GEODINAMIKA

A.    Pengertian geodinamika

Apakah geodinamika itu, Geodinamika adalah studi tentang proses-proses dasar fisika untuk memahami lempeng tektonik dan berbagai fenomena geologi (Turcotte dan Schubert, 2002). Melalui pendekana-pendekatan di dalam geodinamika, dapat diketahui segala aspek yang berkaitan dengan proses dinamis pada lapisan lapisan bumi. Terutama menyangkut tentang lempeng litosfer. Proses-proses yang berkaitan dengan lempeng litosfer sangat penting untuk diketahui agar teori-teori mengenai proses dinamis pada kerak bumi dapat selaras dan dengan pendekatan-pendekatan yang ada, dapat pula dipahami tentang proses pembentukan berbagai bentuk topografi di kerak bumi.

Lempeng tektonik menjadi pembahasan yang cukup masif di dalam geodinamika. Lempeng tektonik merupakan suatu medel dimana kulit luar dari bumi dibagi menjadi beberapa lempeng tipis dan rigid yang bergerak relatif antara satu dan yang lain. Pergerakan relatif ini memiliki kecepatan dengan derajat puluhan milimeter per tahun.

B.     Teori Lempeng Tektonik

Kata tektonik berasal dari bahasa Yunani ‘tektonikos’ yang berarti bangunan atau konstruksi. Teori lempeng tektonik adalah teori yang menjelaskan struktur kerak bumi sebagai hasil pemisahan litosfer ke dalam beberapa lempeng semi-tegar (semi-rigid), yang bergerak didorong oleh arus konveksi di dalam astenosfer. Gerakan lempeng litosfer ini mengakibatkan proses geodinamik, misalnya : terjadinya gempabumi, pembentukan pegunungan, proses metamorfosis batuan dan aktivitas vulkanik. Definisi dari teori lempeng tektonik menurut Microsoft Encarta adalah teori tentang gerakan hipotesis lempeng kerak bumi, suatu teori yang menjelaskan pergeseran benua, aktivitas seismik dan vulkanik, pembentukan jalur pegunungan hingga gerakan lempeng kerak bumi di atas bantuan mantel yang kurang rigid. Sedangkan lempeng tektonik merupakan suatu medel dimana kulit luar dari bumi dibagi menjadi beberapa lempeng tipis dan rigid yang bergerak relatif antara satu dan yang lain. Pergerakan relatif ini memiliki kecepatan dengan derajat puluhan milimeter per tahun. (Turcotte dan Schubert, 2002).

 

       

C.     Sejarah Teori Lempeng Tektonik

Teori lempeng tektonik diawali oleh hipotesa pengapungan benua (continental drift) yang sudah diusulkan sejak tahun 1915. Namun pada waktu itu masih banyak yang meragukan kebenaran dari teori pengapungan benua. Salah satu penyebabnya adalah bahwa ketika itu semua bukti u=yang mendukung hipotesa pengapungan benua hanya berasal dari data daratan saja. Padahal, di kemudian hari terbukti bahwa sumber penggerak utama pergeseran benua berada di dasar samudra. Secara komprehensif teori pergeseran benua pertama kali disampaikan oleh Alfred Wegener, seorang ahli meteorologi bangsa Jerman, dalam bukunya tahun 1915 : The Origin of Continents and Ocean ( Asal-usul Benua dan Samudera). Wegener mendasarkan teorinya tidak hanya pada bentuk benua, tetapi juga pada bukti geologi, misalnya kemiripan fosil-fosil yang ditemukan di Brazil dan Afrika.

Wegener menggambar sejumlah peta yang memperlihatkan tahapan-tahapan proses pergeseran benua. Diawali dengan sebuah massa daratan yang sangat besar, yang disebutnya Pangea ( artinya ‘samudera daratan’ ). Diyakininya bahwa benua-benua yang terdiri atas batuan granit yang relatif ringan ‘mengapung’ di atas batuan dasar samudera (basalt) yang lebih berat.

