Seismologi

Seismologi berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu seismos yang berarti getaran atau goncangan dan logos yang berarti risalah atau ilmu pengetahuan. Orang Yunani menyebut gempa bumi dengan kata-kata seismos tes ges yang berarti Bumi bergoncang atau bergetar. Dengan demikian, secara sederhana seismologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari fenomena getaran pada bumi, atau dengan kata sederhana, ilmu mengenai gempa bumi. Seismologi merupakan bagian dari ilmu geofisika.

Gempa bumi besar yang terjadi pada tanggal 1 November 1755 di Lisboa, Portugal menghancurkan seluruh kota dan memicu tsunami besar, dapat dicatat sebagai tonggak awal pemicu perkembangan seismologi modern.

Seismologi tidak hanya mempelajari gempa bumi. Eksplorasi hidrokarbon (minyak bumi dan gas) juga diawali oleh survey seismik. Untuk keperluan ini, pemicu getaran dibuat manusia (bukan gempa bumi) dengan menggunakan semacam dinamit, lalu getaran yang dapat diterima beberapa penerima (receiver) disusun sedemikian rupa sehingga catatan getaran tersebut dapat menggambarkan kondisi bawah tanah.

Teori Seismologi :

I. Ruang Lingkup dan Sejarah Seismologi

Seismologi berasal dari bahasa Yunani, yaitu seismos yang berarti getaran atau goncangan dan logos yang berarti ilmu pengetahuan. Orang Yunani menyebut gempa bumi dengan kata-kata seismos tes ges yang berarti Bumi bergoncang atau bergetar. Dengan demikian, secara sederhana pengertian seismologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari gempa bumi. Tetapi karena perkembangan dari dari pengetahuan dan teknologi , seismologi telah tumbuh menjadi sangat luas dengan bertambahnya beberapa cabang lain maka pengertian dari seismologi adalah ilmu yang mempelajari gempa bumi dan getaran tanah lainnya. Studi tentang seismologi itu sendiri tetap menjadi inti dari ilmu seismologi. Cabang seismologi yang mempelajari selain dari gempa bumi antara lain adalah seismologi teknik, seismologi prospecting, seismologi nuklir, seismologi forecasting. seismologi sendiri merupakan cabang dari solid earth phisics yang merupakan cabang dari geofisika. Sedang geofisika sendiri merupakan cabang dari geosains seperti ditunjukkan pada bagan di bawah ini

 

Obyek penelitian bidang seismologi adalah bagian dalam bumi sedang pengamatannya dilakukan di permukaan, sehingga sering mengalami kendala, dimana hasil interpretasinya antara peneliti yang satu dengan peneliti lainnya sering berbeda. Seismologi menjadi ilmu pengetahuan sendiri sejak permulaan abad 20, tetapi dasar teorinya seperti teori elastisitas telah berkembang sejak pertengahan abad 19 oleh Cauchy dan Poisson. Sedangkan pengamatan gempabumi dengan akibat-akibatnya telah dimulai sejak permulaan zaman sejarah.

Alat pencatat gempa pertamabumi pertama kali dibuat pada abad pertama dengan prinsip yang sangat sederhana seismocope. Di Indonesia pengamatan gempabumi secara instrumental dilakukan pertama kali pada tahun 1898 dengan seismograf Ewing yang dioperasikan oleh pemerintah Hindia Belanda, kemudian pada tahun 1908 dipasang seismograf Wiechert yang sampai saat ini masih bisa dilihat di Stasiun Geofisika Jakarta. Alat ini menggunakan sistem pendulum dimana berat pendulumnya sendiri sekitar satu ton.

II. Struktur Bumi

Bumi secara umum terdiri dari beberapa lapisan yaitu bagian paling atas disebut litosfer atau crust, lapisan di bawahnya adalah astenosfer atau mantel dan yang paling bawah adalah inti bumi.

