Nama Kelas Tanggal

EARTH EXPLAINED · PANDUAN PELAJARAN

Cincin Api

Mengapa Pasifik dikelilingi gempa bumi dan gunung api

Video 10:53Jenjang Kelas 6–12 · geologi universitas tingkat pengantarStandar MS-ESS2-2, MS-ESS2-3, MS-ESS3-2, HS-ESS2-1, HS-ESS2-4, HS-ESS3-1
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 sebagian besar gempa bumi besar dan gunung api aktif di dunia berjajar mengelilingi satu samudra saja?

Sebuah tapal kuda berupa palung dan gunung api sepanjang 40.000 km mengelilingi Pasifik. Pelajaran ini menjelaskannya dengan satu proses, yaitu subduksi, dan menelusuri akibat-akibatnya melalui empat peristiwa nyata: gempa terbesar yang pernah diukur (Cile, 1960) dan tsunaminya yang melanda seluruh Pasifik, letusan Gunung St. Helens (1980) dan Pinatubo (1991), serta bukti bahwa zona subduksi Cascadia yang tenang terakhir kali pecah pada 26 Januari 1700.

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

Tujuan pembelajaran Setelah pelajaran ini, siswa mampu:

  1. Menjelaskan mengapa palung, gempa bumi, dan gunung api berjajar di sebagian besar tepi Pasifik, dengan menggunakan proses subduksi.
  2. Mendeskripsikan bagaimana air yang terbawa turun oleh lempeng yang tenggelam menurunkan titik leleh batuan panas di atasnya, dan mengapa gunung api yang terbentuk berdiri sekitar 100 hingga 300 km ke arah daratan dari palung.
  3. Membedakan batas konvergen (subduksi) dari batas transform, dengan menggunakan sistem sesar San Andreas sebagai contoh.
  4. Menelusuri rangkaian akibat gempa Cile 1960: retakan, amblesnya pantai, tsunami lokal dan tsunami yang melanda seluruh Pasifik, serta letusan yang terpicu.
  5. Membandingkan bagaimana pemantauan dan peringatan memengaruhi hasil akhir di Gunung St. Helens (1980) dan Gunung Pinatubo (1991).
  6. Menjelaskan bagaimana letusan besar dapat mendinginkan iklim global selama satu hingga dua tahun.
  7. Menilai bukti bahwa Cascadia menghasilkan gempa-gempa besar, dan menjelaskan mengapa sejarah tertulisnya yang tenang tidak menenangkan.

Sebelum menonton

Kosakata kunci ★ istilah pengayaan untuk siswa jenjang lebih tinggi

Tektonika lempeng
Teori bahwa kulit terluar Bumi terpecah menjadi lempeng-lempeng besar yang kaku, yang bergerak perlahan, beberapa sentimeter per tahun, di atas mantel yang lebih panas di bawahnya.
Kerak samudra
Kerak tipis di bawah dasar laut, yang sebagian besar terbuat dari basal, batuan vulkanik gelap yang lebih padat daripada batuan kaya granit di benua.
Subduksi
Proses ketika satu lempeng melengkung dan tenggelam ke bawah lempeng lain, kembali turun ke dalam mantel.
Palung samudra
Lembah panjang dan dalam di dasar laut, tempat sebuah lempeng melengkung ke bawah. Palung Mariana, dengan kedalaman sekitar 11 km, adalah tempat terdalam di Bumi.
Busur vulkanik
Rangkaian gunung api yang tumbuh di atas lempeng yang menumpang, sejajar dengan palung, tempat batuan cair dari atas lempeng yang tenggelam mencapai permukaan.
Batas transform
Batas lempeng tempat dua lempeng saling bergeser ke samping. Batas ini menghasilkan gempa bumi tetapi tidak membentuk busur vulkanik; sistem sesar San Andreas adalah contoh klasiknya.
Magnitudo
Ukuran besarnya suatu gempa bumi. Setiap kenaikan satu angka penuh pada skala magnitudo momen melepaskan energi sekitar 32 kali lebih banyak.
Tsunami
Rangkaian gelombang laut yang terbentuk ketika massa air yang besar tiba-tiba terdorong, paling sering oleh dasar laut yang bergerak saat gempa bumi. Gelombang pertama sering kali bukan yang terbesar.
Amblesan
Turunnya permukaan tanah. Pada 1960, sebagian pantai Cile turun 2 meter atau lebih dalam hitungan menit.
Stratosfer
Lapisan atmosfer di atas lapisan cuaca, dari ketinggian sekitar 10 hingga 50 km. Partikel yang mencapainya dapat bertahan di udara selama satu tahun atau lebih.
Hutan hantu
Sekelompok pohon mati yang mati ketika daratan tiba-tiba amblas dan air asin mencapai akarnya; bukti adanya gempa bumi di masa lalu.
Tsunami yatim
Tsunami yang tercatat di suatu tempat yang tidak merasakan gempa bumi apa pun, sehingga gempa “induk”-nya pasti terjadi di tempat yang jauh.
Pelelehan fluks★
Pelelehan yang disebabkan oleh penambahan air ke batuan panas, yang menurunkan titik lelehnya. Inilah sumber utama magma di zona subduksi.
Gempa megathrust★
Gempa bumi pada sesar yang miring landai di antara lempeng yang menunjam dan lempeng di atasnya. Semua gempa bermagnitudo 9 dan lebih besar merupakan peristiwa megathrust.
Interval perulangan★
Rata-rata waktu antara gempa-gempa berukuran tertentu pada suatu sesar, yang diperkirakan dari rekaman geologi.
Aerosol sulfat★
Tetesan kecil asam sulfat yang terbentuk dari sulfur dioksida vulkanik. Di stratosfer, tetesan ini memantulkan sinar matahari dan mendinginkan permukaan.

