Bagaimana Menentukan Gempa

Sering kita membaca berita telah terjadi gempa dengan kekuatan 5 skala richter dengan pusat gempa berada di kota A dengan kedalaman sekian km.
Sebenarnya angka darimanakah itu? dari langit kah?
Gelombang Gempa

Pusat gempa (Focus atau Hypocentrum) adalah titik runtuh awal dimana terjadi pergerakan yang tiba-tiba sehingga menimbulkan gempa. Titik di permukaan bumi yang terletak tepat di atas pusat gempa disebut epicentrum.
Pada saat gempa terjadi di pusat gempa, maka dari pusat gempa tersebut meluncurlah 3 jenis gelombang
Gelombang Primer (P)
Gelombang ini berjenis gelombang longitudinal yang persis terjadi pada pegas. Gelombang ini melibatkaan pemampatan dan pengembangan lapisan batuan ke segala arah menjauhi pusat gempa.

Gelombang ini sedemikian cepat sehingga merupakan gelombang yang pertama kali diterima oleh seismograf (alat pencatat gempa). Gelombang ini dapat merambat disemua media baik itu padat, cair ataupun berupa udara.
Gelombang P merambat melalui kerak bumi dengan kecepatan 4 sampai 7 km/detik dan 8 km/detik di mantel teratas bumi. Sebagai perbandingan, kecepatan suara di udara adalah 0,34 km/detik.
Gelombang Sekunder (S)
Gelombang ini berjenis gelombang transverse yang persis terjadi pada tali yang dikibas-kibas.

Gelombang ini adalah gelombang yang kedua kali diterima oleh seismograf dengan kecepatan 3 sampai 4 km/detik. Gelombang S hanya mampu merambat pada media padatan.
Gelombang Permukaan
Gelombang permukaan merambat di permukaan dan lebih lambat dari kedua gelombang di atas. DI permukaan gelombang ini merambat secara vertikal seperti gelombang air laut, dan saat bersamaan secara horisontal dari kiri ke kanan seperti ular yang berjalan.
Penampakan gelombang-gelombang dalam seismogram akan terlihat seperti gambar berikut

Dari gambar tersebut akan didapatkan informasi

• perbedaan waktu antara saat pertama gelombang P terjadi dengan saat pertama gelombang S tercatat di seismogram. Pada contoh seismogram dibawah, tercatat perbedaan waktunya adalah 25 detik.


• Amplitudo maksimal (jarak terjauh yang tercatat dari garis dasar baseline seismogram)  dari gempa. Pada contoh seismogram dibawah, tercatat amplitudo maksimalnya adalah 20mm.

Selanjutnya dengan menggunakan diagram dibawah kita akan mendapatkan

• jarak episentrum gempa dengan stasiun pencatat. Pada skala yang paling kiri, dapat terlihat jika perbedaan waktu=25 detik, akan didapat jarak sebesar 210 km


• Dengan menghubungkan angka amplitudo maksimal pada skala paling kanan dengan titik perbedaan waktu di skala paling kiri, kita dapat memperoleh besaran angka magnitude gempa pada skala di tengah (5 skala Richter)

Menentukan lokasi episentrum
Jarak episentrum yang di dapat dengan cara di atas hanya menunjukan jarak antara episentrum dengan stasiun pengamat. Kalau digambar, episentrum bisa berada dimana saja dalam lingkaran A misalnya. Untuk menentukan letak episentrum secara tepat, dibutuhkan minimal 2 data jarak episentrum lagi dari 2 stasiun pengamat yang berbeda.
Jika masing-masing stasiun pengamat  dibuat lingkaran dengan jari-jari sepanjang jarak episentrum masing-masing, maka akan didapatkan titik potong dari ke 3 lingkaran yang merupakan lokasi episentrum dari gempa.

Sayangnya saya belum menemukan bagaimana cara menghitung kedalaman gempa. Ada sahabat yang bisa membantu?


Selanjutnya materi dapat didownload klik : materi dalam bentuk word

Gempa Bumi

1) Pengertian gempa bumi

Gempa bumi adalah getaran yang dirasakan oleh manusia/alat pada permukaan bumi yang disebabkan oleh tenaga endogen.

2) Berdasarkan penyebabnya.

• gempa tektonik, yaitu gempa yang disebabkan pergeseran lapisan batuan (dislokasi) berupa patahan/retakan.
• gempa vulkanik, yaitu gempa yang disebabkan adanya letusan gunung api
• gempa runtuhan, yaitu gempa yang disebabkan runtuhnya atap gua yan terdapat di dalam lithosfer. Contoh; runtuhnya terowongan tambang dan gua kapur.

 
 3) Berdasarkan bentuk episentrumnya.

• gempa linier. Yaitu gempa yang episentrumnya berbentuk garis (linier). Pada umumnya gempa tektonik merupakan jenis gempa linier.
• gempa sentral. Yaitu episentrum gempanya berupa titik. Gempa vulkanik dan gempa runtuhan termasuk episentrum titik.

 
4) Berdasarkan letak hiposentrumnya.

• gempa dalam, jika letak hiposentrumnya antara 300 - 700 km.
• gempa intermidier, jika letak hiposentrumnya 100 - 300 km.
• gempa dangkal, jika letak hiposentrumnya kurang dari 100 km

Istilah-istilah Gempa dan Menentukan Letak Episentrum

1) Cara menentukan letak episentrum :

1. Dengan menggunakan tiga tempat yang terletak pada satu homoseista. Homoseista adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat di permkaan bumi yang mencatat getaran gempa pertama pada waktu yang sama. Jika kota A, B dan C mencatat getaran gempa pertama pada jam 10.31.56. berarti ketiga tempat itu terletak pada homoseista. Untuk mencari episentrumnya hubungkan PQ dengan sebuah garis, demikian juga QR, kemudian buatlah garis sumbu kedua garis itu, maka titik potong kedua garis sumbu itulah tempat episentrum yang dicari.
2. Dengan menggunakan hasil pencatatan 3 seismograf, orang dapat menentukan letak episentrum gempa. Seismograf yang digunakan yaitu seismograf vertikal, seismograf horisontal (dipasang barat timur), dan seismograf horisontal (dipasang utara selatan).
3. Dengan menggunakan tiga tempat yang mencatat episentrum.

