Gempa Bumi Dalam: Mengapa Terjadi

Gempa bumi yang dalam ditemukan pada 1920-an, tetapi mereka tetap menjadi subyek pertengkaran saat ini. Alasannya sederhana: mereka tidak seharusnya terjadi. Namun mereka menyumbang lebih dari 20 persen dari semua gempa bumi.

Gempa bumi dangkal membutuhkan batuan padat untuk terjadi, lebih khusus lagi, dingin, batuan rapuh. Hanya ini yang bisa disimpan regangan elastis sepanjang patahan geologis, ditahan dengan gesekan sampai galur lepas dengan kuat.

Bumi menjadi lebih panas sekitar 1 derajat C dengan rata-rata kedalaman 100 meter. Kombinasikan itu dengan tekanan tinggi di bawah tanah dan jelas sekitar 50 kilometer ke bawah rata - rata batu harus terlalu panas dan diperas terlalu ketat untuk retak dan menggiling cara mereka lakukan di permukaan. Gempa dengan fokus mendalam, yang berada di bawah 70 km, membutuhkan penjelasan.

Subduksi memberi kita cara mengatasi ini. Ketika lempeng-lempeng litosfer membentuk cangkang luar Bumi berinteraksi, beberapa di antaranya jatuh ke bawah ke mantel yang mendasarinya. Ketika mereka keluar dari permainan lempeng-tektonik mereka mendapatkan nama baru: lempengan. Pada awalnya, lempengan, yang bergesekan dengan pelat atasnya dan menekuk di bawah tekanan, menghasilkan gempa subduksi tipe dangkal. Ini dijelaskan dengan baik. Tetapi karena lempengan berjalan lebih dalam dari 70 km, guncangan terus berlanjut. Beberapa faktor dianggap membantu:

• Mantelnya tidak homogen melainkan penuh dengan variasi. Beberapa bagian tetap rapuh atau dingin untuk waktu yang sangat lama. Slab dingin dapat menemukan sesuatu yang solid untuk mendorong, menghasilkan gempa tipe dangkal, sedikit lebih dalam dari yang rata-rata sarankan. Selain itu, lempeng yang bengkok juga dapat melengkung, mengulangi deformasi yang dirasakan sebelumnya tetapi dalam arti yang berlawanan.
• Mineral dalam lempengan mulai berubah di bawah tekanan. Metamorfosis basal dan gabbro di lempeng itu berubah menjadi suite mineral blueschist, yang pada gilirannya berubah menjadi eclogite yang kaya garnet sekitar kedalaman 50 km. Air dilepaskan pada setiap langkah dalam proses sementara batu menjadi lebih kompak dan tumbuh lebih rapuh. Ini embrittlement dehidrasi sangat mempengaruhi tekanan bawah tanah.
• Di bawah tekanan yang tumbuh, seperti ular mineral dalam lempengan terurai menjadi mineral olivin dan enstatite plus air. Ini adalah kebalikan dari formasi ular yang terjadi ketika piring masih muda. Diperkirakan selesai sekitar 160 km.
• Air dapat memicu peleburan lokal di lempengan. Batuan yang meleleh, seperti hampir semua cairan, membutuhkan lebih banyak ruang daripada benda padat, sehingga meleleh dapat mematahkan patahan bahkan pada kedalaman tinggi.
• Dengan rentang kedalaman yang luas rata-rata 410 km, olivin mulai berubah menjadi bentuk kristal berbeda yang identik dengan mineral spinel. Inilah yang oleh ahli mineral disebut perubahan fase daripada perubahan kimia; hanya volume mineral yang terpengaruh. Olivin-spinel berubah lagi menjadi bentuk perovskit sekitar 650 km. (Dua kedalaman ini menandai mantelnya zona transisi.)
• Perubahan fase penting lainnya termasuk enstatit-ke-ilmenit dan garnet-ke-perovskit pada kedalaman di bawah 500 km.

Jadi ada banyak kandidat untuk energi di balik gempa bumi yang dalam di semua kedalaman antara 70 dan 700 km, mungkin terlalu banyak. Peran suhu dan air juga penting di semua kedalaman, meskipun tidak diketahui secara pasti. Seperti yang dikatakan para ilmuwan, masalahnya masih sangat terbatas.

Ada beberapa petunjuk yang lebih signifikan tentang acara-acara yang fokus mendalam. Pertama adalah bahwa pecah-pecahnya berlangsung sangat lambat, kurang dari setengah kecepatan pecah-pecah yang dangkal, dan mereka tampaknya terdiri atas tambalan-tambalan atau sub-sub-bidang yang berjarak dekat. Yang lain adalah bahwa mereka memiliki beberapa gempa susulan, hanya sepersepuluh dari gempa dangkal. Mereka menghilangkan lebih banyak stres; yaitu, penurunan stres umumnya jauh lebih besar untuk peristiwa yang dalam daripada yang dangkal.

Sampai saat ini kandidat konsensus untuk energi gempa yang sangat dalam adalah perubahan fase dari olivin menjadi olivin-spinel atau kesalahan transformasional. Idenya adalah bahwa lensa kecil olivin-spinel akan terbentuk, berangsur-angsur mengembang dan akhirnya menyambung menjadi selembar. Olivin-spinel lebih lunak daripada olivin, oleh karena itu stres akan menemukan jalan keluar tiba-tiba di sepanjang lembaran itu. Lapisan batu yang meleleh mungkin terbentuk untuk melumasi aksi, mirip dengan superfaults di litosfer, guncangan itu mungkin memicu lebih banyak kesalahan transformasional, dan gempa akan perlahan-lahan tumbuh.

Kemudian gempa bumi yang dalam di Bolivia pada tanggal 9 Juni 1994 terjadi, sebuah peristiwa yang berkekuatan 8.3 pada kedalaman 636 km. Banyak pekerja berpikir bahwa terlalu banyak energi untuk model kesalahan transformasional untuk diperhitungkan. Tes lain gagal mengkonfirmasi model. Tidak semua setuju. Sejak itu, spesialis gempa bumi dalam telah mencoba ide-ide baru, memperbaiki yang lama, dan memiliki bola.