Daftar bab Pilih waktu untuk memutar dari sana

0:00Cincin

Bentuk Cincin itu di bola dunia: tapal kuda sepanjang sekitar 40.000 km, dengan sebagian besar gunung api aktif di dunia dan kira-kira 90% gempa buminya.

0:53Mengapa cincin?

Subduksi dijelaskan langkah demi langkah: lempeng samudra yang padat tenggelam di palung; air yang dilepaskan pada kedalaman sekitar 100 km melelehkan batuan di atasnya dan membangun busur vulkanik; lempeng-lempeng yang terkunci menyimpan regangan dan melepaskannya dalam bentuk gempa bumi. Kalifornia adalah pengecualian: sebuah batas transform.

3:151960

Gempa terbesar yang pernah diukur, M9,5 di Cile selatan: retakan sepanjang sekitar 1.000 km, daratan yang amblas 2 meter atau lebih, tsunami yang menyeberangi Pasifik hingga Hawaii dan Jepang, dan letusan 38 jam kemudian.

5:32Gunung api

Gunung St. Helens (1980) dan Pinatubo (1991): apa yang dicapai oleh pemantauan dan penutupan kawasan, apa yang dicapai oleh evakuasi lebih dari 60.000 orang, dan bagaimana sulfur Pinatubo mendinginkan planet ini sekitar setengah derajat Celsius.

7:58Gempa berikutnya

Cascadia: hutan hantu, sebuah “tsunami yatim” yang tercatat di Jepang, dan tanggal gempa besar terakhir, 26 Januari 1700. Mengapa diamnya membuat para ahli geologi khawatir.

9:43Masih bergerak

Cincin itu saat ini, dan ringkasannya: tiga hal yang perlu diingat.

Miskonsepsi umum Untuk guru

MiskonsepsiGunung api diberi pasokan oleh lapisan batuan cair tepat di bawah kerak, atau oleh inti yang cair.

Yang ditunjukkan buktiMantel hampir seluruhnya berupa batuan padat. Magma hanya terbentuk di tempat kondisi tertentu melelehkan sebagian mantel, dan di Cincin Api hal itu terjadi di tempat air dari lempeng yang tenggelam menurunkan titik leleh.

MiskonsepsiPanas yang melelehkan batuan berasal dari gesekan antara lempeng-lempeng.

Yang ditunjukkan buktiBahan kuncinya adalah air, bukan gesekan. Air yang dilepaskan dari lempeng yang tenggelam pada kedalaman sekitar 100 km membuat batuan mantel yang sudah panas di atasnya meleleh sebagian.

MiskonsepsiTsunami adalah satu gelombang raksasa yang tinggi bahkan di laut lepas.

Yang ditunjukkan buktiTsunami adalah rangkaian gelombang. Di perairan dalam, tingginya biasanya kurang dari satu meter tetapi bergerak secepat pesawat jet; gelombang itu baru membesar ketika mencapai perairan dangkal. Di Hilo pada 1960, gelombang ketigalah yang paling merusak.

MiskonsepsiGempa bermagnitudo 9,5 hanya sedikit lebih besar daripada gempa 9,0.

Yang ditunjukkan buktiSetiap kenaikan satu angka penuh pada skala magnitudo setara dengan energi sekitar 32 kali lebih besar, sehingga gempa 9,5 melepaskan energi kira-kira 5,6 kali energi gempa 9,0.

MiskonsepsiSesar yang telah tenang selama berabad-abad itu aman.

Yang ditunjukkan buktiPada sesar subduksi yang terkunci, masa tenang yang panjang biasanya berarti regangan sedang menumpuk. Cascadia tidak pernah mengalami gempa besar dalam sejarah tertulis, tetapi rekaman geologi menunjukkan satu gempa besar rata-rata sekitar setiap 500 tahun di sepanjang seluruh zona itu, dan lebih sering di bagian selatannya.

Pertanyaan diskusi

  1. Episode ini menyebut Cincin Api “sebenarnya cincin palung”. Apa artinya, dan mengapa itu deskripsi yang lebih tepat?
  2. Di Hilo pada 1960, sirene berbunyi berjam-jam sebelum gelombang tiba, tetapi 61 orang tewas. Apa yang ditunjukkan hal itu tentang perbedaan antara mengeluarkan peringatan dan orang-orang yang benar-benar bertindak berdasarkan peringatan itu? Bagaimana kamu akan merancang peringatan yang lebih baik?
  3. Para ilmuwan sudah melihat tanda-tanda peringatan di Gunung St. Helens maupun di Pinatubo. Bandingkan apa yang dilakukan dalam setiap kasus dan hasilnya. Apa yang membuat evakuasi Pinatubo menjadi teladan bagi krisis gunung api lainnya?
  4. Tanggal gempa Cascadia terakhir ditemukan sebagian dari catatan sejarah Jepang. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang cara ilmu pengetahuan memakai bukti dari bidang lain dan negara lain?
  5. Pinatubo mendinginkan seluruh planet selama sekitar dua tahun. Beberapa ilmuwan mengusulkan untuk meniru efek ini dengan sengaja guna mengimbangi pemanasan global. Pertanyaan apa yang ingin kamu jawab sebelum ada yang mencobanya?
  6. Jika kamu tinggal di pantai Oregon atau Washington, apa yang ingin kamu ketahui, dan apa yang akan kamu lakukan, mengingat tsunami Cascadia bisa tiba dalam hitungan menit setelah guncangan?

