Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer
Beranda / Struktur Dinamika & Gempa

Gempa Bumi (Earthquake)

By Civil Engineering Library I'm an engineer


 EARTHQUAKE

Gempa Bumi merupakan getaran yang terjadi dipermukaan bumi diakibatkan oleh beberapa sebab, pertama adanya pertemuan lempeng benua, kedua tumbukan meteor, dan yang ketiga aktivitas gunung berapi. Dari ketiga peristiwa tersebut penyebab terjadinya gempa bumi yang paling dominan adalah Pergerakan lempeng benua yang menimbulkan kerusakan, pergerakan lempeng benua disebut sebagai “Gempa Tektonik”.


1.1 Struktur Bumi.

Untuk menguraikan penyebabnya terutama untuk gempa tektonik, terlebih dahulu meninjau apa saja struktur lapisan kulit bumi yang merupakan medium sekaligus tempat terjadinya gempa. Secara umum, lapisan - lapisan tersebut dibagi menjadi 3 bagian utama, sbb:

  1. Crust merupakan lapisan kerak bumi yang memiliki tebal antara 0 km sampai dengan 100 km. Lapisan ini terdiri atas batuan granit dan basalt, yang lapisan bagian atasnya berupa batuan sedimen dan batuan dari hasil metamorfose kedua jenis batuan tersebut.
  2. Mantle merupakan lapisan dibawah kerak bumi pada kedalaman sampai 2900 km.
  3. Core atau inti merupakan massa yang menjadi inti bumi pada kedalaman sekitar 5100 km.

Bentuk luar lapisan bumi sebenarnya tidak tetap tetapi mengalami perubahan. Sejarah perkembangan lapisan bumi dapat dilihat pada website USGS. terlihat pada website tersebut kedudukan peta bumi yang ada pada saat ini tidak sama dengan peta bumi pada beberapa juta tahun yang lalu. Ini menandakan bahwa lapisan-lapisan bumi tersebut selalu bergerak atau dinamis.


1.2 Gempa Bumi.

Gempa bumi yang membahayakan adalah akibat pelepasan energi karena konsentrasi tegangan yang tinggi pada kerak bumi. Mekanisme dasar dalam bumi yang menimbulkan gempa bumi belum dimengerti sepenuhnya, dan berbagai teori yang mengusulkan berkenaan dengan mekanisme ini cenderung menimbulkan konflik. Namun dari banyak literatur, gempa terjadi oleh gerakan tiba-tiba akibat pelepasan energi yang terakumulasi pada tumbukan lempeng/kulit bumi atau pergeseran sesar. Titik pelepasan sebagai sumber energi, melepaskan energi membentuk gelombang ke segala arah, termasuk ke permukaan. Teori yang dapat digunakan sebagai pendekatan untuk mengetahui penyebab kejadian gempa tektonik adalah Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonik Theory).

  • Berdasarkan kedalaman terjadinya Gempa Bumi dibagi menjadi 3 : 
  1. Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dar 300 km di bawah permukaan bumi (di dalam kerak bumi). Gempa bumi dalam ini pada umumnya tidak terlalu bahaya.
  2. Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara 60 km sampai 300 km di  bawah permukaan bumi. Gempa bumi menengah ini pada umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa.
  3. Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan kerusakan besar.

  • Berdasarkan Gelombang Rambat Getaran Gempa :

  1. Gelombang Primer (gelombang longitudinal) adalah gelombang atau getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran ini berasal dari hiposentrm.
  2. Gelombang Sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat seperti gelombang primer, namun kecepatan yang sudah berkurang yakni 4 – 7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair. 

Teori Tektonik Lempeng (Plate Tectonic Theory) teori menjelaskan gaya tektonik regional yang bekerja disuatu kawasan. Untuk indonesia, tektonik regionalnya sangat dipengaruhi oleh keberadaan lempeng Hindia-Australia disebelah Selatan, Lempeng di sebelah utara barat, lempeng filipina di sebelah timur, yang masing-masing bergerak mendekat dengan kecepatan 8 km/tahun sampai 12 km/tahun.

Menurut Teori Lempeng Tektonik, para ahli geologi mengasumsikan bahwa dunia terdiri dari beberapa lempengan yang terapung di atas lapisan Asthenosphere membentuk tiga jalur gempa di perbatasannya. Pelat-pelat tektonik ini bergerak secara perlahan, relatif satu dengan yang lain dan menimbulkan regangan elastis. Jika regangan ini melebihi kapasitas batuan maka batuan mengalami keruntuhan dan energi regangan yang tersimpan dalam batuan dilepaskan secara tiba-tiba sehingga menimbulkan gempa tektonik yang dahsyat. Mekanisme pembentukan gempa tektonik ini dikenal sebagai Elastic Rebound Theory.

