Why on earth do westudy earthquakes?

Setiap hari rata-rata terjadi gempa 50 kali di seluruh penjuru dunia.

Setiap beberapa hari, satu gempa yang terjadi mampumenghancurkan struktur bangunan.

Gempa bumi merupakan fenomena alam yang seringmematikan dan merusak kehidupan manusia.

Gempa di Tangshan (China) 27 Juli 1976

Gempa di Aceh 25 Desember 2004 menimbulkan tsunami

Gempa di Yogyakarta 27 Mei 2006

Fenomena gempa bumi selalu menyisakan berbagai pertanyaan yang belum terjawab meski teknologi manusia telah maju.

?

‘Sebagian kecil fenomena gempa bumi’ dapat dipelajarimenggunakan sains SEISMOLOGI, yang mempelajari gelombang yang merambat di dalam bumi dan sifat-sifat fisika gempa itu sendiri.

Setiap kejadian gempa bumi akan terpancarkan gelom-bang seismik yang merambat melalui material bumi. Perambatan gelombang seismik di bagian permukaanbumi akan menghasilkan gerakan tanah/batuan, yangwalaupun pergeserannya kecil namun dapat terdeteksioleh instrumen seismograf yang tersebar di bumi.

SEISMOLOGI

TEORI

۩ Analisis penjalaran gelombang pada media kompleks۩ Kajian interior bumi

EKSPLORASI

۩ Pemetaan rinci struktur sub surface untuk eksplorasi; hidrokarbon, batubara dan mineral bijih.۩ Pada tahap evaluasi reservoir dapat digunakan sebagai piranti EOR

GEMPA

۩ Studi meka- nisme fokus۩ Studi isose- ismisitas

GEOTEK

۩ Penentuan kekuatan tanah/batuan۩ Penentuan zone lemah pada pe- rencanaan infra struktur

Informasi yang tersedia dalam Seismologi Gempa bumi masihmengandung derajat ketidakpastian yang bervariasi.

Contoh:☻ Laju rerata gel P melalui mantel☻ Damping energi seismik pada bagian inti bumi☻ Dan lain-lain

Parameter tersebut diperoleh hanya melalui pendekatan.

Walaupun teknologi yang dikembangkan manusia sudah sedemikianmutakhir namun dalam bidang ‘seismologi gempa bumi’ masih saja menyisakan sederetan pertanyaan yang belum terjawabkan, atau mungkin tidak akan terjawab.

Secara kualitatif Seismologi telah muncul sejak manusia mengalami dan merasakan fenomena gempa bumi:

۩ Pemikiran awal manusia kuno : gempa bumi berhu- bungan dengan takhayul yang tidak dapat dipertang- gungjawabkan secara ilmiah.

۩ Aristoteles (520 SM) : gempa bumi adalah fenomena alam yang berhubungan dengan kegiatan gunung api.

۩ Pada 1900-an gempa bumi dikaitkan dengan proses patahan.

۩ Pada 1968 pemahaman distribusi seismisitas berkaitan dengan teori tektonik lempeng.

Secara kuantitatif Seismologi termasuk sains yang relatifbaru. Pada awal abad 18 para ahli fisika dan matematika banyak yang membahas mengenai teori gelombang se-cara umum, sebagian lagi mengkhususkan pada gelom-bang yang menjalar dalam bumi.

Pada 1857 gempa besar mengguncang Naples (Italia), Robert Mallet (Irlandia) memberikan hipotesa : bahwagempa bumi menyebarkan gel. seismik secara radial dari titik fokus (hiposenter) dan titik fokus tersebut dapat dicari posisinya dengan memproyeksikan gelom-bang tersebut ke arah belakang.

Richard Oldam (1900) membuat laporan tentang iden-tifikasi gelombang P dan S serta gelombang permukaanpada seismogram. Enam tahun kemudian beliau men-deteksi terdapatnya inti bumi berdasarkan tidak mun-culnya gelombang P & S langsung, pada jarak sumber sampai penerima lebih dari 100o.

Andrija Mohorovičić (1909) mengamati penjalaran gelombang seismik dan memperlihatkan ketidakme-nerusan kecepatan (velocity discontinuity) yang me-misahkan antara kerak dan mantel bumi (bidang ini dikenal dengan nama bidang MOHO).

Beno Guttenberg menerbitkan tabel (1914) dengan fasa inti (gelombang-gelombang yang menembus atau terpantul dari inti) dan melaporkan hasil perhitungan yang pertama secara akurat kedalaman inti cair 2900km(sangat dekat dengan hasil perhitungan mutakhir 2889km)

Pada 1936, Inge Lehmann menunjukkan inti dalam ber-sifat padat, dan pada 1940 Harold Jeffreys & KE. Bullenmenerbitkan versi akhir tabel waktu penjalaran gelom-bang untuk sejumlah fase seismik yang dikenal sebagaitabel JB. Sampai saat ini masih digunakan dan hanyamengandung perbedaan waktu beberapa detik denganmodel terakhir.

Peningkatan jumlah stasiun seismologi sejak awal 1900anmemungkinkan setiap gempa terdeteksi secara rutin.Implikasinya adalah diketahuinya pola distribusi penye-baran gempa mengikuti sabuk tertentu.

Bagaimanapun, makna pola sabuk-sabuk ini tidak secarapenuh disadari hingga sampai tahun 1960-an, sebagai ba-gian dari revolusi teori tektonik lempeng dalam perkem-bangan sains kebumian.

Pada waktu itu telah diketahui kenampakan permukaanbumi secara umum ditentukan oleh gerakan-gerakanrelatif dari sejumlah lempeng yang mengapung secaraperlahan dalam skala waktu geologi.

