GEMPA BUMI-2015

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

1/13

Geologi Dinamik - Gempa Bumi

FileofGM-2006 1

GEMPA BUMI

Gempa bumi adalah suatu sentakan asli yang terjadi di bumi, bersumber dari dalam

bumi yang kemudian merambat ke permukaan (Katili, 1966). Pada dasarnya gempa

bumi dapat dibedakan menjadi :

gempa bumi gunungapi,

gempa bumi tektonik,

gempa bumi robohan.

1.1.

Gempa Bumi Gunungapi

Gempa gempa gunungapi merupakan gempa yang disebabkan oleh letusan

gunungapi, bersifat lemah dan hanya akan terasa di sekitar tubuh gunungapi itu

saja.

Gempa bumi jenis ini dapat terjadi sebelum, selama, atau sesudah letusan

gunungapi.

Adanya getaran dalam bumi seperti ini disebabkan gesekan magma dengan dinding

batuan yang diterobos pada saat magma naik kepermukaan, di samping adanya

tekanan gas pada saat terjadi peledakan hebat.

Perpindahan mendadak dari magma pada tubuh dapur magma juga dapat

menyebabkan terjadinya gempa bumi gunungapi, dan sekitar 75 % gempa yang

ada yang pernah mengguncang bumi adalah jenis gempa ini.

1.2. Gempa Bumi Tektonik

Gempa bumi tektonik disebabkan adanya pergeseran-pergeseran di dalam bumi

secar tiba-tiba.

Gejala ini sangat erat hubungannya dengan pembentukan gunungan yang biasanya

diikuti dengan pembentukan sesar-sesar baru.

Ketegangan-ketegangan yang terjadi di dalam bumi pun akan mengaktifkan kembali

sesar-sesar lama yang sudah tidak aktif, yang kalau pergerakan tersebut cukup

besar dan terekam oleh seismograf akan menyebabkan terjadinya gempa bumi

tektonik.

1.3. Gempa Bumi Robohan

Gempa bumi robohan biasanya terjadi setempat seperti di daerah pertambangan,

lereng tebing yang curam, daerah kars dan sebagainya.

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

2/13


FileofGM-2006 2

Peruntuhan yang terjadi di daerah-daerah demikian sering menciptakan getaran

gempa yang dikelompokkan ke dalam gempa bumi robohan.

Gempa jenis ini sangat jarang terjadi dan hanya 8% yang termasuk jenis ini.

Umumnya gempa bumi yang besar disebabkan oleh pemecahan batuan di dalam bumi

yang segera diikuti oleh usaha pengembalian ke kedudukan setimbang (teori pantulan

elastis; H.F.Reid, 1911).

Pelepasan tenaga di dalam bumi inilah yang kemudian dirambatkan ke permukaan

sebagai gelombang gempa, dan tenaga potensial yang ada telah diubah menjadi

tenaga gerak.

Adanya goncangan susulan (after shock)menunjukkan bahwa usaha pengembalian ke

bentuk setimbang tidak dapat dipenuhi seketika, tapi secara bertahap.

2. PERISTILAHAN YANG BERHUBUNGAN DENGAN GEMPA BUMI

Hiposentrum : sumber gempa bumi yang terletak di dalam bumi.

Episentrum : sumber gempa bumi yang terletak di permukaan bumi.

Fokus gempa : jarak antara episentrum dengan hiposentrum.

Episentral : jarak antara titik episentrum dengan stasiun pencatat gempa. Jarak

episentral biasanya dihitung dalam satuan kilometer atau derajat,

di mana 10 sama dengan 111,1 km. Jarak episentral terbesar

adalah 1800atau sekitar 20.000 km. Fokus gempa pun dihitung

dengan satuan kilometer.