Kuis Pilih jawaban; langsung diperiksa otomatis

1.Di sebagian besar Cincin Api, apa yang sedang terjadi pada lempeng-lempeng samudra Pasifik?

2.Mengapa lempeng samudra tenggelam ke bawah benua, dan bukan sebaliknya?

3.Apa yang menyebabkan batuan di atas lempeng yang tenggelam meleleh?

4.Mengapa sebagian besar Kalifornia mengalami gempa-gempa besar tetapi tidak memiliki rangkaian gunung api aktif?

5.Apa yang membuat gempa 22 Mei 1960 di Cile selatan begitu menonjol?

6.Tsunami 1960 menewaskan sekitar 140 orang di Jepang, kira-kira 17.000 km dari Cile. Pernyataan mana yang paling tepat menjelaskan bagaimana hal itu terjadi?

7.Bagaimana letusan Pinatubo pada 1991 mendinginkan planet ini?

8.Pelajaran apa yang sama-sama diberikan oleh Gunung St. Helens dan Pinatubo?

9.Bagaimana para ilmuwan menemukan tanggal pasti gempa besar Cascadia terakhir?

10.Mengapa tidak adanya gempa besar di Cascadia selama dua abad catatan tertulis membuat para ahli geologi khawatir?

Jawaban tertulis

1. Gambarlah dan beri label penampang melintang sebuah zona subduksi. Sertakan lempeng samudra, lempeng yang menumpang, palung, mantel, kedalaman tempat air dilepaskan, busur vulkanik, dan zona tempat gempa-gempa besar terjadi.

Isi jawaban yang baik

Model yang lengkap menunjukkan lempeng samudra yang melengkung ke bawah di palung; bidang kontak yang terkunci antara kedua lempeng di dekat palung sebagai sumber gempa-gempa besar; air yang dilepaskan dari lempeng yang tenggelam pada kedalaman sekitar 100 km; pelelehan sebagian di mantel di atas titik itu; dan busur vulkanik di permukaan sekitar 100 hingga 300 km ke arah daratan dari palung.

2. Dengan menggunakan bukti dari episode, jelaskan mengapa masa tenang yang panjang pada zona subduksi bukanlah tanda keamanan.

Isi jawaban yang baik

Lempeng-lempeng terus bergerak saling mendekat (7 hingga 10 cm per tahun di sekeliling Pasifik) sementara sesar di antara keduanya tetap terkunci, sehingga regangan menumpuk hingga dilepaskan sekaligus. Sesar Cile telah terkunci selama berabad-abad sebelum 1960 (retakan sebanding terakhirnya terjadi pada 1575); retakan besar terakhir Cascadia terjadi pada 1700, dan rekaman geologinya menunjukkan satu retakan besar rata-rata sekitar setiap 500 tahun, lebih sering di bagian selatan.

3. Bandingkan letusan Gunung St. Helens pada 1980 dengan letusan Pinatubo pada 1991: apa yang diamati para ilmuwan, apa yang dilakukan pihak berwenang, dan apa hasilnya.

Isi jawaban yang baik

Di St. Helens, pemantauan selama dua bulan mendorong pihak berwenang menutup kawasan itu; 57 orang tewas, jumlah korban yang hampir pasti akan jauh lebih tinggi tanpa penutupan tersebut. Di Pinatubo, ilmuwan Filipina dan USGS mengenali tanda-tanda peringatan dan meyakinkan pihak berwenang untuk mengevakuasi lebih dari 60.000 orang sebelum letusan 15 Juni, letusan terbesar kedua pada abad kedua puluh. Ratusan orang tetap meninggal, sebagian besar akibat atap yang runtuh, aliran lumpur, dan penyakit di kamp-kamp yang penuh sesak, tetapi ribuan orang terselamatkan.

Pendalaman Universitas dan SMA tingkat lanjut

Seberapa cepat tsunami bergerak?

Panjang gelombang tsunami (ratusan kilometer) jauh lebih panjang daripada kedalaman laut, sehingga tsunami berperilaku sebagai gelombang perairan dangkal yang kecepatannya hanya bergantung pada kedalaman air d: c = √(g·d), dengan g = 9,81 m/s².

SoalAmbillah kedalaman rata-rata Pasifik 4.000 m. Hitunglah kecepatannya dalam m/s dan km/jam. Jarak lingkaran besar dari Valdivia, Cile, ke Hilo, Hawaii, sekitar 10.700 km: prediksikan waktu tempuhnya dan bandingkan dengan 15 jam yang teramati.

Pembahasan

c = √(9,81 × 4.000) ≈ 198 m/s ≈ 713 km/jam, mendekati kecepatan pesawat jet. 10.700 km ÷ 713 km/jam ≈ 15 jam, sesuai dengan waktu kedatangan yang teramati. (Gelombang yang sebenarnya mengikuti kedalaman dasar laut, bukan lingkaran besar yang sempurna; itulah sebabnya para prakirawan memakai batimetri yang terperinci.)

Arti satu kenaikan magnitudo

Skala magnitudo momen bersifat logaritmik: energi yang dipancarkan suatu gempa naik dengan faktor sekitar 101.5 ≈ 32 untuk setiap kenaikan satu angka penuh.

SoalBerapa kali lebih banyak energi yang dilepaskan gempa Cile 1960 (M9,5) dibandingkan gempa Tōhoku 2011 (M9,1)? Dibandingkan gempa Loma Prieta 1989 (M6,9)?

Pembahasan

101.5 × 0.4 ≈ 4 kali energi gempa Tōhoku 2011; 101.5 × 2.6 ≈ 7.900 kali energi gempa Loma Prieta.