Untuk mengetahui jarak episentrum suatu gempa dapat menggunakan rumus Laska:

A = (S – P) – 1 menit x 1000 km

A = jarak episentrum dari stasiun pencatat gempa

S = waktu yang menunjukkan pukul berapa gelombang sekunder tercatat di stasiun

P = waktu yang menunjukkan berapa gelombang primer tercatat di stasiun 

1 menit = (konstanta/ketetapan)

1.000 km = (konstanta/ketetapan)

Contoh :

Berdasarkan tiga buah stasiun pengamatan (A, B dan C) tercatat getaran gempa sebagai berikut:


a. Stasiun A
Gelombang P pertama tercatat pukul 2: 28.25
Gelombang S pertama tercatat pukul 2: 30.40


b. Stasiun B
Gelombang P pertama tercatat pukul 2: 30.15
Gelombang S pertama tercatat pukul 2: 33.45


c. Stasiun C
Gelombang P pertama tercatat pukul 2: 32.15
Gelombang S pertama tercatat pukul 2: 36.15

1. Tentukan jarak episentral masing-masing stasiun:


a. Delta A
((2. 30’ 40’’ – 2. 28’ 25’’) – 1’) X 1.000 km
= (2’ 15’’ – 1’) X 1.000 km
= 1’ 15’’ X 1.000 km (karena 1’ = 60’’ maka (1 X 1.000) + (15/60 X 1.000))
= 1.250 km
Artinya jarak episentrum gempa yang tercatat dari stasiun A berjarak 1.250 km.


b. Delta B
= (( 2. 33’ 45’’ – 2. 30’ 15’’) – 1’) X 1.000 km
= (3’ 30’’ – 1’) X 1.000 km
=2’ 30’’ X 1.000 km
(2 X 1.000) + (30/60 X 1.000)
= 2.500 km
Artinya jarak episentrum gempa yang tercatat dari stasiun B berjarak 2.500 km


c. Delta C
= ((2. 36’ 15’’ – 2. 32’ 15’’) – 1’) X 1.000 km
= (4’ – 1’) X 1.000 km
= 3’ X 1.000 km
= 3.000 km
Artinya jarak episentrum gempa yang tercatat dari stasiun C berjarak 3.000 km

2. Buat lingkaran-lingkaran
Buatlah lingkatan-lingkaran di peta yang sesuai dengan jarak dari stasiun yang disesuaikan dengan peta. Misalnya skala peta 1 : 100.000.000. Maka stasiun A = 1,25 cm, stasiun B = 2,5 cm, dan stasiun C = 3,0 cm.

3. Pertemuan ketiga lingkaran tersebut merupakan lokasi episentrumnya

2) Istilah-istilah dalam Gempa bumi:

1. Seismologi : ilmu yang mempelajari gempa bumi
2. Seismograf : alat pencatat gempa
3. Seismogram : hasil gambaran seimograf yang berupa garis-garis patah
4. Hiposentrum : pusat gempa di dalam bumi
5. Episentrum : tempat di permukaan bumi/permukaan laut yang tepat di atas hiposentrum. Pusat gempa di permukaan bumi
6. Homoseista : garis khayal pada permukaan bumi yang mencatat gelombang gempa primer pada waktu yang sama
7. Pleistoseista : garis khayal yang membatasi sekitar episentrum yang mengalami kerusakan terhebat akibat gempa
8. Isoseista : garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai kerusakan fisik yang sama
9. Mikroseista : gempa yang terjadi sangat halus/lemah dan dapat diketahui hanya dengan menggunakan alat gempa
10. Makroseista : gempa yang terjadi sangat besar kekuatannya, sehingga tanpa menggunakan alat mengetahui jika terjadi gempa

Thanks to : Bumi Tempat Berteduh, Google Books : Membuka Cakrawala Dunia

PENYELIDIKAN GEOTEKNIK ELECTRICAL RESISTIVITY

Di gambar 5 - 24 (c ) yang mengungkapkan dua diskontinuitas lereng kemiringan tajam. Berbagai awur electroda perluas digambarkan di gambar 5 - 24 (b ). sekali lagi diskontinuitas lereng kemiringan dapat dihubungkan dengan electroda menyeberangi kontak. Comparion dari satu = 1.0 dan satu = 2.0 geometri awur suggets bahwa memiringkan diskontinuitas untuk satu pengaturan jarak dari 1.25 hubungan dengan satu electroda arus menggerakkan ke seberang kontak vertikal. Untuk satu pengaturan jarak dari 4.0 m, satu electroda potensial menyeberangi kontak yang mana sesuai dengan slereng kemiringan detik discontinuity.although barangkali bukan sebagai dramatis sebagai resisvity membengkok diperoleh oleh costant mengawurkan menyilang, awur perluas membengkok pasti cukup perbedaan berdua untuk mendirikan presense dari satu perubahan cabang samping cepat di daya hambat dan untuk mendirikan layak dengan teliti lokasi dari perubahan.