A = episentrum B = stasiun pencatat gempa C = hiposentrum

AC= fokus AB = episentral

3. KLASIFIKASI GEMPA BUMI

3.1. Berdasarkan Jarak Episentral :

Jenis Gempa Bumi Jarak Episentral (km)

gempa bumi setempat < 10.000

gempa bumi jauh sekitar 10.000

gempa bumi sangat jauh > 10.000

3.2. Berdasarkan Kedalaman Fokus Gempa :

Jenis Gempa Bumi Kedalaman Fokus (km)

gempa bumi dangkal < 60

gempa bumi menengah 60 - 300

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

3/13


FileofGM-2006 3

gempa bumi dalam > 300

3.3. Berdasarkan magnitude :

Kelas Gempa Besarnya Magnitude

a 7,75 - 8,50

b 7,00 - 7,70

c 6,00 - 6,90

d 5,30 - 5,90

e < 5,30

Keterangan :Kelas a dan b tercatat pada seluruh stasiun pencatat.

Kelas c tercatat pada busur 900(10.000 km)

Kelas d tercatat pada busur 450

Kelas e tercatat pada busur sekitar 100.

3.4. Skala Kekuatan Gempa Bumi

3.4.1.KEKUATAN GEMPA NISBI3.4.1.1. Skala kekuatan gempa Mercalli-Cancani ini banyak dipakai di Indonesia

terutama yang telah disesuaikan (Modified Mercalli Intensity /MMI). Nilai dari skala

Mercalli-Cancani ini adalah sebagai berikut :

I Getaran tak dirasakan, kecuali pada keadaan luar biasa oleh beberapa orang.

II Getaran dirasakan oleh beberapa orang selagi diam.

III Getaran dirasakan secara nyata di dalam rumah. Kendaraan yang berhenti agak

bergerak. Getaran dirasakan seakan-akan ada sebuah truk lewat.IV Pada siang hari getarn dirasakan oleh banyak orang di dlaam rumah, di luar rumah

oleh beberapa orang. Pada malam hari akibat getaran beberapa orang terbangun,

barang pecah belah dan kaca jendela bergemerincing. Dinding berbunyi karena

mulai pecah. Keadaan kacau, seakan-akan ada truk besar masukrumah.

Kendaraanyang berhenti bergerak secara nyata.

V Getaran dirasakan oleh semua orang. Banyak orang terbangun, barang pecah

belah serta kaca jendela pecah, plester dinding mengelupas, barang-barang

terpelanting, pohon dan tiang bergoyang. Jarum jam berhenti.

VI Getaran dirasakan oleh semua orang, di mana orang akan terkejut danlari keluar

rumah. Meja kursi bergerak. Plester dinding jatuh. Cerobong pabrik rusak.

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

4/13


FileofGM-2006 4

VII Tiap orang lari keluar rumah. Kerusakan ringan terjadi pada bangunan kuat.

Cerobong asap pabrik pecah. Getaran dirasakan oleh orang yang sedang

berkendaraan.

VIII

Kerusakan ringan hingga sedang pada bangunan kuat. Adanya lubang-lubang

karena retakan pada bangunan kuat. Kerusakan agak berat terjadi pada bangunan

yang tidak kuat. Dinding lepas dari kerangka rumah. Cerobong pabrik dan

monumen roboh. Meja dan kursi terlempar. Air menjadi keruh. Orang yang sedang

berkendaraan merasa terganggu.

IX Terjadi kerusakan pada bangunan kuat, kerangka rumah bengkok, terjadi lubang-

lubang karena retakan pada bangunan kuat. Rumah berpindah dari dasarnya. Pipa

dalam tanah terputus.

X Bangunan kayu yang didirikan dengan kuat rusak. Kerangka rumah terlepas dari

pondasi. Tanah terbelah. Rel kereta api melengkung. Longsoran di tepi sungai

yang curam, terjadi air bah.

XI Hanya sedikit sekali bangunan yang masih berdiri. Jembatan rusak. Terjadi

lembah. Pipa dalam tanah pecah. Tanah terbelah dan rel kereta api melengkung

sekali.

XII

Kehancuran total, getaran tampak di permukaan. Orang tidak dapat melihat

dengan jelas. Benda-benda terlempar ke udara.

