Lecture Seismologi

8/17/2019 Lecture Seismologi

1/34

SEismologi

Bahtiar,S.Si,MT


2/34

Literature

• DR. Gunawan Ibrahim dan Drs. Subardjo, Dipl. Seis.!"!, # Seismologi$

• %eter.M.Shearer, !!&, #Introdu'tion to Seismolog(“nd Edition. )ambridge *ni+ersit( %ress The

Edinburgh Building, )ambridge )B R*, *- • Thome La(, Terr( ). alla'e , "&&/. #Modern Global

Seismolog($. 0'ademi' %ress An Imprint of Elsevier .// B Street, Suite "&!!, San Diego, )ali1ornia

&"!"233&/, *S0• Gerald S'hubert. Et all, !!4. #Seismolog( and the

Stru'ture o1 the Earth$ , Else+ier B.5.

• 6a'7ues Betbeder2Matibet, !!. #Seismi'engineering$. ISTE Ltd and 6ohn ile( 8 Sons, In'.


3/34

OUTLINE

". Theoreti'al Seismolog(

. Earth7ua9e a+es

:. Earth7ua9e Magnitude ,Intensit( 8Seismi' Moment

3. Seismote'toni'

/. Te'toni's 8 Earth Materials;. Earth7ua9e Engineering


4/34


5/34

METODA GEOFISIKAPARAMETER YANG

DIUKUR SIFAT FISIKA YANG DIUKUR

SEISMIK

Waktu tiba gelombangseismik pantul atau bias,amplitudo dan frekuensi

gelombang seismik

Densitas dan modulus elastisitasyang menentukan kecepatan rambat

gelombang seismik

GRAI!ASIariasi "arga percepatan

gra#itasi bumi pada posisiyang berbeda

Densitas

MAG$E!IK ariasi "arga intensitas

medan magnetik pada posisi

yang berbeda

Suseptibilitas atau remanen

magnetik

RESIS!II!AS %arga resistansi dari bumi Kondukti#itas listrik

&'(ARISASI !ERI$D)KSI!egangan polarisasi atau

resisti#itas batuan sebagaifungsi dari frekuensi

Kapasitansi listrik

&'!E$SIA( DIRI &otensial listrik Kondukti#itas listrik

E(EK!R'MAG$E!IK Respon ter"adap radiasi

elektromagnetik Kondukti#itas atau Induktansi

listrik

RADAR Waktu tiba perambatan

gelombang radar Konstanta dielektrik


6/34

0%0 IT* SEISM


7/34

seismi9• Dari zaman dahulu, telah ada upaya untuk menjelaskan gempa

bumi rasional. astronom Babilonia menyebut hipotesis cause effectsebuah hubungan antara fenomena ini dan penyelarasan bintang

• filsuf kota Miletus, Thales (!"#$" %M& dan 'naimander ($)$#$!$

%M& saran pertama menghubungkan gempa bumi penyebab alami.

• *ntuk 'naimander, gerakan seismik akibat pecah internal Bumi di

ba+ah pengaruh beratnya sendiri (lihat -' //0&, sebuah konsepyang tidak terlalu jauh dari sekarang ini, di mana tektonik karena

arus kon1eksi di jantung mantle telah menggantikan gra1itasi

sebagai fenomena pengendali.

• 2ipotesis 'ristoteles (3)"#3!! %M& sampai abad ke#45 di 6ropa,

gempa bumi. ditunjukkan sebagai konsekuensi dari tindakanmisterius angin ba+ah tanah. pada kenyataannya, interior bumi

terdiri dari banyak gua besar, dari udara dipenjara kadang#kadang

memproduksi 7 angin ribut earth8uake 7.


8/34


9/34

Dalam abad 4/ dan a+al !


10/34

# %tudi tanah setelah gempa bumi merusak (. Mallet 4)$5untuk empa timur dari :aples, komite >mperial untuk

penyelidikan untuk Mino # H+ari gempa di =epang 4)/4, .

Hldham 4)/5 untuk gempa bumi di >ndia&, publikasi pertama

katalog dan kegempaan pertama peta (Aon 2off 4)"ndia tahun 4)4/, B.-oto 4)/3 setelah gempa Mino#H+ari di 4)/4, 2. eid 4/


11/34

?ada a+al abad ke#!


12/34

utenberg 4/4" menghitung bah+a kedalaman inti bumi !/


13/34

• Lehman "&:; Aound % wa+e ree'ted

1rom inner 'ore in % wa+e #shadow Cone$

9ehman menggunaka argumentasi geometric, Tetapiutenberg and =effreys tak

lama ! tahun kemudian dengan perhitungan bebas gelombang ?-? berhasi

mem1erifikasi hypothesisnya


14/34

• Dire't % L Lo+e wa+e

• Dire't S LR Ra(leigh wa+e


15/34


16/34

GELOMBANG SEISMIK

Tipe Dasar Dan Sifat Utama

• Gelombang seismi9 adalah gelombang elasti9 (angmenjalar 9e seluruh bagian dalam bumi dan melaluipermu9aan bumi, a9ibat adan(a lapisan batuan (ang

patah se'ara tiba tiba atau adan(a suatu leda9an.Gelombang utama gempa bumi terdiri dari dua tipe(aitu gelombang bodi =Bod( a+e? dan gelombangpermu9aan =Sur1a'e a+es?.

