Vulkanisme, Gempa Bumi, Dan Kemagnetan Bumi

2.1    VULKANISME

2.1.1        Pengertian Gunung Api dan Vulkanisme

Para ahli sampai saat ini belum mendapatkan kata sepakat mengenaia batasan atau istilah baku tentang definisi gunung api secara tegas. Ilmu yang secara khusus mempelajari gunung api disebut vulkanologi.

Koesoemadinata (1977) menyatakan bahwa gunung api adalah lubang atau saluran yang menghubungkan suatu wadah berisi bahan yang disebut magma. Suatu ketika bahan tersebut ditembakkan melalui saluran ke permukaan bumi dan sering terhimpun di sekelilingnya sehingga membangun suatu kerucut yang dinamakan kerucut gunung api.

Matahalemual (1982) menyatakan bahwa gunung api (vulkan) adalah suatu bentuk timbulan di muka bumi umumnya berupa suatu kerucut raksasa, kerucut terpancung, kubah, ataupun bukit yang diakibatkan oleh penerobosan magma ke permukaan bumi.

Magma yang cair dan sangat panas di dalam bumi akan ters berusaha keluar  ke permukaan melalui peristiwa magmatisme dan vulkanisme. Vulkanisme adalah peristiwa penerobosan magma keluar sampai ke permukaan bumi dengan membentuk pegunungan dan gunung berapi (volcano). Magma yang keluar ke permukan bumi dari suatu proses ekstrusi dinamakan lava. Sedangkan penerobosan magma ke permukaan bumi tetapi belum sampai ke permukaan disebut intrusi magma. Intrusi magma menghasilkan bentukan-bentukan sebagai berikut.

2.1.2        Proses Terbentuknya Gunung Api

Gunung api  terbentuk  karena  adanya  gerakan  magma  sebagai  arus  konveksi, dimana  arus  tersebut  menyebabkan  gerakan  dari  kerak  bumi  (dikenal  ada  2 kerak   bumi   yaitu   kerak   samudera/oceanic   plate   dan   kerak   benua/ daratan/ continental   plate).    Gerakan   kerak   tersebut   juga   disebut   pergerakan   antar lempeng (teori tektonik lempeng), terbagi menjadi 3 bentuk gerakan :

1)      Saling       menjauh           (divergent),     menyebabkan  terjadinya pemekaran kerak benua,   magma   keluar   melalui   rekahan   tersebut   dan membentuk   busur gunungapi tengah samudera (mid-ocean ridge).

2)      Saling       bertumbukan   (convergent),   kerak   samudera         menumbuk dan menunjam  di  bawah  kerak  benua,  membentuk  zona  subdaksi  (subdaction zone) dan terjadi peleburan batuan di zona tersebut, magma bergerak dan menerobos  sehingga  membentuk  busur  gunungapi  tepi  benua  (volvcanic arc).

3)      Saling   bergeser   sejajar   berlawanan   arah   (transform)   antar   kerak   benua yang menyebabkan timbulnya rekahan, sesar mendatar (contoh Sesar San Andreas).

2.1.1        Struktur Gunung Api

1.Dapur Magma

2.Batuan dasar

3.Pipa kawah

4.Permukaan dasar

5.Retas (siil)

6.Pipa kawah sekunder

7.Lapisan abu gunung api

8.Sayap / sisi gunungapi

9.Lapisan lava

10.Kepundan

11.Kerucut parasit gunung api

12.Aliran lava

13.Kawah

14.Bibir kawah

15.Abu gunungapi

2.1.2        Jenis – jenis Gunung Api

Berdasarkan bentuknya, gunung berapi dapat diklasifikasikan menjadi empat jenis, yakni

1)      Gunung Api Kerucut (Strato Vulcano)

Tersusun dari batuan hasil letusan dengan tipe letusan berubah-ubah sehingga dapat menghasilkan susunan yang berlapis-lapis dari beberapa jenis batuan, sehingga membentuk suatu kerucut besar (raksasa), terkadang bentuknya tidak beraturan, karena letusan terjadi sudah beberapa ratus kali.

Contoh :

§  Gunung Semeru (3.676 m dpl) di Kab Malang, Jatim

§  Gunung Merapi (2.968 m dpl) di Kab Sleman, DIY

§  Gunung Kerinci (3.805 m dpl) di Kab Kerinci, Jambi

§  Gunung Dempo (3.183 m dpl) di Kota Pagar Alam, Sumsel

§  Gunung Agung (3.142 m dpl) di Kab Karang Asem, Bali

2)      Gunung Api Perisai (Shield Vulcano)

Tersusun dari batuan aliran lava yang pada saat diendapkan masih cair, sehingga tidak sempat membentuk suatu kerucut yang tinggi (curam), bentuknya akan berlereng landau seperti perisai atau tameng dan susunannya terdiri dari batuan yang bersifat basaltik.

Contoh :

§  Gunung Manoa Loa, Hawai

3)      Gunung Api Maar (Cinder Cone Vulcano)

Merupakan gunung berapi yang abu dan pecahan kecil batuan vulkanik menyebar di sekeliling gunung. Sebagian besar gunung jenis ini membentuk lubang kepundan seperti mangkuk atau corong di puncaknya.

