Pertanyaan yang sering muncul mengenai gempa bumi yaitu bagaimana gempa bumi mampu terjadi, baik itu kekuatannya, kedalamannya/pusat gempa (hiposentrum), ataupun lokasinya (episentrum). Bahkan beberapa orang pernah bertanya kepada aku, bagaimana para mahir mampu mengenali lapisan lapisan bumi, baik dari aspek ketebalan lapisannya (kerak, mantel, dan inti bumi), karakteristik material penyusunnya, bahkan diameter ataupun jari-jari bumi.
Pertanyaan tentang lapisan-lapisan bumi yakni hal yang lumrah, karena mereka mengenali bahwa sampai saat ini lapisan-lapisan bumi (khususnya bab mantel bumi - inti bumi) belum mampu dibuktikan secara pasti berdasarkan data pengeboran (alasannya adalah penetrasi alat bor yang terbatas). Tulisan singkat dibawah ini mudah-mudahan mampu memberi pencerahan dalam menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut.
Mengetahui Kekuatan, Kedalaman, dan Lokasi Gempa Bumi
Bumi yaitu bahan yang dinamis, akhir massa batuan yang aktif bergerak satu dengan yang lainnya, sehingga menghasilkan gempabumi di zona penunjaman lempeng pada kedalaman tertentu. Zona penunjaman lempeng biasanya banyak terdapat di bawah dasar-dasar samudera. Gempabumi berasal dari pergerakan secara perlahan massa batuan balasan pertambahan gaya (energi) deformasi, sehingga massa batuan akan melebihi batas elastisitasnya dan balasannya patah (pecah). Perlu dicatat bahwa kunci penyebab gempabumi ini yaitu gaya (energi) deformasi yang biasa dikenal sebagai "gelombang seismik".
Tempat lepasnya energi deformasi elastis yang biasa disebut "geolombang seismik" ini akan menyebar ke segala arah yang diketahui dengan sebutan "hiposenter". Sedangkan rekahan yang terbentuk akhir deformasi tersebut dinamakan patahan (fault). Patahan (fault) terbentuk akhir massa batuan yang terkena energi deformasi kehilangan batas elastisitasnya, sehingga menimbulkan massa batuan akan patah atau pecah.
Tempat lepasnya energi deformasi elastis yang biasa disebut "geolombang seismik" ini akan menyebar ke segala arah yang diketahui dengan sebutan "hiposenter". Sedangkan rekahan yang terbentuk akhir deformasi tersebut dinamakan patahan (fault). Patahan (fault) terbentuk akhir massa batuan yang terkena energi deformasi kehilangan batas elastisitasnya, sehingga menimbulkan massa batuan akan patah atau pecah.
Dengan mempelajari struktur dalam (interior) bumi, disimpulkan adanya dua jenis gelombang seismik, yaitu : "compresional wave" lazimdisebut dengan P wave (gelombang P), dan "shear wave" umumdisebut S wave (gelombang S). Gelombang P ialah gelombang tekanan penyebab deformasi lentur pada massa batuan, yang bergerak searah dengan arah gaya deformasi. Sedangkan gelombang S ialah gelombang tarikan, yang bergerak membuat sudut dengan arah gaya deformasi.
Kecepatan gelombang P ternyata 40% lebih besar dibanding kecepatan gelombang S. Alat untuk mencatat gerakan perlahan interior bumi yang berasosiasi dengan gelombang seismik disebut dengan "seismograph" (lihat gambar 1A). Gelombang P senantiasa berjalan lebih singkat dari gelombang S, sehingga gelombang P akan datang di seismograph lebih dahulu dan direkam oleh defleksi pada diagram seismograph. Gelombang S direkam dengan cara yang serupa, tetapi pada waktu selanjutnya. Sehingga perbedaan kedatangannya mampu dicatat.
