Nama Kelas Tanggal

EARTH EXPLAINED · PANDUAN PELAJARAN

Gempa World Series

Loma Prieta, 1989: mengapa kerusakan terparah terjadi 60 mil dari sesar

Video 9:00Jenjang Kelas 6–12 · geologi universitas tingkat pengantarStandar MS-ESS2-2, MS-ESS3-2, HS-ESS2-1, HS-ESS3-1, HS-PS4-1, HS-ETS1-3
Bahasa Bahasa Indonesia

English · Español · Português · Français · Deutsch · Italiano · Русский · Türkçe · Bahasa Indonesia · Tiếng Việt · 中文 · 日本語 · 한국어 · हिन्दी · বাংলা · اردو · العربية

Putar dariuntuk jaringan sekolah yang memblokir YouTube

Mengapa gempa yang berpusat di pegunungan dekat Santa Cruz menimbulkan kerusakan paling mematikan sekitar 60 mil jauhnya, di San Francisco dan Oakland?

Pada pukul 5:04 sore tanggal 17 Oktober 1989, beberapa menit sebelum pertandingan ke-3 World Series, gempa bermagnitudo 6,9 mematahkan bagian terkubur dari sistem sesar San Andreas di bawah Pegunungan Santa Cruz. Pelajaran ini menggunakan gempa tersebut untuk menjelaskan bagaimana batas lempeng yang saling bergeser menyimpan regangan lalu melepaskannya secara tiba-tiba (teori pantulan elastis yang lahir dari gempa 1906), bagaimana sebuah prakiraan tahun 1988 menandai segmen yang kemudian patah, dan mengapa kerusakan terparah terjadi jauh dari sesar, di tempat lumpur lunak dan tanah timbunan buatan memperkuat guncangan dan membuat tanah gembur hampir menjadi cair. Pelajaran ini ditutup dengan apa yang diubah kawasan itu sesudahnya, mulai dari perkuatan jalan bebas hambatan hingga peringatan gempa di ponsel, serta perkiraan USGS tentang peluang 72% terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih di kawasan Teluk San Francisco antara 2014 dan 2043.

Subtitel (.vtt)Subtitel (.srt)
Subtitel dalam 16 bahasa lain

Tujuan pembelajaran Setelah pelajaran ini, siswa mampu:

  1. Mendeskripsikan sistem sesar San Andreas sebagai batas tempat lempeng Pasifik bergeser ke arah barat laut melewati lempeng Amerika Utara, dan menyebutkan sesar-sesar utama di Bay Area.
  2. Menjelaskan teori pantulan elastis, dengan menggunakan pergeseran tanah yang diukur setelah gempa 1906 sebagai bukti.
  3. Membedakan prakiraan gempa (peluang dalam suatu rentang waktu) dari prediksi gempa (tanggal, tempat, dan kekuatan), serta menafsirkan dengan benar prakiraan Bay Area tahun 1988 dan 2014.
  4. Menjelaskan bagaimana tanah lunak dan tanah timbunan buatan memperkuat gelombang seismik dan bagaimana likuefaksi merusak bangunan, lalu menggunakan gagasan ini untuk menjelaskan mengapa kerusakan terpusat di Marina District dan di sepanjang tepi teluk.
  5. Mendeskripsikan kegagalan Cypress Street Viaduct dan Bay Bridge, serta mengevaluasi tanggapan rekayasa yang menyusul: perkuatan struktur lama dan penggantian bentang timur Bay Bridge.
  6. Menjelaskan cara kerja peringatan dini gempa, mengapa sistem ini dapat memberi beberapa tempat peringatan puluhan detik sebelumnya, dan mengapa tempat-tempat yang paling dekat dengan sesar mungkin tidak mendapat peringatan sama sekali.
  7. Mengevaluasi bahaya saat ini dari sesar Hayward dan menjelaskan mengapa berlatih Drop, Cover and Hold On (merunduk, berlindung, dan berpegangan) masuk akal di kawasan dengan peluang 72% terjadinya gempa besar dalam 30 tahun.

Sebelum menonton

Kosakata kunci ★ istilah pengayaan untuk siswa jenjang lebih tinggi

Sesar
Retakan di kerak Bumi tempat batuan di kedua sisinya bergerak saling melewati. Gerakan pada sesar bisa lambat dan tetap, atau tiba-tiba, saat terjadi gempa.
Lempeng tektonik
Salah satu kepingan besar dan kaku dari cangkang luar Bumi. Di Kalifornia, lempeng Pasifik bergerak ke arah barat laut melewati lempeng Amerika Utara sekitar 2 inci (5 cm) per tahun.
Sistem sesar San Andreas
Kelompok sesar yang menampung sebagian besar gerakan antara lempeng Pasifik dan lempeng Amerika Utara di Kalifornia. Di sekitar Teluk San Francisco, sistem ini mencakup sesar San Andreas, Hayward, dan Calaveras.
Batas transform★
Batas lempeng tempat dua lempeng bergeser menyamping satu sama lain, tanpa ada lempeng yang tercipta maupun musnah. Sistem sesar San Andreas adalah contoh paling terkenal di daratan.
Pantulan elastis
Penjelasan H. F. Reid tahun 1910 tentang gempa: batuan di kedua sisi sesar yang terkunci melengkung perlahan saat lempeng bergerak, menyimpan regangan, hingga sesar bergeser dan batuan melenting kembali. Penjelasan ini masih menjadi model dasar siklus gempa.
Magnitudo
Ukuran besarnya gempa. Setiap kenaikan satu angka bulat pada skala magnitudo momen berarti pelepasan energi sekitar 32 kali lebih banyak.
Hiposentrum dan episentrum★
Hiposentrum (fokus) adalah titik di bawah tanah tempat retakan bermula; episentrum adalah titik di permukaan tepat di atasnya. Hiposentrum Loma Prieta berada sekitar 11 mil (17 km) di bawah permukaan.
Prakiraan gempa
Pernyataan tentang peluang terjadinya gempa berkekuatan tertentu di suatu wilayah dalam rentang waktu tertentu, misalnya “30% dalam 30 tahun”. Ini bukan prediksi tanggal.
Tanah timbunan buatan
Lahan yang dibuat manusia dengan membuang atau memompa pasir, tanah, dan puing ke dalam air atau ke tanah yang rendah. Sebagian besar garis pantai Teluk San Francisco, termasuk Marina District, dibangun di atas tanah timbunan.
Likuefaksi
Hilangnya kekuatan pasir gembur yang jenuh air selama guncangan, sehingga pasir itu berperilaku seperti cairan. Bangunan di atasnya amblas atau miring, dan pasir serta air menyembur ke atas sebagai semburan pasir.
Amplifikasi setempat
Menguatnya guncangan ketika gelombang seismik berpindah dari batuan kaku ke tanah lunak: gelombang melambat dan amplitudonya membesar. Pada 1989, tanah lunak di sekitar teluk berguncang dua hingga empat kali lebih keras daripada batuan di dekatnya.
Rayapan sesar
Pergeseran sesar yang lambat dan tetap tanpa gempa. Sebagian ruas sesar Hayward merayap beberapa milimeter per tahun, membengkokkan pinggiran trotoar dan dinding yang melintasinya.
Peringatan dini gempa
Sistem yang sensornya mendeteksi gelombang seismik pertama yang lebih cepat di dekat gempa dan mengirimkan peringatan yang dapat tiba beberapa detik sebelum guncangan terkuat. Sistem Kalifornia dibangun di atas jaringan ShakeAlert milik USGS.
Gelombang P dan gelombang S★
Dua jenis gelombang seismik yang merambat melalui bagian dalam Bumi. Gelombang P (primer) lebih cepat dan biasanya lebih lemah; gelombang S (sekunder) datang belakangan dan menimbulkan sebagian besar kerusakan.
Pasangan bata tanpa tulangan★
Konstruksi bata atau batu lama tanpa tulangan baja. Bangunan seperti ini, misalnya yang ada di Pacific Garden Mall di Santa Cruz, termasuk yang paling mungkin runtuh saat guncangan kuat.
Perkuatan seismik
Memperkuat struktur yang sudah ada agar mampu menahan gempa, misalnya dengan membungkus tiang beton dengan selubung baja dan mengikat bentang-bentang jembatan satu sama lain.