Dalam buku Our Wondering Continents, Du Toit (1937) menyatakan bahwa asal-usul super benua bukan satu, melainkan dua : Laurasia di bagian utara dan Gondwanaland di bagian selatan. Kedua benua tersebut dipisahkan oleh samudera Tethys. Herry Hess (1962) membuat hipotesa bahwa dasar samudera terbentuk pada poros punggung samudera dan bergerak menjauhi poros tersebut untuk membentuk suatu dasar samudera baru dalam proses yang disebut pemekaran dasar samudera ( sea floor spreading). 4

Teori lempeng tektonik baru berkembang setelah 1960-an, ketika survei oseanografi telah cukup banyak memiliki data untuk membuat peta topografi regional dasar samudera. Data ini menunjukkan bahwa dasar samudera itu tidak datar, juga tidak mirip dengan permukaan daratan. Di dasar samudera ada suatu sistem retakan di sepanjang punggung samudera, dan ada sistem palung laut dalam di sepanjang pinggiran batas samudera.

 Kedua bentuk struktur ini merupakan daerah yang aktifitas seismiknya paling tinggi di dunia. T.J. Wilson pada 1965 menemukan gagasan baru dari transform fault yang melengkapi jenis patahan yang dibutuhkan untuk menjelaskan mobilitas dari lempeng tektonik. Setahun setelah itu, T.J. Wilson mempublikasikan pemutakhiran mengenai teori lempeng tektoniknya serta mengenalkan konsepnya mengenai siklus lempeng tektonik yang dikenal sebagai siklus Wilson.

D.    Bukti-bukti Pendukung Hipotesa Pergeseran Benua

Untuk membuktikan kebenaran dari teori pergeseran benua, maka juga diperlukan untuk menyusun teori mengenai rekronstruksi dari benua yang bergeser itu sendiri. Agar dapat merekronstruksi secara akurat dan logis, diperlukan suatu model matematis yang dapat diterapkan dalam menjelaskan pergerakan dari lempeng tektonik. Hal ini dapat dipenuhi dengan menerapkan teorema Euler, yang dapat menjelaskan pergerakan suatu bidang pada permukaan bola. Setelah didapatkan suatu pendekatan dari rekronstruksi suatu benua, maka perlu dibuktikan bahwa mekanisme pergerakan benua memang benar-benar terjadi dan sesuai dengan teori-teori yang ada. Beberapa cakupan yang dapat memberikan bukti dari hipotesa pergeseran benua antara lain :

1. Paleontologi

2. Struktur dan jenis batuan

3. Paleoglasiasi

4. Paleoklimatik

E.     Bukti Paleontologi

Pergeseran benua telah memberikan dampak pada distribusi dari binatang dan tanaman purba (Briggs, 1987) dengan membuat batas untuk memisahkan antar populasi. Salah satu contoh yang jelas adalah pertumbuhan pemekaran antara dua pecahan superkontinen yang mencegah migrasi antara kedua sisi kontinen yang terpisah. Distribusi masa lampau dari tetrapoda menandakan bahwa ada suatu hubungan antara Gondwana dan Laurasia. Sisa dari reptil Mesosaurus ditemukan di Brazil dan Afrika selatan. Walaupun hewan ini dapat beradaptasi dengan berenang, namun sangat tidak mungkin Mesosaurus dapat menjelajahi samudera Atlantik untuk dapat bermigrasi dari selatan Afrika menuju Brazil atau sebaliknya. Tentu saja hal ini dapat terjadi dan sangat mudah untuk dijelaskan jika kedua bagian tersebut dulunya merupakan satu kesatuan.