Gerakan relatif antar lempeng berdekatan memberireaksi gempa bumi di sepanjang batas-batas lempeng tsb.

Lempeng-lempeng mengembang di sepanjang pematangtengah samudra (Mid Oceanic Ridge) dimana akan ter-bentuk lempeng samudra baru.

Proses inilah yang menyebabkan pecahnya dan memi-sahnya lempeng Eropa dan Afrika dengan Amerika (teori apungan samudra yang dihipotesakan oleh AlfredWegener, 1915).

Lempeng-lempeng yang menunjam pada zone subduksiakan terdaur ulang di dalam mantel.

Sesar geser besar semacam sesar San Andreas di Cali-fornia, merupakan hasil gerakan menggeser (transverse)antar lempeng.

Batas-batas lempeng sepanjang kontinen ditandai olehseismisitas yang terdistribusi, seperti yang berlaku diHimalaya antara lempeng India dan lempeng Eurasia.

IndiaKashmirPakistan

Ked

alam

an (k

m)

Pada tahun 1960-an, ahli-ahli seismologi mampu menun-jukkan bahwa focal mechanism dari kebanyakan gempa-gempa besar adalah konsisten dengan yang diharapkandari teori tektonik lempeng.

Gempa dengan fokus yang dalam dapat diamati di se-panjang bidang miring dari zone seismisitas (biasa di-sebut zone Wadati-Benioff) yang dapat ditelusuri sam-pai kedalaman hampir 700km; zone ini dinyatakan se-bagai lokasi penunjaman lempeng samudra.

Keberadaan gempa dalam (>300km) menimbulkan satupertanyaan, karena tekanan dan temperatur yang tinggipada kedalaman tersebut semestinya membuat keba-nyakan material akan berubah fasa. Bahkan saat inimekanisme fisika gempa dalam belum diketahui denganbaik dan masih menjadi sumber perdebatan.

Tulisan-tulisan dan diskusi ilmiah kebanyakan berkaitandengan seismologi struktur, yaitu menggunakan re-kaman gelombang seismik untuk mempelajari strukturinternal bumi. Laporan juga banyak dibuat dalam peme-lajaran tentang fisika bumi.

H.F. Reid (1906) mengkaji survei seis-mik dengan bentangan melintasi se-sar San Andreas yang dilakukan se-belum dan sesudah gempa. Analisis-nya menuntun pada teori pantulan elastik (Elastic Rebound Theory)mengenai asal-usul gempa bumidimana terjadi akumulasi tekanan ge-ser (shear stress) secara perlahan,pada saat tekanan melampaui elasti-sitas material, dengan tiba-tiba ge-seran (strain) terlepas di sepanjangzone patahan.

What is the Elastic Rebound Theory?

• Explains how energy is stored in rocks– Rocks bend until the

strength of the rock is exceeded

– Rupture occurs and the rocks quickly rebound to an undeformed shape

– Energy is released in waves that radiate outward from the fault

Faults

SEISMOGRAF

Pada awalnya seismograf dirancang menggunakan Pendulum tak berpenahan (Undamped Pendulum), yang tidak merekam gempa secara kontinu, meskipunkadang-kadang awal terjadinya gempa dapat terukur.

Seismograf perekam waktu pertama kali dibuat di Italiapada 1875 oleh Filippo Cecchi. Kemudian dengan cepatinstrumen dengan kualitas tinggi dikembangkan diJepang, dimulai dengan pendulum horisontal yangmerekam pada tabung kaca yang berputar.

Pengamtan gempa jauh (teleseism) pertama kali dibuatdi Postdam (1889) untuk pengamatan gempa di Jepang.

Seismograph

Pada 1887, seismograf Amerika pertama dipasang dipusat pengamatan Lick, San Jose, California yang tidak lama kemudian merekam gempa San Fransisco (1906).

Sampai kurun waktu ini, seismograf yang dibuatumumnya undamped pendulum.

Pada 1898, E. Wiechert memperkenalkan seismografdengan viscous damping yang mampu menghasilkanrekaman untuk seluruh kejadian gempa.

Seismograf elektromagnetik pertama, dimana digu-nakan pendulum bergerak (moving pendulum) untukmenghasilkan arus listrik dalam suatu kumparan telahdikembangkan oleh B.B. Galitzen (1900) yang memba-ngun rangkaian stasiun gempa melintasi Rusia.

Pada 1961 terbentuklah World Wide StandardizedSeismograph Network (WWSSN) yang bermaksudmeningkatkan kinerja jaringan stasiun seismografdan kalibrasi instrumen. Ketersediaan rekaman gem-pa dari jaringan seismograf ini telah meningkatkanproduksi katalog lokasi gempa yang lebih akurat.

Kemunculuan komputer pada 1960-an merubah dasarseismologi bola bumi, dengan memungkinkan analisisdari kumpulan database dan masalah-masalah yanglebih kompleks serta membantu penentuan lokasigempa bumi.

Sejak 1976 data mulai tersedia dari seismograf dalambentuk digital. Rekaman seismogram gempa lebihmudah diperoleh, dengan sistem online dari pusatdatabase dengan format yang standar.

Pengunaan ukuran gempa secara meluas, pertama kalidipelopori oleh Charles Richter (1935) untuk mengukurgempa California dengan skala Magnitude. Skala iniberupa bilangan logaritmik sehingga nilai kisaran kecildari skala magnitud Richter dapat mendiskripsi variasigempa bumi yang besar.

Skala gempa bumi terkecil yang dapat dirasakan mem-punyai magnitud 3, sementara gempa besar seperti di Aceh 2004 mempunyai skala magnitud 9.