• Gelombang seismi9 merambat dalam lapisan bumi

sesuai dengan prinsip (ang berla9u pada perambatangelombang 'aha(aF pembiasan dengan 9oe@sien bias,pemantulan dengan 9oe@sien pantul, hu9um2hu9umAermat, u(gens, Snellius dan lain2lain.


17/34

Gelombang Bodi Bod!"a#es$

• Gelombang bodi merupa9an gelombang (ang menjalarmelalui bagian dalam bumi dan biasa disebut 1ree wa+e9arena dapat menjalar 9e segala arah di dalam bumi.Gelombang bodi terdiri atas gelombang primer dan

gelombang se9under.• Gelombang primer merupa9an gelombang longitudinal

atau gelombang 9ompresional, gera9an parti9eln(a sejajardengan arah perambatann(a. Sedang gelombangse9under merupa9an gelombang trans+ersal atau

gelombang shear, gera9an parti9eln(a terleta9 pada suatubidang (ang tega9 lurus dengan arah penjalarann(a.


18/34


19/34

• Gelombang % (ang langsung a9an hilang pada jara9 lebihbesar dari ":!H, dan tida9 terlihat sampai dengan jara9

9urang dari "3!H.• Disebab9an 9arena adan(a inti bumi.

• Gelombang langsung % a9an men(inggung permu9aaninti bumi pada jara9 "!:H dan pada jara9 (ang a9an

mengenai inti bumi pada jara9 "33H.• Gelombang % timbul 9embali (aitu gelombang (ang

menembus inti bumi dengan dua 9ali mengalami re1ra9si.

• Menghilangn(a gelombang % pada jara9 "!:Hmemung9in9an untu9 menghitung 9edalaman lapisan inti

bumi.


20/34

• Guttenberg ="&":? mendapat9an 9edalamaninti bumi &!! 9m.

• Batas mantel dengan inti bumi merupa9ansuatu dis9ontinuitas (ang tajam.

• Daerah antara "!:H 2 "33H disebut sebagai #Shadow Cone#.

• alaupun gelombang bodi tida9 dapatmenembus inti bumi sebagai gelombangtrans+ersal.

• Inti luar bumi berupa uida.• *ntu9 penelitian tetap diasumsi9an 9eadaan

homogen, (aitu bagian luar bumi dan intibumi = dua media homogen (ang berbeda ?.


21/34


22/34

• -e'epatan gelombang % =5p? tergantung dari

9onstante Lame = λ ?, rigiditas = µ ?, dandensitas = ρ ? medium (ang dilalui dan se'ara

matematis dirumus9an sebagai beri9utF

ρ

µ λ *+=Vp


23/34

• Gelombang S mempun(ai gera9an parti9el

tega9 lurus terhadap arah penjalaran danmempun(ai 9e'epatan =5s? sebesar F

ρ µ =Vs

Menurut ?oisson kecepatan gelombang ? mempunyai kelipatan dari kecepatan

gelombang %.


24/34

Gelombang %erm&'aan S&rfa(e"a#es$

Gelombang permu9aan merupa9an gelombang elasti9 (angmenjalar sepanjang permu9aan bumi dan biasa disebut sebagai

tide waves.

Gelombang permu9aan terdiri dariF

a? Gelombang Lo+e =L? dan gelombang Ra(leigh =R?, (ang menjalarmelalui permu9aan bebas dari bumi. Gelombang L gera9anparti9eln(a sama dengan gelombang S dan memerlu9an media

(ang berlapis.b? Gelombang R lintasan gera9 parti9eln(a merupa9an suatu ellips.

Bidang ellips ini +erti9al dan berimpit dengan arahpenjalarann(a. Gera9an parti9eln(a 9e bela9ang =bawah majuatas mundur?. Gelombang R menjalar melalui permu9aan media

(ang homogen.'? Gelombang Stonel(, arah penjalarann(a seperti gelombang R

tetapi menjalar melalui batas antara dua lapisan di dalam bumi.

d? Gelombang )hannel, (aitu gelombang (ang menjalar melaluilapisan (ang ber9e'epatan rendah =low +elo'it( la(er? di dalam

bumi.


25/34

• Gelombang Lo+e dan Ra(leigh diberi simbul L dan LRdimana L sing9atan dari Long mempun(ai si1at periode

panjang dan adalah sing9atan dari uerwellen (aitunama lain dari Lo+e seorang 6erman (ang menemu9angelombang ini.

• Gelombang L dan LR menjalar sepanjang permu9aanbebas dari bumi atau lapisan batas dis9ontinuitas

antara 9era9 dan mantel bumi.• 0mplitude gelombang L dan LR terbesar pada

permu9aan dan menge'il se'ara e9sponensialterhadap 9edalaman.

