Materi IPA Gempa Bumi

GEMPA BUMI
Pernahkah kamu merasakan Gempa? Ketika gempa bumi terjadi, tiba-tiba kepala terasa pusing dan seolah-olah berputar. Mengapa hal tersebut terjadi dan apa sih sebenarnya gempa bumi itu? Gempa Bumi adalah getaran(goncangan) yang terjadi karena pergeseran (bergesernya) lapisan batu bumi yang berasal dari dasar atau bawah permukaan bumi dan juga bisa dikarenakan adanya letusan gunung berapi. Gempa bumi sering terjadi di daerah yang berada dekat dengan gunung berapi dan juga di daerah yang dikelilingi lautan luas..

A. STRUKTUR BAGIAN BUMI DAN LEMPENG BUMI
1. Struktur dan Bagian Bumi
Secara umum susunan bagian dalam bumi dibagi menjadi tiga bagian,dari permukaan hingga lapisan terdalam dalam bumi,yaitu:

A. Kerak Bumi
Kerak bumi adalah lapisan terluar Bumi yang terbagi menjadi dua kategori, yaitu kerak samudra dan kerak benua. Kerak samudra mempunyai ketebalan sekitar 5-10 km,kerak pembentuk samudra disebut sima (silikon-magnesium)sedangkan kerak benua mempunyai ketebalan sekitar 20-70 km, kerak pembentuknya disebut sial(silikon-almunium).
Unsur-unsur kimia utama pembentuk kerak bumi adalah: Oksigen(O2)(46,6%),Silikon(Si)(27,7%),Aluminium(Al)(8,1%),Besi(Fe)(5,0%),Kalsium(Ca) (2,6%),Magnesium(Mg)(2,1%).
Kerak bumi dan sebagian mantel bumi membentuk lapisan litosfer dengan ketebalan total kurang lebih 80 km.

B. Mantel Bumi
Berada dekat permukaan merupakan lapisan batuan padat (Lapisan kerak). Dan mantel bagian atas disebut dengan Litosfer (litos=batu, fer=lapisan) yang tebalnya kira-kira 100 km. Sedangkan astenosfer merupakan bagian dari mantel yang letaknya tepat dibawah litosfer,tebalnya kira-kira 100 km dan terdiri atas batuan lembek. Suhu didaerah mantel sering disebut daerah plastik. Maka seolah-olah litosfer ini ”mengapung” diatas astenosfer. Akibatnya lapisan litosfer ini retak-retak sehingga ada yang saling meregang (divergen) dan saling menekan (konvergensi). Mantel bumi mempunyai ketebalan 2900 km.Massa jenis rata-rata mantel adalah 4,5 g/cm3,dengan massa jenis sebesar ini, diperkirakan bahwa komposisi zat penyusun mantel berupa batuan yang mengandung silikat dan magnesium.

C. Inti Bumi
Bagian luar terdiri atas besi dan nikel yang diperkirakan berbentuk cair. Suhu pada lapisan inti luar(outer core) ini mencapai 5.500oC dengan ketebalan 2255 km. Lapisan yang paling dalam dinamakan inti dalam(inner core) yang padat dan diperkirakan terdiri atas besi, nikel dan zat-zat padat lainnya. Suhu pada inti dalam ini diatas 6.000oC dengan ketebalan 1200 km

2. Lempeng Bumi dan Akibat pergerakannya
Permukaan bumi atau bagian bumi litosfer, terpecah-pecah menjadi beberapa kepingan besar yang saling bertautan satu sama lain yang disebut dengan lempeng. Dinamakan lempeng karena bagian litosfer itu mempunyai ukuran yang yang besar dikedua dimensi horisontal (panjang dan lebar), tetapi berukuran kecil pada arah vertikal. Lempeng-lempeng itu masing-masing mempunyai gerak pergeseran mendatar. Lapisan litosfer yang bersifat dingin dan kaku berada diatas lapisan astenosfer yang panas dan bisa mengalami perubahan bentuk. Sehingga lapisan litosfer ini seolah-olah ”hanyut” diatas astenosfer yang menyebabkan gerakan saling meregang dan saling menekan.