Contoh lain adalah reptil mirip mamalia yg termasuk dlm genus Lystrosaurus yang hanya dapat hidup di daratan. Ternyata fosilnya ditemukan dlm jumlah besar di Afrika Selatan, Amerika Selatan dan Asia, serta pd tahun 1969 tim ekspedisi Amerika Serikat menemukannya juga di Antartika. Jadi genus tersebut menghuni semua benua bagian selatan. Ada pendapat yang menyatakan kemungkinan dulu ada daratan yang menjadi jembatan penghubung benua-benua tersebut sehingga memungkinkan penyebaran Lystrosaurus di berbagai bagian dunia yang berjauhan. Pendapat ini terbantah oleh kenyataan bahwa survei dasar samudera menunjuk-kan tidak pernah ada bekas jembatan daratan yang telah tenggelam.

  Gambar 2.Fosil lystrosaurus

Paleobotani juga menunjukkan pola yang mirip dari pemisahan benua. Fosil biji-bijian pakis Glossopteris telah ditemukan dlm batuan-batuan yg berumur sama di Amerika Selatan, Afrika Selatan, Australia dan India, serta di Antartika sekitar 480 km dari Kutub Selatan. Biji-bijian matang tanaman pakis tersebut berdiameter beberapa milimeter, terlalu besar untuk dapat disebarluaskan oleh angin menyeberangi samudera Atlantik.

Sedikit bukti yang jelas lainnya adalah keterkaitan suatu populasi makhluk hidup dengan iklim. Sebagai dampak dari pergeseran benua secara latitudinal akan menyebabkan kondisi iklim yang tidak sesuai untuk organisme tertentu. Dan juga proses dari lempeng tektonik dapat menyebabkan perubahan topografi dan merubah habitat yang tersedia untuk organisme tertentu.

F.      Struktur dan Jenis Batua

Rekronstruksi dari benua yang terpisah berdasarkan pada kecocokan geometri pada pinggir dangkalan benua. Jika hal tersebut sesuai dengan keadaan masa lampau, maka sangat mungkin untuk menelusuri jejak-jejak geologi yang sesuai sepanjang jalur pemisah antara bentuk geometri yang cocok. Namun tidak semua lokasi dapat ditelusuri dengan baik. Jejak-jejak geologi yang diperkirakan akan muncul akibat pergeseran benua dapat menghilang atau tidak ditemukan akibat adanya proses gelogi yang juga mempengaruhi struktur batuan di suatu tempat. Beberapa contoh yang dapat ditelusuri antara lain :

1. Jalur lipatan, lipatan Appalacian di Amerika Utara yang berkesinambungan dengan lipatan Caledonian di Eropa utara. Dalam endapan sedimen pada jalur lipatan, terdapat bukti-bukti pergeseran benua. Ukuran butiran, komposisi, serta penyebaran umur mineral dalam sedimen dapat digunakan untuk mengidentifikasi sumber dari sedimen tersebut. Sumber dari sedimen Caledonian di Utara Eropa berada di sebelah Barat di lokasi yang sekarang ditempati samudera Atlantik, menandakan bahwa pada masa lampau lokasi tersebut ditempati oleh lempeng benua. (Rainbird et al, 2001; Cawood et al., 2003).

2. Umur batuan. Hubungan pola umur batuan sepanjang selatan Atlantik menandakan adanya kecocokan struktur pada bagian barat Afrika dengan bagian Timur Amerika Selatan (Hallam, 1975).

3. Irisan stratigrafi. Jalur stratigrafi khusus juga dapat dikorelasikan dengan pergeseran benua. Seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini menunjukkan irisan stratigrafi pada benua Gondwana. Adanya kesamaan pada fosil yang terdapat di lapisan batuan menunjukkan bahwa batuan tersebut dulunya merupakan satu bagian.

4. Struktur metalogenic. Wilayah yang memiliki material seperti magnese, besi, dan emas, dan perak memiliki kemiripan sepanjang jalur pantai dari rekronstruksi benua sebelum terjadinya pemisahan. (Evans, 1987).