3.4.1.2. Skala Richter, nilainya sebagai berikut:

Magnitude Explanation

8 great earthquake

7 - 7,9 major earthquake

6 - 6,9 destructive earthquake

5 - 5,9 damaging earthquake

4 - 4,9 minor earthquake

3 - 3,9 smallest generally felt

2 - 2,9 sometimes felt

3.4.1.3. Skala Omori, nilainya sebagai berikut:

I

Getaran2lunak, dirasakan oleh banyak orang tapi tidak oleh semua orang.

II Getaran-getaran sedang kerasnya, semua orang terbangun karena bunyi barang-

barang pecah, jendela, dan pintu.

III Getaran-getaran agak kuat, jam dinding berhenti, pintu dan jendela terbuka.

IV Getaran-getaran kuat, gambar2di dinding jatuh, retakan di dinding mulai terlihat.

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

5/13


FileofGM-2006 5

V Getaran-getaran sangat kuat, dinding dan atap rumah runtuh.

VI Rumah-rumah yang kuat runtuh.

VII Kerusakan-kerusakan umum.

Skala Omori tersebut telah disempurnakan oleh Bemmelen (1949) untuk Indonesia.

Sedangkan hubungan skala Mercalli-Cancani dengan skala Omori adalah sebagai berikut:

Skala Mercanni-Cancani Skala Omori

II + III I

IV II

V III

VI IV

VII + VIII V

IX + X VI

XI +XII VII

Dengan menggunakan skala2kekuatan gempa di atas orang dpt membuat peta isoseis.

Isoseis adalah garis yg menghubkan tempat2yg mempunyai intensitas gempa sama.

pleistoseis adalah garis yang melingkari daerah gempa terbesar, sehingga terletak di

dekat episentrum.

Plestoseis adalah isoseis yang pertama dan daerah di dalam pleistoseis ini disebut

dengan daerah episentral.

Kalau bumi ini merupakan massa yang homogen dan pusat gempa merupakan satu

titik maka bentuk isoseis adalah bundar. Akan tetapi karena bumi merupakan massa

yang heterogen maka bentuk isoseis tidak sepenuhnya bulat.

Bila episentrum terletak di daerah patahan maka isoseis-isoseisnya berbentuk lonjong.

3.4.2. KEKUATAN GEMPA BUMI MUTLAK

Di samping skala kekuatan gempa nisbi, dikenal juga skala kekuatan gempa mutlak

berdasarkan percepatan getaran bumi.

3.4.2.1. Skala kekuatan gempa bumi mutlak Omori.

Derajat Percepatan Getaran Gempa Bumi (cm/detik)

I 0,25

IV 5 - 10

V 10 - 25

VII 25 - 50

X 200 - 500

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

6/13


FileofGM-2006 6

XII 500

Penyusunan skala kekuatan gempa tergantung pada beberapa faktor, seperti misalnya

sifat tanah maka perlu dibedakan antara :

1. Kekuatan gempa semu, yang terjadi di daerah berawa-rawa atau tanah lepas.

2.

Kekautan gempa sebenarnya yg biasanya terjadi dalam batuan padat atau kristalin.

Sehingga untuk mendapatkan besaran kekuatan gempa, kekuatan gempa yang

terekam harus dikalikan dengan koefisien bawah tanah. Tabel berikut menerangkan

hubungan antara tanah dasar dengan koefisien bawah tanah (Katili, 1963).

Tanah Dasar Koefisien Bawah Tanah

Kristalin 1,0

Batu pasir 1,0 - 2,4

Pasir 2,4 - 4,4

Tanah timbunan 4,4 - 11,6

Rawa-rawa 12,0

Kekuatan gempa bumi juga dipengaruhi oleh struktur geologi. Bangunan yang berada

di dekat sesar apabila terjadi gemba akan mempunyai kerusakan yg jauh lebih parah.

Dari uraian di atas dapatlah dimengerti bahwa menentukan kekuatan gempa bumi

secara pasti adalah sangat sulit.

5. RAGAM JENIS GELOMBANG GEMPA

Gelombang gempa yang merambat pada kerak bumi yang bersifat padat dari asalnya

dan terekampada seismograf di permukaan bumi meliputi beberapa jenis yaitu :

1.