Kerak bumi

Kerak bumi atau crust merupakan lapisan paling atas dari susunan bumi dan sangat tipis dibanding dengan lapisan lainnya. Lapisan kerak bumi memiliki lapisan yang bervariasi antara 25-40 km di daratan dan bisa mencapai 70 km di pegunungan, sedang di bawah samudra ketebalannya lebih tipis yaitu mencapai 5 km. Lapisan ini dibagi menjadi dua bagian yang dipisahkan oleh lapisan diskontinuitas conrad, berturut-turut dari permukaan adalah lapisan yang mewakili batuan basal. Di bawah samudra lapisan granit umumnya tidak ditemui. Kerak bumi berbentuk materi padat, terdiri dari sedimen, batuan beku, dan metarmofosis dengan unsur utama oksigen dan silikon. Densitas rata-rata 3.9 gr/cm3, merupakan 0.3 % dari masa bumi dan 0.5 % dari volume bumi secara keseluruhan.

Antara kerak dan mantel terdapat lapisan diskontinuitas yang disaebut lapisan Mohorovicic dan sering disebut dengan lapisan M. Kecepatan gelombang longitudinal atau gelombang kompresi pada lapisan ini berkisar antara 6.5 km/detik sampai 8 km/detik.

Mantel Bumi

Lapisan mantel bumi membujur kedalam mulai dari lapisan moho sampai lapisan inti bumi pada kedalaman sekitar 2900 km. Mantel sebagian besar dipertimbangkan sebagai lapisan padat. Lapisan ini dapat dibagi dua bagian masing-masing mantel atas atau astenosfer dan mantel bawah. Mantel atas membujur sampai kedalaman 1000 km di bawah permukaan. Kecepatan gelombang kompresi pada lapisan bumi semakin dalam semakin cepat mulai dari 8 km/detik sampai13.7 km/detik di bawah lapisan moho. Pada kedalaman 100 km sampai 250 km di bawah permukaan bumi terdapat lapisan berkecepatan rendah (LVL). Lapisan LVL diperkirakan berupa liquid atau materi cair yang panas, dengan rigiditas rendah serta kecepatan gelombang seismik bisa turun 6 % dari kecepatan lapisan moho. Mantel bawah kecepatan gelombang seismiknya secara gradual naik sesuai dengan kedalamannya. Pada lapisan mantel bawah tidak ada lapisan diskontinuitas yang berfungsi sebagai pembias dan pemantul gelombang seismik. Mantel bumi terdiri dari oksigen, magnesium silikat dan sedikit ferum. mantel merupakan 68.4 % dari massa bumi dan 83.3 % dari volume bumi.

Inti Bumi

Inti bumi adalh lapisan paling dalam dari bumi. Lapisan ini diperkirakan mempunyai jari-jari 3500 km dan terdiri dari dua bagian masing-masing inti luar (oute core) dan inti dalam (inner core). Lapisan inti luar membujur sampai kedalaman sekitar 5100 km di bawah permukaan bumi dan diperkirakan berupa fluida, karena dari catatan seismogram gelombang shear tidak teridentifikasi. Kecepatan gelombang kompresi pada lapisan inti luar naik sesuai kedalaman antara 8-10 km/detik, sedang pada lapisan inti dalam kecepatannya juga naik antara 10-13,7 km/detik.

Pada inti dalam gelombang shear dapat teridentifikasi kembaali sehingga diperkirakan tersusun dari material padat. Materi inti luar terdiri dari besi dan nikel dalm bentuk cair/fluida sedang inti dalam dengan materi yang sama tetapi dalam bentuk padat.

Inti luar yang berupa materi tak padat dengan densitas 10.5 gr/cm3 merupakan 15.4 % dari volume bumi dan 29.2 % dari massa bumi. Materi yang tak padat ini diapit oleh dua materi padat (mantel dan inti dalam) yang seolah-olah membentuk sandwich dan bergerak terus akibat efek rotasi dan revolusi bumi. Hal ini terutama yang menjadi sumber medan magnet bumi.

Inti dalam merupakan bagian kecil dibanding mantel dan inti luar, yaitu 0.8 % dari volume bumi dan 2.1 % dari massa bumi tetapi mempunyai densitas paling besar yaitu rata-rata 14.53 gr/cm3.