G.    Paleoglasiasi

Selama akhir era Paleozoikum (~300 juta tahun lalu), lapisan es menutup sebagian besar benua-benua di bumi bagian selatan. Endapan yang ditinggalkan oleh lapisan es purba ini masih dapat dikenali, alur-alur dan lekuk-lekuk batuan yang ada di bawahnya menunjukkan arah pergerakan lapisan es purba tersebut. Kecuali Antartika, semua benua di bumi bagian selatan sekarang terletak di dekat ekuator. Sebaliknya, benua-benua di bumi bagian utara tidak menunjukkan bekas-bekas jejak glasiasi purba tersebut. Justru sebaliknya, fosil-fosil tanaman di tempat tersebut menunjukkan adanya sisa-sisa tanaman iklim tropis. Padahal, wilayah iklim ditentukan oleh garis lintang setempat.

 Hail ini merupakan indikasi bahwa benua-benua di bumi bagian utara dahulu berada di dekat ekuator, sesuai dengan bukti-bukti paleoklimatik.  Yang lebih sulit dijelaskna adalah arah aliran es purba tersebut. Pemetaan regional alur-alur dan lekuk-lekuk glasisai menunjukkan bahwa di Amerika Selatan, India dan Australia, aliran es mengarah ke daratan dari lautan. Arah aliran seperti ini tidakmungkin terjadi, kecuali dahulu ada daratan di tempat-tempat yang sekarang berwujud lautan. Jika benua-benua digabungkan seperti yang diusulkan Wegener, wilayah glasiasi akan menyatu dengan rapi di dekat Kutub Selata, dan arah aliran es purba dapat dijelaskan dengan mudah. Pola glasisai purba dipertimbangkan sebagai bukti kuat pergeseran benua, dan para ahli geologi yang bekerja di bumi bagian selatan sangat mendukung teori pergeseran benua. Karena mereka dapat melihat buktinyalangsung dengan mata sendiri.

H.    Paleoklimatik

Distribusi wilayah klimatik pada permukaan bumi dipengaruhi oleh interaksi kompleks dari beberapa fenomena, seperti penyinaran matahari, arah angin, arus samudera, ketinggian , dan batas topografi. Sebagian besar fenomena ini hanya sedikit yang diketahui dalam rekaman geologi. Secara umum, posisi lintang merupakan faktor yang paling dominan untuk mempengaruhi kondisi iklim di suatu wilayah, dengan mengabaikan wilayah mikro klimatik yang bergantung pada kombinasi fenomena lain yang langka, sehingga studi mengenai iklim purba dapat menjadikan indikator dimana dulunya batuan purba berada. Maka dari itu, paleoklimatik, yang merupakan studi mengenai iklim dimasa lampau (Frakes, 1979), dapat digunakan untuk menyelidiki bahwa benua mengalami pergeseran setidaknya dalam arah utara selatan.

Bukti-bukti tentang perubahan iklim yang mecolok, mendukung teori pergeseran benua. Endapan batu bara yang sangat besar di Antartika menunjukkan bahwa dahuu daerah ini ditumbuhi oleh tanaman berkayu dari daerah tropis, dan sekarang sebagian besar tertutup es. Di benua-benua lain, endapan garam, formasi batuan pasir (sandstone) dan terumbu karang, memberikan putunjuk tambahan yang memungkinkan untuk merekronstruksi zona iklim purba.

Pola iklim purba sangat mengherankan jika diandang dari posisi benua-benua saat ini, tetapi bila benua-benua tersebut dikelompokkan seperti sebelum terjadinya pergeseran, maka pola iklim tersebutdapat dijelaskan dengan mudah.Contoh lainnya adalah endapan karbonat dan terumbu karang yang dibatasi pada perariran hangat (sekitar 300 c) dari ekuator, saat ini temperatur berada di batas yang lebih luas antar 25-300 c. Evaporite yang terbentuk dalam kondisi yang panas dan kering pada region dimana evaporasi melewati arus air laut dan/atau presipitasi, dan biasanya berada pada cekungan yang berbatasan dengan laut, saat ini tidak terbentuk di dekat ekuator, tetapi lebih ke daerah subtropis yang kering dengan tekanan yang tinggi dimana kondisi yang seharusnya berlaku. Diyakini bahwa fosil evaporite terbentuk pada wilayah dengna garis lintang yang serupa (Windley, 1984).