Mengapa gunung api berdiri di tempatnya

Gunung api busur berada di atas tempat lempengan yang tenggelam mencapai kedalaman sekitar 100 km dan melepaskan airnya. Karena itu, jaraknya dari palung bergantung pada seberapa curam kemiringan lempengan itu: jarak horizontal ≈ kedalaman ÷ tan(kemiringan).

SoalPerkirakan jarak dari palung ke busur untuk lempengan yang miring 30° dan 45°. Apa yang kamu perkirakan di tempat lempengan turun hampir datar?

Pembahasan

100 km ÷ tan 30° ≈ 173 km; 100 km ÷ tan 45° = 100 km. Kemiringan yang lebih landai menempatkan busur lebih jauh ke arah daratan; itulah sebabnya busur yang sebenarnya berdiri sekitar 100 hingga 300 km dari palungnya (Cordón Caulle, dalam episode, sekitar 240 km). Di tempat lempengan hampir datar, lempengan baru mencapai kedalaman 100 km jauh di pedalaman, atau tidak sama sekali, dan busur itu padam: Pegunungan Andes memiliki celah vulkanik di atas segmen lempengan datar di Peru bagian tengah serta di Cile dan Argentina bagian tengah.

Neraca regangan sebuah sesar subduksi

Lempeng Nazca bergerak mendekati Amerika Selatan dengan laju sekitar 7 cm per tahun. Sedimen pantai yang dipelajari oleh Cisternas dan rekan-rekannya (2005) menunjukkan bahwa gempa sebesar gempa 1960 telah melanda pantai ini rata-rata sekitar setiap 300 tahun, dan bahwa gempa-gempa yang lebih kecil pada 1737 dan 1837 menyisakan sebagian besar regangan yang tersimpan.

SoalBerapa banyak konvergensi yang terkumpul dalam 123 tahun (1837 hingga 1960)? Dalam 300 tahun? Mengapa sebuah sesar yang telah mengalami beberapa gempa sedang masih bisa menyimpan regangan yang cukup untuk gempa raksasa?

Pembahasan

Sekitar 8,6 m dalam 123 tahun dan sekitar 21 m dalam 300 tahun. Gempa-gempa sedang hanya melepaskan sebagian dari defisit pergeseran, sehingga regangan dapat terbawa dari satu siklus gempa ke siklus berikutnya hingga satu retakan tunggal melepaskan regangan yang terkumpul selama berabad-abad.

Mengapa hanya sebagian letusan yang mengubah iklim

Sulfur dioksida yang tetap berada di atmosfer bawah tercuci oleh hujan dalam beberapa hari hingga beberapa minggu. Sulfur yang mencapai stratosfer membentuk tetesan sulfat yang bertahan di udara selama satu hingga dua tahun dan memantulkan sinar matahari. Kolom letusan Pinatubo naik sekitar 35 km, jauh ke dalam stratosfer. Hansen dan rekan-rekannya (1992) memakai model iklim untuk memprakirakan pendinginan yang terjadi sesudahnya.

SoalJelaskan mengapa tinggi kolom letusan dan kandungan sulfur letusan lebih penting bagi iklim daripada volume abunya. Mengapa letusan di daerah tropis akan memengaruhi kedua belahan bumi?

Pembahasan

Abu jatuh dalam hitungan hari dan minggu; tetesan sulfat di stratosfer bertahan dan memantulkan sinar matahari, tetapi hanya jika kolom letusan membawa sulfur ke atas lapisan cuaca. Angin stratosfer di atas daerah tropis menyebarkan kabut itu ke kedua belahan bumi, sehingga letusan tropis seperti Pinatubo mendinginkan seluruh dunia.

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: Konvergensi lempeng yang lambat dibandingkan dengan gempa bumi, amblesan, dan letusan yang tiba-tiba.

MS-ESS2-3

Menganalisis dan menafsirkan data tentang sebaran fosil dan batuan, bentuk benua, dan struktur dasar laut untuk memberikan bukti tentang gerakan lempeng di masa lalu.

Dalam episode ini: Palung dan busur vulkanik sebagai bukti gerakan lempeng di dasar laut.

MS-ESS3-2

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

Dalam episode ini: Peringatan tsunami, pemantauan gunung api, perulangan gempa Cascadia, serta sirene dan latihannya.

HS-ESS2-1

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

Dalam episode ini: Model zona subduksi: palung, sesar yang terkunci, pelepasan air, pelelehan, dan busur.

HS-ESS2-4

Menggunakan model untuk mendeskripsikan bagaimana variasi aliran energi yang masuk ke dan keluar dari sistem-sistem Bumi menghasilkan perubahan iklim.

Dalam episode ini: Sulfat stratosfer dari Pinatubo dan pendinginan global tahun 1991 hingga 1993.

HS-ESS3-1

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

Dalam episode ini: Pantai Valdivia yang amblas, tepi laut Hilo, evakuasi, dan kesiapsiagaan menghadapi gempa Cascadia.

Advanced Placement (AP, Amerika Serikat)

Mata kuliah universitas

Geologi fisik

Batas lempeng; zona subduksi; palung dan busur vulkanik; magmatisme busur melalui pelelehan fluks; sesar transform

Bahaya alam

Gempa megathrust; pembentukan dan perambatan tsunami; sistem peringatan; paleoseismologi dan perulangan gempa

Vulkanologi dan iklim

Pemantauan dan prakiraan letusan; penanganan krisis gunung api; aerosol stratosfer dan gaya radiatif (radiative forcing)

Transkrip Narasi dalam bahasa Indonesia, seperti pada subtitel

0:00Cincin

Lihatlah Samudra Pasifik dari luar angkasa, dan Anda dapat menelusuri sebuah garis yang mengelilingi hampir seluruh cekungannya. Garis itu membentang turun dari Alaska, melalui Jepang dan Filipina, melewati Selandia Baru, lalu naik kembali menyusuri pantai Cile, Meksiko, dan Pasifik Barat Laut. Bersama-sama, semuanya membentuk tapal kuda sepanjang kira-kira 40.000 kilometer.