Satu persilangan mengorientasi paraller ke satu kontak vertikal menempatkan dekat dengan kontak menghasilkan satu kurva yang sungguh serupa dengan satu dua kurva lapisan. Bagaimana mungkin kita menjelaskan perilaku ini ketika satu persilangan awur telah tetap bawa orientasi yang sama menghasilkan daya hambat nyata telah tetap hargai? Kontradiksi nampak ini mudah menjelaskan kalau kita mengingat bahwa permukaan ekwipotensial pada satu homogen, materi isotropis adalah setengah bola di bentuk. Ketika electroda adalah dekat dengan kontak kecuali diatur jarak sangat menutup bersama-sama sehubungan dengan jarak kontak, akibat dari bahan pada berlawanan sisi dari kontak akan minimal. Keadaan yang dapat disamakan ke yang gambarkan di figur 5 - 14 (satu ). Bagaimanapun, seperti pengaturan jarak electroda ditingkat, satu persentase lebih besar dari aliran arus tidak hanya menembus lebih sangat kecuali awur secara menyamping juga. Kalau satu hal yang kecil materi daya hambat berbeda dihadapi di arah cabang samping ini, kepadatan saat ini akan terpengaruh. Dengan demikian, daya hambat nilai apperent akan berganti juga.

Kalau kita mempergunakan konfigurasi di figur 5 - 24 (satu ), daya hambat ke hak dari kontak adalah rendah. Asumsikan kita menempatkan electroda kita sebagai terlihat, tapi berputar mereka 90 ° sehingga mereka garis lintang sejajar ke kontak. Satu bacaan inisial untuk satu kekecilan satu pengaturan jarak akan dekat dengan 100?. m. Saat kita meningkat pengaturan jarak electroda, daya hambat nyata akan turun sebagai arus lagi alir pada daya hambat lebih rendah kepadatan bahan dan saat ini di antara electroda potensial turun. Perilaku ini berlanjut saat electroda mengatur jarak banyak. Luas kemana daya hambat nyata menghargai pendekatan daya hambat dari bahan ke seberang kontak bergantung kepada jarak dari persilangan dari kontak. Kurva akhir untuk persilangan seperti itu melihat banyak seperti itu di figur 5 - 15 (b ).

DUA KONTAK VERTIKAL, STRUKTUR SETENGAH BOLA, DAN CELUPKAN ALAT PENGHUBUNG

Sungguh sial, di survei daya hambat ini tampak bahwa konfigurasi struktural dasar ali asal usul regquire dan aplikasi dari penyamaan terpisah. Banyak ini diperlakukan secara detil oleh beberapa daya hambat dasar teks mengutip pada akhir dari bab ini. Gol kita di bagian ini hanya untuk menunjuk beberapa ini geometri di bawah permukaan tanah yang lain dan untuk menekankan bahwa bahan kamu baru saja tercerna memperlengkapi kamu untuk meramalkan daya hambat nyata membengkok untuk geometri ini, kalau hanya pada satu cara disamaratakan.

Dua kontak vertikal

Pertama, biarkan s dengan singkat mempertimbangkan struktur yang digambarkan di figur 5 - 25 (satu ). Fitur ini dapat sama halnya dengan mudah dimasukkan satu tanggul vertikal, tapi kita lebih suka menekankan bahwa ini cukup dideskripsikan sebagai dua kontak vertikal. Penggunaan dari tanggul sabda mengenangkan tanah lapang berapi-api, tapi fitur ini dapat mewakili satu variasi cabang samping cepat di jenis endapan atau satu pemenuhan, zona –porosity tinggi dari brecciated bergoyang. Lebih penting, bagaimanapun,adalah penekanan pada ide dari dua kontak vertikal. Seperti kita telah ar akrab dengan akibat dari kontak vertikal sesuatu, kita mungkin meminta kalau kita dapat meramalkan efect dari dua kontak vertikal pada daya hambat nyata berkelok. Kalau lebar dari terbatasi fitur oleh kontak vertikal adalah besar membandingkan ke pengaturan jarak electroda, kemudian saat kita menyilang kontak dengan satu electroda awur telah tetap pengaturan,kita harus (1 ) lihat satu kurva dengan fitur similiar ke Figur itu 5 - 23 (c ) kalau kita sedang meneruskan dari daya hambat tinggi bahan ke materi daya hambat rendah dan (2 ) mengamati satu gambaran mencerminkan dari yang pertama posisi dari kurva seperti kita sekarang proses dari daya hambat rendah bahan ke materi daya hambat ketinggian (Gambarkan 5 - 25 (b ).

Tentu, ini adalah banyak juga satu pendekatan sederhana untuk menghasilkan apapun hasil kwantitatif kalau vertikal seperti itu mencirikan sebenarnya disilang. Bagaimanapun, kalau di kapan-kapan saja kamu mengamati satu kurva dengan bonggol yang terlihat seperti gambaran mencerminkan, kamu harus paling tidak kenali kemungkinan kemudian pencarian satu lebih perlakuan teoritis pada daya hambat elektrik daftar pustaka. Titik kita sini adalah daya hambat itu kurva masuk satu nampaknya keanekaragaman tanpa akhir dari bentuk, dan kamu tidak dapat berawal mengingat lebih dari beberapa dasar cirikan. Tapi kalau kamu menggenggam fitur penting dan perilaku dari beberapa kurva ketik (horisontal tunggal hubungkan, beberapa antarmuka horisontal, kontak vertikal), kamu pasti akan jadilah lebih efektif pada bidang ketika memerlukan buat electroda pengaturan jarak decisionsconcerning, silang jenis, dan silang arah.