Daftar bab Pilih waktu untuk memutar dari sana

0:00Pukul 5:04 sore

17 Oktober 1989: lebih dari 60.000 penggemar berada di Candlestick Park untuk pertandingan ke-3 World Series antara San Francisco Giants dan Oakland A's ketika, pada pukul 5:04 sore, stadion mulai berguncang dan siaran langsung berubah menjadi gambar semut.

0:39Sesar di dekat rumah

Kalifornia terletak di batas tempat lempeng Pasifik bergeser ke arah barat laut melewati lempeng Amerika Utara sekitar 2 inci (5 cm) per tahun, sebagian besar di sepanjang sistem sesar San Andreas, yang di sekitar teluk bercabang menjadi sesar San Andreas, Hayward, dan Calaveras. Di sepanjang sebagian besar ruasnya, sesar-sesar ini tetap terkunci selama puluhan atau ratusan tahun, lalu melepaskan regangan yang tersimpan sekaligus.

1:201906

Gempa bermagnitudo 7,9 pada 18 April 1906 mematahkan sekitar 296 mil (477 km) sesar San Andreas; kebakaran menyusul, sekitar 28.000 bangunan hancur, dan lebih dari 3.000 orang tewas. Pergeseran hingga sekitar 21 kaki (6,4 m) membawa H. F. Reid pada teori pantulan elastis, dan garis pantai hasil timbunan yang kemudian menjadi Marina District menyiapkan panggung bagi peristiwa 1989.

2:38Prakiraan

Pada 1988, Working Group on California Earthquake Probabilities (kelompok kerja untuk peluang gempa di Kalifornia) memberi segmen Pegunungan Santa Cruz bagian selatan pada sesar San Andreas peluang 30% untuk mengalami gempa bermagnitudo 6,5 hingga 7 dalam 30 tahun. Gempa itu datang tepat pada tahun berikutnya.

3:08Lima belas detik

Retakan bermagnitudo 6,9 bermula sekitar 11 mil (17 km) di bawah Pegunungan Santa Cruz, di dekat puncak Loma Prieta; guncangan terkuat berlangsung sekitar 15 detik dan retakan itu tidak pernah mencapai permukaan. Bangunan bata tua runtuh di Santa Cruz, tanah timbunan di Marina District mengalami likuefaksi, sebagian dek atas Bay Bridge jatuh, dan runtuhnya Cypress Street Viaduct, jalan layang bertingkat dua di Oakland, menyebabkan sebagian besar korban jiwa.

5:19Dampaknya

Korbannya: 63 orang tewas, 3.757 orang terluka, lebih dari 18.000 rumah rusak, sekitar 12.000 orang kehilangan tempat tinggal, dan kerugian sekitar 6 miliar dolar. Stadion tetap berdiri, dan World Series dilanjutkan sepuluh hari kemudian.

5:45Apa yang berubah

San Francisco membongkar Embarcadero Freeway yang rusak pada 1991 dan membuka kembali tepi lautnya; bentang timur Bay Bridge diganti dengan bentang baru yang dirancang untuk menahan gempa besar (dibuka pada 2013); jembatan dan jalan bebas hambatan yang lebih tua di seluruh Kalifornia diperkuat; dan pada peringatan ke-30, tahun 2019, negara bagian itu mulai mengirimkan peringatan dini ke ponsel.

6:44Gempa berikutnya

Sesar Hayward membentang tepat di bawah kota-kota di sisi timur teluk, merayap beberapa milimeter per tahun, dan terakhir kali patah dalam gempa bermagnitudo 6,8 pada 1868. USGS memperkirakan peluang terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih di Bay Area antara 2014 dan 2043 sebesar 72%, itulah sebabnya jutaan orang berlatih Drop, Cover and Hold On setiap bulan Oktober. Episode ini ditutup dengan tiga hal yang perlu diingat.

Miskonsepsi umum Untuk guru

MiskonsepsiMakin dekat kamu dengan episentrum gempa, kerusakannya pasti selalu makin parah.

Yang ditunjukkan buktiJarak memang berpengaruh, tetapi begitu pula jenis tanahnya. Pada 1989, kerusakan paling mematikan terjadi di Oakland dan San Francisco, sekitar 60 mil dari sesar, di atas lumpur teluk yang lunak dan tanah timbunan buatan yang memperkuat guncangan dan, di beberapa tempat, mengalami likuefaksi. Bangunan hasil rekayasa di atas tanah yang keras di dekat episentrum umumnya bertahan dengan baik.

MiskonsepsiPara ilmuwan telah memprediksi gempa Loma Prieta.

Yang ditunjukkan buktiMereka memprakirakannya, dan itu berbeda. Working Group tahun 1988 memberi segmen Pegunungan Santa Cruz bagian selatan peluang 30% untuk gempa bermagnitudo 6,5 hingga 7 dalam 30 tahun: sebuah peluang, bukan tanggal. Belum ada yang bisa memprediksi hari terjadinya gempa, dan retakan tahun 1989 itu sendiri tidak biasa: pergeseran ke atas dan menimpa (sesar naik) hampir sama besarnya dengan pergeseran menyamping, pada bidang sesar yang menukik curam di bawah pegunungan.

MiskonsepsiSesar yang merayap seperti sesar Hayward itu aman, karena regangannya dilepaskan dengan lembut.

Yang ditunjukkan buktiRayapan pada sesar Hayward sebagian besar terbatas pada beberapa mil teratas. Di bawah kedalaman sekitar 3 mil (5 km), sesar ini terkunci dan menyimpan regangan, dan sesar ini menghasilkan gempa bermagnitudo 6,8 pada 1868. USGS memberi sistem sesar Hayward–Rodgers Creek peluang 33% untuk gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih antara 2014 dan 2043.

MiskonsepsiPeringatan dini gempa memprediksi gempa sebelum gempa itu dimulai.

Yang ditunjukkan buktiPeringatan dini mendeteksi gempa yang sudah dimulai. Sensor di dekat sumber menangkap gelombang P yang lebih cepat, dan peringatan elektronik mendahului gelombang yang lebih lambat dan merusak. Tempat yang jauh dari sumber bisa mendapat peringatan cukup banyak detik sebelumnya; tempat yang paling dekat mungkin tidak mendapat peringatan sama sekali.

MiskonsepsiGempa bermagnitudo 7,9 hanya sedikit lebih besar daripada gempa bermagnitudo 6,9.

Yang ditunjukkan buktiSetiap kenaikan satu angka bulat pada skala magnitudo berarti energi sekitar 32 kali lebih besar, jadi gempa 1906 melepaskan energi kira-kira 32 kali energi Loma Prieta, dan gempa itu mematahkan sesar yang kira-kira sepuluh kali lebih panjang.