0:20Di sepanjang garis itu terdapat sebagian besar gunung api aktif di dunia, menurut perkiraan umum sekitar tiga perempat, dan kira-kira 90% gempa buminya. Para ahli geologi menyebutnya Cincin Api.

0:32Dalam episode ini, kita akan mencari tahu mengapa Cincin ini ada, dan apa yang telah dilakukannya. Kita akan melihat gempa terbesar yang pernah diukur, yang terjadi di Cincin ini, dan letusan yang mendinginkan seluruh planet. Lalu kita akan mengunjungi salah satu ruasnya yang saat ini tenang, tetapi jauh dari selesai.

0:53Mengapa cincin?

Penjelasannya dimulai dari tektonika lempeng. Dasar Pasifik sebagian besar merupakan satu lempengan raksasa, yaitu lempeng Pasifik, dengan lempeng-lempeng yang lebih kecil di sepanjang tepinya, seperti lempeng Nazca, Cocos, Juan de Fuca, dan Laut Filipina. Hampir semuanya dilapisi kerak samudra, yang sebagian besar terbuat dari batuan vulkanik gelap bernama basal, yang lebih padat daripada batuan benua.

1:17Ketika lempeng samudra yang padat bertemu dengan benua, atau dengan lempeng samudra yang lebih muda dan lebih ringan, lempeng itu melengkung dan menyusup ke bawahnya, kembali ke dalam mantel. Para ahli geologi menyebut proses ini subduksi. Di lepas pantai Cile, misalnya, lempeng Nazca menunjam ke bawah Amerika Selatan sekitar 7 sentimeter per tahun.

1:37Di tempat lempeng melengkung ke bawah, dasar laut melesak membentuk palung yang panjang dan dalam. Perairan terdalam di Bumi, di Palung Mariana, berada sekitar 11 kilometer di bawah permukaan, dan palung itu terbentuk tepat dengan cara ini. Dalam arti itu, Cincin Api sebenarnya adalah cincin palung.

1:54Apinya berasal dari air. Lempeng yang tenggelam membawa air laut turun bersamanya, terikat di dalam mineral-mineralnya. Pada kedalaman sekitar 100 kilometer, air itu dilepaskan ke batuan panas di atasnya, dan menurunkan titik leleh batuan tersebut. Sebagian batuan meleleh, batuan cair itu naik, dan rangkaian gunung api tumbuh sekitar 100 hingga 300 kilometer di belakang palung.

2:18Setiap busur Cincin ini dibangun oleh proses yang sama: palung di lepas pantai, tempat dasar samudra turun, dan barisan gunung api di belakangnya, tempat batuan cair mencapai permukaan. Di antara keduanya, gempa bumi sering terjadi, karena kedua lempeng tidak bergeser satu sama lain dengan mulus. Keduanya saling mengunci, menimbun regangan selama puluhan atau ratusan tahun, lalu bergeser sekaligus.

2:41Pengecualian yang paling terkenal adalah Kalifornia. Dari Teluk Kalifornia ke utara hingga Tanjung Mendocino, lempeng-lempeng bergeser satu sama lain secara menyamping, pada sistem sesar San Andreas, alih-alih salah satunya menyusup ke bawah yang lain. Itulah sebabnya ruas pantai ini mengalami gempa besar, tetapi tidak memiliki busur vulkanik. Di utara Tanjung Mendocino, subduksi dimulai lagi, begitu pula gunung api, seperti Gunung Shasta dan Puncak Lassen. Episode kami tentang gempa Loma Prieta menceritakan kisah San Andreas.

3:151960

Cile bagian selatan, 22 Mei 1960, tak lama setelah pukul tiga sore. Lempeng Nazca telah terkunci terhadap Amerika Selatan selama berabad-abad, dan sore itu, sesar di antara keduanya terlepas.

3:31Retakan merobek sepanjang pantai sejauh sekitar 1.000 kilometer, dari sedikit di selatan Concepción, melewati Valdivia dan pulau Chiloé, hampir sampai ke Semenanjung Taitao. Menurut banyak kesaksian, guncangan berlangsung sekitar sepuluh menit. Seismograf di seluruh dunia merekamnya. Magnitudonya, yang kemudian dihitung sebesar 9,5, menjadikannya gempa terbesar yang pernah diukur.

3:55Di Valdivia, tanah itu sendiri bergerak. Di beberapa bagian pantai, daratan amblas 2 meter atau lebih, dan laut masuk untuk selamanya, mengubah lahan pertanian di sepanjang sungai menjadi rawa.

4:08Tsunami datang berikutnya. Di lepas pantai, dasar laut tersentak ke atas, mengangkat seluruh kolom air di atasnya. Dalam hitungan menit, laut menerjang ke darat di sepanjang pantai Cile, dan di satu tempat mencapai 25 meter di atas permukaan laut.

4:24Gelombang itu tidak berhenti di sana. Di laut lepas, tsunami bergerak hampir secepat pesawat jet. Lima belas jam setelah gempa, tsunami itu mencapai Hawaii, dan 22 jam setelahnya, Jepang, sekitar 17.000 kilometer dari Cile.

4:39Di Hilo, di pulau Hawaii, sirene peringatan telah berbunyi berjam-jam sebelum gelombang tiba, tetapi banyak orang justru turun ke tepi laut untuk menonton. Gelombang ketiga datang setinggi sekitar 35 kaki, dan 61 orang tewas.