SEISMOLOGI

SEISMOLOGI

      

1. Gempa bumi

a.    Pengertian Gempa Bumi

Gempa bumi merupakan suatu getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi karena pelepasan energi dari dalam bumi secara tiba-tiba sehingga menciptakan gelombang seismik.

Gempa bisa saja terjadi karena ada pergerakan lempeng atau kerak bumi. Gempa bumi yang terjadi mampu mengakibatkan perubahan, perombakan, bahkan perusakan pada permukaan bumi.

Seperti yang kita tahu, gempa bumi dengan skala yang besar mampu merusak bangunan, dari yang kecil hingga gedung-gedung besar.

Memang kekuatan gempa diukur berdasarkan kerusakan yang terjadi. Skala yang biasa digunakan untuk mengukur kekuatan gempa adalah Skala Omari, Skala Richter, Skala Cancani, dan Skala Mercalli. Skala Richter merupakan skala yang digunakan, namun skala Richter adalah yang paling popular untuk mengukur kekuatan gempa bumi yang disebut dengan magnitude (M). Berdasarkan skala-skala ini orang dapat mengenali kekuatan gempa yang pada akhirnya berguna untuk mengantisipasinya seperti desain konstruksi bangunan dan jalan raya.

Menurut skala Richter kekuatan gempa bumi dapat dilihat sebagai berikut :

·           <3,5 Umumnya tidak terasa, tetapi terekam.

·           3,5-5,4 Seringkali terasa, tetapi jarang mengakibatkan kerusakan.

·           < 6,0 Dapat menyebabkan kerusakan besar pada bangunan yang kurang kuat dan meliputi daerah yang kecil.

·           6.1-6.9 Dapat menimbulkan kerusakan pada fisik dan menimbulkan korban jiwa manusia pada radius sampai 100 kilometer.

·           7.0-7.9 Pada skala ini termasuk gempa bumi besar. Dapat menyebabkan kerusakan serius pada daerah yang lebih luas.

·           > 8 Gempa bumi besar. Dapat menyebabkan kerusakan serius pada daerah yang meliputi beberapa ratus kilometer.

Sebagai contoh, gempa bumi di Aceh mencapai kekuatan 9,0 skala Richter yang mengakibatkan kerusakan fisik yang amat besar dan menimbulkan korban yang banyak.

Jika kalian tertarik dengan terjadinya gempa bumi, kalian bisa belajar tentang seismologi, yakni ilmu yang mempelajari gempa bumi.

b.   
Penyebab Gempa Bumi

Gempa bumi itu terjadi karena beberapa faktor, berikut ini adalah faktor atau penyebab terjadinya gempa bumi itu.

·      Gempa Bumi Tektonik

Gempa bumi tektonik disebabkan karena adanya pergeseran lempeng-lempeng tektonik secara tiba-tiba dengan kekuatan yang sangat kecil hingga sangat besar. Apabila sudah terjadi gempa tektonik, maka akan terjadi kerusakan atau bencana alam di bumi. Karena getaran gempa yang kuat bisa menjalar ke seluruh bagian bumi. Gempa tektonik juga bisa disebabkan karena pelepasan tenaga disebabkan pergeseran lempengan plat tektonik.

·      Gempa Bumi Vulkanik

Gempa ini terjadi karena aktivitas magma yang biasa terjadi sebelum meletusnya gunung berapi. Semakin tinggi aktivitas dari gunung berapi tersebut, maka semakin besar pula ledakan yang akan terjadi dan menyebabkan terjadinya gempa bumi. Ketika gempa terjadi, hanya akan terasa disekitar tempat ledakan gunung berapi tersebut saja.