Pertanyaan diskusi

  1. Episentrumnya berada di Pegunungan Santa Cruz, tetapi banyak kerusakan paling dahsyat terjadi sekitar 60 mil jauhnya. Dengan menggunakan episode ini, jelaskan mengapa. Apa artinya hal ini bagi cara sebuah kota memutuskan bangunan mana yang harus diperkuat lebih dulu?
  2. Prakiraan tahun 1988 memberi segmen Pegunungan Santa Cruz peluang 30% untuk gempa besar dalam 30 tahun, dan gempa itu datang pada tahun berikutnya. Apakah prakiraan itu berhasil? Apa artinya jika sampai 2018 tidak terjadi gempa?
  3. Sebagian besar lahan yang ambruk di Marina District dibuat oleh manusia, dengan menimbun sebuah teluk kecil. Siapa yang seharusnya bertanggung jawab untuk mengetahui, dan memberi tahu pembeli, tentang tanah tempat sebuah rumah dibangun? Adakah tempat di daerahmu sendiri yang dibangun di atas tanah timbunan?
  4. Setelah 1989, San Francisco memilih membongkar Embarcadero Freeway alih-alih memperbaikinya, sementara bentang timur Bay Bridge diganti dengan biaya miliaran dolar. Bandingkan keputusan-keputusan ini: kriteria apa (biaya, keselamatan, lalu lintas, wajah dan kehidupan kota) yang menurutmu paling penting dalam masing-masing keputusan?
  5. Lalu lintas di Cypress Street Viaduct lebih sepi dari biasanya karena banyak orang pulang lebih awal untuk menonton World Series. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang bagaimana waktu terjadinya gempa memengaruhi jumlah korbannya? Bagaimana jumlah korban bisa berbeda pada pukul 8 pagi di hari kerja, atau pukul 3 dini hari pada hari Minggu?
  6. Peringatan dini mungkin memberimu waktu mulai dari tidak ada sama sekali hingga mungkin 20 detik sebelum guncangan kuat. Buatlah daftar hal berguna yang bisa dilakukan oleh kamu, sekolahmu, operator kereta, dan rumah sakit dengan waktu lima detik, dan dengan dua puluh detik.

Kuis Pilih jawaban; langsung diperiksa otomatis

1.Deskripsi mana yang paling sesuai dengan batas lempeng di bawah Bay Area San Francisco?

2.Apa kesimpulan H. F. Reid dari pergeseran tanah yang diukur setelah gempa 1906?

3.Apa yang ada di bawah bagian Marina District yang rusak parah pada 1989?

4.Pada 1988, apa yang dikatakan Working Group on California Earthquake Probabilities tentang segmen Pegunungan Santa Cruz bagian selatan pada sesar San Andreas?

5.Mengapa bangunan di Marina District amblas dan miring saat gempa 1989?

6.Mengapa sebagian San Francisco dan Oakland, sekitar 60 mil dari episentrum, berguncang lebih keras daripada lokasi di atas batuan yang lebih dekat?

7.Kumpulan angka mana yang sesuai dengan ringkasan USGS tentang gempa Loma Prieta?

8.Bagaimana sistem peringatan dini gempa bisa memperingatkan orang sebelum guncangan kuat mencapai mereka?

9.Mengapa banyak ilmuwan menganggap sesar Hayward sebagai sesar paling berbahaya di Bay Area?

10.Apa sebenarnya isi prakiraan USGS untuk periode 2014 hingga 2043?

Jawaban tertulis

1. Dengan menggunakan gagasan pantulan elastis, jelaskan bagaimana lempeng yang hanya bergerak sekitar 2 inci (5 cm) per tahun dapat menghasilkan gempa yang tiba-tiba. Gunakan bukti dari 1906 dalam jawabanmu.

Isi jawaban yang baik

Lempeng-lempeng bergerak terus-menerus, tetapi sesar di antaranya terkunci oleh gesekan, sehingga batuan di kedua sisinya melengkung alih-alih bergeser, menyimpan regangan selama puluhan atau ratusan tahun. Ketika tegangan melampaui kekuatan sesar, sesar tiba-tiba bergeser dan batuan yang melengkung melenting kembali. Pada 1906, jalan dan pagar yang melintasi sesar San Andreas bergeser hingga sekitar 21 kaki (6,4 m), yang mewakili gerakan lempeng selama jauh lebih dari satu abad yang dilepaskan dalam waktu kurang dari satu menit. Reid menggunakan hasil pengukuran itu untuk merumuskan teorinya pada 1910.

2. Marina District berjarak sekitar 60 mil dari episentrum, tetapi tujuh bangunannya runtuh dan setidaknya tiga orang tewas. Jelaskan mengapa, dengan menggunakan sejarah lahan itu dan ilmu tentang bagaimana tanah merespons guncangan.

Isi jawaban yang baik

Bagian Marina yang rusak dibangun di atas teluk kecil yang ditimbun: pasir gembur yang dipompa untuk Panama-Pacific International Exposition tahun 1915, bersama timbunan yang lebih tua yang mungkin berisi sebagian puing dari 1906. Di sedimen yang lunak dan jenuh air, gelombang seismik melambat dan membesar, sehingga guncangan diperkuat jauh melebihi guncangan di batuan Fort Mason di dekatnya. Guncangan itu kemudian membuat pasir gembur mengalami likuefaksi: pasir kehilangan kekuatannya, bangunan amblas dan miring, semburan pasir muncul, dan pergerakan tanah ke samping memutus pipa gas dan pipa air. Sebuah kebakaran besar pun terjadi, dan karena pipa air utama rusak, sebuah kapal pemadam kebakaran harus memompa air dari teluk. Bangunan dengan lantai dasar berupa garasi yang terbuka dan lemah sangat rentan.

3. Seorang teman berkata: “Para ilmuwan memprediksi Loma Prieta, dan sekarang mereka bilang gempa besar berikutnya akan terjadi paling lambat 2043”. Jelaskan apa yang salah dari kedua bagian pernyataan ini.

Isi jawaban yang baik

Keduanya bukan prediksi. Pada 1988, para ilmuwan memberi segmen Pegunungan Santa Cruz bagian selatan peluang 30% untuk gempa bermagnitudo 6,5 hingga 7 dalam 30 tahun; bahwa gempa itu datang pada tahun berikutnya bukanlah prakiraan tanggal. Prakiraan USGS untuk 2014 hingga 2043 adalah peluang 72% terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih di suatu tempat di Bay Area dalam 30 tahun itu. Artinya, gempa besar lebih mungkin terjadi daripada tidak, tetapi tidak pasti; gempa itu bisa terjadi pada sesar mana pun di kawasan itu, dan bisa datang kapan saja, itulah sebabnya bersiap sejak sekarang itu penting.

Pendalaman Universitas dan SMA tingkat lanjut

Seberapa besar Loma Prieta?

Magnitudo momen didefinisikan dari momen seismik M₀ = μ·A·D: kekakuan batuan (μ), dikali luas sesar yang bergeser (A), dikali pergeseran rata-rata (D). Hanks dan Kanamori (1979) menetapkan Mw = (2/3)(log₁₀M₀ − 9.1), dengan M₀ dalam newton-meter, sehingga M₀ = 101.5 Mw + 9.1. Energi yang dipancarkan bertambah sekitar 101.5 ≈ 32 kali untuk setiap kenaikan satu angka bulat magnitudo. USGS Circular 1045 melaporkan bahwa retakan tahun 1989 melibatkan pergeseran pada sekitar 190 mil persegi (sekitar 490 km²) bidang sesar yang terkubur, dan bahwa survei geodesi menunjukkan pergeseran lateral kanan sekitar 6 kaki dan pergeseran naik sekitar 4 kaki.

Soal(a) Berapa kali lebih banyak energi yang dilepaskan gempa 1906 (M7.9) dibandingkan Loma Prieta (M6.9)? Bagaimana perbandingan Loma Prieta dengan gempa sesar Hayward tahun 1868 (M6.8)? (b) Hitung momen seismik gempa Mw 6.9. (c) Dengan mengambil μ = 3.0 × 1010 Pa, perkirakan pergeseran rata-ratanya dan bandingkan dengan perkiraan geodesi.

Pembahasan

(a) 101.5 × 1.0 ≈ 32 kali. Loma Prieta melepaskan 101.5 × 0.1 ≈ 1,4 kali energi gempa 1868, jadi ukuran keduanya mirip, tetapi sesar Hayward membentang di bawah kota-kota di sisi timur teluk. (b) M₀ = 101.5 × 6.9 + 9.1 = 1019.45 ≈ 2.8 × 1019 N·m. (c) A ≈ 4.9 × 108 m², jadi D = M₀ ÷ (μA) ≈ 2.8 × 1019 ÷ (3.0 × 1010 × 4.9 × 108) ≈ 1,9 m, sekitar 6 kaki. Vektor pergeseran geodesi adalah √(6² + 4²) ≈ 7,2 kaki (2,2 m): keduanya sesuai dengan selisih sekitar 15%, cukup baik mengingat ketidakpastian pada μ dan pada luas retakan.

