Tasik yang Mengering di Tibet Membangkitkan Sesar Purba dan Mencetuskan Gempa Bumi

Apabila Bumbung Dunia Kehilangan Airnya

Kira-kira 115,000 tahun lalu, dataran tinggi di selatan Tibet mengandungi tasik-tasik pedalaman yang luas, terbentang lebih daripada 125 batu (200 kilometer). Takungan air yang sangat besar ini, termasuk leluhur tasik moden seperti Nam Co (juga dikenali sebagai Namtso atau Tasik Nam), telah menyusut dengan ketara. Hari ini, panjang Tasik Nam Co hanya 45 batu (75 kilometer). Walaupun saintis telah lama menjejaki kesan alam sekitar akibat pengeringan ini, penyelidikan baharu mendedahkan kesan yang jauh lebih dramatik. Tasik-tasik yang lenyap itu nampaknya telah mencetuskan gempa bumi dengan membangkitkan sesar yang telah lama dorman jauh di dalam kerak bumi.

Pasukan ahli geologi yang diketuai Chunrui Li dari Akademi Sains Geologi China di Beijing menemui bukti bahawa kehilangan berat air daripada tasik purba ini menyebabkan kerak bumi terangkat, lalu mengaktifkan semula garis sesar berhampiran. Diterbitkan dalam jurnal Geophysical Research Letters, kajian itu memperkukuh pemahaman tentang bagaimana perubahan iklim di permukaan boleh mempengaruhi proses geologi jauh di dalam bumi. Dapatan kajian menunjukkan bahawa apabila Tibet kehilangan air, daratan itu sendiri terangkat sebagai tindak balas, seperti kapal yang naik ke permukaan air apabila muatannya dibuang. Keadaan ini menghasilkan tegasan yang boleh memecahkan rekahan purba pada batuan. Penemuan ini mencabar andaian terdahulu bahawa hanya daya tektonik jauh di dalam bumi boleh menghasilkan aktiviti seismik yang ketara di rantau itu.

Implikasinya melangkaui kepentingan akademik. Ketika perubahan iklim mempercepat kehilangan air di kawasan altitud tinggi di seluruh dunia, pemahaman tentang bagaimana tasik yang menyusut mempengaruhi kestabilan geologi menjadi penting untuk penilaian bahaya. Dataran Tinggi Tibet, yang sering digelar Bumbung Dunia, menjadi petunjuk awal bagi proses-proses ini, memperlihatkan bagaimana perubahan alam sekitar di permukaan boleh menembusi jauh ke bahagian dalam planet.

Berat Air dan Kenaikan Batuan

Mekanisme di sebalik fenomena ini melibatkan prinsip isostasi, yang menerangkan bagaimana kerak bumi terapung di atas mantel yang lebih tumpat di bawahnya. Tasik besar memberikan tekanan berat yang ketara pada kerak bumi. Apabila tasik mula mengering, berat itu hilang dan kerak bumi beransur-ansur melantun ke atas. Proses ini, yang dikenali sebagai lantunan isostatik, berlaku secara perlahan-lahan selama ribuan tahun, tetapi boleh mengumpulkan tegasan yang besar pada struktur geologi. Di selatan Tibet, proses ini berlaku di rantau yang sudah pun mengalami tekanan tektonik amat besar akibat pertembungan berterusan antara plat India dengan plat Eurasia. Pertembungan yang bermula kira-kira 50 juta tahun lalu itu membentuk banjaran Himalaya dan Dataran Tinggi Tibet.

Selama berjuta-juta tahun, pertembungan benua ini telah membina tegasan yang amat besar dalam kerak bumi di bawah selatan Tibet. Sesar purba, atau rekahan pada batuan, kekal dorman tetapi bersedia untuk pecah apabila keadaan sesuai. Li dan rakan-rakannya berpendapat bahawa kenaikan kerak bumi yang perlahan akibat penyusutan tasik mungkin menjadi pencetus yang diperlukan untuk melepaskan tegasan terkumpul ini. Dengan menggunakan model komputer untuk meramalkan tindak balas kerak bumi terhadap kehilangan air, mereka mendapati bahawa pengurangan beban daripada tasik yang lenyap memang boleh mengaktifkan semula sesar yang dorman itu. Penyelidikan ini menonjolkan kepekaan struktur bumi jauh di bawah permukaan terhadap perubahan yang berlaku di permukaan, sesuatu yang tidak dijangka.

