Rekayasa Gempa

Rekayasa Gempa

TKS

23243

Pengantar

Seismologi 1

1.0

Gempa

Tujuan

modul ke- 1

1.

0

Setelah kuliah ini mahasiswa mampu:

1. Menjelaskan definisi gempa bumi 2. Mendeskripsikan mekanisme terjadinya gempa.

3. Mendeskripsikan teori pelat tektonik ntuk mendukung

penjelasan mekanisme terjadinya gempa.

Gempa

Definisi Gempa 1.1

An earthquake (also known as a quake, tremor or temblor) is the shaking of the surface of the Earth, resulting from the sudden release of energy in the Earth's lithosphere that creates seismic waves. (wikipedia, 2019)

Gempa bumi adalah goncangan

permukaan bumi, yang dihasilkan dari pelepasan energi secara tiba-tiba di litosfer* bumi yang menghasilkan

gelombang seismik. (wikipedia, 1996)

pergerakan

(tumbukan,

patahan)

kerak bumi

Akumulasi energi

regangan

Limit

regangan, pelepasan

energi

Konversi

energi regangan menjadi energi

gelombang

*Litosfer (Lithospehere) berasal dari kata Yunani, lithos (λίθος) yang berarti berbatu, dansphere (σφαῖρα) yang berarti benda geometris bulat sempurna dalam ruang tiga dimensi. Litosfere berarti lapisan bumi terluar yang padat berbatu.

Rekayasa Gempa

Mekanisme Gempa:

bagaimana gempa bumi terjadi?

1.1

Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam dan sistematis tentang mekanisme gempa, maka perlu dipelajari struktur interior dan eksterior bumi,

pergerakan kerak bumi, dan penyebab pergerakan tersebut.

Sudden release of accumulated strain energy

pergerakan

(tumbukan,

patahan)

kerak bumi

Akumulasi energi

regangan

Limit

regangan

tercapai, pelepasan

energi

Konversi

energi regangan menjadi energi

gelombang

Gempa

Struktur interior bumi 1.2

Dari proses terbentuknya, planet bumi memiliki struktur interior yang unik berupa lapisan-lapisan konsentrik (concentric layers)

Kerak bumi ( Crust )

Kerak benua (continental crust) [25-40 km]*

Kerak lautan (oceanc crust) [~6 km]

Mantle

Upper mantle [650 km]

Lower mantle [2235 km]

Core

Outer core: liquid [2270 km]

Inner core: solid [1216 km]

*nilai dalam kurung mewakili pendekatan ketebalan rerata setiap lapisan

Gempa

Struktur interior bumi 1.2

CORE Inner core: terdiri dari besi (Fe) dan sangat panas. Inti dalam ini berupa solid karena berada dibawah tekanan yang ekstrim.

Outer core: berbentuk liquid akibat panas yang sangat tinggi dari inti dalam.

MANTLE

Mantle terdiri dari komposisi besi (Fe), magnesium (Mg),

aluminum (Al), dan senyawa silicate silicon (Si) and oksigen (O).

Dengan suhu mencapai 1000

^o

C makan bagian mantle ini

menyerupai gel (fluida viscous) yang dapat berdeformasi plastis.

KERAK (CRUST)

Kerak adalah bagan terluar yang paling tipis.

Relatif dingin dan berbentuk batuan (rocky) serta getas (brittle) sehingga dapat retak (fracture) pada kejadian gempa.

*Litosfer terdiri dari lapisan kerak bumi dan mantle terluar yang padat.

Gempa

Struktur exterior bumi;

continental drift theory 1.3

Alfred Wagener (1915) berdasarkan banyak bukti menyatakan bahwa lempeng-lempeng benua pada

permukaan bumi bergerak relatif satu terhadap yang lain.

Implikasinya: pada masa lampau semua lempeng benua

berkumpul menjadi satu lalu terpisah-pisah karena pergerakan

relative lepmen-lempeng yang retak.

Gempa

Struktur exterior bumi;

continental drift theory 1.3

Benua yang berkumpul pada masa lampau ini dikenal dengan nama pangaea.

Pangea atau Pangaea adalah super benua yang ada selama era akhir Paleozoikum dan awal Mesozoikum, terbentuk sekitar 300 juta tahun yang lalu dan muai retak sekitar 200 juta tahun yang lalu, sebelum komponen benua dipisahkan menjadi konfigurasi saat ini.

Pangea dikelilingi oleh lautan global yang bernama Panthalassa

Animasi disamping menunjukkan model computer continental drift dari formasi Pangea hingga konfigurasi lempeng benua saat ini.