Contoh :

§  Gunung Rinjani (3.762 m dpl) di Lombok, NTB

4)      Gunung Api Kaldera (Caldera Vulcano)

Gunung berapi jenis ini terbentuk dari ledakan yang sangat kuat yang melempar ujung atas gunung sehingga membentuk cekungan.

Contoh :

§  Gunung Bromo (2.329 m dpl) di Probolinggo, Jatim

§  Gunung Tangkuban Perahu (2.200 m dpl), di Kab Bandung, Jabar

§  Gunung Krakatau di Selat Sunda, Lampung

§  Gunung Kaba (1.916 m dpl) di Kab Rejang Lebong, Bengkulu

2.1.3        Proses Vulkanisme

Proses vulkanisme meliputi ekstrusi yaitu peristiwa penerobosan magma keluar sampai ke permukaan bumi dengan membentuk pegunungan dan gunung berapi (volcano) dan intrusi yaitu penerobosan magma ke permukaan bumi tetapi belum sampai ke permukaan.

Proses ekstrusi dengan cara erupsi berdasarkan bentuk lubang keluarnya magma dapat dibedakan menjadi dua tipe, yakni

1)   Erupsi Linear atau Erupsi Belahan

Magma kleuar melalui retakan dan celah-celah yang ada di bumi. Magma yang keluar umumnya berupa lava cair dan sangat sedikit mengandung material-material (rempah-rempah) lepas. Sifat lava biasanya basalt, membentuk dataran tinggi  atau plateau basalt, seperti yang terdapat di Sukadana, Provinsi Lampung. Kadangkal pelehan lava ini berlangsung sangat hebat sehingga disebut the bleedings of the eart seperti yang terjadi di Pulau Iceland yang panjang erupsinya mencapai 30 km. Tipe erupsi ini juga termasuk seri lava.

2)   Erupsi Sentral

Magma keluar melalui diatrema dan kepundan. Diatrema adalah lubang berupa pipa pada gunung apai yang menghubungkan dapur magma dengan kepundan atau dasar kawah gunung api (crater).

Erupsi sentral terdiri atas tiga macam seri, bergantung pada tekanan yang terdapat dalam magma.

a)    Erupsi Efusif atau Lelehan

Keluarnya magma yang bersifat encer dengan tekanan ;emah sehingga hanya menimbulkan lelehan lava melalui retakan yang terdapat pada tubuh gunung api. Erupsi ini juga dinamakn seri lava.

b)   Erupsi Eksplosif

Keluarnya magma ke permukaan bumi dengan cara ledakan akibat magma memiliki tekanan yang tinggi. Erupsi ini biasa dikebal dengan letusan gunung api, menyemburkan material vulkanik yang berupa padat dan cair.

c)    Erupsi Campuran

Perselingan antara seri lava dan eksplosif, membentuk gunung api strato yang terdiri atas perlapisan lava dan bahan-bahan lepas.

Suatu gunung api yang akan meletus biasanya ditandai oleh beberapa hal, antara lain

a.       Meningkatnya suhu di sekitar kawah.

b.      Pepohonan di sekitarnya mongering dan mati serta banyak binatang liar yang turun dari atas gunung.

c.       Banyak sumber mata air secara tiba – tiba mongering

d.      Sering terjadi gemuruh dan getarn – getaran (gempa tremor)

Tipe – tipe letusan gunung api yaitu

a.      Tipe Hawai

Tipe gunung api ini dicirikan dengan lavanya yang cair dan tipis, dan dalam perkembangannya akan membentuk tipe gunung api perisai. Tipe ini banyak ditemukan pada gunung api perisai di Hawaii seperti di Kilauea dan Maunaloa. Contoh letusan tipe Hawai di Indonesia adalah pembentukan plato lava di kawasan Dieng, Jawa Tengah.

b.      Tipe Stromboli

Tipe ini sangat khas untuk gunung Stromboli dan beberapa gunung api lainnya yang sedang meningkat kegiatannya. Magmanya sangat cair, ke arah permukaan sering dijumpai letusan pendek yang disertai ledakan. Bahan yang dikeluarkan berupa abu, bom, lapilli dan setengah padatan bongkah lava. Contoh letusan tipe Stromboli di Indonesia adalah Gunung Raung di Jawa. Sifat semburan Gunung Raung menyemburkan lava tipe baraltik, namun terdapat erupsi-erupsi pendek yang bersifat eksplosif menyemburkan batuan-batuan piroklastik tipe bom dan lapili.

c.      Tipe Vulkano

Tipe ini mempunyai ciri khas yaitu pembentukan awan debu berbentuk bunga kol, karena gas yang ditembakkan ke atas meluas hingga jauh di atas kawah. Tipe ini mempunyai tekanan gas sedang dan lavanya kurang begitu cair. Di samping mengeluarkan awan debu, tipe ini juga menghasilkan lava. Berdasarkan kekuatan letusannya tipe ini dibedakan menjadi tipe vulkano kuat (Gunung Vesuvius dan Gunung Etna) dan tipe Vulkano lemah (Gunung Bromo dan Gunung Raung). Peralihan antara kedua tipe ini juga dijumpai di Indonesia misalnya Gunung Kelud dan Anak Gunung Bromo.