Gelombang primer (primary wave= p) atau gelombang kompresi longitudinal

2.

Gelombang sekunder (secondary wave = s) atau gelombang transversal.

3. Gelombang cinta (love wave)atau gelombang permukaan.

5.1. Gelombang Primer

Gelombang Primer atau gelombang kompresi longitudinal adalah jenis gelombang

yang mempunyai kecepatan antara 7-14 km/detik dengan perioda 5-7 detik.

Kecepatan tersebut tergantung pada tahanan terhadap kompresi (bulk modulus=

K) dan tahanan terhadap deformasi (modulus of regidity = ), di samping

kerapatan jenis (). Rumusnya :

Vp =K4 3/

K = tahanan terhadap kompresi

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

7/13


FileofGM-2006 7

= tahanan terhadap deformasi = kerapatan jenis.

5.2. Gelombang Sekunder

Gelombang Sekunder atau gelombang transversal adalah jenis gelombang yang

mempunyai kecepatan rambat antara 4-7 km/detik dgn perioda 11-13 detik.

Kecepatan rambatnya tergantung pada tahanan kompresi dan kerapatan jenis.

Vs =

= tahanan terhadap kompresi = kerapatan jenis.

Gelombang primer akan lebih besar dari pada gelombang sekunder (Vp > Vs).

Dalam suatu cairan harga modulus torsi atau modulus torsi yang tegar () adalah nol,

sehingga :

Vp =K'

dan Vs = 0

Hubungan antara viskositas, ketegaran dan waktu istirahat adalah seperti yang

dirumuskan oleh Kuhn sebagai berikut :

= i . i

= viskositas

= ketegaran = waktu istirahat

Yang dimaksud dengan istirahat (relaxation time)adalah waktu yang dibutuhkan untuk

penyusunan kembali secara sempurna molekul-molekul yang mereduksi tegangan

dalam melalui tegangan luar (external stress). Dan seperti Kuhn, Maxwell membuat

sintesa hubungan antara viskositas, ketegaran, dan waktu istirahat sebagai berikut : .

= viskositas

= ketegaran

= waktu istirahat

Apabila tegangan lebih pendek dari waktu istirahat maka molekul tidak akan tersusun

sempurna dan massa tersebut akan menjadi elastis dan bersifat padat. Sedangkan

apabila tegangan lebih panjang dari waktu istirahat maka massa akan berada dalam

kondisi cair.

Magma akan mempunyai derajat kekentalan yang dipengaruhi oleh tekanan, di mana

tekanan tinggi akan menyebabkan reaksi terhadap tegangan mekanik seperti pada

tubuh padatan. Magma memiliki perioda oksilasi () pada orde 10 detik. Apabila waktu

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

8/13


FileofGM-2006 8

istirahat magma () lebih besar dari nol maka kegempaan tersebut berlaku seperti

pada massa yang tegar, di mana gelombang transversal akan dirambatkan. Sebaliknya

bila waktu istirahat < periode oksilasi, maka magma berkelakuan seperti kegempaan

pada massa cair. Pada keadaan tersebut Vs = 0 dan hanya gelombang longitudinal

(Vp) saja yang mengalami pengurangan kecepatan karena reduksi dalam

incompressibility(k).

k/k = 1/3. k= dinamis muda k = statis muda

Melalui serangkaian percobaan, magma yang memiliki = 1011 cgs unit dan waktu

istirahat = 10 detik adalah hampir mendekati perioda oksilasi. Keadaan tersebut

menggambarkan bahwa magma kental akan bersifat padat dan magma yang

mempunyai viskositas rendah akan bersifat cair.

6. ALAT PENCATAT GEMPA

Alat pencatat gempa disebut seismograf, sedangkan hasil rekaman seismograf

disebut seismogram.

Apabila bumi bergetar maka semua benda yang berada di bumi akan turut bergetar

sehingga apabila pada suatu tempat dilakukan pengamatan terhadap gerak-gerik

bumi maka tempat pengamatan tersebut harus nisbi diam terhadap sekelilingnya.