Struktur setengah bola

Sejumlah konfigurasi di bawah permukaan tanah makin baik didekati oleh satu bentuk setengah bola dibandingkan kontak vertikal (Gambarkan 5 - 26). Satu alur sungai terlantar terisi dengan kerikil menggores ke dalam barang simpanan floodplain dari lanau dan lempung atau satu sinkhole di batu gamping terisi dengan dissimiliar bahan adalah dua contoh umum. Biarkan mengasumsikan kita cukup beruntung ke salib pusat dari suatu format demikian dengan satu persilangan awur telah tetap dan satu pengaturan jarak yang pada hakekatnya lebih kecil dibandingkan diameter dari bentuk setengah bola. Dapatkah kamu menggurati satu reprensentive membengkok untuk persilangan seperti itu?

            Sebenarnya, untuk mencoret penggunaan perkiraan, kita dapat pikiran dari hesmispherical membentuk sebagai dua kontak vertikal itu tidak meluas sangat jauh mengarah ke bawah. Saat kita menyeberangi masing-masing kontak, kita mengharapkan lihat kurva sedikit banyak similiar di bentuk ke kontak vertikal berkelok. Bagaimanapun, akibat dari Þ2 - materi adalah perangai oleh buat-buatan dari Þ2 - materi di bawah ini. Kalau persilangan yang potong bentuk setengah bola kecuali seberangi lebih dekat untuk tepinya, bilaterally symmetric membengkok bentuk masih akan jelas, tapi bonggol akan jadilah lebih bulat dan kurang pengucapan

MENCELUPKAN ALAT PENGHUBUNG

Karena akibat angka dari permutasi terlibat dengan silang ke seberang celupan antarmuka, kita akan membatasi bahasan ringkas ini ke satu spesifik comparison.our standar akan kontak vertikal( atau alat penghubung vertikal) berkelok di figur 5 - 23 (c ), yaitu direproduksi di figur 5 - 27 (b ). Bagaimana nantinya perubahan kurva ini kalau kita menurunkan celup ke 15º, seperti diagramed di figur 5 - 27 (satu )?

Kalau traves produceeds dari kiri ke kanan, daya hambat nyata menghargai approacihng p1 (100? m) akan dihadapi firts. Saat electroda menyeberangi kontak materi separanting p1 dari p2 bahan, kita harus mengharapkan perilaku serupa seperti diamati untuk kontak vertikal. Bagaimanapun, sehubungan dengan 15 °  celup, hanyalah satu baji tipis dari p2 - materi hadir dekat kontak. Ini akan mengurangi akibat dari lowr ini materi daya hambat, sehingga itu nilai daya hambat nyata akan higger sehubungan dengan itu untuk kontak vertikal juga, sebagai awur electroda menggerakkan lebih jauh ke segera dari kontak, penyusutan pada nilai daya hambat nyata tidak akan occoras dengan cepat. Karena p1 - materi masih adalah tidak jauh dari permukaan. Kalau kita menggurati satu penyajian kwalitatif di sini perilaku, kurva kita harus tampak,sedikit banyak serupa dengan tersebut.

Makalah ANALISIS KEKUATAN GEMPA BUMI DAN PENYEBAB TSUNAMI

PENDAHULUAN

            Gempa kembali mengguncang bumi Sumatera untuk kesekian kali, tepatnya pada hari Rabu, 11 April 2012 lalu. Gempa berkekuatan 8,5 dan 8,1 Skala Richter berpotensi menggeser pantai barat Sumatera dan Kepulauan Nias serta Simeulue sejauh beberapa sentimeter (Widjo Kongko, Tsunami Research Group). Gempa dianalisis dengan model homogen elastic, yang mengasusmsikan kerak Bumi bersifat elastis dan homogen dari lapisan atas hingga bawah. Berdasarkan analisis USGS dari 50 stasiun, diskolasi horisontal pusat gempa mempunyai dua alternatif, 200 derajat arah timur laut dan 110 derajat ke arah barat laut. Pergeseran vertikal terjadi kurang dari enam meter, menyebabkan tsunami yang terjadi hanya dalam skala kecil.

           Indonesia adalah salah satu Negara yang ada di antara 3 lempeng bumi, yaitu lempeng Pasifik, lempeng Indo-Australia, dan lempeng Eurasia. Lempeng-lempeng tersebut merupakan lempeng yang aktif, di mana lempeng tersebut selalu bergerak dan berinteraksi. Lempeng Pasifik bergerak relatif ke barat, lempeng Indo-Australia relatif ke utara, dan lempeng Eurasia bergerak relative ke tenggara. Ketiga lempeng memiliki material penyusun yang berbeda sehingga mempengaruhi sifat fisik lempeng. Berdasarkan teori tektonik lempeng, dijelaskan bahwa pada dasarnya kerak bumi terbagi dalam 13 lempeng besar dan kecil.

            Susunan interior bumi dapat diketahui berdasarkan sifat-sifat fisika bumi (geofisika). Bumi mempunyai sifat-sifat fisik seperti gravitasi, kemagnetan, kelistrikan, dan sifat seimik. Melalui sifat fisika ini, ahli geofisika mempelajari susunan bumi. Susunan interior bumi secara lebih jelas ditunjukkan pada Gambar 2. Lapisan bumi terdiri atas kulit luar (litosfer), mantel bumi, inti luar, dan inti dalam. Pada bagian inti luar, zat penyusunnya adalah berupa zat cair, sedangkan inti dalam berupa padat. Cairan yang
ada pada inti luar ini mengalami arus konveksi yang menyebabkan lempeng-lempeng bumi saling bergeser setiap tahunnya.

PENYEBAB GEMPA BUMI

            Gempa bumi adalah sentakan bumi yang bersumber dari dalam bumi yang rambatan gelombang energinya berjalan melalui permukaan bumi dan menembus bumi. Gempa bumi disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi), dapat pula disebabkan oleh letusan gunung berapi. Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak. Gempa bumi terjadi apabila tekanan yang terjadi karena pergerakan sudah terlalu besar untuk ditahan.