Anggaran regangan sesar-sesar di Bay Area

Di seluruh kawasan Teluk San Francisco, lempeng-lempeng bergerak sekitar 1,6 inci (4 cm) per tahun relatif satu sama lain (USGS Fact Sheet 2016-3020). USGS memperkirakan bahwa gempa seperti gempa 1906, dengan pergeseran sekitar 20 kaki, berulang kira-kira setiap 200 tahun. Pada sesar Hayward, endapan sungai yang telah diberi penanggalan menunjukkan laju pergeseran jangka panjang sekitar 8 mm (0,3 inci) per tahun (Lienkaemper dan Borchardt, 1996). Sesar ini merayap di permukaan sekitar 4 hingga 5 mm per tahun, tetapi rayapan itu sebagian besar terbatas pada 3 mil (5 km) teratas; di bawahnya, sesar terkunci. Survei historis menunjukkan pergeseran horizontal sekitar 6 kaki (2 m) pada gempa 1868 (USGS Fact Sheet 2008-3019).

Soal(a) Berapa laju pergeseran rata-rata pada sesar San Andreas bagian utara yang tersirat dari pergeseran 20 kaki setiap 200 tahun? Berapa bagian dari gerakan lempeng di kawasan itu, dan ke mana sisanya? (b) Berapa defisit pergeseran yang telah terkumpul pada bagian sesar Hayward yang terkunci antara 1868 dan 2026? Bandingkan dengan pergeseran pada 1868. (c) Mengapa rayapan di permukaan tidak menghilangkan bahaya sesar Hayward?

Pembahasan

(a) 20 ft ÷ 200 yr = 0,1 kaki per tahun, sekitar 1,2 inci (3 cm) per tahun, kira-kira tiga perempat dari 1,6 inci per tahun di seluruh kawasan; sisanya ditampung oleh sesar Hayward, Rodgers Creek, Calaveras, dan sesar-sesar lain dalam sistem itu. (b) 158 tahun × 8 mm per tahun ≈ 1,3 m, sekitar 4 kaki: sudah merupakan bagian besar dari sekitar 2 m pada 1868, sesuai dengan pandangan USGS bahwa sesar ini dapat menghasilkan gempa bermagnitudo 6,8 hingga 7,0 kapan saja. (c) Rayapan hanya melepaskan regangan di dekat permukaan, dan bahkan di sana lajunya lebih lambat daripada laju jangka panjang; bagian sesar yang lebih dalam dan terkunci terus menyimpan regangan hingga patah.

Mengapa tanah lunak beresonansi

Lapisan sedimen lunak setebal H di atas batuan yang jauh lebih kaku memerangkap gelombang geser dan beresonansi. Periode dasarnya (seperempat gelombang) adalah T = 4H/Vs, dengan Vs adalah kecepatan gelombang geser pada lapisan itu. Di Marina District, sebuah lubang bor menunjukkan sekitar 80 m (260 ft) sedimen, sebagian besar lumpur teluk tua dengan Vs sekitar 300 m/s, di atas batuan dasar (Boatwright dan rekan-rekannya, dalam USGS Professional Paper 1551-F). Rekaman gempa susulan menunjukkan Marina memperkuat guncangan dengan faktor 7 hingga 10 di sekitar 1 hertz dibandingkan bukit batuan di Fort Mason. Aturan praktis yang umum menyebut periode alami sebuah bangunan sekitar 0,1 s per lantai.

Soal(a) Hitung periode dan frekuensi dasar kolom sedimen Marina, lalu bandingkan dengan puncak yang teramati. (b) Bangunan dengan ketinggian berapa yang paling berisiko mengalami resonansi di lokasi seperti itu? (c) Selama gempa utama, rekaman USGS menunjukkan amplifikasi hanya sekitar 2 hingga 4 kali di lokasi bertanah lunak, jauh lebih kecil daripada saat gempa-gempa susulan kecil. Kemukakan alasannya.

Pembahasan

(a) T = 4 × 80 ÷ 300 ≈ 1,07 s, frekuensi sekitar 0,94 Hz, sesuai dengan puncak amplifikasi yang teramati di sekitar 1 Hz. (b) Menurut aturan praktis, bangunan setinggi kira-kira 8 hingga 12 lantai (periode alami sekitar 1 s) akan beresonansi dengan tanah; rumah rangka kayu yang rendah memiliki periode lebih pendek, dan di Marina yang merobohkannya adalah likuefaksi dan lantai dasar yang lemah, bukan resonansi semata. (c) Tanah lunak berperilaku nonlinier saat guncangan kuat: tanah melunak dan meredam lebih banyak energi, sehingga amplifikasi berkurang dan resonansi bergeser ke periode yang lebih panjang. Karena itu, faktor amplifikasi dari guncangan lemah melebih-lebihkan amplifikasi pada gempa yang merusak, meskipun guncangan di tanah lunak tetap jauh lebih kuat daripada di batuan.

Apa arti prakiraan 72% bagi setiap tahun

Jika gempa besar di suatu kawasan terjadi secara acak dalam waktu dengan laju rata-rata λ per tahun (proses Poisson), peluang terjadinya setidaknya satu gempa dalam t tahun adalah P = 1 − exp(−λt). Prakiraan USGS (UCERF3, Fact Sheet 2016-3020) memberikan, untuk 2014 hingga 2043 di Bay Area: 98% untuk setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,0 atau lebih, 72% untuk magnitudo 6,7 atau lebih, dan 51% untuk magnitudo 7,0 atau lebih; untuk sesar tunggal, 33% untuk sesar Hayward atau Rodgers Creek dan 22% untuk sesar San Andreas, semuanya untuk magnitudo 6,7 atau lebih. Prakiraan yang sebenarnya juga memperhitungkan waktu sejak gempa terakhir di setiap sesar, sehingga model Poisson hanyalah pendekatan.

Soal(a) Ubah 72% itu menjadi laju tahunan yang setara, selang rata-rata, dan peluang untuk satu tahun. Mengapa 72% ÷ 30 = 2,4% per tahun itu salah? (b) Lakukan hal yang sama untuk prakiraan tahun 1988 (30% dalam 30 tahun). Berapa peluang gempa itu datang tepat pada tahun berikutnya? (c) Jika sesar Hayward–Rodgers Creek dan San Andreas saling independen, berapa peluang terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 pada salah satunya? Apa yang menyumbang sisa dari 72% itu?

Pembahasan

(a) λ = −ln(1 − 0.72) ÷ 30 = −ln(0.28) ÷ 30 ≈ 1.273 ÷ 30 ≈ 0.042 per tahun, selang rata-rata sekitar 24 tahun, dan peluang dalam satu tahun sebesar 1 − exp(−0.042) ≈ 4,1%. Membagi dengan 30 mengandaikan bahwa peluang bisa dijumlahkan, padahal peluang “setidaknya satu” bersifat majemuk: peluang 2,4% setiap tahun hanya akan menghasilkan 1 − 0.976^30 ≈ 52% dalam 30 tahun, bukan 72%. (b) λ = −ln(0.70) ÷ 30 ≈ 0.012 per tahun, jadi peluangnya sekitar 1,2% dalam satu tahun mana pun: prakiraan itu mengenali segmennya dengan benar, tetapi waktu terjadinya pada 1989 bukan bagian dari prakiraan itu. (c) 1 − (1 − 0.33)(1 − 0.22) = 1 − 0.67 × 0.78 ≈ 0.48, atau 48%. Sisanya berasal dari sesar Calaveras dan sesar-sesar utama lainnya, serta dari sesar yang kurang dikenal dan yang belum diketahui (13% jika dihitung tersendiri).

Seberapa lama peringatan yang mungkin diberikan?