Oleh sebab itu alat pencatat gempa yang akan merekam denyutan bumi mempunyai

suatu bagian yang disebut dengan massa stasioner (massa diam), yang mempunyai

arti bahwa meskipun tempat di sekitarnya bergetar, bagin tersebut akan tetap diam.

Massa stasioner seismograf tergantung pada sebuah bandul (gambar 1) yaitu

bilamana bandul tersebut panjang maka periodanya pun akan besar. Hubungan

tersebut digambarkan melalui rumus T = 2l, di mana T adalah perioda dan l

merupakan panjang bandul.

Massa stasioner

Gambar 1. Prinsip kerjaseismograf di mana pada saat terjadi gempa massa harus tidak ikut

bergerak (Escher, 1919; dalam Katili, 1963).

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

9/13


FileofGM-2006 9

Bandul biasa yang mempunyai perioda 10 detik mempunyai panjang 25 m dan untuk

perioda 60 detik diperlukan bandul sepanjang 900 m.

Tetapi keadaan ini dapat diatasi dengan memasang bandul mendatar (gambar 2).

Prinsip yang dipakai adalah prinsip vn den Bosch di mana berlaku rumus L = 1/sin i.

Dengan memperkecil sudut i maka akan didapatkan bandul yang mempunyai panjang

tak terhingga.

Perekaman getaran gempa dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

1. Pencatatan mekanik, yaitu pencatatan dengan menggunakan kertas arang. Cara

pencatatan ini kurang baik, sebab akan merusak kertas dan menyulitkan pembacaan.2. Pencatatan optik di mana dalam pencatatan ini digunakan lensa yang akan

mengumpulkan berkas cahaya ke dalam kertas peka cahaya. Kebaikan cara ini adalah

tidak merusak kertas tapi gempa yang terjadi berurutan akan memberikan hasil

pencatatan yang tidak jelas.

Gambar 2. Seismograf jenis mendatar dan bagian-bagiannya (Gordon B. Oakeshott, 1976).

Gambar 3. Bagan seismograf tegak Galitzin, di mana M adalah massa stasioner, A-B adalah per, Rmerupakan spul pencatat dan P adalah alat tambahan elektromagnet (Visser, dalamKatili, 1963).

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

10/13


FileofGM-2006 10

3. Pencatatan galvanometer yaitu pencatatan yang dilakukan pada daerah medan

magnet tetap. Suatu kumparan kawat dihubungkan dengan massa stasioner sehingga

apabila ada penyimpangan meskipun sedikit akan menyebabkan terjadinya arus

induksi. Arus induksi ini dengan bantuan galvanometer akan dialirkan dan dicatat

secara optik. Akan tetapi karena galvanometer mempunyai perioda sendiri kesukaran

akan timbul, dan getaran gempa yang cepat akan memberikan pencatatan yang

kurang baik.

7. PEMASANGAN SEISMOGRAF

Untuk memasang alat pencatat gempa dibutuhkan beberapa persyaratan yang harus

sepenuhnya terpenuhi yaitu :

1. Kondisi tanah tempat seismograf akan dipasang.

2. Seismograf sedapat mungkin ditanam pada batu dasar dan bukan pada batuan

lepas atau tanah pelapukan.

3.

Pondasi harus terbuat dari beton bertulang.

4.

Suhu di sekitar alat harus tetap.

5. Kamar tempat seismograf dipasang dibuat berdinding rangkap dan kalau mungkin

dibuat dinding tanah mengelilingi kamar tersebut.

6. Harus jauh dari keramaian lalu lintas sebab getaran kendaraan akan mengganggu

dan ikut tercatat dalam seismogram.

Dalam metoda kegempaan diperlukan perhitungan-perhitungan tertentu untuk

mengetahui besarnya fokus magnitude dan jarak episental.

Untuk menentukan kedalaman fokus gempa digunakan rumus yang disusun oleh G.

Gorshkov & A. Yakushova (1967), yaitu :

F = 1,5 + 3 log (r2/h2 + 1)

F = intensitas gempa pada episentrum

r = radius gempa sepanjang daerah yang masih terasa getarannya (km)

h = kedalaman fokus gempa (km).