·      Gempa Bumi Tumbukan

Gempa yang terjadi diakibatkan oleh tumbukan atau hantaman meteor maupun asteroid yang jatuh ke bumi. Gempa Bumi Tumbukan ini sangat jarang terjadi.

·      Gempa Bumi Runtuhan

Gempa bumi ini biasa terjadi di daerah kapur atau di daerah pertambangan. Jika gempa ini terjadi, lebih bersifat lokal. Akan tetapi Gempa Bumi Runtuhan ini pun jarang sekali terjadi.

·      Gempa Bumi Buatan

Gempa ini disebabkan karena aktivitas manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir maupun palu yang dipukulkan ke permukaan bumi.

Gempa bumi pun dapat terjadi karena letaknya yang jauh di kedalaman bumi atau biasa disebut dengan hiposentrum.

·      Gempa Bumi Dalam

Gempa bumi yang disebabkan karena hiposentrum-nya berada lebih dari 300 km di dalam kerak bumi atau di bawah permukaan bumi. Gempa bumi dalam tidak begitu berbahaya untuk kelangsungan hidup manusia karena pusat gempa sangat jauh di permukaan bumi.

·      Gempa Bumi Menengah

Gempa bumi ini hiposentrum-nya berada antara 60 km hingga 300 km di bawah permukaan bumi. Dampak yang diakibatkan dari gempa bumi menengah masih ringan dengan getaran yang lebih terasa dibanding dengan gempa bumi dalam.

·      Gempa Bumi Dangkal

Inilah gempa bumi yang mampu menimbulkan kerusakan besar. Hiposentrum gempa bumi dangkal berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi.

4Berdasarkan Gelombang atau Getaran Gempa

Ada dua getaran atau gelombang yang merambat di badan bumi dengan kecepatannya masing-masing.

·         Gelombang Primer

Gelombang ini disebut juga gelombang longitudinal yang berarti gelombang atau getaran ini merambat ke badan bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran pada gelombang primer berasal dari hiposentrum.

·      Gelombang Sekunder

Gelombang sekunder atau gelombang transversal merupakan gelombang atau getaran yang merambat dengan kecepatan yang lebih kecil, sekitar 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak mampu merambat pada lapisan yang cair.

Gempa Bumi Berdasarkan Kekuatannya

Dari pengamatan yang dilakukan oleh para ahli, gempa bumi pun dapat diketahui dari intensitas atau kekuatannya. Kemudian gempa bumi yang terjadi berdasarkan kekuatannya pun dibagi menjadi dua.

·      Gempa Makroseisme

Gempa makroseisme merupakan gempa dengan intensitas kekuatan besar dan dapat diketahui secara langsung meskipun tanpa alat.

·      Gempa Mikroseisme

Gempa dengan intensitas kekuatan yang lebih kecil disebut dengan gempa mikroseisme. Gempa jenis ini hanya dapat diketahui dengan alat ukur gempa saja.

Sumber Gempa bumi

Akibat pergerakan lempeng maka di sekitar perbatasan lempeng akan terakumulasi energi, dan jika lapisan batuan telah tidak mampu manahannya maka energi akan terlepas yang menyebabkan terjadinya patahan ataupun deformasi pada lapisan kerak bumi dan terjadilah gempabumi tektonik. Disamping itu akibat adanya pergerakan lempeng tadi terjadi patahan (sesar) pada lapisan bagian atas kerak bumi yang merupakan pembangkit kedua terjadinya gempabumi tektonik. Berikut
adalah tiga jalur utama gempabumi yang merupakan batas pertemuan dari beberapa lempeng tektonik aktif: 

a.    Jalur Gempa bumi Sirkum Pasifik

Jalur ini dimulai dari Cardilleras de los Andes (Chili, Equador dan Caribia), Amerika Tengah, Mexico, California British Columbia, Alaska, Alaution Islands, Kamchatka, Jepang, Taiwan, Filipina, Indonesia, Polynesia dan berakhir di New Zealand.

b.    Jalur Gempa bumi Mediteran atau Trans Asiatic

Jalur ini dimulai dari Azores, Mediteran (Maroko, Portugal, Italia, Balkan, Rumania), Turki, Kaukasus, Irak, Iran, Afghanistan, Himalaya, Burma, Indonesia (Sumatra, Jawa, Nusa Tenggara, dan Laut Banda) dan akhirnya bertemu dengan jalur Sirkum Pasifik di daerah Maluku

c.    Jalur Gempa bumi Mid-Atlantic

Jalur ini mengikuti Mid-Atlantic Ridge yaitu Spitsbergen, Iceland dan Atlantik selatan.