Keadaan geologi di selatan Tibet menjadikannya amat terdedah kepada kesan ini. Rantau itu terletak di sempadan dua plat benua yang sangat besar, tempat kerak bumi tebal, merekah dan sentiasa mengalami tegasan. Tidak seperti kawasan pesisir, tempat plat tektonik bertemu di bawah lautan, zon pertembungan benua ini membentuk rangkaian sesar yang kompleks. Sesar-sesar itu boleh kekal dorman selama beribu-ribu tahun sehingga dicetuskan oleh tegasan luar biasa. Sistem tasik purba yang pernah meliputi rantau itu menambahkan jisim yang besar pada kawasan tertentu, sekali gus mengekang kecenderungan semula jadi kerak bumi untuk terangkat dan bergerak. Apabila jisim itu hilang, tenaga yang terkekang dilepaskan melalui pergerakan sesar.

Mengukur Pergerakan: Peralihan Sejauh Lima Belas Meter

Untuk menguji hipotesis mereka, para penyelidik memetakan garis pantai tasik purba bagi mengira jumlah sebenar air yang hilang daripada tasik-tasik itu selama ribuan tahun. Analisis mereka tertumpu pada tempoh antara 115,000 hingga 30,000 tahun lalu, ketika pengeringan ketara berlaku. Hasilnya menunjukkan angka yang mengejutkan. Kehilangan air daripada Tasik Nam Co sahaja nampaknya menyebabkan pergerakan keseluruhan kira-kira 50 kaki (15 meter) pada sesar berhampiran. Tasik-tasik yang terletak 60 batu (100 kilometer) ke selatan kehilangan isi padu yang lebih besar, dan berkemungkinan mencetuskan pergerakan sejauh 230 kaki (70 meter) pada sesar tempatan.

Pengiraan ini bersamaan dengan kadar pergerakan sesar antara 0.008 hingga 0.06 inci (0.2 hingga 1.6 milimeter) setahun. Walaupun kadar ini kelihatan kecil berbanding Sesar San Andreas di California, yang bergerak kira-kira 0.8 inci (20 milimeter) setahun, punca pergerakannya berbeza secara ketara. Sesar San Andreas bergerak terutamanya akibat proses tektonik jauh di dalam bumi pada sempadan plat. Sesar di Tibet bergerak akibat perubahan permukaan yang berlaku ribuan tahun lalu, menunjukkan bahawa proses di atas tanah boleh mempengaruhi struktur bumi jauh di bawah permukaan dengan ketara. Kajian ini memberikan bukti konkrit bahawa perubahan hidrologi yang didorong iklim boleh menghasilkan tindak balas geologi yang boleh diukur.

Perbezaan antara pergerakan sesar yang didorong tektonik dengan pergerakan yang dicetuskan perubahan permukaan penting dalam pengelasan dan ramalan bahaya seismik oleh saintis. Secara tradisional, ahli geologi hampir sepenuhnya menumpukan perhatian pada dinamik sempadan plat ketika menilai risiko gempa bumi. Data dari Tibet menunjukkan bahawa gempa bumi intraplat, iaitu gempa bumi yang berlaku jauh dari sempadan plat, kadangkala mungkin berpunca daripada perubahan permukaan yang terkumpul dan bukannya proses mantel jauh di dalam bumi. Pengelasan semula ini boleh mempengaruhi cara peta bahaya dilukis bagi kawasan pedalaman benua yang pernah diliputi tasik purba.

Membaca Rekod Geologi dalam Sedimen Tasik

Hubungan antara tasik dengan aktiviti seismik berlaku dalam kedua-dua arah. Sebagaimana tasik yang lenyap boleh mencetuskan gempa bumi, gempa bumi kuat juga boleh mengubah sistem tasik secara drastik. Penyelidikan terhadap Tasik Qionghai, yang terletak di pinggir tenggara Dataran Tinggi Tibet, menunjukkan bagaimana sedimen tasik menjadi arkib peristiwa seismik lampau. Saintis yang menganalisis enam teras sedimen dari bahagian tasik yang berlainan mengenal pasti lapisan tersendiri yang terbentuk akibat gempa bumi pada 1850 dan 1952, dengan menggunakan imbasan CT, analisis saiz butiran dan penanda geokimia seperti kandungan mangan.