F dapat dicari terlebih dahulu dengan menggunakan tabel skala gempa G. Gorshkov &

A. Yakushova (1967).

Earthquake Intensity F (mm/sec2)

Detecable by instrument only 1 2,5

Very feeble 2 2,6 - 5,0

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

11/13


FileofGM-2006 11

Slight 3 6 - 10

Moderate 4 11 - 25

Rather strong 5 26 - 50

Strong 6 51 - 100

Very strong 7 101 - 125

Destructive 8 251 - 500

Ruinous 9 501 - 1000

Disastrous 10 1001 - 2500

Very disastrous 11 2501 - 5000

Catastrophic 12 > 5000

Percepatan getaran maksimum gempa () dicari dengan menggunakan rumus :

4 2a

=

T2

= percepatan maksimum getaran gempa

T = perioda

a = amplitudo

Penentuan besarnya magnitude digunakan rumus :

M = 1,3 + 0,6 F

M = magnitude

F = intensitas gempa.

Untuk menentukan jarak episentral digunakan rumus Laksa berikut :

= (S - P) - 1

= jarak episentral, dinyatakan mega meter (103km)

(S-P) = perbedaan waktu tiba (fasa) gelombang pertama dan kedua,

dinyatakan dalam menit.

Menentukan gelombang P dan S pada seisgram tidaklah mudah di mana harus dapat

dibedakan asal dari gelombang tersebut, dari hiposentrum, karena pantulan (refleksi)

atau biasan (refraksi).

Rumus Laksa di atas hanya berlaku pada gelombang yang mempunyai beda fasa

antara 200 dan 1050. Sedang pada beda fasa antara 1050dan 1450seismogram tidak

dapat mencatat gelompang P langsung. Pada jarak episentral 1000 - 1450 terdapat

banyak sekali gelombang pantulan. Dan daerah antara 1050 dan 1450 merupakan

daerah yang kosong untuk gelombang P dan disebut dga jalur bayangan (gambar 4).

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

12/13


FileofGM-2006 12

EPISENTRUM

Kemudian berdasarkan data geofisika seismogram dapat dibagi menjadi beberapa

jenis yang masing-masing mempunyai sifat sendiri-sendiri (Katili, 1959), seperti tabel

berikut:

Dalam Derajat Dalam Kilometer Sifat Seismogram

16 - 40 1600 - 4000 Gelombang P dan S nyata,

gelombang-gelombang

dipantulkan tak nyata.

40 - 105 4000 - 10000 Gelombang-gelombang

dipantulkan nyata sekali yaitu

PP, PPP, SS dan SSS

105 - 145 10000 - 16000 Gelombang-gelombang PP ada,

gelombang P langsung tak ada.

Seismogram sangat ruwet

145 - 180 16000 - 20000 Gelombang-gelombang P yang

melalui inti bumi (PKP) dan tak

ada gelombang S.

Gambar 4. Jalur bayangan yang terletak antara 1050 dan 1450 dari pusat gempa tidak

mempunyai gelombang P langsung (Elby dalam Katili, 1963).

PP adalah gelombang primer yang dipantulkan. Sedang PoP merupakan gelombang

yang dipantulkan inti bumi, dan PKP adalah gelombang yang melalui inti bumi.

7/24/2019 GEMPA BUMI-2015

13/13


FileofGM-2006 13

GAMBAR 5: Metoda menentukan episentrum melalui 3 stasiun pencatat

gempa. Pada stasiun di Berkely (B), St. Louise (SL) dan

Cambridge (C) jarak episentral ditetapkan dari perbedaan fasa

gelombang2 P dan S pada seismogram. dgn mempergunakan

jarak episentral sebagai jari2, ditarik 3 lingkaran dgn masing-masing stasiun sbg pusat. Ketiga lingkaran berpotongan di E,

yaitu daerah di selatan Mexico. Tempat inilah sbg episentrum

gempa (lihat Katili, 1963).

GEMPA BUMI-2015

Documents

Transcript of GEMPA BUMI-2015