d.     Tipe Merapi

Dicirikan dengan lavanya yang cair-kental. Dapur magmanya relatif dangkal dan tekanan gas yang agak rendah. Contoh letusan tipe Merapi di Indonesia adalah Gunung Merapi di Jawa Tengah dengan awan pijarnya yang tertimbun di lerengnya menyebabkan aliran lahar dingin setiap tahun. Contoh yang lain adalah Gunung Galunggung di Jawa Barat.

e.      Tipe Perret (Tipe Plinian)

Letusan gunung api tipe perret adalah mengeluarkan lava cair dengan tekanan gas yang tinggi. Kadang-kadang lubang kepundan tersumbat, yang menyebabkan terkumpulnya gas dan uap di dalam tubuh bumi, akibatnya sering timbul getaran sebelum terjadinya letusan. Setelah meletus material-material seperti abu, lapili, dan bom terlempar dengan dahsyat ke angkasa. Contoh letusan gunung api tipe perret di Indonesia adalah Gunung Krakatau yang meletus sangat dahsyat pada tahun 1873, sehingga gunung Krakatau (tua) itu sendiri lenyap dari permukaan laut, dan mengeluarkan semburan abu vulkanik setinggi 5 km.

f.       Tipe Pelle

Gunung api tipe ini menyemburkan lava kental yang menguras di leher, menahan lalu lintas gas dan uap. Hal itulah yang menyebabkan mengapa letusan pada gunung api tipe ini disertai dengan guncangan-guncangan bawah tanah dengan dahsyat untuk menyemburkan uap-uap gas, abu vulkanik, lapili, dan bom. Contoh letusan gunung api tipe pelle di Indonesia adalah Gunung Kelud di Jawa Timur.

Penerobosan magma ke permukaan bumi tetapi belum sampai ke permukaan disebut intrusi magma. Intrusi magma menghasilkan bentukan-bentukan sebagai berikut.

a.    Keping intrusi atau sills, yaitu sisipan magma yang membeku di antara dua lapisan litosfer, relatif tipis, dan melebar.

b.    Batolit, yaitu batuan beku yang terbentuk di dalam dapur magma, karena penurunan suhu yang sangat lambat.

c.    Lakolit, yaitu batuan beku yang berasal dari resapan magma di antara dua lapisan litosfer dan membentuk bentukan seperti lensa cembung.

d.   Gang atau dikes, yaitu batuan hasil intrusi magma yang memotong lapisan-lapisan litosfer dengan bentuk pipih atau lempeng.

e.    Diatrema, yaitu batuan pengisi pipa letusan, berbentuk silinder mulai dari dapur magma sampai ke permukaan bumi.

2.1.4        Gejala Pos Vulkanisme

Pada saat tidak aktif atau saat tenang setelah terjadi letusan, gunung api masih tetap mempertahankan tanda – tanda aktivitasnya. Gejala tersebut tetap muncul meskipun letusannya telah berhenti dalam waktu yang sangat lama. Gejala inilah yang disebut gejala pos vulkanisme. Gejala pos vulkanisme ini, antara lain berupa

1)      Fumarol, yaitu gas H₂S yang mengeluarkan uap air, keluarnya melalui jalan – jalan atau retakan yang tidak beraturan.

2)      Solfatar, yaitu gas H₂S yang keluar melalui lubang – lubang khusus yang disebut lubang solfatar. Contohnya yang terdapat di Kawah Ijen Gunung Bromo (Jawa Timur) dan di Kawah Gunung Papandayan (Garut, Jawa Barat)

3)      Mofet, yaitu gas asam arang (CO₂)

4)      Sumber air panas, banyak mengandung mineral. Contohnya

§  Sumber air panas di Tanjung Sakti (Kab Lahat, Sumsel) yang merupakan aktivitas Gunung Dempo

§  Sumber air panas di Curup (Kab Rejang Lebong, Bengkulu) yang merupakan aktivitas Gunung Kaba

§  Sumber air panas di Ciater (Kab Subang, Jawa Barat) yang merupakan aktivitas Gunung Tangkuban Perahu

§  Sumber air panas di Cipanas (Jawa Barat) yang merupakan aktivitas Gunung Ciremai

5)      Geyser, yaitu semburan air panas yang keluar dari celah atau retakan batuan. Contohnya :

§  Geyser di Cisolok Jawa Barat

§  Geyser di Taman Nasional Yellow Stone, AS

2.1.5        Sebaran Gunung Api di Indonesia dan Dunia

Gambar 2.1.7.1 Sebaran Gunung Api di Indonesia

Gambar 2.1.7.2 Peta Gunung Api di Indonesia

 

