Kerak Bumi terpecah-pecah menjadi kepingan lempeng-lempeng seperti kulit telur yang retak-retak.

Di sepanjang pantai barat Sumatera, lempengan Indo-Australia bergerak di bawah lempengan Sunda yang membentuk Sumatera dan pulau-pulau disekitarnya.

Kedua lempeng itu beradu dengan kecepatan sekitar 6 cm/tahun. Di tempat dimana kedua lempeng itu bertemu, dinamakan 'Sunda megathrust', sepanjang waktu saling melekat kuat (terkunci) oleh gaya gesek. Pergerakan lempeng lantas membengkokkan batuan, mengumpulkan energi seperti daya lontar pada suatu pegas yang ditekan.

Pada akhirnya ada begitu banyak energi yang terkumpul sehingga patahan tidak kuat lagi menahan dan batuan di kedua sisinya serentak bergerak, dan menghasilkan sebuah gempa. Gerakan itu juga dapat menghasilkan tsunami yang dapat mencapai pantai dari kepulauan Mentawai dalam 5 sampai 10 menit dan depat mencapai pantai barat Sumatera dalam 20 sampai 30 menit. Tsunami sering merupakan kumpulan dari gelombang besar yang dapat berlangsung selama beberapa jam.

Lempeng-lempeng: pergerakan bumi

Bumi di bawah kaki kita sering terlihat padat dan kokoh. Padahal masing-masing bagian dari kerak bumi, setebal 5 sampai 80 km, sebenarnya bergerak.

Alih-alih sebagai satu lempeng padat yang utuh, kerak bumi terpecah-pecah menjadi kepingan lempeng-lempeng – bayangkan seperti kulit telur yang retak-retak atau panel-panel pada kulit bola sepak. Masing-masing lempeng itu bergerak bergerak sepanjang mantel bumi yang ada di bawahnya. Mantel ini padat, tetapi kenyal dan dapat mengalir seperti pasta gigi. Pada pinggiran dari lempeng-lempeng yang bergerak bisa saling beradu, berpisah atau berpapasan.

Di sepanjang pantai barat Sumatera, terdapat dua lempeng yang bergerak saling beradu: lempengan Indo-Australian yang membentuk dasar laut di bawah Samudra Hindia bergerak di bawah lempengan Sunda yang membentuk Sumatera dan pulau-pulau disekitarnya. Gerakan ini menyebabkan banyak retakan di kerak bumi yang disebut patahan (sama dengan sesar). Patahan-patahan ini bukan bukaan berupa lubang, melainkan tempat di mana kulit bumi bergeser secara tiba-tiba ketika terjadi gempa.

Di Sumatera, kita menyebut patahan yang memiliki gerak terbesar dan menghasilkan gempa-gempa besar dan disebut sebagai 'megathrust Sunda'.

Megathrust Sunda merupakan sumber dari gempa-gempa besar, seperti gempa-gempa di Aceh (2004), di Nias (2005) dan di dekat Pulau Pagai Selatan (2007 dan 2010)

Patahan: pergeseran yang tidak mulus

Kedua lempeng itu (lempeng Indo-Austalian dan lempeng Sunda) bergerak mendekat satu sama lain dengan kecepatan sekitar 6 cm/tahun. Itu kira-kira sama dengan kecepatan pertumbuhan kuku Anda. Pertumbuhan kuku tidak memberikan terlalu banyak masalah bagi kita, tapi pergerakan lempeng Bumi menyebabkan banyak masalah karena lempeng-lempeng itu dapat menyimpan energi yang dihasilkan dari pergerakan itu selama jangka waktu yang panjang.

Jika lempeng-lempeng hanya bergeser bebas melewati satu sama lain, tidak akan terjadi gempa besar. Tetapi di bawah Sumatera, sebagian besar megathrust Sunda 'terkunci', yang berarti bahwa batuan di kedua sisi patahan saling melekat kuat oleh gaya gesek.

Hal ini tidak menghentikan pergerakan lempeng-lempeng, mereka terus saja bergerak. Padahal batuan di sekitar patahan tidak bergeser (karena saling melekat). Oleh karena itu pergerakan lempeng lantas membengkokkan batuan, mengumpulkan energi seperti daya lontar pada suatu pegas yang ditekan.

Coba perhatikan Kepulauan Mentawai, batuan secara perlahan tertekuk melengkung ke bawah oleh gerakan lempeng. Ini seperti membengkokkan suatu papan loncat atau cabang pohon: jadi, batuan yang tertekuk itu mengumpulkan energi, siap untuk melontar balik dalam sekejap. Semakin besar batuan tertekuk, semakin dekat kemungkinan terjadi gempa besar.

Batuan yang telah begitu tertekuk melengkung akhirnya bergerak beberapa meter dalam sekejap, menyebabkan gempa besar. Ini seperti melepaskan cabang pohon yang dilontarkan; tiba-tiba batuan di atas megathrust bergerak maju dan ke atas. Gerakan ke atas akan mendorong air dan membangkitkan tsunami besar – tsunami ini dapat mencapai pantai barat pulau terluar dalam waktu 5 sampai 10 menit dan mencapai pantai barat Sumatera dalam waktu 20 sampai 30 menit. Gerakan ke atas juga mengangkat daratan di pantai barat dari Kepulauan Mentawai, mengubah tatanan terumbu karang secara permanen dan mengubah cara kapal-kapal berlayar menuju garis pantai.

Setelah batuan di kedua sisi patahan bergerak, maka perlu ratusan tahun sampai batuan cukup tertekuk bengkok untuk menghasilkan gempa besar yang berikutnya di segmen yang sama dari patahan. Namun, wilayah Sumatera Barat dapat mengalami banyak gempa bumi besar dalam satu dekade karena patahan tidak bergerak sekaligus, melainkan ada banyak bagian segmen patahan yang menyebabkan gempa pada waktu yang berbeda.

Patahan Semangko: sumber gempa besar yang lain

Walaupun megathrust Sunda merupakan sumber gempa dan tsunami yang paling besar di Sumatera, sebuah patahan yang lain juga merupakan sumber gempa besar: Patahan Semangko (sama dengan Sesar Sumatera).

Patahan Semangko terletak di sepanjang pegunungan di Sumatera, kira-kira 30 sampai 60km dari pantai barat Sumatera. Karena patahan ini terletak di daratan, gempa di sepanjang patahan Semangko tidak secara langsung menyebabkan tsunami.

Batuan di kedua sisi patahan saling bergerak ke samping. Gaya gesek membuat batuan 'terkunci' selama beberapa waktu, tetapi batuan di kedua sisi terus membengkok hingga akhirnya bergerak beberapa meter dalam beberapa menit di sebuah gempa.

Patahan Semangko sudah merupakan sumber banyak gempa dahsyat, termasuk gempa 6.4 SR di dekat Bukittinggi pada Maret 2007 dengan jumlah korban jiwa lebih dari 70 orang.