1.      Gempa tektonik

           Harry Hess (1960) dalam tulisannya menguraikan mengenai bukti-bukti adanya pemekaran lantai samudra yang terjadi di pematang tengah samudra, serta umur kerak samudra yang lebih muda dari 180 juta tahun. Hal ini adalah asumsi bahwa bagian kulit bumi yang ada didasar samudra Atlantik tepatnya di Pematang Tengah Samudra mengalami pemekaran yang diakibatkan oleh gaya tarikan (tensional force) yang digerakan oleh arus konveksi yang berada di bagian mantel bumi (astenosfir). Arus konveksi ini yang menggerakan kerak samudra (lempeng samudra) yang berfungsi sebagai ban berjalan (conveyor-belt). Pergerakan ini adalah penyebab dari terjadinya gempa tektonik.

            Kerak bumi yang terdiri dari 13 lempeng, memiliki batas-batas yang dapat saling berinteraksi. Interaksi antar lempeng antara lain:

a.       Batas Konvergen

            Batas konvergen adalah batas antar lempeng yang saling bertumbukan. Batas lempeng konvergen dapat berupa batas Subduksi (Subduction) atau Obduksi (Obduction). Batas subduksi adalah batas lempeng yang berupa tumbukan lempeng dimana salah satu lempeng menyusup ke dalam perut bumi dan lempeng lainnya terangkat ke permukaan (gambar 4 Bawah). Obduksi (Obduction) adalah batas lempeng yang merupakan hasil tumbukan lempeng benua dengan benua yang membentuk suatu rangkaian pegunungan.

b.      Batas Divergen

                Batas divergen adalah batas antar lempeng yang saling menjauh satu dan lainnya. Pemisahan ini disebabkan karena adanya gaya tarik (tensional force) yang mengakibatkan naiknya magma kepermukaan dan membentuk material baru berupa lava yang kemudian berdampak pada lempeng yang saling menjauh.

c.       Batas Transform

           Batas transform adalah batas antar lempeng yang saling berpapasan dan saling bergeser satu dan lainnya menghasilkan suatu sesar mendatar jenis Strike Slip Fault

2.      Gempa vulkanik

                Gempa Vulkanik adalah gempa yang disebabkan oleh kegiatan gunung api. Magma yang berada pada kantong di bawah gunung  mendapat tekanan dan  melepaskan energi secara tiba-tiba sehingga menimbulkan getaran tanah. Terdapat dua sifat magma yang dapat memberikan potensi untuk bertindak, kadar gas dalam magma dan kekentalannya. Vulkanisme diawali dengan proses pembentukan magma dalam litosfir akibat peleburan dari batuan, kemudian magma naik ke permukaan melalui rekahan, patahan dan bukaan lainnya dalam litosfir menuju dan mencapai permukaan bumi. Wilayah sepanjang batas lempeng, dimana dua lempeng litosfir berinteraksi merupakan tempat yang berpotensi mengalami gejala vulkanisma. Gejala vulkanisma juga dapat terjadi ditempat dimana astenosfir melalui pola rekahan dalam litosfir naik dengan cepat dan mencapai permukaan. Tempat seperti itu dapat diamati pada batas lempeng litosfir yang saling memisah diri seperti pada punggung tengah samudra, atau pada litosfir yang membentuk lantai samudra.

GELOMBANG GEMPA

            Gempa bumi menghasilkan berbagai jenis gelombang dengan kecepatan yang berbeda, ketika mencapai observatorium seismik. Waktu perjalanan yang berbeda memudahkan untuk menemukan sumber dari hiposentrum gempa. Dalam geofisika, refraksi atau refleksi gelombang seismik digunakan untuk penelitian struktur interior bumi.

            Terdapat dua jenis gelombang seismik, body wave dan surface wave.

1.      Body wave berjalan melalui bagian dalam bumi, menghasilkan berkas sinar yang dibiaskan oleh kepadatan yang bervariasi dan modulus (kekakuan) dari interior bumi. Kepadatan dan modulus bervariasi sesuai dengan suhu, dan komposisi fase. Hal ini mirip dengan pembiasan gelombang cahaya.

Body wave terdiri dari Gelombang primer dan sekunder. Gelombang primer adalah tekanan gelombang yang berjalan lebih cepat daripada gelombang lain melalui bumi dan sampai pertama kali pada seismograf. Garis berwarna merah adalah gelombang sekunder dan garis berwarna hijau adalah gelombang primer. Gelombang ini dapat melakukan perjalanan melalui semua jenis bahan, termasuk cairan, dan dapat melakukan perjalanan hampir dua kali kecepatan gelombang sekunder. Di udara, gelombang ini mengikuti bentuk gelombang suara, dan memiliki kecepatan yang sama dengan kecepatan suara. Kecepatan gelombang primer yang sesuai dengan tipenya adalah 330 m/s di udara, 1450 m/s dalam air, dan sekitar 5000 m/s dalam granit.
Gelombang sekunder adalah gelombang geser yang melintang di alam. Gelombang ini sampai pada seismograf setelah gelombang primer. Gelombang ini dapat mengambil karakteristik permukaan yang berbeda, seperti dalam kasus gelombang sekunder terpolarisasi horizontal, tanah bergerak bergantian ke satu sisi dan kemudian yang lain. Gelombang sekunder dapat melakukan perjalanan hanya melalui padatan, seperti cairan (cairan dan gas) tidak mendukung tegangan geser. Gelombang sekunder lebih lambat dari gelombang primer, dan kecepatannya sekitar 60% dari gelombang primer.

2.      Surface wave analog dengan gelombang air dengan perjalanan sepanjang permukaan bumi. Perjalanan surface wave lebih lambat dari body wave. Hal ini disebabkan frekuensi yang rendah, durasi panjang, dan amplitudo yang besar, sehingga menjadi tipe yang paling merusak dari seluruh gelombang seismik. Gelombang ini disebut surface wave karena energinya berkurang setelah melewati lebih jauh ke permukaan.