      Gambar 2.1.7.3 Persebaran Gunung Api di Dunia

2.1.6        Peranan Gunung Api dalam Kehidupan

Selain   menimbulkan   bencana,          gunungapi       juga     menimbulkan banyak manfaat,  hasil  letusan  dapat  membentuk  daratan  baru,  sebagai  contoh  Kep. Hawaii   terbentuk   oleh    hasil   letusan   gunungapi.   Beberapa   manfaat   lainnya ialah  ditemukannya  mineral  logam  dan  batumulia  pada  bom  volkanik  dan  lava yang   telah   membeku   seperti   tembaga,   perak   dan   emas.   Beberapa   intan terbesar  di  dunia  ditemukan  pada  batuan  gunungapi.  Cerobong/pipa kawah gunungapi  di  Afrika  Selatan  dan  Rusia  terisi  oleh  intan.  Demikian  juga  opal, zircon, turmalin, topaz, aquamarin, moonstone, dan beryl. Kegiatan  gunungapi  juga  menghasilkan  energi  panasbumi,  mata  air  panas mengandung  belerang  digunakan  untuk  mengobati  penyakit,  pasir  gunungapi digunakan   sebagai   bahan   bangunan,   batu   apung   untuk   industri,   obsidian digunakan   sebagai   mata   anak   panah   oleh   manusia   prasejarah.   Kawasan gunungapi   kuarter   hasil   pelapukan   material   gunungapi   akan   menghasilkan tanah yang subur yang kaya akan unsur hara yang diperlukan untuk pertanian,

2.2    GEMPA BUMI

2.2.1        Pengertian Gempa Bumi

Gempa adalah pergeseran tiba-tiba dari lapisan tanah di bawah permukaan bumi. Ketika pergeseran ini terjadi, timbul getaran yang disebut gelombang seismik.gempa ke segala arah di dalam bumi. Ketika gelombang ini mencapai permukaan bumi, getarannya bisa merusak atau tidak tergantung pada kekuatan sumber dan jarak fokus, disamping itu juga mutu bangunan dan mutu tanah dimana bangungan berdiri. Gempa bumi biasa disebabkan oleh pergerakan kerak bumi (lempeng bumi). Kata gempa bumi juga digunakan untuk menunjukkan daerah asal terjadinya kejadian gempa bumi tersebut. Bumi kita walaupun padat, selalu bergerak, dan gempa bumi terjadi apabila tekanan yang terjadi karena pergerakan itu sudah terlalu besar untuk dapat ditahan.

Gempa bumi adalah berguncangnya bumi yang disebabkan oleh tumbukan antar lempeng bumi, patahan aktif aktivitas gunung api atau runtuhan batuan. Kekuatan gempa bumi akibat aktivitas gunung api dan runtuhan batuan relatif kecil sehingga kita akan memusatkan pembahasan pada gempa bumi akibat tumbukan antar lempeng bumi dan patahan aktif.

Gempa dapat terjadi kapan saja, tanpa mengenal musim. Meskipun demikian, konsentrasi gempa cenderung terjadi di tempat-tempat tertentu saja, seperti pada batas Plat Pasifik. Tempat ini dikenal dengan Lingkaran Api karena banyaknya gunung berapi.

2.2.2        Jenis - jenis Gempa Bumi (sebab, dalam, gelombang)

a.        Berdasarkan Penyebabnya

1)      Gempa Bumi tektonik

Gempa bumi tektonik adalah jenis gempa Bumi yang disebabkan oleh pergeseran lempeng plat tektonik. Gempa ini terjadi karena besarnya tenaga yang dihasilkan akibat adanya tekanan antar lempeng batuan dalam perut Bumi. Gempa Bumi ini adalah jenis gempa yang paling sering dirasakan, terutama di Indonesia.

Penyebab gempa ini, karena Lempengan-lempengan tektonik yang  selalu bergerak dan saling mendesak satu sama lain. Pergerakan lempengan-lempengan tektonik ini menyebabkan terjadinya penimbunan energi secara perlahan-lahan. Gempa tektonik kemudian terjadi karena adanya pelepasan energi yang telah lama tertimbun tersebut. Gempa tektonik biasanya jauh lebih kuat getarannya dibandingkan dengan gempa vulkanik, maka getaran gempa yang merusak bangunan kebanyakan disebabkan oleh gempa tektonik. ^[2]. Tenaga yang dihasilkan oleh tekanan antara batuan dikenal sebagai kecacatan tektonik. Teori dari tectonic plate (lempeng tektonik) menjelaskan bahwa bumi terdiri dari beberapa lapisan batuan, sebagian besar area dari lapisan kerak itu akan hanyut dan mengapung di lapisan seperti salju. Lapisan tersebut begerak perlahan sehingga berpecah-pecah dan bertabrakan satu sama lainnya. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya gempa tektonik. Peta penyebarannya mengikuti pola dan aturan yang khusus dan menyempit, yakni mengikuti pola-pola pertemuan lempeng-lempeng tektonik yang menyusun kerak bumi. Dalam ilmu kebumian (geologi), kerangka teoretis tektonik lempeng merupakan postulat untuk menjelaskan fenomena gempa Bumi tektonik yang melanda hampir seluruh kawasan, yang berdekatan dengan batas pertemuan lempeng tektonik. Contoh gempa tektonik ialah seperti yang terjadi di Yogyakarta, Indonesia pada Sabtu, 27 Mei 2006 dini hari, pukul 05.54 WIB.

2)      Gempa bumi tumbukan

Gempa Bumi ini diakibatkan oleh tumbukan meteor atau asteroid yang jatuh ke Bumi, jenis gempa Bumi ini jarang terjadi.

3)      Gempa bumi runtuhan

Gempa Bumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah pertambangan, gempa bumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal.

