Bacaan seismik mengungkapkan getaran Castleton Tower yang tidak terlihat – Sains Terkini


Pada tingkat yang sama dengan detak jantungmu, formasi batu Utah yang disebut Castleton Tower bergetar dengan lembut, menjaga waktu dan mengawasi gurun pasir. Berayun seperti gedung pencakar langit, menara batu merah itu menyentuh getaran yang dalam di bumi – angin, ombak, dan gempa bumi yang jauh.

Penelitian baru dari ahli geologi University of Utah merinci getaran alami menara, diukur dengan bantuan dua pemanjat tebing yang terampil. Memahami bagaimana ini dan bentuk-bentuk batu alam lainnya bergetar, kata mereka, membantu kita mengawasi (atau mendengar) kesehatan struktural mereka dan membantu kita memahami bagaimana getaran buatan manusia memengaruhi batu yang tampaknya tidak bergerak. Hasilnya diterbitkan dalam Buletin Masyarakat Seismologis Amerika.

"Kami sering melihat bentang alam yang besar dan terkenal sebagai fitur permanen dari lanskap kami, ketika pada kenyataannya, mereka terus bergerak dan berkembang," kata Riley Finnegan, seorang mahasiswa pascasarjana dan penulis bersama di koran.

"Kekuatan tabah"

Castleton Tower adalah puncak Wingate Sandstone setinggi hampir 400 kaki (120 m) yang berdiri di atas Lembah Castle Utah. Pertama kali naik pada tahun 1961, Castleton Tower menjadi tujuan klasik yang terkenal luas setelah muncul sebagai salah satu dari dua pendakian Utah dalam buku 1979 "Fifty Classic Climbs of North America." Ini adalah salah satu menara batu berdiri bebas terbesar.

"Kebanyakan orang kagum dengan stabilitas statisnya, dalam sifat bebas yang dramatis yang bertengger di ujung punggung bukit yang menghadap Lembah Castle," kata ahli geologi Jeff Moore, yang memimpin penelitian. "Ini memiliki semacam kekuatan tabah dalam penampilannya."

Moore dan rekan-rekannya mempelajari getaran dari struktur batuan, termasuk lengkungan dan jembatan, untuk memahami apa yang terjadi pada kekuatan alam pada struktur ini. Mereka juga mengukur resonansi batuan, atau cara struktur memperkuat energi yang melewatinya. Sumber energi ini dapat bersifat lokal seperti hembusan angin atau lalu lintas di jalan terdekat atau sejauh gempa bumi jarak jauh dan bahkan gelombang laut. "Karena tidak ada yang benar-benar statis, selalu ada energi yang merambat di seluruh bumi, yang berfungsi sebagai sumber getaran konstan untuk batu," kata Finnegan.

Moore, Finnegan, dan mahasiswa pascasarjana Paul Geimer telah mengembangkan dan menyempurnakan metode mereka untuk mengukur struktur batuan ketika mereka telah mensurvei lengkungan, jembatan dan tudung, yang merupakan formasi seperti menara kecil – menara pada skala yang lebih kecil. Mereka menggunakan seismometer untuk mengukur pergerakan sekecil apa pun dalam tiga dimensi. Untuk beberapa pengukuran mereka, mereka telah mempercepat data seismik frekuensi rendah menjadi suara yang dapat didengar – memungkinkan Anda mendengarkan suara batu.

Sebagai bagian dari penelitian, Geimer telah memimpin upaya untuk mengumpulkan citra 3-D dari struktur batuan untuk secara tepat mengukur dimensi batuan – membantu para peneliti belajar lebih banyak tentang apa yang membuat batuan ini bergemuruh.

"Pada beberapa tahun yang lalu, hampir tidak ada pengukuran jenis yang ada," kata Moore, "sehingga setiap fitur yang kami ukur adalah sesuatu yang baru."