Sebanyak 80 % dari gempa di dunia, terjadi di jalur Sirkum Pasifik yang sering disebut sebagai Ring of Fire karena juga merupakan jalur Vulkanik. Sedangkan pada jalur Mediteran terdapat 15 % gempa dan sisanya sebanyak 5 % tersebar di Mid Atlantic dan tempat-tempat lainnya.

2.        Pengertian 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. Sebagian besar orang menganggap seismologi hanya berguna untuk menentukan parameter sumber gempa seperti episenter, hiposenter, waktu asal, besar kekuatan dan mekanisme gempa, dan lain-lain, padahal tak terhitung banyaknya jasa-jasa seismologi dalam perkembangan ilmu kebumian selain di bidang kegempaan. Jasa-jasa tersebut antara lain penentuan struktur dalam bumi, eksplorasi sumber daya alam, dan pengukuran kedalaman batuan dasar untuk keperluan pembangunan.

Gelombang seismik yang dipelajari dalam seismologi adalah gelombang elastik yang menjalar dalam bumi, seperti gelombang suara. Gelombang seismik dapat dikategorikan dalam dua kelompok besar yaitu gelombang badan dan gelombang permukaan. Energi seismik merambat sebagai gelombang badan dalam medium dan gelombang permukaan sepanjang permukaan yang bebas. Gelombang badan dapat dibagi menjadi dua, yaitu gelombang P (pressure/compressional), yang dapat menjalar di segala medium dengan gerakan partikel searah dengan perambatan gelombang dan gelombang S (shear), yang hanya menjalar di medium padat dengan gerakan partikel tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Gelombang S dapat dibagi menjadi gelombang SV (gerakan partikelnya vertikal) dan gelombang SH (gerakan partikelnya horizontal). Interaksi antara gelombang SV, SH, dan gelombang-gelombang lain menghasilkan gelombang permukaan. Gelombang permukaan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu gelombang rayleigh, gelombang love, dan gelombang stoneley. Dari semua gelombang kecepatan gelombang P adalah yang terbesar diikuti gelombang S, gelombang Love, dan gelombang Rayleigh.

Berdasarkan teori di atas seismologi telah membuktikan bahwa struktur dalam bumi terdiri dari inti dalam bumi yang padat, inti luar bumi yang cair, mantel bumi, dan kerak bumi. Fenomena gelombang S yang tidak dapat melalui medium cair muncul pada inti luar bumi, kemudian muncul kembali pada inti dalam bumi, sedangkan gelombang P dapat melewati semua medium yang ada. Hal ini membuktikan bahwa inti luar bumi adalah cair. Studi lebih lanjut tentang struktur dalam bumi ini membuktikan hal lain yaitu adanya bidang diskontinuitas mohorovicic antara kerak dan mantel bumi,
serta studi terbaru menunjukkan adanya inti di dalam inti dalam bumi.

Preliminary Reference Earth Model (PREM), (Dziewonski & Anderson, 1981)

Peranan Seismologi

Seismologi gempa bumi yang berkembang pada akhir abad ke-19 dan berperan dalam penentuan struktur dalam bumi pada awal abad ke-20 membuat para ahli kebumian menerapkannya untuk kepentingan eksplorasi sumber daya alam, khususnya minyak dan gas bumi. Maka muncullah seismik eksplorasi atau seismic prospecting, yaitu penyelidikan menggunakan metode seismik untuk mengetahui keberadaan sumber daya alam di bawah permukaan bumi dengan memberi sumber gelombang buatan. Metode Seismik secara umum dibagi menjadi dua yaitu Metode Seismik Refleksi dan Metode Seismik Refraksi. Prinsip metode ini sesuai dengan hukum snellius dan hukum-hukum elastisitas seperti hukum hooke. Parameter yang diukur adalah waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias, amplitudo dan frekuensi gelombang seismik. Sifat fisika yang terlibat adalah densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik.