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan garis pantai Kecocokan pengunungan

Kecocokan tipe dan umur batuan Kecocokan deposit glaciers

Kecocokan fossils

Saat pertama kali mengungkapkan teori ini, Alfred Wagener menerima cemoohan dan

menjadi bahan ejekan ilmuawan geologi saat itu, karena mereka tidak percaya lempeng benua bergerak.

Tetapi sekarang teori ini diterima sebagai penjelasan ilmiah yang meyakinkan.

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan garis pantai

Bukti“kecocokan” geologis adalah kecocokan fitur geologi skala besar di berbagai benua. Nampak bahwa garis pantai Amerika Selatan dan Afrika Barat cocok, namun lebih khusus lagi, fitur-fitur dataran dari benua yang terpisah juga sama.

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan pengunungan

Bukti “kecocokan” geologis lebih khusus adalah, fitur-fitur dataran dari benua yang terpisah juga sama.

Contohnya termasuk: Pegunungan Appalachian di Amerika Utara bagian timur yang sesuai dengan Dataran Tinggi Skotlandia, strata batuan yang sudah dikenal dari sistem Karroo di Afrika Selatan cocok dengan sistem Santa Catarina di Brasil, dan

pegunungan Brasil dan Ghana saling sesuai walaupun dipisahkan Samudra Atlantik.

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan tipe dan umur batuan

Bukti“kecocokan” geologis lebih khusus adalah, fitur-fitur dataran dari benua yang terpisah juga sama.

Contohnya termasuk: Strata batuan yang sudah dikenal dari sistem Karroo di Afrika Selatan cocok dengan sistem Santa Catarina di Brasil, dan pegunungan Brasil dan Ghana saling sesuai walaupun dipisahkan Samudra Atlantik.

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan deposit glaciers

300 juta tahun yang lalu

Gempa

continental drift theory;

bukti-bukti pendukung 1.3

Kecocokan fossils

Fosil Mesosaurus (reptil akuatik) ditemukan di kedua sisi

Atlantik

Bukti penting lainnya dalam teori Continental Drift adalah kecocokan fosil. Ada berbagai contoh fosil yang ditemukan di benua yang terpisah dan tidak di daerah lain. Ini

menunjukkan bahwa benua-benua ini

dahulu kala bergabung bersama karena lautan luas antara massa daratan ini bertindak sebagai penghalang untuk transfer fosil.

Empat contoh fosil meliputi: Mesosaurus, Cynognathus, Lystrosaurus, dan Glossopteris..

Mengapa lempeng-

lempeng benua bergerak?

1.4

Apa yang mendorong gerakan

lempeng-lempeng benua?

Proses geologis- geofisika apa yang mendorong

continental drift terjadi?

Gempa

Mengapa lempeng-

lempeng benua bergerak?

1.4

Panas dari inti bumi ditransfer ke mantle menuju ke permukaan. [Heat Transfer]

Proses perpindahan panas ini berbentuk konveksi (convection cell), karena melewati cairan pada lapisan inti luar dan mantle.

Massa cairan yang panas bergerak naik, dan yang dingin turun.

Gerakan kompleks massa cairan ini

mendorong kerak/lempeng-lempeng benua untuk bergerak relative satu dengan yang lain.

Proses geologis-geofisika apa yang mendorong continental drift terjadi?

Temperatur inti bumi diperkirakan 5400^oC dengan tekanan 330-360 GPa. Temperatur kerak bumi berkisar 200 - 400^oC.

Gempa

Mengapa lempeng-

lempeng benua bergerak?

1.4

Proses geologis-geofisika apa yang mendorong continental drift terjadi?

Perpindahan panas dalam bentuk arus konveksi pada mantle menyebabkan lempeng-lempeng benua saling

bergerak dengan laju dan vector yang kompleks.

Jika massa pada mantle naik maka akan muncul retakan (rifting) pada kerak bumi.

Jika massa mantle turun maka akan

muncul zona penunjaman (subduction zone) pada kerak bumi.

Gempa

Gempa bumi terjadi karena lempeng benua bergerak?

1.4

Proses geologis-geofisika continental drift yang kompleks membuat lempeng-lempeng

benua bergerak.

Lempeng-lempeng benua bergerak,

bertumbukan, bertabrakan, bergeseran dengan laju gerakan yang bervariasi.

Jka dua atau lebih lempeng saling mendesak, menekan, menggeser, maka akan timbul tegangan dan regangan pada lempeng.

Jika tegangan ini tidak dapat ditahan, maka lempeng mengalami fraktur dan akan terjadi pelepasan energi dalam bentuk propagasi gelombang.

Gempa

Model computer disusun oleh para ahli di Univ Tokyo untuk menjelaskan mekanisme gempa leps pantai jepang (Tohoku) 11 Maret 2011. Propagasi stres yang lambat pada area patahan mungkin telah menyebabkan Gempa Besar Timur Jepang.