"Sesuatu yang tidak bisa kita jalani begitu saja"

Namun, menempatkan seismometer di bagian atas Menara Castleton memerlukan seseorang yang naik ke atas untuk memasang dan mengambil peralatan. Untungnya, dua pendaki profesional yang sedang istirahat musiman dari pekerjaan mereka menawarkan keterampilan dan peralatan mereka. "Mereka semua ada di dalam." Kata Moore. Tim peneliti melompat pada kesempatan itu.

Untuk mendapatkan data yang dibutuhkan, para pendaki berjalan kaki ke dasar menara dan menempatkan seismometer untuk dijadikan referensi. Geimer mengatakan bahwa pada hari percobaan, pada bulan Maret 2018, cuacanya bagus dan rute pendakian ke menara yang populer dipenuhi dengan aliran pendaki yang konsisten. "Saya bisa membayangkan tingkat kegelisahan dan kegembiraan melonjak ketika tim berjalan menjauh dari referensi dan memulai pendakian ke puncak," kata Geimer, "mengetahui bahwa akan butuh berjam-jam sebelum kembali dengan selamat ke pangkalan dan memverifikasi pengukuran yang berhasil."

Para pendaki membawa seismometer berat lainnya ke atas dan menjalankan pengukuran selama tiga jam sebelum mengembalikan kedua instrumen ke tim peneliti. "Keterampilan mereka memberi kami kesempatan untuk mengukur sesuatu yang tidak bisa kami jalani," kata Finnegan.

Seperti yang diperkirakan

Dari pekerjaan mereka sebelumnya, tim dapat memprediksi beberapa properti menara. Finnegan mengatakan bahwa struktur yang lebih besar seperti Menara Castleton bergetar pada frekuensi yang lebih rendah daripada struktur yang lebih kecil. "Anggap saja seperti senar gitar," katanya. "Yang tebal memiliki nada yang lebih rendah, dan yang tipis memiliki nada yang lebih tinggi."

Geimer menambahkan bahwa geometri menara relatif sederhana, sehingga cocok untuk model fundamental yang mencirikan bagaimana responsnya terhadap getaran, termasuk peristiwa seismik.

Menganalisis data, para peneliti menemukan bahwa dua mode resonansi utama menara masing-masing berada pada frekuensi 0,8 dan 1,0 hertz. Satu hertz sama dengan satu siklus per detik, sehingga hasil ini berarti bahwa menara secara alami bergoyang sekitar sekali per detik. Dan goyangan kecil itu konstan, kata Geimer. "Sumber-sumber jauh yang menggairahkan resonansi unik Castleton Tower selalu aktif dan mentransfer energi ke dalam massa batuan."

Pemeriksaan geologis

Menara Castleton adalah struktur batuan terbesar yang telah dipelajari Moore, Finnegan dan Geimer. Sejauh ini, tim sedang mengumpulkan pengukuran awal tentang pergerakan batu. Geimer akan menggunakan data untuk melihat apakah pengukuran berulang dapat menilai kerusakan pada struktur, sementara Finnegan sedang mempelajari bagaimana energi getaran, baik dari sumber alam maupun manusia, dapat memengaruhi integritas struktural struktur seperti Menara Castleton. "Sementara beberapa kekuatan yang diciptakan manusia mungkin tampak kecil," kata Moore, "penelitian kami membahas efek jangka panjang dari kekuatan-kekuatan ini terhadap laju erosi dan degradasi struktural dari waktu ke waktu." Sejauh ini, tim dapat mengatakan bahwa mode getaran Menara Castleton berada di bagian spektrum frekuensi yang tenang, relatif tidak terpengaruh oleh lalu lintas atau bahkan gempa bumi kecil.

"Saya berharap bahwa pendaki dan siapa saja yang cukup beruntung untuk berdiri di bawah bayangan raksasa batu ini akan melihatnya dalam cahaya baru yang bergerak maju," kata Geimer. "Seperti lansekap gurun di mana ia berada, Castleton Tower dinamis dan energik, secara halus menanggapi perubahan di lingkungan sekitarnya."

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.