4:55Jepang sama sekali tidak mendapat peringatan, dan di sana gelombang itu menewaskan sekitar 140 orang. Secara keseluruhan, gempa dan tsunaminya diperkirakan menewaskan 1.600 orang atau lebih di Cile, dan lebih dari 200 orang lainnya di seberang Pasifik.

5:10Cincin ini kemudian menunjukkan separuh lain dari wataknya. Tiga puluh delapan jam setelah gempa, Cordón Caulle, sebuah gunung api di Pegunungan Andes, mulai meletus, kemungkinan besar karena guncangan telah mengganggu sistem magma di bawahnya. Dalam dua hari, Cile bagian selatan telah menyaksikan seluruh proses itu bekerja: palung, gempa, dan gunung api.

5:32Gunung api

Itu membawa kita ke gunung api itu sendiri. Dua puluh tahun setelah gempa Cile, Cincin ini meletus di 48 negara bagian daratan utama AS.

5:43Pada 18 Mei 1980, pukul 8:32 pagi, gempa bermagnitudo 5,1 mengguncang Gunung St. Helens, di negara bagian Washington. Seluruh sisi utara gunung itu longsor, dalam tanah longsor terbesar yang pernah tercatat, dan gunung api di baliknya meledak ke samping.

6:01Ledakannya meratakan hutan hingga sejauh 17 mil, abu turun di 11 negara bagian, dan gunung itu kehilangan 1.300 kaki dari puncaknya. Lima puluh tujuh orang tewas. Di antara mereka ada seorang ahli geologi, David Johnston, yang sedang mengamati dari sebuah punggung bukit sekitar 6 mil jauhnya. Kata-kata terakhirnya di radio adalah: Vancouver, Vancouver, inilah saatnya.

6:25Para ilmuwan telah mengawasi gunung itu selama dua bulan, dan pihak berwenang telah menutup area di sekitarnya. Tanpa penutupan itu, jumlah korban jiwa hampir pasti akan jauh lebih tinggi. Pelajarannya berlaku bagi seluruh Cincin: gunung api biasanya memberi tanda-tanda peringatan, jika ada seseorang di sana yang membacanya.

6:42Sebelas tahun kemudian, pelajaran itu menyelamatkan ribuan nyawa. Gunung Pinatubo, di Filipina, telah tenang selama sekitar 500 tahun ketika, pada musim semi 1991, gunung itu mulai bergejolak.

6:56Para ilmuwan dari Filipina dan U.S. Geological Survey mengenali tanda-tanda peringatan itu dan meyakinkan pihak berwenang untuk melakukan evakuasi. Pada 15 Juni, Pinatubo menghasilkan letusan terbesar kedua pada abad kedua puluh, dengan kolom abu yang naik 35 kilometer ke stratosfer.

7:16Ratusan orang tewas ketika abu yang basah oleh hujan meruntuhkan atap rumah mereka, dan ratusan lainnya dalam bulan-bulan berikutnya, akibat aliran lumpur dan penyakit di kamp-kamp pengungsian yang penuh sesak. Namun, lebih dari 60.000 orang telah dipindahkan dari bahaya tepat pada waktunya, dan evakuasi itu hingga kini masih dipelajari sebagai teladan cara menangani krisis gunung api.

7:38Pinatubo juga memengaruhi seluruh planet. Letusan itu menyemburkan sekitar 20 juta ton sulfur dioksida ke stratosfer, tempat zat itu membentuk kabut tipis berupa tetesan-tetesan yang menyebar mengelilingi Bumi dan memantulkan sinar matahari kembali ke luar angkasa. Selama dua tahun berikutnya, suhu rata-rata dunia turun sekitar setengah derajat Celsius.

7:58Gempa berikutnya

Sekarang perhatikan ruas Cincin antara Kalifornia Utara dan Pulau Vancouver, yang dikenal sebagai zona subduksi Cascadia. Seperti bagian Cincin lainnya, zona ini memiliki zona subduksi di lepas pantai, dengan palung yang terkubur di bawah sedimen, dan barisan gunung api di pedalaman. Namun, dalam dua abad catatan tertulis, zona ini belum pernah menghasilkan gempa besar. Keheningan itulah yang justru mengkhawatirkan para ahli geologi.

8:23Lama sekali, tidak ada yang tahu bahwa Cascadia dapat menghasilkan gempa besar. Kemudian, pada tahun 1980-an, para ahli geologi menemukan hutan hantu di sepanjang pantai Washington: tegakan pohon cedar mati, yang mati ketika daratan tiba-tiba amblas dan air asin mencapai akarnya. Lingkaran tahun pohon kemudian menunjukkan bahwa kematiannya terjadi pada musim dingin 1699 hingga 1700.

8:46Bukti yang menentukan datang dari seberang samudra. Catatan Jepang menggambarkan tsunami yang tiba pada malam 27 Januari 1700, meskipun tidak ada gempa yang terasa di Jepang. Para ilmuwan menyebutnya tsunami yatim. Dengan menghitung mundur waktu tempuhnya, para ilmuwan melacaknya ke gempa bermagnitudo 9 di lepas pantai Cascadia, sekitar pukul sembilan malam pada 26 Januari.

9:12Gempa itu terjadi lebih dari tiga abad yang lalu. Catatan geologi menunjukkan bahwa gempa besar Cascadia berulang secara tidak teratur: rata-rata sekitar setiap 500 tahun di sepanjang seluruh zonanya, dan lebih sering di bagian selatan. Gempa berikutnya akan mengguncang Seattle, Portland, dan Vancouver, dan tsunaminya akan mencapai sebagian pantai hanya dalam 15 menit. Itulah sebabnya kawasan ini mengadakan latihan gempa, dan mengapa sirene tsunami berdiri di sepanjang pantai Oregon.