Kajian-kajian ini menunjukkan bahawa mendapan akibat gempa bumi muncul sebagai lapisan homogen dengan pengasingan yang lemah serta ciri kimia tertentu. Gempa bumi 1850 yang berukuran magnitud 7.5 pada Sesar Sungai Zemu, dan peristiwa bermagnitud 6.75 pada 1952 di Sesar Sungai Anning, kedua-duanya meninggalkan rekod kekal dalam lumpur. Penyelidikan ini mengesahkan bahawa tasik mempengaruhi dan merekodkan aktiviti tektonik, lalu mewujudkan gelung maklum balas yang kompleks antara hidrologi permukaan dengan proses jauh di dalam bumi. Lapisan sedimen menyediakan garis masa bencana, memperlihatkan tindak balas landskap terhadap peristiwa seismik besar selama berabad-abad.

Kaedah yang digunakan di Tasik Qionghai boleh dijadikan panduan untuk menyiasat gempa bumi bersejarah di tempat lain. Para penyelidik menggunakan sonar berbilang alur untuk memetakan dasar tasik, kemudian mengambil teras dari beberapa lokasi bagi memadankan peristiwa di seluruh lembangan. Imbasan CT mendedahkan struktur dalaman tanpa memusnahkan sampel, manakala imbasan pendarfluor sinar-X mengenal pasti perubahan unsur pada resolusi milimeter. Analisis saiz butiran membezakan mendapan banjir, yang menunjukkan butiran semakin halus ke atas secara beransur-ansur, daripada mendapan gempa bumi, yang muncul sebagai lapisan kacau-bilau dengan pengasingan yang lemah. Teknik-teknik ini membolehkan saintis membaca sejarah geologi sesebuah rantau seolah-olah membaca halaman buku, dengan mengenal pasti tahun-tahun tertentu ketika bumi bergegar dan mengubah badan air di atasnya.

Pandangan Pakar tentang Gandingan Permukaan dengan Bumi Dalam

Ahli geologi bebas menegaskan kepentingan dapatan ini untuk memahami bagaimana landskap berkembang. Matthew Fox, profesor madya geologi di University College London yang tidak terlibat dalam kajian itu, menjelaskan kepentingan penyelidikan ini dengan lebih luas.

Proses permukaan boleh memberikan pengaruh yang amat kuat terhadap bumi pejal, jauh lebih daripada yang dijangka. Ahli geologi semakin menyedari bahawa untuk memahami sepenuhnya evolusi landskap atau rantau tektonik, kita perlu mengambil kira gandingan antara proses di permukaan dengan proses jauh di dalam bumi.

Namun, pakar mengingatkan supaya tidak menganggap setiap tasik yang mengering akan menyebabkan gempa bumi. Sean Gallen, profesor madya geologi di Colorado State University yang tidak terlibat dalam penyelidikan itu, menjelaskan bahawa tegasan tektonik mesti sudah wujud sebelum pengurangan beban di permukaan boleh mencetuskan peristiwa seismik.

Tektonik sentiasa menjadi pendorongnya. Perubahan beban air hanya mengubah cara tegasan tektonik yang terkumpul dilepaskan dari semasa ke semasa.

Philippe Steer, penolong profesor geosains di University of Rennes di Perancis, menyatakan bahawa proses permukaan lain juga boleh mencetuskan pelepasan tegasan dengan cara yang serupa. Ribut teruk yang menyebabkan hakisan pantas, atau kuari besar yang mengalihkan sejumlah besar batuan, boleh menghasilkan kesan pengurangan beban serupa yang membolehkan kerak bumi terangkat dan berpotensi mencetuskan pergerakan sesar. Proses-proses ini menunjukkan bahawa permukaan bumi bukan sekadar unsur pasif dalam dinamik geologi, sebaliknya peserta aktif yang boleh memulakan perubahan jauh di bawah permukaan. Pengiktirafan terhadap gandingan ini menandakan perubahan besar dalam cara ahli geologi melihat interaksi antara iklim dengan tektonik.

Komuniti penyelidikan kini berdepan cabaran untuk memasukkan kesan permukaan ini ke dalam model bahaya sedia ada. Kebanyakan model ramalan gempa bumi semasa menumpukan pada pengumpulan tegasan jauh di dalam bumi dan pergerakan plat. Penambahan faktor pengurangan beban permukaan memerlukan pemantauan paras air, lapisan ais dan kadar hakisan, selain ukuran seismik tradisional. Walaupun langkah ini menambah kerumitan, ia juga menawarkan cara baharu untuk menilai risiko di rantau yang mempunyai sesar purba dan beban permukaan yang berubah-ubah.