4)      Gempa bumi buatan

Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke permukaan bumi.

5)      Gempa bumi vulkanik (gunung api)

Gempa bumi gunung berapi terjadi berdekatan dengan gunung berapi dan mempunyai bentuk keretakan memanjang yang sama dengan gempa bumi tektonik. Gempa bumi gunung berapi disebabkan oleh pergerakan magma ke atas dalam gunung berapi, di mana geseran pada batu-batuan menghasilkan gempa bumi. Ketika magma bergerak ke permukaan gunung berapi, ia bergerak dan memecahkan batu-batuan serta mengakibatkan getaran berkepanjangan yang dapat bertahan dari beberapa jam hingga beberapa hari. Gempa bumi gunung berapi terjadi di kawasan yang berdekatan dengan gunung berapi, seperti Pegunungan Cascade di barat Laut Pasifik, Jepang, Dataran Tinggi Islandia, and titik merah gunung berapi seperti Hawaii.

b.        Berdasarkan Kedalaman

1)      Gempa bumi dalam

Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dari 300 km di bawah permukaan bumi. Gempa bumi dalam pada umumnya tidak terlalu berbahaya.

2)      Gempa bumi menengah

Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara 60 km sampai 300 km di bawah permukaan bumi.gempa bumi menengah pada umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa.

3)      Gempa bumi dangkal

Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan kerusakan yang besar.

c.         Berdasarkan Gelombang/ Getaran gempa

1)      Gelombang Primer

Gelombang primer (gelombang lungitudinal) adalah gelombang atau getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran ini berasal dari hiposentrum.

2)      Gelombang Sekunder

Gelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah berkurang,yakni 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair

2.2.3        Istilah - istilah dalam Gempa Bumi            

1)    Magnitudo

Banyaknya energi yang dilepas pada suatu gempa yang tergambar dalam besarnya gelombang seismik di episenter. Besarnya gelombang ini tercermin dalam besarnya garis bergelombang pada seismogram.

2)    Episenter

Titik di permukaan bumi tepat di atas fokus atau sumber gempa, dinyatakan dalam lintang dan bujut, Hyposenter=parameter sumber gempa bumi yang dinyatakan dalam waktu terjadinya gempa, lintang, bujur dan kedalaman sumber)

3)    Fokus

Sumber gempa di dalam bumi, tempat batuan pertama patah.

4)    Gelombang seismik

Getaran gempa yang menjalar di dalam dan dipermukaan bumi dengan cara longitudinal dan transfersal.

5)    Intensitas

Besarnya goncangan dan jenis kerusakan ditempat pengamatan akibat gempa. Intensitas tergantung dari jarak tempat tersebut dari  hyposenter.

6)    Kerak bumi

Lapisan atas bumi yang terdiri dari batuan padat. Baik tanah di daratan maupun di dasar laut termasuk kerak bumi.

7)    Litosfir

Llapisan paling atas bumi yang hampir seluruhnya terdiri dari batuan padat. Lapisan ini termasuk kerak bumi dan (sebagian) mantel atas

8)    Mantel

Lapisan di bawah kerak bumi yang tediri dari mantel atas dan mantel bawah.

9)    Lempeng Tektonik

Bagian dari litosfir bumi yang padat atau rigid. Lempeng-lempeng tektonik ini senantiasa bergerak dengan lambat, terapung diatas mantel.

10)  Seismograf

peralatan yang menggambarkan gelombang gempa yang datang di stasiun pengamat.

11)  Seismogram

catatan tertulis dari getaran bumi yang dihasilkan oleh seismograf.

12)  Seismologist

Ilmuwan yang mempelajari gempa

13)  Skala Mercalli

Suatu ukuran subyektif kekuatan gempa dikaitkan dengan intensitas-nya

14)  Skala Richter

Suatu ukuran obyektif kekuatan gempa dikaitan dengan magnitudo-nya

15)  Sesar 

Patahan atau pemisahan batuan, umumnya di antara dua atau lebih plat

2.2.4        Proses Terjadinya Gempa

Menurut teori Lempeng Tektonik, lapisan terluar bumi kita terbuat dari suatu lempengan tipis dan keras yang masing-masing saling bergerak relatif terhadap yang lain. Gerakan ini terjadi secara terus-menerus sejak bumi ini tercipta hingga sekarang. Teori Lempeng Tektonik muncul sejak tahun 1960-an, dan hingga kini teori ini telah berhasil menjelaskan berbagai peristiwa geologis, seperti gempa bumi, tsunami, dan meletusnya gunung berapi, juga tentang bagaimana terbentuknya gunung, benua, dan samudra.

Lempeng tektonik terbentuk oleh kerak benua (continental crust) ataupun kerak samudra (oceanic crust), dan lapisan batuan teratas dari mantel bumi (earth’s mantle). Kerak benua dan kerak samudra, beserta lapisan teratas mantel ini dinamakan litosfer. Kepadatan material pada kerak samudra lebih tinggi dibanding kepadatan pada kerak benua. Demikian pula, elemen-elemen zat pada kerak samudra (mafik) lebih berat dibanding elemen-elemen pada kerak benua (felsik).

