Seismology

Kekuatan gempa disumbernya dapat diukur dari energi total yang dilepaskan oleh gempa tersebut. Energi yang dilepaskan oleh gempa biasanya dihitung dengan mengintegralkan energi gelombang sepanjang kereta gelombang (wave train) yang dipelajari (misal gelombang badan) dan seluruh luasan yang dilewati
gelombang (bola untuk gelombang badan, silinder untuk gelombang permukaan), yang berarti mengintegralkan energi keseluruh ruang dan waktu.

Bentuk energi yang dilepaskan saat terjadinya gempabumi antara lain adalah energi deformasi gelombang. Energi deformasi dapat dilihat pada perubahan bentuk volume sesudah terjadinya gempa bumi, seperti misalnya tanah naik, tanah turun, pergeseran batuan, dan lain-lain. Sedangkan energi gelombang akan menggetarkan medium elastis disekitarnya dan akan menjalar ke segala arah.

Pemancaran energi gempa bumi dapat besar ataupun kecil, hal ini tergantung dari karakteristik batuan yang ada dan besarnya stress yang dikandung oleh suatu batuan pada suatu daerah. Pada suatu batuan yang rapuh (batuan yang heterogen), stress yang dikandung tidak besar karena langsung dilepaskan melalui terjadinya gempa gempa-gempa kecil yang banyak. Sedangkan untuk batuan yang lebih kuat (batuan yang homogen), gempa kecil tidak terjadi (jarang terjadi) sehingga stress yang dikandung sangat besar dan pada suatu saat batuannya tidak mampu lagi menahan stress, maka akan terjadi gempa dengan magnitude yang besar.

Dengan kata lain untuk batuan yang lebih rapuh (heterogen), energi yang dikumpulkan tidak terlalu besar karena langsung dilepaskan dalam bentuk gelombang seismik, sedangkan untuk batuan yang lebih kuat, energinya akan dikumpulkan dalam waktu relatif lebih lama sehingga pada saat dilepaskan (karena batuan sudah tidak mampu lagi menahan stress), energinya sudah terkumpul banyak dan gempabumi yang terjadi akan lebih besar.

Energi gempa bumi dapat ditaksir dari pengamatan makroseismik, tetapi biasanya tidak diperoleh hasil yang memadai. Gelombang seismik merupakan bentuk energi yang paling mudah dideteksi yaitu dengan cara pencatatan pada alat. Dengan menggunakan data ini kita dapat menaksir energi gempabumi yang memadai.