Pengajaran daripada Glasier Zaman Ais Terakhir

Contoh paling ketara pengurangan beban kerak bumi melibatkan kemuncak zaman glasier terakhir, kira-kira 20,000 tahun lalu, ketika lapisan ais besar setebal beberapa batu meliputi sebahagian besar Amerika Utara dan Eurasia. Lapisan ais ini sebahagian besarnya mencair menjelang 10,000 tahun lalu, tetapi kerak bumi di bawahnya masih melantun hingga hari ini. Pelarasan isostatik glasier yang berterusan ini mungkin menjelaskan beberapa gempa bumi paling membingungkan dalam sejarah.

Pada 1811 dan 1812, tiga gempa bumi kuat bermagnitud 7 atau 8 melanda lembah Sungai Mississippi di tengah Amerika Syarikat, ribuan batu dari mana-mana sempadan plat tektonik. Ahli geologi percaya bahawa tegasan terkumpul pada sesar purba di Lembah Mississippi akibat aktiviti tektonik di pinggir jauh Plat Amerika Utara. Apabila lapisan ais mencair dan kerak bumi mula terangkat, tegasan yang tersimpan itu dilepaskan dalam bentuk gempa bumi New Madrid. Seperti yang diperhatikan Fox, perubahan iklim tidak menyebabkan tektonik, tetapi boleh mengubah keadaan tegasan dalam kerak bumi, faktor yang perlu dipertimbangkan dalam penilaian bahaya.

Proses serupa berlaku di Scandinavia dan Kanada, tempat daratan masih terangkat selepas glasier zaman ais mencair. Di Sweden, kerak bumi terangkat sehingga 10 milimeter setahun di sesetengah kawasan, lalu menyebabkan pelarasan pada sistem sesar tempatan. Walaupun rantau-rantau ini mengalami lebih sedikit gempa bumi besar berbanding Tibet, pemantauan berterusan terhadap lantunan pascaglasier memberikan data berharga tentang kelajuan tindak balas kerak bumi terhadap pengurangan beban. Tasik-tasik Tibet mengalami pengurangan beban pada skala masa dan magnitud yang berbeza, tetapi prinsip fizikalnya tetap sama. Memahami peristiwa pengurangan beban yang pantas dan perlahan membantu membina model menyeluruh tentang tingkah laku kerak bumi.

Apabila Bumi Menggegarkan Tasik

Hubungan dua hala antara air dengan gempa bumi turut berlaku dalam peristiwa moden di Dataran Tinggi Qinghai-Tibet. Gempa bumi Maduo pada 2021 yang mencatatkan magnitud 7.4 menyebabkan perubahan dramatik pada tanah lembap alpain di rantau itu. Penyelidikan yang diterbitkan selepas peristiwa tersebut mendokumentasikan bagaimana gempa bumi itu merekahkan struktur geologi di bawah permukaan, menyebabkan air permukaan meresap jauh ke dalam tanah. Resapan ini menurunkan paras tasik dan merosakkan tanah lembap, menyebabkan tumbuhan akuatik dan siput mati serta mengurangkan populasi burung air.

Dapatan ini menunjukkan bahawa tanah lembap yang mengering dan terjejas boleh menjadi punca penggurunan, lalu menghasilkan perubahan ekologi yang berlanjutan selama beberapa generasi. Penyelidikan itu memberikan saranan khusus untuk usaha pemulihan selepas peristiwa seismik, termasuk mengisi rekahan akibat gempa bumi dan menambah bekalan air permukaan bagi melindungi biodiversiti. Kajian-kajian seperti ini menunjukkan bahawa hubungan antara tasik dengan gempa bumi bukan sekadar perkara sejarah, malah terus membentuk ekologi dan geologi Dataran Tinggi Tibet pada hari ini. Interaksi ini mewujudkan satu kitaran: kehilangan air boleh mencetuskan gempa bumi, manakala gempa bumi pula boleh mempercepat kehilangan air.