Akibat arah pergeseran yang tidak sama, terjadi tiga jenis batas pertemuan antara lempeng-lempeng tersebut, yaitu:
1. Dua lempeng saling menjauh (divergent-junctions),terdapat fenomena

• Peregangan lempeng yang disertai pertumbuhan kedua tepi lempeng tersebut
• Pertumbuhan tanggul dasar samudera (mid ocean vidge) disepanjang tempat perenggangan lempeng-lempeng tersebut
• Aktivitas vulkanisme laut dalam yang menghasilkan lava basa berstruktur bantal dan dinamakan lava bantal serta hamparan leleran lava yang encer
• Aktivitas gempa

2.Didaerah dua lempeng saling bertumbukan (subduction zones), terjadi beberapa fenomena,yaitu:

• Lempeng dasar samudera menunjam kebawah lempeng benua
• Terbentuk palung laut ditempat tumbukan itu
• Pembengkakan tepi lempeng benua yang merupakan deretan pegunungan
• Terdapat aktivitas vulkanisme,intrusi dan ekstrubsi
• Merupakan daerah hiposentra gempa dangkal dan dalam
• Penghancuran lempeng akibat pergesekan gempa
• Timbunan sedimen campuran

3.Didaerah lempeng saling berpapasan /pergeseran mendatar
Terdapat  aktivitas vulkanisme yang lemah disertai gempa yang tidak kuat. Gejala pergeseran itu tampak pada tanggul dasar samudra yang tidak berkesinambungan melainkan terputus-putus.

B. Pengertian Gempa
Gempa adalah gerakan kulit bumi yang diakibatkan oleh pergeseran lapisan kulit bumi atau akibat aktivitas vulkanik gunung berapi. Ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang gempa bumi disebut seismologi.

C.Istilah-istilah dalam Gempa
1. Hiposentrum, adalah sumber gempa di dalam lapisan Bumi. Dari hiposentrum, gelombang gempa menjalar kesegala arah. Ada dua bentuk hiposentrum, yaitu

• Hiposentrum berbentuk garis,jika penyebabnya patahan kerak Bumi
• Hiposentrum berbentuk titik,jika penyebabnya letusan gunung berapi atau tanah longsor

2. Episentrum, adalah titik atau garis di permukaan bumi yang tepat tegak lurus diatas hiposentrum. Disekitar episentrum inilah kerusakan terparah akibat gempa bumi terjadi. Dari episentrum, getaran permukaan menjalar secara horizontal ke segala arah.

3. Homoseista, adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat dipermukaan bumi yang dilalui gempa pada waktu yang sama. Umumnya, homoseista berbentuk lingkaran atau elips.

4. Isoseista, adalah garis yang menghubungkan tempat-tempat dipermukaan bumi yang dilalui oleh gempa yang intensitasnya sama, sehingga tempat-tempat tersebut mengalami kerusakaan yang sama. Isoseista biasanya berbentuk lingkaran atau elips di sekitar episentrum.

5. Makroseisma, adalah daerah-daerah disekitar episentrum yang mengalami kerusakan terhebat akibat gempa bumi
6. Pleistoseista, adalah garis pada peta gempa yang mengelilingi makroseisma. Isoseista yang pertama merupakan pleistoseista\

D. Gelombang Gempa
Pada dasarnya ada tiga macam gelombang gempa, seperti yang disampaikan M. Hajianto dalam artikelnya tanggal 9 Januari 2005. Tiga macam gelombang gempa yaitu:

1. Gelombang longitudinal (Gelombang P),Gelombang longitudinal adalah gelombang gempa yang merambat dari sumber  ke segala arah dengan kecepatan 7 – 14 km per detik. Gelombang jenis ini merupakan gelombang yang pertama kali tercatat oleh seismograf dan yang pertama kali dirasakan oleh orang didaerah gempa
             
2. Gelombang transversal (gelombang S),Gelombang transversal adalah gelombang gempa yang merambat dari sumber  ke segala arah dengan kecepatan 4 – 7 km per detik

3. Gelombang Panjang (Gelombang L),Gelombang panjang adalah gelombang gempa yang merambat dari sumber  ke segala arah dengan kecepatan 3,5 – 3,9 km per detik. Gelombang panjang disebut sebagai gelombang permukaan. Karena merambat di permukaan maka kerusakan yang ditimbulkan akibat gelombang jenis ini adalah yang paling banyak.