Peringatan dini gempa memacu peringatan elektronik melawan gelombang seismik. Ambil kecepatan khas di kerak bagian atas: 6,0 km/s untuk gelombang P dan 3,5 km/s untuk gelombang S. Retakan Loma Prieta bermula sekitar 17 km (11 mil) di bawah permukaan, di bawah episentrum yang berjarak sekitar 9 mil (14,5 km) dari Santa Cruz dan 60 mil (97 km) dari San Francisco. Anggaplah sistem mengeluarkan peringatannya 8 detik setelah retakan bermula, yang memberi waktu bagi gelombang P untuk mencapai beberapa stasiun terdekat dan untuk pemrosesan; pengiriman ke ponsel dapat menambah waktu lagi.

Soal(a) Hitung jarak garis lurus dari hiposentrum ke Marina District di San Francisco serta waktu tiba gelombang P dan S di sana. Berapa lama peringatan yang akan didapat Marina sebelum gelombang S tiba? (b) Ulangi untuk Santa Cruz. (c) Perkirakan jari-jari “zona buta” di permukaan, yaitu daerah tempat gelombang S tiba sebelum peringatan. Mengapa waktu peringatan yang sebenarnya bisa lebih singkat lagi?

Pembahasan

(a) R = √(97² + 18²) ≈ 98.7 km. Gelombang P tiba setelah 98.7 ÷ 6.0 ≈ 16,4 s dan gelombang S setelah 98.7 ÷ 3.5 ≈ 28,2 s, sehingga peringatan pada detik ke-8 memberi waktu peringatan sekitar 20 detik. (b) R = √(14.5² + 18²) ≈ 23,1 km; gelombang S tiba setelah sekitar 6,6 s, sebelum peringatan dikeluarkan, sehingga Santa Cruz tidak akan mendapat peringatan sama sekali. (c) Dalam 8 s, gelombang S menempuh 28 km; di permukaan, jarak itu mencapai √(28² − 18²) ≈ 21 km (sekitar 13 mil) dari episentrum. Peringatan yang sebenarnya bisa lebih singkat karena retakan menyebar sekitar 20 km ke masing-masing arah di sepanjang sesar, sehingga gelombang kuat juga datang dari bagian sesar yang lebih dekat ke banyak kota, dan karena peringatan butuh waktu untuk sampai ke ponsel. Hiposentrum yang dalam, seperti dalam kasus ini, justru membantu karena menunda kedatangan gelombang S di permukaan.

Keselarasan dengan standar

Next Generation Science Standards (NGSS, Amerika Serikat)

MS-ESS2-2

Menyusun penjelasan berdasarkan bukti tentang bagaimana proses-proses geosains telah mengubah permukaan Bumi pada berbagai skala waktu dan ruang.

Dalam episode ini: Gerakan lempeng yang lambat tersimpan sebagai regangan dan dilepaskan dalam hitungan detik; pergeseran tahun 1906; rayapan sesar Hayward yang membengkokkan pinggiran trotoar selama puluhan tahun.

MS-ESS3-2

Menganalisis dan menafsirkan data tentang bencana alam untuk memprakirakan peristiwa bencana di masa depan dan mendasari pengembangan teknologi untuk mengurangi dampaknya.

Dalam episode ini: Prakiraan gempa tahun 1988 dan 2014, perkuatan jalan bebas hambatan, bentang baru Bay Bridge, dan peringatan dini gempa.

HS-ESS2-1

Mengembangkan model untuk menggambarkan bagaimana proses internal dan proses permukaan Bumi bekerja pada berbagai skala ruang dan waktu untuk membentuk fitur benua dan dasar samudra.

Dalam episode ini: Model batas lempeng transform dan siklus pantulan elastis; pergeseran miring tahun 1989 yang mengangkat sebagian Pegunungan Santa Cruz.

HS-ESS3-1

Menyusun penjelasan berdasarkan bukti tentang bagaimana ketersediaan sumber daya alam, terjadinya bencana alam, dan perubahan iklim telah memengaruhi aktivitas manusia.

Dalam episode ini: Membangun di atas tanah timbunan dan lumpur teluk, korban gempa 1906 dan 1989, tepi laut Embarcadero yang dibuka kembali, dan kesiapsiagaan Bay Area saat ini.

HS-PS4-1

Menggunakan representasi matematis untuk mendukung klaim tentang hubungan antara frekuensi, panjang gelombang, dan kecepatan gelombang yang merambat melalui berbagai medium.

Dalam episode ini: Gelombang seismik yang melambat dan membesar di tanah lunak, resonansi sedimen Marina, serta kecepatan gelombang P dan S dalam peringatan dini.

HS-ETS1-3

Mengevaluasi solusi untuk masalah dunia nyata yang kompleks berdasarkan kriteria yang diprioritaskan dan pertimbangan untung-rugi yang memperhitungkan berbagai kendala, termasuk biaya, keselamatan, keandalan, dan estetika, serta kemungkinan dampak sosial, budaya, dan lingkungan.

Dalam episode ini: Memperkuat, mengganti, atau membongkar: Cypress Street Viaduct, bentang timur Bay Bridge, dan Embarcadero Freeway.

Advanced Placement (AP, Amerika Serikat)

Mata kuliah universitas

Geologi fisik

Batas lempeng transform; sistem sesar San Andreas; pantulan elastis dan siklus gempa; rayapan sesar; pergeseran miring

Bencana alam

Prakiraan dan peluang gempa; efek setempat dan likuefaksi; pelajaran dari 1906 dan 1989; peringatan dini gempa; kesiapsiagaan

Seismologi rekayasa dan rekayasa geoteknik

Momen seismik dan magnitudo; amplifikasi setempat dan resonansi tanah lunak; likuefaksi timbunan hidrolik; perkuatan seismik jembatan dan jalan layang

Transkrip Narasi dalam bahasa Indonesia, seperti pada subtitel

0:00Pukul 5:04 sore

San Francisco, 17 Oktober 1989. Lebih dari 60.000 penggemar memadati Candlestick Park untuk pertandingan ketiga World Series, antara San Francisco Giants dan Oakland A's.

0:13Pada pukul lima lewat empat menit, siaran televisi baru saja dimulai. Lalu stadion mulai berguncang, dan gambar siaran langsung, yang ditonton jutaan pemirsa, terputus-putus lalu hilang.

0:25Inilah kisah gempa Loma Prieta. Kita akan melihat sesar penyebabnya, peringatan-peringatan yang mendahuluinya, dan bagaimana seluruh kawasan dibangun kembali berdasarkan pelajaran darinya.

0:39Sesar di dekat rumah

Kalifornia terletak di batas antara dua lempeng tektonik. Lempeng Pasifik bergesekan ke arah barat laut melewati lempeng Amerika Utara, sekitar 2 inci per tahun.

0:49Banyak dari gerakan itu terjadi di sepanjang sesar San Andreas, yang membentang lebih dari 700 mil melintasi Kalifornia. Di sekitar Teluk San Francisco, sesar ini bercabang menjadi sekelompok sesar, termasuk San Andreas, Hayward, dan Calaveras.

1:05Di sepanjang sebagian besar ruasnya, sesar-sesar ini tidak bergeser dengan mulus. Sesar-sesar itu saling mengunci, batuan di sekitarnya melengkung selama puluhan atau bahkan ratusan tahun, lalu regangan yang tersimpan dilepaskan sekaligus.

1:201906

San Francisco mempelajarinya dengan cara yang pahit pada 18 April 1906, ketika gempa bermagnitudo 7,9 merobek sesar San Andreas sepanjang hampir 300 mil.

1:32Pipa gas dan saluran air utama yang pecah mengubah guncangan itu menjadi badai api yang berkobar selama berhari-hari. Sekitar 28.000 bangunan hancur, dan lebih dari 3.000 orang tewas.

1:44Di utara kota, jalan dan pagar yang melintasi sesar terkoyak dan bergeser ke samping. Di dekat kota kecil Olema, tanah di satu sisi sesar bergeser sekitar 21 kaki terhadap sisi lainnya.