Ilustrasi Geometri Metode Seismik Refleksi

Ilustrasi Metode Seismik Refraksi

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. Prinsip kerja dari alat ini yaitu mengembangkan kerja dari bandul sederhana. ketika mendapatkan usikan atau gangguan dari luar seperti gelombang seismik maka bandul akan bergetar dan merekam datanya seperti grafik.

Pada bandul matematis, berat tali diabaikan dan panjang tali jauh lebih besar dari pada ukuran geometris dari bandul. Pada posisi setimbang, bandul berada pada titik A. Sedangkan pada titik B adalah kedudukan pada sudut di simpangan maksimum (θ). Kalau titik B adalah kedudukan dari simpangan maksimum, maka gerakan bandul dari B ke A lalu ke B’ dan kemudian kembali ke A dan lalu ke B lagi dinamakan satu ayunan. Waktu yang diperlukan untuk melakukan satu ayunan ini disebut periode (T).

Keterangan

f   = Komponen w menurut garis singgung pada lintasan bandul

P  = Gaya tegang tali

N  = Komponen normal dari W = m . g

l    = Panjang tali

θ = Sudut simpangan

Gaya pemulih yang bekerja pada bandul yaitu -mg sin θ. Sehingga persamaannya dapat ditulis sbb :

F = – mg sin θ

Tanda negatif diatas menunjukkan bahwa gaya mempunyai arah yang berlawanan dengan simpangan sudut θ.

Karena gaya pemulih F berbanding lurus dengan sin θ bukan dengan θ, maka gerakan tersebut bukanmerupakan Gerak Harmonik Sederhana.  Jika sudut θ kecil, maka panjang busur x (x = L kali θ) hampir sama dengan panjang L sin θ.

Dengan demikian untuk sudut yang kecil, menggunakan pendekatan :

Sin θ ≈ θ

Sehingga persamaan gaya pemulih menjadi :

F = – mg Sin θ ≈ -mg θ

Karena :

x = Lθ

maka persamaan diatas menjadi persamaan yang sama seperti dengan hukum Hooke :

F = -kx

Periode pendulum sederhana dapat kita tentukan menggunakan persamaan :

Konstanta gaya efektif k kita ganti dengan mg/L :

sehingga frekuensi pendulum sederhana

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa periode dan frekuensi getaran pendulum sederhana bergantung pada panjang tali dan percepatan gravitasi. Karena percepatan gravitasi bernilai tetap, maka periode sepenuhnya hanya bergantung pada panjang tali (L). Dengan kata lain, periode dan frekuensi pendulum tidak bergantung pada massa beban alias bola pendulum.

Dari prinsip tersebut terciptanya alat seperti ini,                                          

hasil rekamannya seperti dibawah ini,

Dari grafik yang dihasilkan tersebut maka institusi yang berwenang dapat mengeluarkan peringatan akan adanya bencana gunung meletus. Tentunya grafik tersebut telah dikalibrasi sehingga peringatannya juga akurat..

Sumber:

Bullen,K.E.,1963, An Introduction to the Theory of Seismology, 3th, Cambridge, University Press, Cambridge

http://www.tandapagar.com/pengertian-gempa-bumi/. Diakses pada 28 Oktober 2016

http://www.prinsipkerja.com/peralatan/seismograf/. Diakses pada tanggal 29 Oktober 2016

Wahyu Triyoso, 1991. Konsep-Konsep Dasar Seismologi, ITB Bandung