III. Gempa Bumi

A. Penyebab Gempa Bumi

 Litosfer pada mulanya berupa lempeng raksasa yang disebut pangea kemudian karena adanya arus konveksi pada lapisan astenosfer sehingga menyebabkan lempeng tadi bergerak dan terbagi menjadi segmen-segmen atau lempeng-lempeng yang lebih kecil. Arus konveksi adalah arus yang mendorong aliran material yang diakibatkan perbedaan tekanan, arah arus konveksi berupa siklus putaran. Seperti pada proses pemanasan air panas dalam bejana, dimana air yang ada di bawah akan didorong ke atas, kesamping kemudian kembali lagi ke bawah. Lebih jelasnya bisa lihat gambar arus konveksi berikut. Sampai sekarang lempeng-lempeng tadi masih terus bergerak. Lempeng-lempeng tersebut antara lain: lempeng indoaustralia, lempeng pasifik, lempeng eurasia, lempeng antartika, lempeng amerika selatan, lempeng amerika utara dll. Teori ini disebut dengan teori lempeng tektonik yang pertama kali dikemukakan oleh alfred weigner.

Pergerakan lempeng tadi memiliki kecepatan dan gerak relatif yang berbeda antar lempeng satu dengan lempeng yang lainnya. Yaitu divergen, konvergen dan gerak mendatar. Pada bentuk divergen kedua lempeng saling menjauh sehingga selalu terbentuk material baru dari dalam bumi yang menyebabkan munculnya pegunungan di dasar laut yang disebut mid oceanic ridge. Pada bentuk konvergen kedua lempeng bergerak saling mendekat. Pada area konvergen ditandai dengan adanya penyusupan lempeng satu terhadap lempeng lainnya atau disebut dengan zona subduksi. Zona subduksi ini menyusup sampai kedalaman 700 km dibawah permukaan bumi dan pada batas pertemuan ditandai dengan adanya palung laut atau trench. Bentuk konvergen berasosiasi terhadap sumber gempa dan gunung api. Lempeng-lempeng di Indonesia sendiri termasuk pada bentuk ini. Sedang pada gerak mendatar kedua lempeng bergerak saling mendatar. Pada bentuk ini bisa terjadi gempa bumi tapi biasanya tidak menyebabkan tsunami besar.

Akibat pergerakan lempeng tektonik, maka di sekitar perbatasan lempeng akan terjadi akumulasi energi yang disebabkab baik karena tekanan, regangan ataupun gesekan. Energi yang terakumulasi ini jika melewati batas kemampuan atau daya elastisitas batuan maka akan menyebabkan patahnya batuan tersebut.

Jadi gempa bumi merupakan manifestasi dari getaran lapisan batuan yang patah yang energinya menjalar melalui badan dan permukaan bumi berupa gelombang seismik. Energi yang dilepaskan Pada saat terjadinya patahan tersebut dapat berupa energi deformasi, energi gelombang dan lain-lain.

Pusat patahan di dalam bumi dimana gempa bumi terjadi disebut fokus atau hiposenter, sedang proyeksi hiposenter yang berada di permukaan bumi disebut episenter.

Reaktivasi Setelah Gempa Aceh Indonesia sebagai zona pertemuan beberapa lempeng dan zona subduksi raksasa tentunya sangat berpotensi dengan bencana gempa bumi dan tsunami. Tapi tentu ada hikmah di balik semua bencana tadi, termasuk kita harus memikirkan dan mempelajari proses terjadinya sehingga bisa dicegah ataupun diminimalkan dampaknya. Gempa-gempa bumi baik besar maupun kecil sudah sering terjadi pada negeri ini. Namun ada satu pertanyaan yang muncul ketika akhir- akhir ini intensitas gempa bumi terlalu sering terjadi atau bisa dikatakan adanya anomali. Dari pertanyaan tadi coba kita jawab dengan teori-teori yang sudah ada.