1:56Seorang ilmuwan bernama Harry Fielding Reid mempelajari hasil pengukuran itu dan menjelaskan mengapa gempa bumi terjadi. Batuan di kedua sisi sesar yang terkunci melengkung perlahan sambil menyimpan energi, hingga sesar itu tiba-tiba bergeser dan batuan melenting kembali ke bentuk semula. Ia menyebutnya pantulan elastis, dan hingga kini para ahli geologi masih menjelaskan gempa bumi dengan cara itu.

2:17Kota itu dibangun kembali dengan cepat, dan pada 1915 merayakannya dengan sebuah pameran dunia. Untuk memberi ruang bagi area pameran, sebuah teluk kecil di pantai utara ditimbun dengan pasir yang dipompa dari teluk, beserta sejumlah puing. Lahan baru itu kemudian menjadi sebuah permukiman bernama Marina District.

2:38Prakiraan

Pada tahun 1980-an, para ilmuwan memperkirakan bagian San Andreas mana yang paling mungkin patah berikutnya. Salah satu ruas yang mereka tandai berada di Pegunungan Santa Cruz bagian selatan, di sebelah selatan San Francisco.

2:51Pada 1988, sebuah panel nasional ahli gempa memberi segmen itu peluang 30% untuk mengalami gempa besar dalam 30 tahun.

3:01Gempa itu datang tepat pada tahun berikutnya.

3:08Lima belas detik

Pada pukul lima lewat empat menit, sesar itu patah sekitar 11 mil di bawah Pegunungan Santa Cruz, di dekat puncak Loma Prieta. Gempa itu bermagnitudo 6,9.

3:19Guncangan terkuatnya hanya berlangsung sekitar 15 detik, dan retakannya tidak pernah mencapai permukaan. Namun, gelombang seismiknya menyebar ke seluruh kawasan, dan di beberapa tempat, tanah itu sendiri memperkuatnya.

3:33Di dekat episentrum, bangunan-bangunan bata tua di Pacific Garden Mall di Santa Cruz runtuh ke jalan, dan tiga orang tewas di sana.

3:41Sekitar 60 mil jauhnya, di Marina District, guncangan membuat tanah yang gembur dan basah di bawah rumah-rumah hampir menjadi cair. Bangunan-bangunan amblas, dan sebagian runtuh.

3:53Pada dasarnya, lahan yang dibuat untuk perayaan kebangkitan kota itu turut merobohkan bangunan-bangunan, 74 tahun setelah pameran itu. Pipa gas pecah, kebakaran besar terjadi, setidaknya tiga orang tewas di Marina, dan tujuh bangunan runtuh.

4:08Marina bukan satu-satunya tempat yang terancam. Di seluruh tepian teluk, bangunan dan jalan berdiri di atas lumpur lunak dan tanah timbunan, dan di tanah yang lunak, gelombang seismik melambat dan membesar, seperti agar-agar yang bergoyang di dalam mangkuk. Lokasi-lokasi itu berguncang dua hingga empat kali lebih keras daripada batuan padat di dekatnya.

4:27Di Bay Bridge, bagian dek atas sepanjang 50 kaki terlepas dan jatuh ke dek di bawahnya. Satu orang tewas, dan jembatan itu ditutup selama sekitar sebulan.

4:37Bencana terburuk terjadi di Oakland. Cypress Street Viaduct adalah jalan bebas hambatan bertingkat dua, dan dek atasnya runtuh menimpa dek bawah, menimpa mobil-mobil yang sedang pulang kerja pada sore hari. Empat puluh satu orang tewas di sana.

4:51Lalu lintas sore itu lebih sepi dari biasanya, karena banyak orang pulang lebih awal untuk menonton World Series, dan para ahli yakin hal itu mencegah jumlah korban jiwa menjadi jauh lebih buruk.

5:02Tim penyelamat menyisir reruntuhan selama berhari-hari. Hampir empat hari setelah gempa, mereka menemukan seorang pria yang masih hidup di dalam mobilnya, di bawah dek yang runtuh. Ia selamat dari proses penyelamatan, tetapi meninggal sekitar satu bulan kemudian, sehingga jumlah korban di sana menjadi 42 orang.

5:19Dampaknya

Secara keseluruhan, 63 orang tewas dan lebih dari 3.700 orang terluka. Lebih dari 18.000 rumah rusak, sekitar 12.000 orang kehilangan tempat tinggal, dan kerugiannya mencapai sekitar 6 miliar dolar.

5:33Di Candlestick Park, stadion tetap berdiri, dan para penggemar keluar dengan selamat. World Series dilanjutkan sepuluh hari kemudian, dan tim A's akhirnya menjadi juara tanpa kalah sekali pun.

5:45Apa yang berubah

Gempa itu juga mengubah wajah San Francisco. Embarcadero Freeway yang rusak, sebuah dinding beton di sepanjang tepi laut, dibongkar pada 1991, dan tepi laut kota itu kembali terbuka ke arah teluk.

5:58Separuh timur Bay Bridge diganti seluruhnya. Bentang baru itu, yang dibangun untuk menahan gempa besar, dibuka pada 2013 dengan biaya sekitar 6,4 miliar dolar.

6:11Di seluruh Kalifornia, para insinyur kembali menangani jalan bebas hambatan dan jembatan yang dibangun sebelum adanya peraturan bangunan modern, membungkus tiang-tiang beton lama dengan baja dan mengikat bentang-bentangnya satu sama lain.

6:23Para ilmuwan juga membangun sistem peringatan dini gempa, yang disebut ShakeAlert, yang mendeteksi gelombang pertama yang lebih cepat dan mengirimkan peringatan sebelum guncangan kuat tiba. Pada peringatan ketiga puluh gempa Loma Prieta, tahun 2019, Kalifornia mulai mengirimkan peringatan tersebut ke ponsel.

6:44Gempa berikutnya

Lempeng-lempeng itu belum berhenti bergerak. Banyak ilmuwan menganggap sesar Hayward sebagai yang paling berbahaya di kawasan ini. Sesar ini membentang tepat di bawah kota-kota di sisi timur teluk, dan terakhir kali patah pada 1868.

6:57Anda bahkan bisa melihat sesar Hayward bergerak. Sebagian ruasnya terus merayap tanpa henti, sekitar seperlima inci per tahun. Di pusat kota Hayward, pinggiran trotoar tua yang melintasi sesar telah tertekuk ke samping, sedikit demi sedikit, selama puluhan tahun.

7:12Gempa besar terakhirnya, pada 1868, menghancurkan atau merusak parah hampir setiap bangunan di Hayward dan menewaskan sekitar 30 orang. Sampai 1906, gempa itulah yang disebut orang sebagai gempa besar San Francisco.

7:27U.S. Geological Survey memperkirakan peluang terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih di Bay Area, antara 2014 dan 2043, sebesar 72%.

7:40Itulah sebabnya, setiap bulan Oktober, sekitar peringatan gempa Loma Prieta, jutaan orang berlatih dalam simulasi Great ShakeOut. Latihan ini terdiri atas tiga langkah sederhana: turunkan badan ke posisi merangkak, lindungi kepala dan leher Anda, di bawah meja yang kokoh jika ada di dekat Anda, dan berpegangan sampai guncangan berhenti.

7:59Jadi, ada tiga hal yang perlu diingat. Pertama, Loma Prieta adalah gempa bermagnitudo 6,9 pada sistem sesar San Andreas, dan guncangan terkuatnya hanya berlangsung sekitar 15 detik. Kedua, banyak kerusakan terparah terjadi jauh dari sesar, di tempat-tempat seperti Marina District dan jalan bebas hambatan Cypress. Di sana, lumpur lunak dan tanah timbunan membuat guncangan dua hingga empat kali lebih kuat. Dan ketiga, kisah Bay Area belum selesai: peluang terjadinya gempa lain bermagnitudo 6,7 atau lebih di sana, antara 2014 dan 2043, adalah 72%.

