, B., Allen, R. W., Goes, S., Collier, J. S, Bie, L., Harmon, N., Hicks, S. P., Iveson, A. A., Prytulak, P., Rietbrock, A., Rychert, C., Davidson J. P. & the VoiLA team. Variable water input controls evolution of the Lesser Antilles volcanic arcNature, 2020 DOI: 10.1038/s41586-020-2407-5

Tautan ke artikel asli: New research reveals how water in the deep Earth triggers earthquakes and tsunamis / University of Bristol

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.