Teori-teori tersebut diantaranya,

1.Periode ulang gempa bumi

Secara statistik suatu gempa bumi akan terjadi secara berulang dalam kurun waktu tertentu, biasanya puluhan sampai ratusan tahun tergantung dari besarnya gempa bumi. Karena gaya-gaya yang bekerja pada suatu sistem patahan sangat komplek maka periode ulang suatu gempabumi yang diperkirakan secara statistik ini masih sangat kasar. Lalu apa hubungannya periode ulang dengan sering terjadinya gempa bumi? Hubungannya erat sekali, yaitu jika periode ulang gempa bumi baik yang puluhan tahun ataupun ratusan tahun tadi saling bertemu dalam kurun waktu berdekatan sehingga intensitas gempabumi dalam kurun waktu tersebut meningkat. Itulah yang terjadi di Indonesia akhir-akhir ini.

2.Reaktifasi gempa bumi

Lempeng-lempeng bumi raksasa yang kita ketahui selama ini (Eurasia, pasifik, indo-australia dll.) ternyata permukaannya tidak utuh, tetapi terdiri dari segmen-segmen atau blok-blok yang lebih kecil yang saling bersinggungan. Seperti potongan-potongan kertas yang ada di atas kertas utuh yang lain. Jika terjadi gempa bumi di segmen tertentu maka akan mempengaruhi gempa bumi di segmen yang lain. Teori ini bisa dijelaskan secara sederhana dengan model rentetan balok atau slider block model, dimana segmen-segmen tadi dimisalkan oleh balok-balok yang saling terhubung oleh pegas atau per, yang memiliki berat dan jenis berbeda, gaya gesek berbeda, kecepatan berbeda dan konstanta pegas yang berbeda pula (lihat gambar).

 

Blok-blok ini akan bergerak seandainya gaya yang terjadi lebih besar dari gaya gesek dan gaya tolak pegas. Dan blok ini bergerak tidak mengikuti urut-urutan sederhana, oleh karena itu pola perpindahan gempa bumi dan cara meramalkannya masih belum diketahui. Gempa Aceh 26 desember 2004 silam, oleh para ahli dikatakan sebagai biang keladi pemicu dari gempa bumi yang akhir-akhir ini terjadi, khususnya di daerah Sumatra. Karena energi yang dilepaskan sangat besar (8,9 SR) maka gempa aceh ini lebih mudah mempengaruhi segmen-segmen yang lain. Kita lihat saja 3 tahun setelah gempa aceh, tercatat telah terjadi 57 kali gempa bumi di daerah Sumatra dengan magnitude diatas 6 SR, berbeda dengan 3 tahun sebelum terjadinya gempa aceh hanya tercatat 8 kali gempa bumi dengan area dan magnitude yang sama. Rangkaian gempa bumi di sumatra (setelah gempa aceh) diantaranya gempa Nias, Padang, dan Bengkulu. Contoh lain adalah gempa jogja 27 mei 2005 di mana epicenter (pusat gempa) yang terletak di laut memicu patahan opak yang ada di darat untuk patah.

 

Jadi kita harus waspada karena indonesia hampir semua wilayahnya adalah rawan gempabumi. Buat apa kita menunggu ramalan gempabumi yang belum pasti (belum ada metode untuk ramalan gempabumi yang tepat) lebih baik kita membekali dengan pengetahuan tentang mitigasi bilamana terjadi gempabumi ataupun tsunami. (artadi/referensi:USGS,BMG,Rovicky.wordpress.com dan sumber lainya )

Tsunami :

 

Tsunami adalah istilah dalam bahasa Jepang yang pada dasarnya menyatakan suatu gelombang laut yang terjadi akibat gempa bumi tektonik di dasar laut. Magnitudo Tsunami yang terjadi di Indonesia berkisar antara 1,5-4,5 skala Imamura, dengan tinggi gelombang Tsunami maksimum yang mencapai pantai berkisar antara 4 - 24 meter dan jangkauan gelombang ke daratan berkisar antara 50 sampai 200 meter dari garis pantai.

Berdasarkan Katalog gempa (1629 - 2002) di Indonesia pernah terjadi Tsunami sebanyak 109 kali , yakni 1 kali akibat longsoran (landslide), 9 kali akibat gunung berapi dan 98 kali akibat gempabumi tektonik.

Yang paling mungkin dapat menimbulkan tsunami adalah : gempa yang terjadi di dasarkan laut, kedalaman pusat gempa kurang dari 60 km, magnitudo gempa lebih besar dari 6,0 skala Richter, serta jenis pensesaran gempa tergolong sesar naik atau sesar turun. Hal diatas yang memicu terjadinya tsunami di daerah Kepulauan Seram, Ambon, Kepulauan Banda dan Kepulauan Kai.