8:36Loma Prieta bukanlah gempa raksasa yang selama ini dinantikan, tetapi gempa itu menjadi pengingat. Lempeng-lempeng di bawah teluk masih bergeser sekitar 1,6 inci setiap tahun, dan sesar-sesar itu terus menimbun regangan tersebut. Terima kasih telah menonton Earth Explained. Berlangganan untuk kisah berikutnya, dan saksikan planet ini secara langsung, kapan saja, di EarthWatch 24-7.

Sumber

  1. U.S. Geological Survey. M 6.9 – October 17, 1989 Loma Prieta Earthquake. Earthquake Hazards Program. www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/science/m-69-october-17-1989-loma-prieta-earthquakeDigunakan untuk: Waktu, magnitudo, episentrum, korban tewas, korban luka, kerusakan, Santa Cruz, Bay Bridge, likuefaksi
  2. Plafker, G., & Galloway, J. (Eds.) (1989). Lessons Learned from the Loma Prieta, California, Earthquake of October 17, 1989. U.S. Geological Survey Circular 1045. pubs.usgs.gov/publication/cir1045Digunakan untuk: Kedalaman hiposentrum, ukuran dan pergeseran retakan, retakan yang terkubur, amplifikasi, Marina District, Cypress dan Bay Bridge
  3. O'Rourke, T. D., et al. (1992). The Loma Prieta, California, Earthquake of October 17, 1989: Marina District. U.S. Geological Survey Professional Paper 1551-F. pubs.usgs.gov/publication/pp1551FDigunakan untuk: Sejarah timbunan Marina, likuefaksi, bangunan yang runtuh, resonansi dan amplifikasi setempat
  4. Borcherdt, R. D., & Glassmoyer, G. (1992). On the characteristics of local geology and their influence on ground motions generated by the Loma Prieta earthquake in the San Francisco Bay region, California. Bulletin of the Seismological Society of America, 82(2), 603–641. doi.org/10.1785/BSSA0820020603Digunakan untuk: Amplifikasi guncangan di tanah timbunan dan lumpur teluk
  5. Housner, G. W., & Thiel, C. C., Jr. (1990). Competing against time: Report of the Governor's Board of Inquiry on the 1989 Loma Prieta earthquake. Earthquake Spectra, 6(4), 681–711. doi.org/10.1193/1.1585592Digunakan untuk: Amplifikasi di tanah lunak, kegagalan Cypress Street Viaduct dan Bay Bridge
  6. Working Group on California Earthquake Probabilities (1988). Probabilities of Large Earthquakes Occurring in California on the San Andreas Fault. U.S. Geological Survey Open-File Report 88-398. pubs.usgs.gov/publication/ofr88398Digunakan untuk: Prakiraan tahun 1988
  7. U.S. Geological Survey. The Great 1906 San Francisco Earthquake. Earthquake Hazards Program. earthquake.usgs.gov/earthquakes/events/1906calif/18aprilDigunakan untuk: Panjang retakan 1906, korban jiwa dan bangunan yang hancur, teori pantulan elastis Reid, perulangan
  8. Brocher, T. M., et al. (2008). The Hayward Fault: Is It Due for a Repeat of the Powerful 1868 Earthquake? U.S. Geological Survey Fact Sheet 2008-3019. pubs.usgs.gov/fs/2008/3019Digunakan untuk: Gempa 1868, rayapan sesar Hayward, perulangan
  9. Lienkaemper, J. J., & Borchardt, G. (1996). Holocene slip rate of the Hayward fault at Union City, California. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 101(B3), 6099–6108. doi.org/10.1029/95JB01378Digunakan untuk: Laju pergeseran jangka panjang sesar Hayward
  10. Aagaard, B. T., et al. (2016). Earthquake Outlook for the San Francisco Bay Region 2014–2043. U.S. Geological Survey Fact Sheet 2016-3020 (ver. 1.1). pubs.usgs.gov/publication/fs20163020Digunakan untuk: Prakiraan 72%, peluang untuk sesar tunggal, gerakan lempeng regional, Drop, Cover and Hold On
  11. Burkett, E., Given, D. D., & Jones, L. M. (2014). ShakeAlert: An Earthquake Early Warning System for the United States West Coast. U.S. Geological Survey Fact Sheet 2014-3083. pubs.usgs.gov/publication/fs20143083Digunakan untuk: Cara kerja peringatan dini gempa
  12. Berkeley News (2019, October 17). California rolls out first statewide earthquake early warning system. University of California, Berkeley. news.berkeley.edu/2019/10/17/california-rolls-out-first-statewide-earthquake-early-warning-systemDigunakan untuk: Peringatan di ponsel yang diluncurkan pada peringatan ke-30 gempa Loma Prieta (MyShake)
  13. Metropolitan Transportation Commission. San Francisco–Oakland Bay Bridge. www.baybridgeinfo.orgDigunakan untuk: Bentang timur yang baru: peresmian dan biaya
  14. Hanks, T. C., & Kanamori, H. (1979). A moment magnitude scale. Journal of Geophysical Research, 84(B5), 2348–2350. doi.org/10.1029/JB084iB05p02348Digunakan untuk: Magnitudo momen dan momen seismik

Gambar dalam episode: USGS, NOAA, dan NASA (domain publik), dengan peta NASA/USGS Landsat melalui NASA GIBS; animasi oleh EarthWatch 24-7. Kredit lengkap: earthwatch247.com/credits.html.

Kutip pelajaran ini

EarthWatch 24-7. (2026). Gempa World Series: Loma Prieta, 1989: mengapa kerusakan terparah terjadi 60 mil dari sesar [Pelajaran video]. Earth Explained: Gempa bumi, studi kasus. https://earthwatch247.com/learn/loma-1989/id/

Kunci jawaban

  1. C. Ini adalah batas transform: lempeng-lempeng bergerak menyamping satu sama lain sekitar 2 inci (5 cm) per tahun, dan gerakan itu dibagi di antara sesar San Andreas, Hayward, Calaveras, dan sesar-sesar terkait.
  2. A. Inilah pantulan elastis (1910). Gagasan kuncinya adalah bahwa pergeseran pada sesarlah yang menyebabkan gempa, bukan sebaliknya.
  3. D. Kajian USGS menelusuri penimbunan teluk kecil itu, yang berakhir dengan timbunan pasir hidrolik untuk Panama-Pacific International Exposition tahun 1915. Timbunan pasir yang gembur dan basah persis merupakan jenis tanah yang mengalami likuefaksi.
  4. B. Prakiraan itu adalah peluang, bukan prediksi tanggal. Angka 72% adalah prakiraan USGS untuk seluruh Bay Area untuk periode 2014 hingga 2043.
  5. A. Inilah likuefaksi. Semburan pasir dan retakan akibat pergerakan tanah ke samping muncul di seluruh distrik, sekitar 60 mil dari episentrum; retakan sesarnya sendiri tidak pernah mencapai permukaan.
  6. C. Amplifikasi setempat: Governor's Board of Inquiry (dewan penyelidik yang dibentuk gubernur) mendapati bahwa tanah lunak di sekitar teluk memperkuat guncangan lebih besar daripada yang diperhitungkan dalam peraturan bangunan.
  7. B. 63 orang tewas, 3.757 orang terluka, dan kerugian properti sekitar 6 miliar dolar. Pilihan pertama menggambarkan gempa dan kebakaran tahun 1906.
  8. D. Peringatan merambat hampir seketika, sedangkan gelombang seismik merambat beberapa mil per detik. Gempanya harus sudah dimulai.
  9. C. Gempanya pada 1868 (magnitudo 6,8) menewaskan sekitar 30 orang ketika kawasan itu masih jarang penduduknya; kini jutaan orang tinggal di sepanjang sesar ini.
  10. A. Angka 72% mencakup seluruh kawasan dan semua sesarnya selama 30 tahun. Untuk sesar tunggal, angkanya lebih rendah: 33% untuk sesar Hayward atau Rodgers Creek dan 22% untuk San Andreas.