EPISENTRUM DAN HIPOSENTRUM GEMPA

Seismograf	Lokasi absis (km)	Ordinat (km)	Amplitudo max (cm)
A B C D E F Tabel 1      G	40 60 90 30 110 10 110	70 40 80 30 100 80 50	6,84 7,74 7,17 5,00 4,34 3,68 5,87

           Penentuan letak episentrum dapat dilakukan dengan metode kontur dan extrapolasi. Metode kontur adalah penentuan letak episentrum dengan penandaan daerah gempa yang mempunyai amplitudo sama. Metode ekstrapolasi adalah penentuan letak episentrum dengan perhitungan linier dari suatu titik diluar dua titik yang  menjadi acuan. Metode extrapolasi dicontohkan pada Gambar 9.

Misalnya terdapat data rekaman beberapa seismograf seperti pada Tabel 1.

Plot koordinat dan amplitude tiap-tiap seismograf buat segitiga lokasi   epicentrum yang amplitudonya tertinggi.

(A, B, C)  Extrapolasi di titik (70, 60)

Rumus : f (x) = a + (b – a)

Extrapolasi FA ;         

f (x) = 3,68 + (6,84 – 3,68)  = 10

Extrapolasi EC ;         

f (x) = 4,34 + (7,17 – 4,34)  = 10

Extrapolasi DB pada segitiga tidak dilakukan karena diluar segitiga.  
y’ = y + 3,68 = 6,32 + 3,68 =10

            Fokus gempa (hiposentrum) ialah titik pada sesaran atau lempeng tektonik ketika patahan mulai terjadi. Episentrum ialah titik di permukaan bumi yang tepat di atas fokus gempa (lihat gambar 10). Jarak episentrum ialah jarak horisontal dari suatu lokasi bangunan terhadap episentrum gempa. Jarak hiposentrum ialah jarak dari suatu tempat terhadap fokus gempa.
 

INTENSITAS

            Intensitas adalah besar kecilnya getaran permukaan di tempat konstruksi. Secara kuantitatif intensitas gempa setempat dinyatakan dengan percepatan permukaan dengan satuan gal (cm/dt²). Skala ini digunakan oleh artitek untuk melihat pengaruhnya pada konstruksi. Skala yang digunakan adalah skala Modified Mercalli Intensity scale. (MMI) Perkiraan hubungan kesetaraan Richter Mangnitude (M) dan Modified Mercalli (MM) ditunjukkan pada Tabel 2.

M richter	MM	Percepatan permukaan max	Radius pengaruh
3 4 5 6 7 8	II – III IV – V VI VII – VIII IX X - XI	0,003 g 0,010 g 0,030 g 0,010 g 0,030 g 1,000 g	25 km 50 km 100 km 200 km 400 km 700 km

Tabel 2    Hubungan M dengan MM

ENERGI GEMPA

            Besarnya energi yang dilepas sumber gempa diukur dengan skala Richter. Hubungan antara Skala Richter dan besarnya energi yang dilepaskan pada saat terjadi gempa, dapat ditulis dalam suatu persamaan:

Log E = 11,4 + 1,5 M

dimana E adalah energi gempa yang dilepaskan (erg atau dyne-cm), dan M adalah besaran atau magnitude gempa pada Skala Richter. Misalnya diketahui gempa dengankekuatan 6 skala Richter, berarti energi yang dilepaskan pada sumber gempa

Log E = 11,4 + 1,5 R

                        =  11,4 + 1,5. 6

                        = 20,4

                 E  = 10^20,4 = 2,512. 10²⁰ erg

Tabel 3 menunjukkan kekuatan gempa (Skala Richter) dibandingkan dengan kekuatan bahan peledak, percepatan puncak rata-rata, serta deskripsinya.