E. Macam-macam Gempa.
  Berdasarkan penyebabnya ada empat macam gempa, yaitu :
1. Gempa tektonik.
Gempa tektonik disebabkan oleh adanya gerak tektonik berupa pat ahan atau retakan. Gempa tektonik merupakan gempa terkuat dan mencakup daerah yang luas.Proses terjadinya gempa tektonik adalah: Sesar/patahan aktif bergerak sedikit demi sedikit kearah yang berlawanan, pada tahap ini terjadi akumulasi energi elastis. Akumulasi energi semakin lama semakin besar mengakibatkan terjadinya deformasi sesar. Tahap selanjutnya energi dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menimbulkan gempa bumi tektonik.
Setelah gempa terjadi sesar kembali mencapai titik keseimbangnanya. Peristiwa ini menyebabkan pelepasan energi yang diakibatkan pelepasan energi stress secara mendadak.Terjadi gempa tektonik yang merupakan pelepasan energi secara mendadak di dalam batuan sepanjang patahan.Sesar yang terkenal di indonesia membujur di sepanjang bukit barisan,Sumatera.  

1.  Lempeng India-Australia bergerak 7 cm/tahun ke arah utara, masuk ke dalam kerak bumi hingga mendorong ujung lempeng Burma ke bawah. Dorongan itu menghasilkan pergeseran pada titik pertemuan antarlempeng, yang disebut "zona dorongan"
2. Lempeng Burma melepaskan tekanan yang didapatnya dari lempeng  India menyebabkan gempa berkekuatan besar.
3.  Lempeng India-Australia bergerak ke utara, masuk ke dalam kerak bumi hingga mendorong ujung lempeng Sunda ke bawah. Dorongan menghasilkan pergeseran pada titik pertemuan antarlempeng, yang disebut "zona dorongan"
4. Lempeng Sunda melepaskan tekanan yang didapatnya dari lempeng India menyebabkan gempa berkekuatan besar.

2. Gempa Vulkanik.
Gempa vulkanik adalah gempa yang disebabkan oleh adanya aktivitas vulkanik gunung berapi.Gempa yang terjadi akibat gerakan magma di dalam perut bumi yang mendesak keatas untuk keluar. Gerakan tersebut mengakibatkan getaran yang dapat dirasakan dalam beberapa jam bahkan beberapa hari. Gempa vulkanik dapat terjadi sebelum ataupun sesudah gunung api meletus. Gempa vulkanik merupakan salah satu tanda gunung berapi akan meletus. Gempa vulkanik terjadi pada daerah yang letaknya berdekatan dengan gunung berapi saja.Gempa ini tidak sehebat gempa tektonik,baik dalam kekuatan maupun luas daerah yang dipengaruhinya. Sejarah mencatat, di Indonesia pernah terjadi letusan gunung berapi yang sangat dahsyat pada tahun 1883 yaitu meletusnya Gunung Krakatau yang berada di Jawa barat. Letusan ini menyebabkan goncangan dan bunyi yang terdengar sampai sejauh 5000 Km. Letusan tersebut juga menyebabkan adanya gelombang pasang "Tsunami" setinggi 36 meter dilautan dan letusan ini memakan korban jiwa sekitar 36.000 orang
.
3. Gempa geseran atu gempa runtuhan.
Gempa runtuhan adalah gempa yang terjadi akibat runtuhnya atap gua yang terdapat dalam litosfer, seperti gua kapur atau terowongan pertambangan.
Lereng gunung dan pantai yang curam juga memiliki energi potensial yang cukup untuk runtuh.Runtuhnya dinding gua pada terowongan tambang yang terdapat di bawah tanah dapat menimbulkan getaran di daerah tersebut

4. Gempa tumbukan.
Selain bumi dalam tata surya masih terdapat benda langit lainnya yang bergerak mengelilingi orbit bumi misalnya meteor. Meteor seringkali mencapai atmosfer bumi. Beberapa meteor bahkan jatuh ke permukaan bumi. Meteor yang jatuh ke permukaan bumi menimbulkan getaran. Namun peristiwa ini jarang terjadi.