9:43Masih bergerak

Cincin Api tidak pernah tenang untuk waktu lama. Ratusan gunung api aktif berdiri di sepanjangnya. Jepang sendiri merasakan sekitar 2.000 gempa dalam setahun biasa, dan lempeng Pasifik terus bergerak, 7 hingga 10 sentimeter per tahun, masuk ke palung-palung di sepanjang tepi utara dan baratnya.

10:01Jadi, ada tiga hal yang perlu diingat. Pertama, Cincin Api menandai tempat-tempat lempeng samudra Pasifik menunjam ke bawah lempeng tetangganya, di palung-palung dalam di sekeliling tepinya. Kedua, penunjaman itu menyebabkan sebagian besar gempa besar di dunia, termasuk yang terbesar yang pernah diukur, di Cile pada 1960. Dan ketiga, air yang dibawa turun oleh lempeng-lempeng itu membuat batuan di atasnya meleleh, dan itulah yang membangun gunung-gunung api yang berjajar di sekeliling Pasifik.

10:29Di sepanjang hampir seluruh 40.000 kilometer itu, dasar Pasifik perlahan tenggelam kembali ke dalam Bumi, dan Cincin ini akan terus membentuk ulang daratan di sekitarnya. 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 9.5 – 1960 Great Chilean Earthquake (Valdivia Earthquake). Earthquake Hazards Program event page. earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/official19600522191120_30/executiveDigunakan untuk: Magnitudo, tanggal, dan retakan gempa 1960
  2. Cisternas, M., Atwater, B. F., et al. (2005). Predecessors of the giant 1960 Chile earthquake. Nature, 437, 404–407. doi.org/10.1038/nature03943Digunakan untuk: Perulangan gempa seukuran gempa 1960; gempa 1737 dan 1837
  3. NOAA National Centers for Environmental Information. Global Historical Tsunami Database. www.ncei.noaa.gov/products/natural-hazards/tsunamis-earthquakes-volcanoes/tsunamisDigunakan untuk: Waktu tempuh, ketinggian, dan korban jiwa tsunami 1960
  4. U.S. Geological Survey. Mount St. Helens. Volcano Hazards Program. www.usgs.gov/volcanoes/mount-st.-helensDigunakan untuk: Letusan 18 Mei 1980
  5. Newhall, C., Hendley, J. W., II, & Stauffer, P. H. (1997). The cataclysmic 1991 eruption of Mount Pinatubo, Philippines. U.S. Geological Survey Fact Sheet 113-97. pubs.usgs.gov/fs/1997/fs113-97Digunakan untuk: Letusan Pinatubo, evakuasi, dan korban
  6. Self, S., Zhao, J.-X., Holasek, R. E., Torres, R. C., & King, A. J. (1996). The atmospheric impact of the 1991 Mount Pinatubo eruption. In C. G. Newhall & R. S. Punongbayan (Eds.), Fire and Mud: Eruptions and Lahars of Mount Pinatubo, Philippines. PHIVOLCS and University of Washington Press. pubs.usgs.gov/pinatubo/selfDigunakan untuk: Sulfur dioksida dan pendinginan global
  7. Hansen, J., Lacis, A., Ruedy, R., & Sato, M. (1992). Potential climate impact of Mount Pinatubo eruption. Geophysical Research Letters, 19(2), 215–218. doi.org/10.1029/91GL02788Digunakan untuk: Pendinginan yang diprakirakan
  8. Atwater, B. F., Musumi-Rokkaku, S., Satake, K., Tsuji, Y., Ueda, K., & Yamaguchi, D. K. (2005). The Orphan Tsunami of 1700: Japanese Clues to a Parent Earthquake in North America. U.S. Geological Survey Professional Paper 1707. pubs.usgs.gov/pp/pp1707Digunakan untuk: Hutan hantu, tsunami 1700, dan tanggalnya
  9. Goldfinger, C., et al. (2012). Turbidite event history: Methods and implications for Holocene paleoseismicity of the Cascadia subduction zone. U.S. Geological Survey Professional Paper 1661-F. pubs.usgs.gov/pp/pp1661fDigunakan untuk: Perulangan dan probabilitas gempa Cascadia
  10. Smithsonian Institution Global Volcanism Program. Puyehue-Cordón Caulle. volcano.si.edu/volcano.cfm?vn=357150Digunakan untuk: Letusan 1960
  11. U.S. Geological Survey. Earthquake Magnitude, Energy Release, and Shaking Intensity. www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/earthquake-magnitude-energy-release-and-shaking-intensityDigunakan untuk: Magnitudo dan energi
  12. Kious, W. J., & Tilling, R. I. (1996). This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. U.S. Geological Survey. pubs.usgs.gov/gip/dynamic/dynamic.htmlDigunakan untuk: Latar belakang tektonika lempeng

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). Cincin Api: Mengapa Pasifik dikelilingi gempa bumi dan gunung api [Pelajaran video]. Earth Explained, episode 3. https://earthwatch247.com/learn/ring-of-fire/id/