Gempa yang menimbulkan tsunami sebagian besar berupa gempa yang mempunyai mekanisme fokus dengan komponen dip-slip, yang terbanyak adalah tipe thrust (Flores 1992) dan sebagian kecil tipe normal (Sumba 1977).Gempa dengan mekanisme fokus strike slip kecil sekali kemungkinan untuk menimbulkan tsunami.

Magnet Bumi :

KEGIATAN OPERASIONAL MAGNET BUMI, IONOSFERA DAN LISTRIK UDARA

I. PENDAHULUAN
Badan Meteorologi dan Geofisika ( BMG ) juga bertugas melakukan pengamatan magnet bumi, ionosfera dan listrik udara.
Saat ini BMG memiliki 3 ( tiga ) stasiun pengamatan magnet bumi ( geomagnetic observatory ), yaitu :

1. Tangerang
2. Tuntungan ( Medan ) dan
3. Tondano ( Manado )

Pengamatan ionosfera di stasiun geofisika Tangerang terhenti sejak tahun 1988, karena peralatan ionsonde sudah rusak. Pengamatan listrik udara / petir dengan menggunakan alat selama ini dilakukan di stasiun Meteorologi dan Geofisika seperti : Kupang, Tangerang, Manado, Palu , Tretes, Kotabumi, Jayapura dan Padang. Sekarang ini hanya 4 stasiun yang masih dapat mengoperasikan alat tersebut , yaitu : Jayapura, Kotabumi, Kupang dan Padang.

II. PENGAMATAN MAGNET BUMI, IONOSFERA DAN LISTRIK UDARA
A. PENGAMATAN MAGNET BUMI meliputi :

1. Pengamatan Variasi Magnet Bumi Harian.
   Besaran medan magnet bumi yang terdiri dari komponen Horizotal ( H ), Vertical ( V ), total ( F ) dan deklinasi ( D ) selalu berubah tergantung dengan kondisi sunspot.
2. Pengukuran medan magnet bumi secara absolut
   Untuk mengkalibrasi pengamatan variasi medan magnet bumi harian.

 

B. PENGAMATAN IONOSFER

Lapisan ion di atmosfera juga dipengaruhi oleh keaktifan sunspot di matahari, sehingga ketebalan ionosfera berubah setiap saat yang menimbulkan efek terhadap komunikasi radio dan satelit. Pengamatan ketebalan ionosfera dilakukan dengan alat yang disebut " ionosonde ".

 

C. PENGAMATAN LISTRIK UDARA DAN PETIR

1. Pengamatan listrik udara atau petir ( ligthning ) sudah dilakukan di beberapa stasiun Geofisika seperti: Manado, Kotabumi, Kupang dan Jayapura.
2. Pengumpulan data hari guruh dari seluruh stasiun Meteorologi dan Geofisika di Indonesia.

 

APLIKASI DATA MAGNET

A. NASIONAL

Data magnet digunakan untuk kepentingan :
1. Navigasi penerbangan dan pelayaran
Untuk petunjuk arah yang diperlukan data deklinasi magnet bumi disuatu tempat
Koreksi arah jarum kompas terhadap Utara sebenarnya.

2. Pembuatan peta Topografi
Dalam pembuatan peta Topografi skala besar harus dicantumkan notasi deklinasi
Magnet disetiap lembar peta.

3. Survey Geologi dan Geofisika
Setiap survey Geologi dan Geofisika yang menggunakan metode magnet, memerlukan
Data variasi data harian dari stasiun-stasiun magnet bumi di Indonesia. Data ini
Koreksi data lapangan selama dilakukan survey.

 

B. INTERNASIONAL

Mendukung dan melengkapi data internasional Geomagnetic Reference field ( IGRF ) dalam rangka pertukaran data Internasional dengan International Association of Geomagnetism and Aeronomy ( IAGA ) dan World Data Center ( WDC ).