Insensitas Mercalli	Mangnitude (Skala Richter)	Kecepatan tertinggi rata-rata (cm/dt)	Perbandingan dengan bahan peledak	Deskripsi	Percepatan puncak rata-rata (g adalah gravity = 9,8 m/s2)	Jumlah Gempa pertahun di dunia
I	0 – 1,9		0,45 TNT	Tidak terasa kecuali menggunakan alat bantu pendeteksi gempa		Sangat besar
II	2 – 2,9		50 kg TNT	Dirasakan oleh hanya sedikit orang yang beristirahaat, khususnya pada lantai atas gedung, benda-benda yang bergantung akan terayun.		300,00
III	3 – 3,9			Mulai dirasakan sebagaian orang, khususnya pada lantai atas gedung, tapi banyak orang yang tidak menyadari akan adanya gempa tersebut. Getarannya seperti truk yang sedang lewat.		49,00
IV	4 – 4,4	1 – 2	2.107 kg TNT (bom atom kecil)	Pada siang hari dirasakan banyak orang dalam ruangan dan sedikit orang diluar ruangan. Pada malam hari beberapa orang akan terjaga dari tidurnya. Pintu dan jendela mulai berbunyi; dinding mulai menimbulkan suara. Ada getaran seperti truk besar lewat dibawah gedung. Mobil yang sedang parkir dapat berpindah.	0,015g – 0,03g	4,00
V	4,5 – 4,9	2 – 5		Dirasakan oleh hampir semua orang, bnyak orang terbangun dari tidurnya. Kaca jendela mulai pecah, terjadi keretakan dibeberapa plesteran semen, benda tidak stabil akan terguling. Kerusakan pada pohon, tiang-tiang listrik, dan objek tinggi lainnya. Bandul jam mungkin berhenti.	0,03g – 0,05g	1,20
VI	5 – 5,9	5 – 8		Dirasakan oleh semua orang, banyak yang ketakutan dan lari keluar ruangan. Beberapa furniture berat akan bergerak. Plesteran akan mulai runtuh, cerobong mulai retak.	0,05g – 0,07g	800
VII	6 – 6,3	8 – 20	1.109 kg TNT (1 bom hydrogen)	Semua orang lari keluar ruangan. Dirasakan orang yang mengendarai mobil, bangunan yang konstruksinya kurang baik akan runtuh, cerobong akan runtuh.	0,07g – 0,15g	65
VIII	6,4 – 6,6	20 – 30		Kerusakan mulai terjadi pada bangunan dengan desain baik. Beberapa bangunan akan runtuh sebagian. Panel dinding akan keluar dari rangka strukturnya. Cerobong tumbang, tumpukan material pabrik akan runtuh, dinding, kolom, dinding, monumen runtuh. Furniture berat akan tumbang. Pasir dan lumpur terlempar sebagian. Terjadi perubahan dalam air sumur. Pengendara mobil akan tergangu.	0,15g – 0,30g	35
IX	6,7 – 6,9	30 – 60		Kerusakan akan terjadi pada bangunan dengan desain baik, struktur rangka akan miring, sebagian bangunan runtuh, perubahan terjadi pula pada pondasi. Keretakan tanah terjadi, pipa bawah tanah rusak	0,30g – 0,60g	20
X	7 – 7,5	Lebih dari 60	1011kg TNT (100 bom hydrogen)	Bangunan konstruksi kayu mulai rusak, sebagaian besar pasangan batu rusak, dan struktur rangka dan pondasinya rusak. Tanah akan terjadi retakan besar, rel kereta bengkok, kelongsoran akar terjadi di tepi sungai dan tebing-tebing tanah. Pasir dan lumpur sungai akan bercampur. Air berombak berdeburan.	Lebih dari 0,60 g	14
XI	7,6 – 7,9			Sangat sedikit bangunan yang masih berdiri. Jembatan hancur. Terjadi retakan-retajkan besar di tanah dan jalan aspal, pipa-pipa bawah tanah total tidak berfungsi. Terjadi longsior di sebagian besar tebing. Rel kereta melengkung parah.		4
XII	8 - 8,6		6 x 1013kg TNT (60.000 bom hydrogen)	Kerusakan total. Gelombang terlihat pada permukaan tanah. Benda-benda terlempar ke udara.		0,2 (satu dalam lima tahun)

Tabel 3    Perkiraan Korelasi Pengukuran Magnitude Gempa, Efek Gempa, dan Energi yang Dihasilkan Sumber: “Introduction to Seismology” IISEE (2001) dan “Earthquake Mangnitude Comparisons” (2001).

           

Magnetudo atau kekuatan gempa ialah tingkat besaran gempa yang berhubungan

dengan pelepasan energi regangan pada saat terjadi patahan batuan sepanjang garis sesaran, yang terdiri atas :

a.       ML ialah kekuatan gempa yang diperkenalkan pertama kali oleh Richter (1935) dan disebut kekuatan gempa lokal. Kekuatan ini diperoleh sebagai logaritma dari amplitudo maksimum yang tercatat dengan alat Wood Anderson Torsion Seismometer pada jarak episentrum 100 km. Untuk jarak yang lain, kekuatan ini harus dikoreksi. Persamaan umumnya ialah

ML = Log (A/A0)

dengan :

ML : kekuatan gempa lokal

A : amplitudo maksimum yang terekam oleh alat Wood

A0 : amplitudo 1/1000 mm.

b.      Ms ialah kekuatan gempa yang didasarkan atas gelombang permukaan (surface waves) yang diperkenalkan oleh GUTENBERG (1945). Skala kebesaran ini berlaku untuk setiapseismograf dan diperoleh dengan persamaan

Ms= Log A + C1 Log d + C2  

dengan :

A : amplitudo yang terekam

C1 dan C2 : konstanta

d : jarak episentrum

c.       Mb atau M ialah kekuatan gempa yang didasarkan atas gelombang badan (body waves) dan pada umumnya digunakan untuk gempa-gempa dalam karena tidak menghasilkan amplitudo yang cukup besar.

PERCEPATAN MAKSIMUM PERGESERAN TANAH

            Hubungan antara Skala Richter dan percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA) akibat pengaruh gempa pada suatu wilayah, dapat dihitung dengan menggunakan rumus Donovan dan Matuschka. Jika M adalah besarnya gempa menurut Skala Richter, H adalah jarak hiposentrum (dalam km), maka besarnya percepatan tanah maksimum a (dalam cm/detik²) adalah:

Rumus Donovan (1973):  a = 1080.(2,718)0,5.R (H+25)–1,32
Rumus Matuschka (1980):  a = 119.(2,718)0,81.R.(H+25)–1,15

            Perpindahan materi disebut displacement. Jika dapat diketahui waktu yang diperlukan untuk perpindahan, maka dapat dihitung kecepatan materi. Percepatan gelombang gempa yang sampai di permukaan bumi disebut percepatan tanah, dan merupakan gangguan yang perlu dikaji untuk setiap gempa, kemudian dipilih percepatan tanah yang maksimum untuk dipetakan agar bisa memberikan pengertian tentang efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi.