Kunci jawaban

  1. C. Inilah subduksi: lempeng samudra yang padat melengkung ke bawah di palung dan tenggelam ke dalam mantel.
  2. A. Kerak samudra adalah basal, yang lebih padat daripada batuan benua, sehingga lempeng itulah yang tenggelam.
  3. D. Pada kedalaman sekitar 100 km, lempeng yang tenggelam melepaskan air, yang menurunkan titik leleh batuan mantel panas di atasnya (pelelehan fluks).
  4. B. Sistem sesar San Andreas adalah batas transform: tidak ada lempeng yang tenggelam, sehingga tidak ada air yang terbawa turun dan tidak ada busur vulkanik yang terbentuk.
  5. A. Magnitudonya, 9,5, adalah yang terbesar yang pernah diukur; retakannya sepanjang sekitar 1.000 km.
  6. C. Gelombang itu menyeberangi Pasifik dalam waktu sekitar 22 jam, dan Jepang sama sekali tidak mendapat peringatan.
  7. B. Sulfur itu mencapai stratosfer, membentuk tetesan sulfat, dan memantulkan sinar matahari; rata-rata suhu global turun sekitar setengah derajat Celsius selama dua tahun.
  8. D. Penutupan kawasan di St. Helens dan evakuasi lebih dari 60.000 orang di Pinatubo sama-sama dilakukan setelah para ilmuwan mengenali tanda-tanda peringatan.
  9. C. Lingkaran tahun pohon menunjukkan bahwa pohon-pohon di hutan hantu itu mati pada musim dingin 1699–1700; catatan Jepang tentang tsunami 27 Januari 1700 menempatkan gempa itu sekitar pukul 9 malam pada 26 Januari.
  10. A. Sesar subduksi yang terkunci menyimpan regangan secara diam-diam; retakan terakhirnya terjadi lebih dari tiga abad yang lalu.

Jawaban tertulis

  1. Model yang lengkap menunjukkan lempeng samudra yang melengkung ke bawah di palung; bidang kontak yang terkunci antara kedua lempeng di dekat palung sebagai sumber gempa-gempa besar; air yang dilepaskan dari lempeng yang tenggelam pada kedalaman sekitar 100 km; pelelehan sebagian di mantel di atas titik itu; dan busur vulkanik di permukaan sekitar 100 hingga 300 km ke arah daratan dari palung.
  2. Lempeng-lempeng terus bergerak saling mendekat (7 hingga 10 cm per tahun di sekeliling Pasifik) sementara sesar di antara keduanya tetap terkunci, sehingga regangan menumpuk hingga dilepaskan sekaligus. Sesar Cile telah terkunci selama berabad-abad sebelum 1960 (retakan sebanding terakhirnya terjadi pada 1575); retakan besar terakhir Cascadia terjadi pada 1700, dan rekaman geologinya menunjukkan satu retakan besar rata-rata sekitar setiap 500 tahun, lebih sering di bagian selatan.
  3. Di St. Helens, pemantauan selama dua bulan mendorong pihak berwenang menutup kawasan itu; 57 orang tewas, jumlah korban yang hampir pasti akan jauh lebih tinggi tanpa penutupan tersebut. Di Pinatubo, ilmuwan Filipina dan USGS mengenali tanda-tanda peringatan dan meyakinkan pihak berwenang untuk mengevakuasi lebih dari 60.000 orang sebelum letusan 15 Juni, letusan terbesar kedua pada abad kedua puluh. Ratusan orang tetap meninggal, sebagian besar akibat atap yang runtuh, aliran lumpur, dan penyakit di kamp-kamp yang penuh sesak, tetapi ribuan orang terselamatkan.

Pendalaman

  1. Seberapa cepat tsunami bergerak?: c = √(9,81 × 4.000) ≈ 198 m/s ≈ 713 km/jam, mendekati kecepatan pesawat jet. 10.700 km ÷ 713 km/jam ≈ 15 jam, sesuai dengan waktu kedatangan yang teramati. (Gelombang yang sebenarnya mengikuti kedalaman dasar laut, bukan lingkaran besar yang sempurna; itulah sebabnya para prakirawan memakai batimetri yang terperinci.)
  2. Arti satu kenaikan magnitudo: 101.5 × 0.4 ≈ 4 kali energi gempa Tōhoku 2011; 101.5 × 2.6 ≈ 7.900 kali energi gempa Loma Prieta.
  3. Mengapa gunung api berdiri di tempatnya: 100 km ÷ tan 30° ≈ 173 km; 100 km ÷ tan 45° = 100 km. Kemiringan yang lebih landai menempatkan busur lebih jauh ke arah daratan; itulah sebabnya busur yang sebenarnya berdiri sekitar 100 hingga 300 km dari palungnya (Cordón Caulle, dalam episode, sekitar 240 km). Di tempat lempengan hampir datar, lempengan baru mencapai kedalaman 100 km jauh di pedalaman, atau tidak sama sekali, dan busur itu padam: Pegunungan Andes memiliki celah vulkanik di atas segmen lempengan datar di Peru bagian tengah serta di Cile dan Argentina bagian tengah.
  4. Neraca regangan sebuah sesar subduksi: Sekitar 8,6 m dalam 123 tahun dan sekitar 21 m dalam 300 tahun. Gempa-gempa sedang hanya melepaskan sebagian dari defisit pergeseran, sehingga regangan dapat terbawa dari satu siklus gempa ke siklus berikutnya hingga satu retakan tunggal melepaskan regangan yang terkumpul selama berabad-abad.
  5. Mengapa hanya sebagian letusan yang mengubah iklim: Abu jatuh dalam hitungan hari dan minggu; tetesan sulfat di stratosfer bertahan dan memantulkan sinar matahari, tetapi hanya jika kolom letusan membawa sulfur ke atas lapisan cuaca. Angin stratosfer di atas daerah tropis menyebarkan kabut itu ke kedua belahan bumi, sehingga letusan tropis seperti Pinatubo mendinginkan seluruh dunia.