5. Gempa buatan
Suatu percobaan peledakan nuklir bawah tanah atau laut dapat menimbulkan getaran bumi yang dapat tercatat oleh seismograf seluruh permukaan bumi tergantung dengan kekuatan ledakan,sedangkan ledakan dinamit di bawah permukaan bumi juga dapat menimbulkan getaran namun efek getarannya sangat lokal.
  Berdasarkan bentuk episentrumnya, gempa dibedakan menjadi :

• Gempa sentral, adalah gempa yang memiliki episentrum berbentuk titik.(jika penyebabnya letusan gunung berapi atau tanah longsor)
• Gempa linier adalah gempa yang episentrumnya berbentuk garis. (jika penyebabnya patahan kerak bumi) 

Berdasarkan kedalaman hiposentrumnya, gempa dibedakan menjadi :

• Gempa bumi dalam: adalah gempa yang terjadi dengan kedalaman hiposentrum lebih dari 300 km.
• Gempa bumi intermedier (menengah): adalah gempa yang terjadi dengan kedalaman hiposentrum antara 100 -300 km.
• Gempa bumi dangkal: adalah gempa yang terjadi dengan hiposentrum kurang dari 100 km.

Berdasarkan jarak episentrumnya, gempa dibedakan menjadi :

• Gempa lokal (setempat) adalah gempa yang berjarak kurang dari 10.000 km dari episentrum.
• Gempa jauh adalah gempa yang berjarak sekitar 10.000 km dari episentrum.
• Gempa sangat jauh adalah gempa yang berjarak lebih dari 10.000 km dari episentrum.

 Berdasarkan letak episentrumnya, gempa dibedakan menjadi :

1. Gempa laut adalah gempa yang episentrumnya terletak dilaut.
2. Gempa darat adalah gempa yang letak episentrumnya terletak di darat.

F. Pencatatan Gempa.
Alat yang bisa dipakai untuk mengetahui gempa dan menentukan sumber gempa antara lain :
a) Seismograf
Adalah alat yang digunakan untuk mengukur kekuatan gempa. Seismograf menghasilkan seismogram, yaitu rekaman gerakan gempa berupa grafik aktivitas gempa terhadap fungsi waktu. Seismograf ada 2 macam, yaitu :

• Seismograf horizontal, teriri atas sebuah massa stasioner (masa yang diam) yang digantung pada sebuah tiang.
• Seismograf vertikal

b) Magnitudo Gempa
Skala besarnya gempa pada sumbernya dinyatakan dengan magnitudo gempa.
c) Intensitas gempa
Selain magnitudo gempa, untuk mengukur getaran gempa dinyatakan dengan intensitas gempa.
d) Pengukuran gempa
Aktivitas gempa dan peristiwa yang menyertainya dapat diukur dengan pengukuran berikut.

• Seismometer, mengukur getaran bumi/gempa
• Scintilation Counter, mengukur adanya gas radon yang aktif
• Tiltmeter,mengukur pengangkatan atau penurunan permukaan bumi
• dMagnetometer, mengukur perubahan medan magnet bumi
• Creep meter,mengukur gerak horizontal dan patahan
• Gravimeter,mengukur gya berat bumi
• Skala gempa.

Skala yang sering digunakan dalam pencatatan gempa bumi antara lain:
Skala Richter (Richter magnitudo)
Skala Richter dikemukakan oleh Charles Richter sekitar tahun 1930. Dalam skala Richter perhitungan besar gempa diukur berdasarkan besarnya energi yang dilepaskan di pusat gempa bumi. Berdasarkan skala Richter, besarnya gempa dibagi menjadi:

0  < 5 Skala Richter = kecil
5 – 6,4 Skala Richter = sedang
6,4 – 7,4 Skala Richter = besar
Lebih dari 7,4 Skala Richter = sangat besar