Jawaban tertulis

  1. Lempeng-lempeng bergerak terus-menerus, tetapi sesar di antaranya terkunci oleh gesekan, sehingga batuan di kedua sisinya melengkung alih-alih bergeser, menyimpan regangan selama puluhan atau ratusan tahun. Ketika tegangan melampaui kekuatan sesar, sesar tiba-tiba bergeser dan batuan yang melengkung melenting kembali. Pada 1906, jalan dan pagar yang melintasi sesar San Andreas bergeser hingga sekitar 21 kaki (6,4 m), yang mewakili gerakan lempeng selama jauh lebih dari satu abad yang dilepaskan dalam waktu kurang dari satu menit. Reid menggunakan hasil pengukuran itu untuk merumuskan teorinya pada 1910.
  2. Bagian Marina yang rusak dibangun di atas teluk kecil yang ditimbun: pasir gembur yang dipompa untuk Panama-Pacific International Exposition tahun 1915, bersama timbunan yang lebih tua yang mungkin berisi sebagian puing dari 1906. Di sedimen yang lunak dan jenuh air, gelombang seismik melambat dan membesar, sehingga guncangan diperkuat jauh melebihi guncangan di batuan Fort Mason di dekatnya. Guncangan itu kemudian membuat pasir gembur mengalami likuefaksi: pasir kehilangan kekuatannya, bangunan amblas dan miring, semburan pasir muncul, dan pergerakan tanah ke samping memutus pipa gas dan pipa air. Sebuah kebakaran besar pun terjadi, dan karena pipa air utama rusak, sebuah kapal pemadam kebakaran harus memompa air dari teluk. Bangunan dengan lantai dasar berupa garasi yang terbuka dan lemah sangat rentan.
  3. Keduanya bukan prediksi. Pada 1988, para ilmuwan memberi segmen Pegunungan Santa Cruz bagian selatan peluang 30% untuk gempa bermagnitudo 6,5 hingga 7 dalam 30 tahun; bahwa gempa itu datang pada tahun berikutnya bukanlah prakiraan tanggal. Prakiraan USGS untuk 2014 hingga 2043 adalah peluang 72% terjadinya setidaknya satu gempa bermagnitudo 6,7 atau lebih di suatu tempat di Bay Area dalam 30 tahun itu. Artinya, gempa besar lebih mungkin terjadi daripada tidak, tetapi tidak pasti; gempa itu bisa terjadi pada sesar mana pun di kawasan itu, dan bisa datang kapan saja, itulah sebabnya bersiap sejak sekarang itu penting.

Pendalaman

  1. Seberapa besar Loma Prieta?: (a) 101.5 × 1.0 ≈ 32 kali. Loma Prieta melepaskan 101.5 × 0.1 ≈ 1,4 kali energi gempa 1868, jadi ukuran keduanya mirip, tetapi sesar Hayward membentang di bawah kota-kota di sisi timur teluk. (b) M₀ = 101.5 × 6.9 + 9.1 = 1019.45 ≈ 2.8 × 1019 N·m. (c) A ≈ 4.9 × 108 m², jadi D = M₀ ÷ (μA) ≈ 2.8 × 1019 ÷ (3.0 × 1010 × 4.9 × 108) ≈ 1,9 m, sekitar 6 kaki. Vektor pergeseran geodesi adalah √(6² + 4²) ≈ 7,2 kaki (2,2 m): keduanya sesuai dengan selisih sekitar 15%, cukup baik mengingat ketidakpastian pada μ dan pada luas retakan.
  2. Anggaran regangan sesar-sesar di Bay Area: (a) 20 ft ÷ 200 yr = 0,1 kaki per tahun, sekitar 1,2 inci (3 cm) per tahun, kira-kira tiga perempat dari 1,6 inci per tahun di seluruh kawasan; sisanya ditampung oleh sesar Hayward, Rodgers Creek, Calaveras, dan sesar-sesar lain dalam sistem itu. (b) 158 tahun × 8 mm per tahun ≈ 1,3 m, sekitar 4 kaki: sudah merupakan bagian besar dari sekitar 2 m pada 1868, sesuai dengan pandangan USGS bahwa sesar ini dapat menghasilkan gempa bermagnitudo 6,8 hingga 7,0 kapan saja. (c) Rayapan hanya melepaskan regangan di dekat permukaan, dan bahkan di sana lajunya lebih lambat daripada laju jangka panjang; bagian sesar yang lebih dalam dan terkunci terus menyimpan regangan hingga patah.
  3. Mengapa tanah lunak beresonansi: (a) T = 4 × 80 ÷ 300 ≈ 1,07 s, frekuensi sekitar 0,94 Hz, sesuai dengan puncak amplifikasi yang teramati di sekitar 1 Hz. (b) Menurut aturan praktis, bangunan setinggi kira-kira 8 hingga 12 lantai (periode alami sekitar 1 s) akan beresonansi dengan tanah; rumah rangka kayu yang rendah memiliki periode lebih pendek, dan di Marina yang merobohkannya adalah likuefaksi dan lantai dasar yang lemah, bukan resonansi semata. (c) Tanah lunak berperilaku nonlinier saat guncangan kuat: tanah melunak dan meredam lebih banyak energi, sehingga amplifikasi berkurang dan resonansi bergeser ke periode yang lebih panjang. Karena itu, faktor amplifikasi dari guncangan lemah melebih-lebihkan amplifikasi pada gempa yang merusak, meskipun guncangan di tanah lunak tetap jauh lebih kuat daripada di batuan.
  4. Apa arti prakiraan 72% bagi setiap tahun: (a) λ = −ln(1 − 0.72) ÷ 30 = −ln(0.28) ÷ 30 ≈ 1.273 ÷ 30 ≈ 0.042 per tahun, selang rata-rata sekitar 24 tahun, dan peluang dalam satu tahun sebesar 1 − exp(−0.042) ≈ 4,1%. Membagi dengan 30 mengandaikan bahwa peluang bisa dijumlahkan, padahal peluang “setidaknya satu” bersifat majemuk: peluang 2,4% setiap tahun hanya akan menghasilkan 1 − 0.976^30 ≈ 52% dalam 30 tahun, bukan 72%. (b) λ = −ln(0.70) ÷ 30 ≈ 0.012 per tahun, jadi peluangnya sekitar 1,2% dalam satu tahun mana pun: prakiraan itu mengenali segmennya dengan benar, tetapi waktu terjadinya pada 1989 bukan bagian dari prakiraan itu. (c) 1 − (1 − 0.33)(1 − 0.22) = 1 − 0.67 × 0.78 ≈ 0.48, atau 48%. Sisanya berasal dari sesar Calaveras dan sesar-sesar utama lainnya, serta dari sesar yang kurang dikenal dan yang belum diketahui (13% jika dihitung tersendiri).
  5. Seberapa lama peringatan yang mungkin diberikan?: (a) R = √(97² + 18²) ≈ 98.7 km. Gelombang P tiba setelah 98.7 ÷ 6.0 ≈ 16,4 s dan gelombang S setelah 98.7 ÷ 3.5 ≈ 28,2 s, sehingga peringatan pada detik ke-8 memberi waktu peringatan sekitar 20 detik. (b) R = √(14.5² + 18²) ≈ 23,1 km; gelombang S tiba setelah sekitar 6,6 s, sebelum peringatan dikeluarkan, sehingga Santa Cruz tidak akan mendapat peringatan sama sekali. (c) Dalam 8 s, gelombang S menempuh 28 km; di permukaan, jarak itu mencapai √(28² − 18²) ≈ 21 km (sekitar 13 mil) dari episentrum. Peringatan yang sebenarnya bisa lebih singkat karena retakan menyebar sekitar 20 km ke masing-masing arah di sepanjang sesar, sehingga gelombang kuat juga datang dari bagian sesar yang lebih dekat ke banyak kota, dan karena peringatan butuh waktu untuk sampai ke ponsel. Hiposentrum yang dalam, seperti dalam kasus ini, justru membantu karena menunda kedatangan gelombang S di permukaan.