Di bawah litosfer terdapat lapisan batuan cair yang dinamakan astenosfer. Karena suhu dan tekanan di lapisan astenosfer ini sangat tinggi, batu-batuan di lapisan ini bergerak mengalir seperti cairan (fluid).

Litosfer terpecah ke dalam beberapa lempeng tektonik yang saling bersinggungan satu dengan lainnya. Berikut adalah nama-nama lempeng tektonik yang ada di bumi, dan lokasinya bisa dilihat pada Peta Tektonik.

Pergerakan Lempeng (Plate Movement) Berdasarkan arah pergerakannya, perbatasan antara lempeng tektonik yang satu dengan lainnya (plate boundaries) terbagi dalam 3 jenis, yaitu divergen, konvergen, dan transform. Selain itu ada jenis lain yang cukup kompleks namun jarang, yaitu pertemuan simpang tiga (triple junction) dimana tiga lempeng kerak bertemu.

1). Batas Divergen

Terjadi pada dua lempeng tektonik yang bergerak saling memberai (break apart). Ketika sebuah lempeng tektonik pecah, lapisan litosfer menipis dan terbelah, membentuk batas divergen

2). Batas Konvergen

Terjadi apabila dua lempeng tektonik tertelan (consumed) ke arah kerak bumi, yang mengakibatkan keduanya bergerak saling menumpu satu sama lain (one slip beneath another). Batas konvergen ada 3 macam, yaitu :

1)      antara lempeng benua dengan lempeng samudra,

Ketika suatu lempeng samudra menunjam ke bawah lempeng benua, lempeng ini masuk ke lapisan astenosfer yang suhunya lebih tinggi, kemudian meleleh. Pada lapisan litosfer tepat di atasnya, terbentuklah deretan gunung berapi (volcanic mountain range). Sementara di dasar laut tepat di bagian terjadi penunjaman, terbentuklah parit samudra (oceanic trench).

2)      antara dua lempeng samudra

Salah satu lempeng samudera menunjam ke bawah lempeng samudra lainnya, menyebabkan terbentuknya parit di dasar laut, dan deretan gunung berapi yang pararel terhadap parit tersebut, juga di dasar laut. Puncak sebagian gunung berapi ini ada yang timbul sampai ke permukaan, membentuk gugusan pulau vulkanik (volcanic island chain).

3)      antara dua lempeng benua.

Salah satu lempeng benua menunjam ke bawah lempeng benua lainnya. Karena keduanya adalah lempeng benua, materialnya tidak terlalu padat dan tidak cukup berat untuk tenggelam masuk ke astenosfer dan meleleh. Wilayah di bagian yang bertumbukan mengeras dan menebal, membentuk deretan pegunungan non vulkanik (mountain range).

3). Batas Transform

Terjadi bila dua lempeng tektonik bergerak saling menggelangsar (slide each other), yaitu bergerak sejajar namun berlawanan arah. Keduanya tidak saling memberai maupun saling menumpu. Batas transform ini juga dikenal sebagai sesar ubahan-bentuk (transform fault).

2.2.5        Mengukur Kekuatan Gempa Bumi           

Kekuatan gempa bumi dapat diukur dengan menggunakan alat yang disebut seismograf. Dalam perkembangannya sampai sekarang ada beberapa jenis skala yang digunakan oleh alat tersebut, yakni Skala Mercalli, Skala Richter, dan Skala Kekuatan Momen.

1)      Skala Mercalli

Skala Mercalli adalah satuan untuk mengukur kekuatan gempa bumi. Satuan ini diciptakan oleh seorang vulkanologis dari Italia yang bernama Giuseppe Mercalli pada tahun 1902. Skala Mercalli terbaagi menjadi 12 pecahan berdasarkan informasi dari orang-orang yang selamat dari gempa tersebutdan juga dengan melihat dan membandingkan tingkat kerusakan akibat gempa bumi tersebut. Oleh itu skala Mercalli adalah sangat subjektif dan kurang tepat dibanding dengan perhitungan magnitudo gempa yang lain. Oleh karena itu, saat ini penggunaan skala Richter lebih luas digunakan untuk untuk mengukur kekuatan gempa bumi. Tetapi skala Mercalli yang dimodifikasi, pada tahun 1931 oleh ahli seismologi Harry Wood dan Frank Neumann masih sering digunakan terutama apabila tidak terdapat peralatan seismometer yang dapat mengukur kekuatan gempa bumi di tempat kejadian.

Skala Modifikasi Intensitas Mercalli mengukur kekuatan gempa bumi melalui tahap kerusakan yang disebabkan oleh gempa bumi itu. Satuan ukuran skala Modifikasi Intensitas Mercalli adalah seperti di bawah :

Skala Modifikasi Keamatan Mercalli

a)      Tidak terasa

b)      Terasa oleh orang yang berada di bangunan tinggi

c)      Getaran dirasakan seperti ada kereta yang berat melintas.

d)     Getaran dirasakan seperti ada benda berat yang menabrak dinding rumah, benda tergantung bergoyang.

e)      Dapat dirasakan di luar rumah, hiasan dinding bergerak, benda kecil di atas rak mampu jatuh.

f)       Terasa oleh hampir semua orang, dinding rumah rusak.

g)      Dinding pagar yang tidak kuat pecah, orang tidak dapat berjalan/berdiri.