C. INSTITUSI YANG MEMBUTUHKAN DATA GEOMAGNETIK

1. Hydro Oseonografi TNI - AL
2. Direktorat Keselamatan Penerbangan
3. Direktorat Navigasi, Perhubungan Laut
4. MABES TNI - AU
5. BAKOSURTANAL
6. Dinas Topografi TNI - AD
7. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi ( P3G )
8. Pusat Pangembangan Geologi Kelautan ( PPGL ).

 

APLIKASI DATA IONOSFERA

Data ionosfera sangat diperlukan untuk komunikasi HF, penentuan posisi dengan penerima GPS single frekuensi.

APLIKASI DATA LISTRIK UDARA DAN PETIR

Data petir diperlukan untuk perencanaan pembangunan transmisi tegangan tinggi dan jaringan komunikasi.

 

III. ANALISA PENGOLAHAN DATA MAGNET BUMI, IONOSFERA DAN LISTRIK UDARA
A. ANALISA PENGOLAHAN DATA MAGNET BUMI

1. Menganalisis magnetogram untuk menentukan adanya gangguan magnet.
2. Membaca magnetogram untuk menentukan harga variasi magnet setiap detik, menit atau jam.
3. Menentukan harga K - indeks.

 

B. ANALISIS DAN PENGOLAHAN DATA IONOSFERA
C. ANALISIS DAN PENGOLAHAN DATA LISTRIK UDARA

III.1. Pembinaan Pengumpulan dan Penyebaran Data Geofisika ( Magnet Bumi, Ionosfera Dan Listrik Udara ) meliputi :

1. Menerima data megnet bumi dan coding dari luar negeri
2. Meminta data queit dan disturbed kepada International Service of Geomagnetic Indices untuk dikirim ke Stasiun Magnet Bumi Medan, Tangerang dan Manado.
3. Mengadakan verifikasi bulletin Balai Wilayah khususnya data magnet.
4. Mengadakan verifikasi data magnet absolut, relatif komponen H,D,Z, Stasiun Magnet Tuntungan dan Tangerang.

 

III.2. Pembinaan Pengolahan dan Analisa Data Geofisika ( Magnet Bumi, Ionosfera, dan
Listrik Udara ) meliputi :

1. Pengolahan data magnet bumi, ionosfera dan listrik udara.
2. Kompilasi data hari guruh dari stasiun synoptic dan geofisika seluruh Indonesia.

 

III.3. Pembinaan Penyajian dan Pelayanan Jasa / Data Geofisika ( Magnet Bumi, Ionosfera
Dan Listrik Udara ) meliputi :

1. Mengikuti penyusunan Peta Standar Anomali Magnit Bumi, gaya berat di PPGL
2. Pelayanan data magnet bumi untuk kepentingan Nasional dan Internasional
3. Pelayanan Data Hari Guruh
4. Merencanakan survey Epoch 2000 - 2005

 

IV. LINGKUNGAN HIDUP
Dalam kaitannya dengan lingkungan hidup, Sub Bidang Magnit Bumi dan ILU mempunyai
Peran dalam hal :

1. Keselamatan penerbangan , navigasi, dan pemetaan, sumber daya alam memerlukan data variasi magnit.
2. Data petir dan Hari guruh digunakan untuk perencanaan instalasi telekomunikasi dan listrik.
3. Perhitungan astronomi untuk menentukan arah geografis ( true north ) dan pengamatan matahari untuk posisi suatu tempat

Tanda Waktu :

 

 Dalam bidang Tanda waktu BMG menyiarkan sinyal Tanda Waktu dari Jam Atom Cesium yang dipancarkan melalui RRI,TVRI, Radio Pantai Bekasi yang bermanfaat untuk pencocokan waktu. Bekerjasama dengan Dept. Agama RI, sebagai anggota Badan Hisab Rukyat tu turut berperan serta dalam penyajian data hilal di 75 Kota di Indonesia yang didistribusikan melalui Stasiun-stasiun BMG yang dimanfaatkan dalam penetapan awal bulan Ramadhan dan Syawal untuk Umat Islam.Selain itu membuat DAFTAR TINGGI & AZIMUTH MATAHARI UNTUK KOTA-KOTA DI INDONESIA (SOLAR CHA