GEMPA PERINGATAN TSUNAMI

            Gempa berpotensi tsunami memiliki zona subduksi, yaitu tempat terjadinya pergeseran lempengan Bumi, dengan pergerakan lempeng yang lebih rendah dibandingkan gempa tak berpotensi tsunami. Kecepatannya mencapai 1 hingga 1,5 kilometer per detik di area yang dekat dengan daerah dasar laut yang dekat dengan air. Kombinasi itu membuat air terangkat sekitar 10 hingga 20 meter di daerah pantai. Biasanya pergeseran lempeng Bumi berkecepatan hingga 3 kilometer per detik pada jarak 20 hingga 50 kilometer di bawah permukaan Bumi. Karena kedalaman itu, air di permukaan tidak mengalami kenaikan berarti. Ketika pergeseran seperti ini terjadi di bawah laut dan mengakibatkan gempa sekuat 7,8 Skala Richter, air di permukaan hanya naik sekitar 20 sentimeter.

            Sistem RTerg berhasil memprediksi tsunami di Mentawai sekitar 8,5 menit setelah gempa pertama terjadi dan mengirim peringatan segera setelah itu. Tibanya air di daerah pantai biasanya terjadi 30 hingga 40 menit setelah gempa, dengan analisis waktu 20 hingga 30 menit untuk menyampaikan informasi.

Dengan energy tsunami sebesar

            Gelombang tsunami memiliki kecepatan kelompok dan kecepatan masing-masing fase gelombang. Grafik 2 menunjukkan tahapan kecepatan dengan tingkat ketinggian tertentu yang memiliki kecepatan kelompok (ditunjukkan oleh garis putus-putus). Daerah tsunami ditandai pada grafik dengan “Tsunami Window”.

MEMBANDINGKAN ENERGI GEMPA BUMI DENGAN ENERGI LEDAKAN NUKLIR

Skala Richter menunjukkan besarnya energi yang dilepaskan oleh pusat gempa. Satu skala Richter adalah untuk kategori siaga yang hanya tercatat pada seismograf. Menurut pencatatan seismograf pada aktifitas Gunung Merapi pada tanggal 24 Oktober 2010 yaitu :

Berdasarkan Grafik 3 ditunjukkan bahwa untuk gempa 1 skala Richter sebesar 584 x 10¹² erg. Jika dikonversikan ke dalam satuan Joule maka :

1 erg = 10⁻⁷ J

584 x 10¹⁵ erg = 584 x 10¹² x 10⁻⁷ = 584 x 10⁵ Joule

Grafik 3 Energi gempa pada saat satu skala Richter

Energi sebesar 584 x 10⁵ Joule hanya tercatat di Seismograf dan tidak dirasakan oleh manusia. Hal ini berarti energi gempa yang dilepaskan oleh pusat gempa diredam oleh medium perambatan gempa. Walaupun energi tersebut tampak sangat besar, namun belum mampu untuk mendeformasi medium disekitar rambatan gelombang gempa.

Energi yang dilepaskan oleh gempa biasanya dihitung dengan mengintegralkan energi gelombang sepanjang kereta gelombang (wave train) yang dipelajari (misal gelombang badan) dan seluruh luasan yang dilewati gelombang (bola untuk gelombang badan, silinder untuk gelombang permukaan), yang berarti mengintegralkan energi keseluruh ruang dan waktu. Berdasar perhitungan energi dan magnitudo yang pernah dilakukan, ternyata antara magnitudo dan energi mempunyai relasi yang sederhana dengan satuan energi dyne cm atau erg. Berdasar persamaan tersebut, kenaikan magnitudo gempa sebesar 1 skala richter akan berkaitan dengan kenaikan amplitudo yang dirasakan disuatu tempat sebesar 10 kali, dan kenaikan energi sebesar 25 sampai 30 kali. Untuk mendapatkan gambaran seberapa besar energi yang dilepaskan pada suatu kejadian gempa, kita dapat menggunakan persamaan di atas untuk menghitung energi gempa yang mempunyai magnitudo mb = 6.8. Perhitungan energi ini akan menghasilkan angka sebesar 10²² erg = 10¹⁵ joule = 278 juta kWh. Angka ini mendekati energi listrik yang dihasilkan oleh generator berkekuatan 32 mega watt selama 1 tahun. Jadi untuk gempa dengan magnitudo 7.8, energinya menjadi kurang lebih 30 kali lipat dari itu (30 x 278 juta kWh).

Pada kasus gempa tsunami Aceh pada tahun 2004, gempa New Zealand pada tahun 2010, dan gempa Tsunami Jepang pada tahun 2011 yang berkekuatan di atas 9 skala richter. Ini berarti energi gempa tersebut sebesar :

Jika dikonversikan ke dalam satuan TNT maka :

1 ton TNT = 4.184 GJ

10²¹ Joule = 10¹² GJ = 2,39 x 10¹¹ ton TNT

Satu kilo ton TNT memiliki radius rata-rata 8,46 m, maka jika dibandingkan dengan ledakan sebuah bom nuklir, radius gempa yang berkekuatan 9 skala Richter akan memiliki jangkauan sebesar:

2,39 x 10⁸ x 8,46 = 20,2194 x 10⁸ meter = 2,02 x 10⁶ km.

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari penjelasan pada bab pembahasan dapat disimpulkan bahwa: 1) Penyebab gempa bumi adalah oleh pelepasan secara tiba-tiba energi yang tertimbun di batuan di bawah permukaan bumi. 2) Klasifikasi gelombang gempa yaitu a) Body Wave yang dibagi menjadi dua bagian yaitu gelombang primer dan gelombang sekunder b) Surface Wave. 3) Cara menentukan episentrum dengan menggunakan Hukum Laska dan cara menentukan hiposentrum dengan mencatat secara seismik deviasi waktu datangnya gelombang primer dan sekunder. 4) Kekuatan gempa diukur dengan skala numerical dari manegtudo. 5) Ukuran gempa bumi dapat dinyatakan dengan besarnya energi yang dilepaskan dari dalam bumi. 6) Klasifikasi gempa bumi berdasarkan penyebab gempa yaitu gempa tektonik, gempa vulkanik.