'Benar-benar kejutan' – Ahli geologi telah menemukan cerita asal usul baru patahan mematikan di Seattle

Seattle Fault Zone, jaringan patahan dangkal yang mengancam wilayah Puget Sound, mempunyai cerita asal usul baru berdasarkan penelitian yang diterbitkan di Tectonics yang menunjukkan bahwa itu terbentuk sekitar 55 juta tahun yang lalu karena deformasi tektonik. Studi ini, yang mengungkap interaksi pulau vulkanik purba dengan lempeng Amerika Utara, bertujuan untuk meningkatkan model risiko di wilayah padat penduduk.

Bukti magnetik menunjukkan bahwa Seattle Rift Zone yang berbahaya mungkin muncul dari tepian benua yang terbelah menjadi dua lebih dari 50 juta tahun yang lalu, memberikan kemungkinan penjelasan baru atas terbentuknya keretakan tersebut.

Zona Sesar Seattle terdiri dari serangkaian sesar dangkal yang membelah dataran rendah Puget Sound, menimbulkan risiko gempa bumi dahsyat bagi lebih dari empat juta orang di wilayah tersebut. Sebuah studi terbaru memberikan perspektif baru tentang awal terbentuknya sistem sesar, dengan tujuan untuk meningkatkan prediksi dan pemahaman tentang potensi bahaya di wilayah padat penduduk ini. Studi ini dipublikasikan di Tektonikjurnal penelitian Arabian Gulf University yang mengeksplorasi evolusi, struktur dan perubahan kerak bumi dan mantel atas.

Sesar Seattle aktif saat ini karena gaya yang diberikan pada wilayah tersebut dari deformasi tektonik yang sedang berlangsung ke barat dan selatan, namun hal ini tidak selalu terjadi. Washington pada zaman Eosen tampak berbeda dibandingkan sekarang, dengan garis pantai di sebelah timur Seattle saat ini dan rangkaian pulau vulkanik menghiasi cakrawala lepas pantai.

Studi tersebut menunjukkan bahwa sekitar 55 juta tahun yang lalu, rangkaian pulau ini tertarik ke arah benua. Ketika bertabrakan dengan lempeng Amerika Utara, sebagian naik ke atas kerak bumi sementara sisanya tersedot ke bawah. Di antara kedua bagian ini, kerak bumi mendapat tekanan besar dan terkoyak. Penulis penelitian berhipotesis bahwa zona robekan kuno ini menentukan tahapan geologi Sesar Seattle modern.

“Ini benar-benar kejutan,” kata Megan Anderson, ahli geofisika di Washington Geological Survey dan penulis utama studi tersebut. “Ini bukanlah sesuatu yang awalnya kami cari, namun hasil kami memperkirakan adanya patahan kuno sebesar Patahan Seattle saat ini.”

Zona Sesar Seattle yang modern melewati langsung Dataran Rendah Puget yang padat penduduk, termasuk Seattle dan wilayah metronya. Lima puluh juta tahun yang lalu, benua ini terbelah menjadi dua, membuka jalan geologi bagi perpecahan modern, menurut sebuah studi tektonik baru. Kredit: Survei Geologi Washington.

Sebuah misteri besar

Samudera Pasifik barat laut terletak tepat di pedalaman zona subduksi Cascadia, tempat kerak samudera yang padat tertarik ke bawah benua. Pada tahun 1700, zona subduksi sepanjang 1.000 km (620 mil) pecah dan terjadi gempa bumi besar berkekuatan 8,7 hingga 9,2; Gempa bumi yang lebih kecil mengguncang wilayah ini sepanjang abad ke-20, yang terakhir terjadi pada gempa Nisqually tahun 2001. Patahan Seattle Kota ini terkoyak secara nyata pada tahun 923-924 Mberdasarkan tradisi lisan Pribumi setempat dan bukti geologi di sepanjang pantai Puget Sound.

Meskipun terdapat aktivitas seismik di daerah tersebut, para ilmuwan baru mulai mempelajari Zona Sesar Seattle pada tahun 1990-an.

“Ada lebih banyak ketidakpastian mengenai Sesar Seattle dibandingkan, katakanlah, Sesar San Andreas,” kata Anderson. “Patahan Seattle dapat menimbulkan gempa berkekuatan 7,2 skala Richter, dan kami ingin bersiap menghadapi hal tersebut. Masih banyak yang harus dipelajari sehingga ahli geologi teknik dapat melakukan simulasi gempa dengan lebih baik dan memahami potensi risiko terhadap komunitas kita.”

Penelitian sebelumnya untuk menentukan geometri Sesar Seattle di kedalaman terutama mengandalkan data seismik, yaitu gelombang suara yang ditransmisikan melalui dan dipantulkan oleh lapisan batuan bawah tanah. Data tersebut mengungkapkan patahan dan struktur geologi yang ditafsirkan secara berbeda oleh seismolog dan ahli geologi. Mereka mengetahui bahwa daerah tersebut merupakan zona patahan besar, namun para ilmuwan mengusulkan berbagai cara untuk menghubungkan bagian-bagian patahan tersebut, seberapa dalam patahan tersebut, dan seberapa curam patahan tersebut menembus batuan.