Tipe Pergerakan Patahan Deformasi relatif yang dapat mencapai 100 mm/tahun dan terjadi diperbatasan pelat tektonik, menimbulkan patahn di permukaan bumi. Secara umum pergerakan patahan ini dapat dikelompokkan dalam 4 tipe :

  1. Strike-Slip Fault Normal.
  2. Slip Fault.
  3. Reverse-Slip Fault Left.
  4. Obique-Slip Fault.


Pergerakan patahan yang sebenarnya merupakan kombinasi tipe-tipe diatas. Namun sebagian besar gempa tektonik disebabkan oleh pergerakan Strike-Slip dan biasanya gempa tipe ini cukup merusak.

Pusat Terjadinya Gempa Pusat terjadinya tektonik disebut hypocenter/focus/source, sedangkan titik dipermukaan tanah di atas hypocenter disebut epicenter. Focal depth dan Focal distance adalah kedalaman hypocenter dari permukaan tanah dan jaraknya terhadap titik acuan.




Sifat Sifat Gempa Bumi
  1. Global secara geografis, distribusinya terstruktur daerah gempa bumi atau dengan gempa bumi yang besar.
  2. Melepaskan energi yang sangat besar, pelepasan energi bisa terjadi di benua (daratan) maupun di lautan, pelepasan energi di lautan menyebabkan tsunami.
  3. Datang secara berkelompok baik terhadap waktu maupun ruang.
  4. Kedalam focus (titik api) gempa bervariasi sampai 700 km.
  5. Distribusi frekuensi gempa merupakan fungsi dari kedalam focus namun tidak seragam terhadap kedalam maupun geologis.
Gempa dangkal adalah gempa yang melepaskan energi sedang dan besar selalu disertai dengan deformasi tanah di permukaan. Deformasi ini dapat berupa patahan (fault) maupun pengangkatan permukaan (suface up-lift I subsidence) Gempa bumi dapat digolongkan berdasarkan kedalaman hypocenter :

    - Gempa dangkal < 70 km.
    - Gempa menengah 70-300 km.
    - Gempa dalam > 300 km.

Ukuaran Kekuatan Gempa, ukuran gempa dapat dinyatakan dalam skala Richter (M) atau skala Modified Mercalli (MMI). Skala Richter mengukur Magnitude gempa berdasarkan amplitudo yang terjadi sehingga lebih objektif. Sedangkan skala Modified Mecalli mengukur Intensitas gempa berdasarkan efeknya terhadap manusia atau bangunan sehingga lebih bersifat subjektif. Magnitude M menunjukkan perbandingan amplitudo A pada jarak 100 km dari epicenter dengan amplitudo standar A0 = 0,001 mm dalam skala logaritma.


Sedangkan energi E yang dilepaskan oleh gempa berskala M Richter adalah :


Berikut ini adalah sebuah tabel yang menggambarkan tingkatan magnitude dan kekuatan gempa, pengaruh-pengaruhnya, serta perkiraan jumlah gempa yang terjadi setiap tahunnya. Hanya gempa dengan M ≥ 5 yang perlu ditinjau dalam perencanaan struktur.


Karena skala Mercalli bersifat subjektif, maka untuk suatu kerusakan yang diakibatkan oleh gempa, pengamatan yang dilakukan oleh beberapa orang akan mempunyai pendapat yang berbeda mengenai tingkat kerusakan yang terjadi. Berikut ini tingkatan kekuatan gempa dengan skala MMI dalam tabel berikut :




Jika dibandingkan antara skala Richter dengan skala Modified diperoleh hubungan :



Lempeng Tektonik Bumi Kerak bumi terdiri dari beberapa lempengan (lithosphere) sebesar benua dengan ketebalan ± 80 km. Lempengan tektonik ini merupakan bagian oceania maupun kontinental, Lempengan tektonik bergerak relative sama satu dengan yang lain dengen kecepatan 1 – 10 cm/tahun. Lempeng lithosphere terapung diatas lapisan astheno-sphere dan dipisahkan satu sama lain oleh batas lempeng (plate boundary) dimana pada batas lempeng ini terbentuk tiga jalur gempa yaitu :


  1. Circum Pasific Earthquake Belt (Great Earthquake Belt), Sabuk Circum-Pasific di sekitar lautan Pasifik yang mayoritas utama dari semua gempa bumi (baik merusak maupun yang kecil)
  2. Alfide Earthquake Belt (Trans Asiatic Earthquake Belt), Sabuk Alpide yang terbentang dari pegunungan Himalaya berjajar melalui Papua dan Turki dan selanjutnya kesepanjang laut Mediterania.
  3. Mid Atlantic Oceania Earthquake Belt, Sabuk disepanjang pusat Lautan Atlantik, secara jelas menepati suatu batas antara lempengan-lempengan kulit Bumi.

Menjadi suatu fakta yang menarik diamati di sepanjang sabuk ini umumnya cenderung menunjukan busur jalur gempa yang berotasi berlawanan dengan arah jarum jam dari lempengan kulit bumi lembah pasifik relatif terhadap massa tanah pada semua sisi.