•Bagian bumi berlapis2lapis dan tida9 homogen, (aitu F

". 0dan(a gelombang Lo+e tida9 dapat menjalar padapermu9aan suatu media (ang 9e'epatann(a nai9terhadap 9edalaman.

. 0dan(a perubahan dispersi 9e'epatan =+elo'it(

dispersion?.


26/34


27/34

Gera' parti'el gelombang %) S)L* dan L+


28/34

Gelombang ,r&stal Gempa bumi (ang berjara9 9urang dari "!H penjalaran

gelombangn(a mempun(ai 'ara2'ara tertentu. Gelombangseismi9 (ang menjalar melalui lapisan tersebut ada (anglangsung, ada pula (ang dibias9an melalui batas lapisan.Gelombang2gelombang seismi9 tersebut adalah F

• %g dan Sg, gelombang % dan S (ang melalui lapisan granit

dan langsung menuju 9e stasiun.

• %J dan SJ gelombang % dan S (ang melalui )onraddis9ontinuitas.

• %n dan Sn, gelombang % dan S (ang melalui Mohoro+i'i'

dis9ontinuitas.• Gelombang p%n dan s%n, gelombang p dan s (ang

dipantul9an dua 9ali masing2masing lewat permu9aan danlapisan batas moho.


29/34

Prinsip penjalaran gelombang pada lapisan kerak bumi model sederhana. OO adalah permukaan bumi; MM menunjukkan lapisan moho; S1, S2 & S3 menunjukkan stasiun

pencatat; 1, 2, & 3 merupakan titik pantul dan bias; i, ic, & ir berturut!turut

merupakan simbul sudut datang, sudut kritis dan sudut bias; Pg,Sg merupakan

gelombang langsung P & S pada lapisan granit; Pn,Sn adalah gelombang P & S "ang

mele#ati lapisan moho; sedang $1 & $2 adalah kecepatan gelombang pada kedua

lapisan.


30/34

• %rinsip penjalaran gelombang seismi9 melalui 9era9

9ontinental dua lapisan dengan 9emiringan dan bataslapisan tida9 rata. ) menunju99an simbul )onraddis9ontinuitas, sedang ang9a di pinngir 9anan berturutturut 9ebawah menunju99an 9e'epatan gelombang % danS dalam satuan 9mKs.


31/34

%rinsip penjalaran gelombang %n, p%n dans%n dengan model satu lapisan 9era9bumi


32/34

Sebagai petunju9 analisis pemba'aan seismogram, prinsip2prinsipberi9ut dapat dipa9aiF

• %eriode dominan gelombang 'rustal seperti %g, %J, %n, Sg, SJ,

Sn, dsb umumn(a adalah 9urang dari satu deti9. )atatan terbai9di seismogra1 periode pende9.

• 0mplitude gelombang S lebih besar dari %, dan terba'a jelaspada 9omponen horiContal.

• %ada jara9 episenter 9urang dari !! 9m =tergantung pada

model stru9tur 9era9 dan 9edalaman 1o9us?, gelombang (angpertama datang adalah %g dan ji9a lebih dari !! 9m gelombang(ang datang lebih dulu adalah %n.

• Gempa permu9aan =sangat dang9al? (ang jara9 episentern(a9urang dari ;!! 9m, sering menimbul9an gelombang permu9aan

Ra(leigh =Rg? dan 9elihatan jelas pada 'atatan seismogra19omponen +erti9al.

• Gempa lo9al dan regional (ang tida9 besar laman(a 'atatandalam seismogram =duration time? han(a beberapa menit.

• *ntu9 memudah9an pemba'aan sebai9n(a dila9u9an denganban(a9 stasiun, agar dapat membanding9ann(a.

Seismic Waves

d i l i i l l i . . i i


33/34

"a#e T!pe andnames$

%arti(le Motion T!pi(al -elo(it! Ot.er ,.ara(teristi(s

%,

,ompressional,%rimar(, Longitudinal

0lternating 'ompressions=#pushes$? and dilations=#pulls$? whi'h are dire'tedin the same dire'tion as thewa+e is propagating =alongthe ra( path? andthere1ore, perpendi'ular tothe wa+e1ront.

5% / 4 9mKs in t(pi'al

EarthNs 'rust O 9mKsin EarthNs mantle and'ore "./ 9mKs in water

!.: 9mKs in air.

% motion tra+els 1astest in materials, so the%2wa+e is the @rst2arri+ing energ( on aseismogram. Generall( smaller and higher1re7uen'( than the S and Sur1a'e2wa+es. %wa+es in a li7uid or gas are pressure wa+es,in'luding sound wa+es.

S, Shear, Secondary,!rans#erse

Alternating trans#erse motions+perpendicular to t"e direction of

propagation, and t"e ray pat"-commonly appro.imately polari/edsuc" t"at particle motion is in#ertical or "ori/ontal planes0

S1 2 3 4 km5s in typical

Eart"6s crust-71 408 km5s inEart"6s mantle-1 *08920: km5sin +solid inner core0

S9;a#es do not tra#el t"roug" fluids, so do not e.ist inEart"6s outer core +inferred to be primarily li


34/34

Documents

Lecture Seismologi