Magnitude
Ukuran besarnya energi gempabumi ditentukan dengan hasil catatan amplitudo gelombang seismik yang dinyatakan dengan istilah Magnitude gempabumi. Magnitude gempa bumi dinyatakan dalam skala richter dan dilambangkan dalam huruf M.
Macam-macam magnitude :
1. ML - " Magnitudo Lokal (Local Magnitude)" digunakan untuk gempabumi lokal (biasanya pada jarak ≤ 600 km dari stasiun pemantau)
2. Ms - "Magnitudo Gelombang Permukaan (Surface Wave Magnitude)" digunakan pada kejadian gempabumi dangkal (kedalaman < 70km) yang terekam pada jarak yang cukup jauh (20-180°) dan determinasinya menggunakan gelombang Rayleigh 20-detik. 3. mb - “Magnitudo Gelombang Bodi (Body Wave Magnitude)" perhitungannya menggunakan amplitudo gelombang P, gelombang yang menjalar paling dalam. Magnitudo ini digunakan pada kejadian gempabumi jarak jauh ( 16 – 100°) saat gelombang gempabumi menjalar melalui inti bumi dan mulai mengalami perubahan karakteristik. 4. Mw - “Magnitudo Momen (Moment Magnitude)" perhitungannya didasarkan pada momen seismik pada sumber gempabumi (hiposenter). Penentuan magnitude baik menggunakan gelombang bodi (mb), maupun gelombang permukaan ( Ms ) tidak menunjukan skala yang sama. Secara historis ML, Ms, dan mb dimaksudkan untuk mendapatkan titik temu satu sama lain, akan tetapi pada kenyataannya penentuan secara terpisah menggambarkan ketidak setaraan terutama antara mb dan Ms. Hubungan antara Mb, Ms dan E Gutenberg dan Richter ( 1956 ) memperoleh hubungan antara Ms dan mb, sebagai berikut, mb = 2.5 + 0.63 Ms Kemudian bath, pada tahun yang sama menyatakan bahwa: mb = 0,61 Ms + 2,7 Sedangkan Karnik, Venek, dan Zatopek pada tahun 1957 menyatakan bahwa hubungan antara kedua magnitude itu sama dengan yang dibuat oleh Bath. Bertolak dari kenyataan diatas, maka Gutenberg membuat penyeragaman dari nilai magnitude yang dikenal dengan “United Magnitude” sebagai rata-rata dari nilai mb dan Ms. Dengan nilai magnitude tersebut diperoleh hubungan antara energi terhadap magnitude sebagai berikut: log E = 5,8 + 2,4 M Dimana, E adalah energi di pusat gempa, dalam satuan erg dan M adalah magnitude. Sedangkan rumusan energi secara terpisah yang disepakati secara Internasional dipilih rumusan dari Bath, yang dinyatakan untuk mb dan Ms berturut-turut sebagi berikut: log E = 5,78 + 2,48 mb log E = 12,24 + 1,44 Ms Perlu pula dijelaskan disini bahwa rumusan yang asli dari Gutenberg dan Richter ( 1942 ) adalah log E = 11,3 + 1,8 Ms Pada tahun 1954, 1956 Gutenberg dan Richter merumuskan kembali hubungan antara E, Ms dan mb sebagai berikut : Log E = 11.8 + 1.5 Ms log E = 5.8 + 2.4 mB. Energi dinyatakan dalam dyne cm atau erg. Berdasar persamaan tersebut, kenaikan magnitudo gempa sebesar 1 skala richter akan berkaitan dengan kenaikan amplitudo yang dirasakan disuatu tempat sebesar 10 kali, dan kenaikan energi sebesar 25 sampai 30 kali. Untuk mendapatkan gambaran seberapa besar energi yang dilepaskan pada suatu kejadian gempa, kita dapat menggunakan persamaan di atas untuk menghitung energi gempa yang mempunyai magnitudo mb = 6.8. Perhitungan energi ini akan menghasilkan angka sebesar 1022 erg = 1015 joule = 278 juta kWh. Angka ini mendekati energi listrik yang dihasilkan oleh generator berkekuatan 32 mega watt selama 1 tahun. Jadi untuk gempa dengan magnitudo 7.8, energinya menjadi kurang lebih 30 kali lipat dari itu (30 x 278 juta kWh). Dalam tabel berikut diilustrasikan hubungan antara magnitude, TNT, dan contoh gempa yang terjadi => Buat tabelnya ya Nes!!!!!
Richter TNT for Seismic Example
Magnitude Energy Yield (approximate)
-1.5 6 ounces Breaking a rock on a lab table
1.0 30 pounds Large Blast at a Construction Site
1.5 320 pounds
2.0 1 ton Large Quarry or Mine Blast
2.5 4.6 tons
3.0 29 tons
3.5 73 tons
4.0 1,000 tons Small Nuclear Weapon
4.5 5,100 tons Average Tornado (total energy)
5.0 32,000 tons
5.5 80,000 tons Little Skull Mtn., NV Quake, 1992
6.0 1 million tons Double Spring Flat, NV Quake, 1994
6.5 5 million tons Northridge, CA Quake, 1994
7.0 32 million tons Hyogo-Ken Nanbu, Japan Quake, 1995; Largest Thermonuclear Weapon
7.5 160 million tons Landers, CA Quake, 1992
8.0 1 billion tons San Francisco, CA Quake, 1906
8.5 5 billion tons Anchorage, AK Quake, 1964
9.0 32 billion tons Chilean Quake, 1960
10.0 1 trillion tons (San-Andreas type fault circling Earth)
12.0 160 trillion tons (Fault Earth in half through center,
OR Earth's daily receipt of solar energy

Kaitan antara Energi dan Kerusakan
Aktivitas tektonik pada sumber gempa menimbulkan energi mekanik yang merambat ke segala rah dalam bentuk gelombang gempa, semakin besar energi gempa, semakin besar getaran tanahnya, yang menyebabkan semakin besarnya daya rusaknya.
Dengan analogi pemukulan sebuah kaleng, sebuah sistem elastik dengan mengabaikan energi kinetik, (1/2 mv2 =0) diregangkan sebesar x menggunakan gaya sebesar P, maka energi regangan (mekanik) = ½ Px
Semakin besar P (dan x) maka energi mekanik E (terarsir) semakin besar dan bila P dilepas (dihilangkan secara tiba2), maka suara kaleng akan semakin keras.
Bila P2 > P1 (x2 > x1) maka E2 > E1 sehingga suara kaleng akibat E2 akan lebih keras dibanding E1, sehingga dapat ditunjukkan, bahwa kerusakan akibat gempa juga dipengaruhi oleh energi gempa.


Daftar Pustaka


Andrew Newman. 2006. Characteristic and Uncharacteristic of Earthquake a Possible Artifacts. Wabash : Madrid.
Gunawan Ibrahim, DR dkk. 2000. Pengantar Seismologi. BMG Pusat : Jakarta.
Peter Bormann. 2002. New Manual of Seismological Observatory Practice. GeoForschungsZentrum : Potsdam.