Skala Modified Mercalli.
Skala Mercalli ditemukan oleh seorang ahli gunung berapi berbangsa Italia bernama Giuseppe Mercalli pada tahun 1902. Intensitas adalah ukuran kerusakan akibat gempa bumi berdasarkan pengamatan visual terhadap tempat tertentu sedangkan magnitude berdasarkan pengamatan instrument  menggunakan seismograph. Jadi intensitas bukan merupakan besaran energi, tetapi menggambarkan secara langsung kekuatan gempa dan pngaruhnya di permukaan.
F. Gempa susulan
Gempa susulan atau aftershock merupakan proses stabilisasi ke keseimbangan yang baru setelah pelepasan energi pada waktu gempa.
G. Gempa bumi di dunia dan indonesia
Jalur gempa didunia terbagi menjadi tiga yaitu:

• Jalur Circum pasifik, pada jalur Circum Pasifik sering terjadi gempa dalam dan dangkal. Jalur ini dari Cardilles de Los Andres (chili,equador,Karibia) AmerikaTengah, Meksiko, Jepang, Taiwan, Philipina, Sulawesi, Irian dan berakhir di New Zealand
• Jalur Trans Asiatik/jalur mediteran, pada jalur ini sering terjadi gempa besar. Jalur ini dimulai dari mediteran (maroko,  Portugal, Italia, Balkan, Rumania), Turki, Irak, Iran, Himalaya, Indonesia (Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara dan Laut Banda) dan akhirnya bertemu dengan jalur sirkum Pasifik di daerah Maluku

• Jalur Mir. Atlantik, Jalur ini mengikuti Mid. Atlantik Rodge yaitu Spitbergen, Iceland dan Atlantik Selatan

Sebanyak 80% dari gempa di dunia terjadi di sirlum Pasifik yang juga merupakan jalur vulkanik, 15% gempa terjadi di jalur Mediteran dan sisanya 5% tersebar di Mid. Atlantik dan tenpat-tempat lainnya.
Indonesia sering mengalami gempa bumi, disebabkan Indonesia terletak pada cincin Api Pasifik (Ring of Fire) yaitu daerah yang sering dilanda gempa dan letusan gunung berapi yang berada di sekeliling cekungan Samudra Pasifik. Cincin api pasifik memilki bentuk seperti tapal kuda yang dibentuk oleh daratan dan lautan yang berurutan dari arah barat daya atau berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam sepanjang 40.000 km.
Selain posisi Indonesia yang terletak dalam wilayah ring of fire, Indonesia menjadi daerah rawan gempa juga dikarenakan Kepulauan Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik dunia, yaitu :

• Lempeng Indo-Australia
• Lempeng Eurasia
• Lempang Pasifik

Daerah di Indonesia yang rawan gempa bumi dikelompokkan ke dalam 25 wilayah, yaitu :

1. Nangroe Aceh Darusalam 13. Kepulauan Aru
2. Sumatra Utara – Simeuleu 14. Sulawesi Selatan
3. Sumatra Barat – Jambi 15. Sulawesi Tenggara
4. Bengkulu         16. Sulawesi Tengah
5. Lampung         17. Sulawesi Utara
6. Banten – Pandeglang 18. Sangihe Talaud
7. JawaBarat – Bantar Kawung 19. Maluku Utara
8. DI Yogyakarta 20. Maluku Selatan
9. Lasem 21. Kepala Burung – Papua Utara
10. Jawa Timur – Bali 22. Jayapura
11. Nusa Tenggara Barat 23. Nabire
12. Nusa Tenggara Timur 24. Wamena
13. Kalimantan Timur

H.  ANTISIPASI GEMPA BUMI

BMG memberikan petunjuk tentang langkah antisipasi yang harus dilakukan dalam menghadapi gempa bumi yang dibagi menjadi tiga, yaitu : 

1. Langkah sebelum terjadi gempa : 

1. Memastikan bahwa letak dan struktur rumah tempat tingaman dari bahaya yang ditimbulkan oleh gempa bumi.
2. Mengevaluasi dan merenovasi ulang struktur bangunan tempat tinggal.
3. Belajar melakukan pertolongan pertama pada kecelakaan.
4. Belajar menggunakan peralatan pemadam kebakaran.
5. Mencatat nomor telepon penting yang dapat dihubungi saat terjadi gempa bumi.
6. Mengatur tata letak benda dan perabot di dalam rumah.