Teori Pelat Tektonik

1.5

^Gempa

Teori lempeng tektonik diusulkan pada 1960-an berdasarkan teori pergeseran benua. Ini adalah teori yang menjelaskan formasi dan deformasi permukaan Bumi.

Menurut teori ini, benua dibawa di atas lempengan besar (lempeng) di lapisan terluar Bumi

(Lithosphere).

Lapisan terluar bumi dibagi menjadi 12 Pelat

Tektonik utama (~ 80 km). Pelat-pelat ini bergerak

relatif satu sama lain beberapa sentimeter per

tahun.

Teori Pelat Tektonik

1.5

^Gempa

Teori Pelat Tektonik;

tipe-tipe batas pelat

1.5

^Gempa

Divergent plate boundaries (Tension):

dimana pelat-pelat bergerak saling menjauh Convergent Plate boundaries

(Comression): dimana pelat-pelat bergerak saling mendekati

Transform plate boundaries

(Shearing): dimana pelat-pelat saling

bergeser.

Teori Pelat Tektonik;

tipe-tipe batas pelat

1.5

^Gempa

Teori Pelat Tektonik;

dimana pusat gempa bumi sering terjadi?

1.5

^Gempa

Gempa bumi sering terjadi pada

patahan (Fault)

Teori Pelat Tektonik;

dimana pusat gempa bumi sering terjadi?

1.5

^Gempa

Gempa bumi sering terjadi pada batas pertemuan antar pelat tektonik, baik subduction mupun collision

Zona subduksi dibawah jawa, bali dan nusa tenggara, dimana lempeng tektonik indo-Australia bergerak ke utara dan

menunjam dibawah lempeng benua asia.

Teori Pelat Tektonik;

Epicenter gempa bumi – World seismicity

1.5

^Gempa

Gempa bumi sering terjadi pada batas pertemuan

antar pelat tektonik, baik subduction mupun

collision

Zona subduksi dibawah jawa, bali dan nusa tenggara, dimana lempeng tektonik indo- Australia bergerak ke utara dan menunjam dibawah lempeng benua asia.

Teori Pelat Tektonik;

Epicenter gempa bumi – World seismicity

1.5

^Gempa

Gempa bumi sering terjadi pada batas pertemuan

antar pelat tektonik, baik subduction mupun

collision

Titik-titik dalam peta mewakili epicentre (pusat gempa dipermukaan bumi) yang terdjadi diseluruh dunia. Terlihat bhawa lokasi titik tersebut sesuai dengan btas-batas pelat tektnik yang dinyatakan dalam teori.

Teori Pelat Tektonik;

Peta tektonik Indonesia

1.5

^Gempa

Tektonik setting Indonesia merupakan pertemuan antar tiga lempeng tektonik besar;

Eurasian Plate +

Australian Plate + Philpine Sea Plate.

Aktifitas tektonik yang terjadi menyebabkan terbentuknya deretan gunungapi (volcanic arc) di sepanjang pulau Sumatera, Jawa-Bali- Nusa Tenggara, utara Sulawesi-Maluku, hingga Papua.

Anak panah (vector) pada gambar menunjukkan arah dan laju pergerakan pelat-elat tektonik dengan batas-batas-batas pertemuan antar pelat tektonik ditunjukkan dengan garis dan segitiga.

Teori Pelat Tektonik;

Epicenter gempa bumi – Indonesia seismicity

1.5

^Gempa

Dengan kondisi geotektonik yang sedemikian rupa, maka Indonesia menjadi daerah dengan frekuensi

kemunculan gempa kecil, menegah dan besar yang

cukup tinggi.

Zona subduksi dibawah jawa, bali dan nusa tenggara, dimana lempeng tektonik indo- Australia bergerak ke utara dan menunjam dibawah lempeng benua asia.

Course wrap-up?

1.5

Refleksikan pertanyaan-pertanyaan berikut:

Dapatkah anda menjelaskan kembali dengan kalimat anda sendiri apakah gempa bumi itu?

Dapatkah anda menjelaskan kembali mekanisme gempa bumi terjadi?

Apakah saja proses geotektonik yang terjadi yang mendorong terjadinya gempa? Bagaimana Teori Pergeseran Benua

(Continental Drift) dan Teori Pelat Tektonik (Tectonic Plate) dapat mendukung penjelasan anda tentang mekanisme terjadinya gempa.

Gempa

Apakah tujuan tercapai? kita

Apakah anda cukup percaya diri menjawab pertanyaan-pertanyaan diatas? Apakah anda senang dangan hasil belajar anda?

Bacalah lebih lanjut berbagai sumber pengetahuan tengan kegempaan.

Gempa

Terima kasih

1.0