h)      Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan.

i)        Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan tekuk.

j)        Jambatan dan tangga rusak, terjadi tanah longsor. Rel kereta api bengkok.

k)      Rel kereta api rusak. Bendungan dan tanggul hancur. Seluruh bangunan hampir hancur dan terjadi longsor besar. Efek bencana yang lain seperti tsunami, dan kebakaran.

l)        Seluruh bangunan hancur lebur. Batu dan barang-barang terlempar ke udara. Tanah bergerak seperti gelombang. Kadang- kadang aliran sungai berubah. Pasir dan lumpur bergeser secara horizontal. Air dapat terlempar dari danau, sungai dan kanal. Diikuti dengan suara gemuruh yang besar. Biasanya bisa menyebabkan longsor besar, kebakaran, banjir, tsunami di daerah pantai, dan aktivitas gunung berapi. Pasir dan tanah halus terlihat meledak.

2)      Skala Richter

Skala Richter atau SR didefinisikan sebagai logaritma (basis 10) dari amplitudo maksimum, yang diukur dalam satuan mikrometer, dari rekaman gempa oleh instrumen pengukur gempa (seismometer) Wood-Anderson, pada jarak 100 km dari pusat gempanya. Sebagai contoh, misalnya kita mempunyai rekaman gempa bumi (seismogram) dari seismometer yang terpasang sejauh 100 km dari pusat gempanya, amplitudo maksimumnya sebesar 1 mm, maka kekuatan gempa tersebut adalah log (10 pangkat 3 mikrometer) sama dengan 3,0 skala Richter. Skala ini diusulkan oleh fisikawan Charles Richter.

Untuk memudahkan orang dalam menentukan skala Richter ini, tanpa melakukan perhitungan matematis yang rumit, dibuatlah tabel sederhana seperti gambar di samping ini. Parameter yang harus diketahui adalah amplitudo maksimum yang terekam oleh seismometer (dalam milimeter) dan beda waktu tempuh antara gelombang-P dan gelombang-S (dalam detik) atau jarak antara seismometer dengan pusat gempa (dalam kilometer). Dalam gambar di samping ini dicontohkan sebuah seismogram mempunyai amplitudo maksimum sebesar 23 milimeter dan selisih antara gelombang P dan gelombang S adalah 24 detik maka dengan menarik garis dari titik 24 dt di sebelah kiri ke titik 23 mm di sebelah kanan maka garis tersebut akan memotong skala 5,0. Jadi skala gempa tersebut sebesar 5,0 skala Richter.

Skala Richter pada mulanya hanya dibuat untuk gempa-gempa yang terjadi di daerah Kalifornia Selatan saja. Namun dalam perkembangannya skala ini banyak diadopsi untuk gempa-gempa yang terjadi di tempat lainnya.

Skala Richter ini hanya cocok dipakai untuk gempa-gempa dekat dengan magnitudo gempa di bawah 6,0. Di atas magnitudo itu, perhitungan dengan teknik Richter ini menjadi tidak representatif lagi.

Perlu diingat bahwa perhitungan magnitudo gempa tidak hanya memakai teknik Richter seperti ini. Kadang-kadang terjadi kesalahpahaman dalam pemberitaan di media tentang magnitudo gempa ini karena metode yang dipakai kadang tidak disebutkan dalam pemberitaan di media, sehingga bisa jadi antara instansi yang satu dengan instansi yang lainnya mengeluarkan besar magnitudo yang tidak sama.

3)      Skala Kekuatan Moment

Skala kekuatan moment diperkenalkan pada 1979 oleh Tom Hanks dan Hiroo Kanamori sebagai pengganti skala Richter dan digunakan oleh seismologis untuk membandingkan energi yang dilepas oleh sebuah gempa bumi. Kekuatan moment adalah sebuah angka tanpa dimensi yang didenifinisikan sebagai berikut

di mana adalah Moment seismik (menggunakan satu newton metre [N·m] sebagai moment).

Sebuah peningkatan satu tahap dalam skala logaritmik ini berarti sebuah peningkatan 10^1,5 = 31,6 kali dari jumlah energi yang dilepas, dan sebuah peningkatan 2 tahap berarti sebuah peningkatan 10³ = 1000 kali kekuatan awal.

2.2.6   Alat Pencatat Gempa (Seismograf)

1.     Pengertian

Seismometer (bahasa Yunani: seismos: gempa bumi dan metero: mengukur) adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram.

Prototip dari alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132 SM oleh matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Chang Heng. Dengan alat ini orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah mana gempa bumi terjadi.

Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka kemampuan seismometer dapat ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut seismometer broadband.

Pada prinsipnya, seismograf terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk seismogram.

2.     Penggunaan

Seismograf ada yang horizontal dan vertikal. Masing-masing  mempunyai tugas masing-masing. Seismograf horizontal bertugas untuk mengukur atau mencatat getaran bumi pada arah horizontal. Sedangkan seismograf vertikal untuk mencatat getaran bumi pada vertikal.

Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untuk memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetik.

Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk rekaman atau disebut juga seismogram. Saat ini, seismograf banyak digunakan oleh seismologist dalam mempelajari gempa bumi. Alat ini juga digunakan oleh BMKG (Badan Metreologi Klimatologi dan Geofisika).