Anderson dan rekan-rekannya mulai menguji hipotesis geometri zona patahan saat ini dengan memetakan batuan sedalam beberapa kilometer di bagian barat Washington dan membangun gambaran yang lebih lengkap tentang struktur geologi wilayah tersebut. Gravitasi dan medan magnet bervariasi di seluruh permukaan bumi berdasarkan kepadatan dan komposisi batuan, sehingga Anderson mengumpulkan data tersebut untuk wilayah barat Washington dan menghubungkannya dengan data seismik. Para peneliti juga mengumpulkan sampel batuan dari formasi geologi yang sesuai dengan berbagai bagian patahan kuno dan sistem pegunungan.

Data magnetik yang dikumpulkan dari udara (warna latar belakang) untuk bagian barat Washington mengungkapkan bahwa sesar (garis hitam) di kedua sisi Sesar Seattle modern berorientasi pada arah yang berbeda, yang menunjukkan pemisahan utara-selatan yang signifikan. Para penulis studi tektonik baru berhipotesis bahwa retakan besar antara material yang tersubduksi dan tersubduksi (tenggelam dan bertambah) dapat terbentuk akibat tekanan. Kredit: Dimodifikasi dari Anderson et al./Tectonics

Para peneliti menggunakan model komputer untuk melihat hipotesis mana yang sesuai dengan data gravitasi, magnet, dan seismik. Data gravitasi tidak menunjukkan pola yang rumit, namun data magnetis mengungkapkan data seismik rahasia utama yang telah hilang: jauh di dalam kerak bumi, batuan terus-menerus berubah-ubah antara menjadi lebih atau kurang magnetis, yang menunjukkan lapisan miring dari jenis batuan yang bervariasi. Dalam tampilan peta, fitur-fitur di kedua sisi sudut Seattle Fault Zone berjauhan satu sama lain; Di sebelah utara Zona Sesar Seattle, strukturnya berorientasi utara-barat laut, sedangkan di selatan, berorientasi utara-timur laut.

Tren buruk tersebut membuat Anderson terdiam; Mereka mengisyaratkan adanya pegunungan kuno, namun untuk memverifikasi hal ini, Anderson perlu mencocokkan data tampilan peta dengan bebatuan yang lebih dalam. Untuk mengkorelasikan tampilan peta dengan geologi bawah tanah yang diketahui dan lebih dalam, Anderson merancang model vertikal batuan bawah tanah dan menemukan bahwa beberapa struktur tersebut juga menukik ke berbagai arah di bawah tanah.

“Ini semua adalah tren yang sangat berbeda,” kata Anderson. “Hal ini sangat sulit dilakukan kecuali ada tempat di mana struktur dapat dibongkar dan kemudian dipasang kembali.”

Anderson telah menemukan kemungkinan penjelasan baru tentang sejarah awal Seattle Fault Zone dan mengapa zona tersebut diaktifkan kembali saat ini.

Terputusnya kontinuitas kerak bumi

Data menunjukkan bahwa sekitar 55 juta tahun yang lalu, ketika zona subduksi menyeret rangkaian pulau-pulau samudera, separuh bagian utara rangkaian pulau tersebut tersubduksi, namun separuh bagian selatan ditambahkan ke bagian atas kerak bumi, atau dikaburkan. . Selama beberapa juta tahun, seiring dengan tertutupnya pulau-pulau tersebut, pulau-pulau tersebut runtuh menjadi sabuk pegunungan yang terlipat dan terdorong dengan topografi yang mirip dengan Pegunungan Blue Ridge di Appalachia saat ini.

Daerah di mana pulau-pulau tersebut berubah dari tenggelam menjadi bertambah besar akan mengalami tekanan yang luar biasa dan terkoyak.

“Pecahannya akan terjadi secara lambat dan stabil, hampir seperti cangkang yang pecah dengan sendirinya,” kata Anderson. “Seiring dengan perkembangannya, patahan air mata menjadi semakin lama.”

Zona “pecah” ini sepenuhnya tumpang tindih dengan zona sesar Seattle modern.

Rekahan yang parah bisa saja berhenti setelah pulau-pulau tersebut bertabrakan dengan benua tersebut, namun kerusakan telah terjadi. Zona retakan yang intens menciptakan kerak yang terfragmentasi dan lemah, sehingga membentuk tahapan geologis untuk Zona Sesar Seattle modern.

Selain memberikan kemungkinan penjelasan mengapa zona patahan itu ada, hasil studi geometri patahan kuno dan struktur geologi di Washington memberikan rincian berharga tentang batuan dasar di bawah dan di dalam Cekungan Seattle. Cekungan ini dipenuhi dengan batuan sedimen lepas berkilo-kilometer yang meningkatkan kekuatan guncangan seismik tanah, dan data baru ini dapat membantu para ilmuwan membuat model yang lebih akurat tentang getaran tanah di masa depan di wilayah tersebut.

Anderson bersemangat untuk menggunakan temuannya untuk mempelajari patahan aktif di bagian barat Washington selanjutnya.

“Mengungkap kisah tektonik yang terkubur ini sangat menyenangkan, dan sekarang ini akan memberikan landasan yang bagus untuk kembali menjawab pertanyaan awal kami tentang geometri patahan aktif Sesar Seattle dan patahan lain di bagian barat Washington,” kata Anderson.

Referensi: “Struktur dalam Silicetsia di dataran rendah Puget: menggambarkan dataran tinggi yang tertutup dan sabuk dorong akresi dengan medan potensial” oleh M. L. Anderson, R. J. Blakely, R. Wells, dan J. D. Dragovic, 06 Februari 2024, Tektonik.
doi: 10.1029/2022TC007720