2. Langkah antisipasi pada saat terjadi gempa : 

Jika berada dalam ruangan : 

1. Lindungi kepala dari reruntuhan bangunan.
2. Mencari tempat yang aman dari reruntuhan bangunan.
3. Jika masih ada kesempatan, berlari keluar ruangan.
4. cJika berada di luar ruangan : 
5. Hindari bangunan atau tiang listrik/pohon.
6. Berdiri menjauh dari rekahan tanah.
7. Jika sedang mengendarai kendaraan, segera matikan mesin dan keluar dari kendaraan. 

3. Langkah antisipasi sesudah terjadi gempa : 

1. Periksa lingkungan sekitar anda.
2. Jangan masuk ke dalam bangunan, karena mungkin terjadi reruntuhan.
3. Jangan berjalan-jalan atau berkeliling ke daerah gempa.
4. Selalu mengikuti perkembangan informasi tentang gempa yang terjadi dan gempa susulan yang mungkin terjadi.

PREDIKSI GEMPA BUMI

Gempa bumi yang datang dengan tiba-tiba tidak dapat kita hindari. Selain langkah antisipasi, sekarang ini telah dapat dilakukan prediksi terjadinya gempa. Prediksi terjadinya gempa bumi dapat dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut :

1. Prediksi Tradisional

Seorang ilmuwan India, Varahamihira (505 - 587) dalam bab 32 dari karyanya Brihat Samhita membahas beberapa tanda-tanda peringantan akan adanya gempa bumi, misalnya: kelakuan binatang-binantang yang tidak seperti biasanya, pengaruh astrologi, pergerakan bawah air tanah dan formasi awan yang aneh, yang muncul seminggu sebelum terjadinya gempa bumi.

Sejak tahun 1990 , seorang pensiunan ahli kimia di kalifornia , Zhonghao Shou , telah membuat lusinan prakiraan gempa bumi berdasarkan pola-pola awan hasil pencitraan oleh satelit . Tekanan dan gesekan dari tanah dapat menguapkan air jauh sebelum gempa bumi terjadi, pendapat Shou, dan awan yang terbentuk akibat mekanisme ini memiliki bentuk yang amat berbeda dengan awan-awan pada umumnya. Shou mengungkapkan, dari 36 awan yang diteliti, 29 terbukti menjadi awal pertanda gempa. Prediksinya yang paling terkenal adalah ketika dia mengamati awan berbentuk garis memanjang dengan ekor mengarah ke Barat Laut. Sebagai teori alternatif, didukung oleh para penganut model listrik Semesta (Electric Universe), menyatakan bahwa beberapa gempa bumi kemungkinan memiliki karakteristik listrik, termasuk di dalamnya fenomena aural , radio dan gangguan VLF (Very Low Frequency). 

Cara yang dilakukan untuk memperkirakan terjadinya gempa dengan tanda-tanda dari alam, meliputi :

• Adanya goncangan-goncangan kecil terhadap bangunan sekitar
• Binatang-binatang dan burung yang terlihat tidak tenang/gelisah atau menunjukkan gejala-gejala yang tidak biasa terjadi.
• Air sumur keruh dan mengeluarkan bau tidak enak.
• Adanya awan gempa, awan gempa adalah awan yang diduga sebagai tanda akan terjadinya gempa bumi. Awan aneh ini bentuknya memanjang seperti asap yang ke luar dari pesawat. Dewasa ini sebagai prakiraan gempa bumi, umumnya para ahli lebih mempercayai hasil dari alat-alat seismologi .

2. Prediksi dengan peralatan dan metode ilmiah.

Pengetahuan tentang zona seismik dan daerah berisiko gempa yang dipelajari lewat studi dampak historis dan lempeng tektonik.

Melakukan pemantauan gempa bumi melalui stasiun pemantau gempa menggunakan seismograf dan peralatan lainnya .Melakukan observasi ilmiah yang berhubungan dengan aktivitas seismik. Memonitor tingkat seismik global.