Kesan ekologi kitaran ini amat serius bagi tanah lembap unik di altitud tinggi di dataran tinggi tersebut. Tanah lembap ini menjadi kawasan pembiakan penting bagi burung migrasi dan menyokong spesies endemik yang menyesuaikan diri dengan keadaan ekstrem. Apabila gempa bumi merekahkan permafros atau batuan dasar, hubungan hidraulik dalam landskap berubah secara kekal. Air yang dahulunya bertakung di permukaan mengalir keluar, menyebabkan padang rumput mengering dan tanah menjadi masin. Para penyelidik memberi amaran bahawa kawasan yang terjejas ini boleh meluas menjadi kawasan tergurun, mengubah corak iklim tempatan serta mengurangkan keupayaan dataran tinggi itu menyimpan karbon dan air.

Kesan Gema Sistem Gandingan di Seluruh Dunia

Interaksi serupa antara proses permukaan dengan proses jauh di dalam bumi berlaku di seluruh dunia, mengesahkan kepentingan global dapatan dari Tibet. Pada Julai 2024, gempa bumi bermagnitud 8.8 melanda Semenanjung Kamchatka di Rusia, diikuti letusan enam gunung berapi termasuk Klyuchevskoy, gunung berapi aktif tertinggi di Asia dan Eropah. Walaupun gunung berapi itu menunjukkan tanda-tanda kegelisahan sebelum gempa bumi, pakar percaya peristiwa seismik tersebut menguatkan letusan. Gempa bumi itu mengubah keadaan tegasan dalam kerak bumi, sekali gus berpotensi memudahkan magma mencapai permukaan.

Contoh lain termasuk penemuan pada 2025, dengan bantuan kecerdasan buatan, tentang sesar lingkaran tersembunyi di gunung berapi Campi Flegrei di Itali, yang menghasilkan lebih 54,000 gempa bumi antara 2022 hingga 2025, serta letusan rekahan pada 2024 di Iceland selepas kawanan gempa bumi kuat di Semenanjung Reykjanes. Peristiwa-peristiwa ini menunjukkan bahawa sama ada melalui pencairan ais, pengeringan tasik atau kegiatan kuari, pengurangan beban di permukaan boleh mencetuskan tindak balas jauh di dalam bumi. Sebaliknya, peralihan tektonik jauh di dalam bumi boleh membentuk semula landskap permukaan. Planet ini berfungsi sebagai sistem bersepadu yang mana perubahan pada satu peringkat pasti mempengaruhi peringkat yang lain.

Peristiwa di Kamchatka khususnya menggambarkan kepekaan sistem gunung berapi terhadap gegaran seismik. Selepas peristiwa bermagnitud 8.8 itu, Klyuchevskoy, Shiveluch, Bezymianny, Karymsky, Avachinsky dan Krasheninnikov semuanya menunjukkan peningkatan aktiviti. Krasheninnikov tidak meletus selama kira-kira 500 tahun, yang menunjukkan bahawa gelombang gempa bumi mungkin telah menggugat kestabilan kebuk magma yang dorman selama berabad-abad. Keadaan ini menyerupai situasi di Tibet, apabila sesar yang lama dorman dibangkitkan sebagai tindak balas terhadap perubahan permukaan. Bersama-sama, kes-kes ini membentuk gambaran meyakinkan tentang bumi yang dinamik, dengan permukaan dan bahagian dalamnya sentiasa berinteraksi.

Kesimpulannya

• Penyelidikan menunjukkan bahawa tasik yang lenyap di Tibet mencetuskan gempa bumi antara 115,000 hingga 30,000 tahun lalu apabila lantunan kerak bumi mengaktifkan semula sesar dorman.
• Kehilangan air dari Tasik Nam Co menyebabkan pergerakan sesar kira-kira 15 meter, manakala tasik-tasik di selatan mungkin menyebabkan pergerakan sehingga 70 meter.
• Pertembungan India-Eurasia menghasilkan tegasan tektonik yang diperlukan bagi peristiwa yang dicetuskan perubahan permukaan ini; perubahan iklim mengubah kesannya tetapi tidak menghasilkan daya tektonik asas.
• Sedimen tasik di rantau itu merekodkan gempa bumi bersejarah, memberikan bukti tentang hubungan dua hala antara peristiwa hidrologi dengan seismik.
• Proses serupa berlaku di seluruh dunia, daripada lantunan glasier yang mencetuskan gempa bumi New Madrid pada 1811-1812 hinggalah interaksi gempa bumi dengan gunung berapi moden di Kamchatka dan Iceland.
• Pakar mengesyorkan supaya kesan pengurangan beban di permukaan dimasukkan ke dalam penilaian bahaya seismik pada masa hadapan.