3.     Jenis-jenis Alatnya

Seismograf terdiri dari 2 jenis yaitu manual dan digital. Fungsi dan kegunaan setiap jenis, mempunyai sedikit perbedaan. Di bawah inilah penjelasan masing-masing seismograf.

a.       Manual (mekanikal)

Jenis gerakan mekanikal dapat mendeteksi baik gerakan vertikal maupun gerakan horizontal tergantung dari pendular yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.

b.      Digital (elektromagnetik)

Seismograf modern menggunakan elektromagnetik seismographer untukmemindahkan  volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetis. Peristiwa-peristiwa yang menimbulkan getaran kemudian dideteksi melalui  spejlgavanometer.

Selain itu, seismograf digital modern menambahkan komponen keempat yaitu layar, "user-friendly", dan cepat transfer data.

Menurut, Keluarga Macintosh dari komputer menyediakan antarmuka pengguna yang konsisten dan maju dengan multi-tasking "sistem" yang memungkinkan seismograf digital untuk tetap bekerja di "latar belakang" sebagai tugas lainnya yang dilakukan. The software needed to run the seismographic station is , and the companion program is , which allows anyone with a Macintosh to display and analyze the digital seismograms. Perangkat lunak yang diperlukan untuk menjalankan stasiun seismographic adalah SeismoGraf, dan program pendamping adalah SeismoView, yang memungkinkan siapapun dengan Macintosh untuk menampilkan dan menganalisa seismogram digital.

Proses Kerja (Sistem Pengukuran)

Gempa bumi adalah getaran atau vibrasi permukaan bumi. Perhatikan kata "permukaan". Permukaan berarti hanya kerak bumi, suatu patahan di mana satu bongkah batu telah bergesekan dengan batu lain dengan kekuatan dan gesekan yang sangat besar. Energi dari gesekan ini diubah menjadi getaran di dalam batu-batuan. Dan getaran ini dapat terasa sampai ribuan mil.

Sekarang getaran-getaran gempa bumi ini adalah sejenis gerakan gelombang yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda melalui kerak bumi yang berbatu-batu. Karena getaran-getaran itu mencapai jarak yang jauh dan merambat melalui batu-batuan, pada waktu getaran-getaran ini sampai di kota anda, anda bahkan tidak dapat melihatnya. Tetapi seismograf dapat mendeteksinya. Beginilah cara kerjanya.

Bayangkan sebuah balok atau pelat beton. Sebuah grafik yang ditempelkan balok atau pelat itu menonjol keluar. Grafik itu sejajar dengan tanah, seperti lembaran kertas. Di atasnya, sebuah balok menonjol keluar dari tempat tergantungnya suatu beban. Pada dasar beban itu terdapat sebuah pena, yang menyentuh grafik itu. Sekarang muncul gelombang gempa bumi. Balok beton bergerak dan demikian juga grafik yang menempel padanya. Tetapi beban yang digantung tidak bergerak. Jadi, pena itu membuat tanda-tanda pada grafik itu pada waktu pena itu bergerak dan kita memperoleh catatan tentang gempa bumi. Tentu saja alat ini dibuat dengan sangat teliti sehingga gerakan yang pling kecil sekalipun dapat dicatat.

Jadi, sistem pengukuran yang terjadi pada seismograf ada 3 tingkatan :

1)      Tingkat 1 : tingkat pendeteksi

Fungsinya adalah untuk untuk mendeteksi getaran di bawah tanah oleh alat yang tertancap di tanah.

2)      Tingkat 2 : tingkat perantara getaran

Fungsinya adalah menyalurkan getaran dari alat yang tertancap di tanah, biasanya berbentuk tali atau semacamnya yang dapat menyalurkan getaran.

3)      Tingkat 3 : tingkat penerima getaran

Fungsinya adalah menerima getaran dari perantara ke massa yang jadi satu dengan pena, sehingga pena tersebut bergerak sesuai getaran yang diterima.

Bagaimana mengukur gempa bumi dan daya rambatnya? Untuk mengetahui kekuatan getaran gempa bumi digunakan alat seismometer. Seismometer yang dirangkai dengan alat yang mencatat parameter gempa disebut seismograf. Sedangkan hasil rekaman pada piasnya disebut seismogram. Sebuah seismograf dapat mencatat gempa komponen vertical dan masing- dan gempa komponen horizontal.
Ketika terjadi gempa, getaran gempa yang terekam adalah gelombang primer karena kecepatan rambatnya paling tinggi, lalu diikuti oleh rekaman gelombang sekunder yang memiliki kecepatan rambat lebih rendah dari gelombang primer. Gelombang permukaan datang paling akhir karena memiliki kecepatan rambat paling rendah. Seismograf mencatat semua getaran dan kecepatan rambat gempa bumi dalam bentuk seismogram dengan kata lain hasil rekaman dari getaran yang dicatat oleh seismograf dinamakan seismogram

Alat ini sangat sensitif terhadap gelombang seismik yang ditimbulkan karena gempa bumi, ledakan nuklir dan sumber gelombang seismik lainnya. hasil rekaman dari alat tersebut dinamakan seismogram.