Jika kecepatan kedua gelombang P dan S mampu diketahui dari seismograph, dan selang (perbedaan) waktu kehadiran kedua gelombang dicatat, maka kedalaman pusat gempa (hiposentrum) dapat ditentukan. Sedangkan lokasi gempa mampu diputuskan jika jarak gempa dari beberapa stasiun seismograph dihitung. Proyeksi (posisi) tegak lurus hiposentrum ke permukaan bumi disebut selaku "episentrum".
Jika kecepatan kedua gelombang P dan S mampu diketahui dari seismograph, dan selang (perbedaan) waktu kehadiran kedua gelombang dicatat, maka kedalaman pusat gempa (hiposentrum) dapat ditentukan. Sedangkan lokasi gempa mampu diputuskan jika jarak gempa dari beberapa stasiun seismograph dihitung. Proyeksi (posisi) tegak lurus hiposentrum ke permukaan bumi disebut selaku "episentrum".
Mengetahui Lapisan-lapisan Bumi
Gelombang P didalam bumi memiliki kecepatan yang berlawanan-beda, sebagai akibat ketidak-homogenan batuan pembentuk struktur dalam bumi (interior bumi). Sifat dari gelombang ini baik pada fasa padat maupun fasa cair mampu ditransmisikan. Sedangkan untuk gelombang S, tidak dapat ditransmisikan pada fasa cair.
Gelombang P mampu dicatat hingga posisi 120 derajat dari pusat pengukuran. Tetapi pada koordinat 102 - 143 derajat, getaran gelombang P tidak dapat direkam, dan daerah tersebut dinamakan "shadow zone" atau kawasan bayangan (lihat gambar 1B). Gerakan gelombang P tercatat mulai lemah kecepatannya pada koordinat 143 - 180 derajat.
Dari beberapa penelitian terhadap kecepatan gelombang P dan gelombang S di dalam bumi, para hebat menawan kesimpulan bahwa di dalam bumi terdapat dua bidang utama diskontinuitas. Pertama, sekitar 5 - 70 km dari permukaan bumi, dan yang kedua pada kedalaman sekitar 2900 km dari permukaan bumi. Dari sinilah asal muasal diketahuinya lapisan-lapisan bumi dengan masing-masing ketebalannya.
Gelombang P mampu dicatat hingga posisi 120 derajat dari pusat pengukuran. Tetapi pada koordinat 102 - 143 derajat, getaran gelombang P tidak dapat direkam, dan daerah tersebut dinamakan "shadow zone" atau kawasan bayangan (lihat gambar 1B). Gerakan gelombang P tercatat mulai lemah kecepatannya pada koordinat 143 - 180 derajat.
Dari beberapa penelitian terhadap kecepatan gelombang P dan gelombang S di dalam bumi, para hebat menawan kesimpulan bahwa di dalam bumi terdapat dua bidang utama diskontinuitas. Pertama, sekitar 5 - 70 km dari permukaan bumi, dan yang kedua pada kedalaman sekitar 2900 km dari permukaan bumi. Dari sinilah asal muasal diketahuinya lapisan-lapisan bumi dengan masing-masing ketebalannya.
 |
| Gambar 1. Konsep gelombang seismik yang dipakai untuk pengukuran gempa dan kenali lapisan bumi. |
Berdasarkan gambar diatas (gambar 1C), maka secara garis besar lapisan-lapisan bumi (interior bumi) terdiri atas : 1) Kerak bumi (crust) dengan ketebalan sekitar 5-70 km, 2) Selubung bumi (mantel) dengan ketebalan sekitar 70-2900 km, dan 3) Inti bumi (core) dengan ketebalan sekitar 3450 km. Hasil inilah yang secara akumulasi jari-jari bumi dapat diperkirakan panjangnya, yaitu sekitar 6350 km (jari-jari bumi di katulistiwa).
Kerak Bumi
Bagian ini sering disebut juga sebagai kulit bumi, ialah lapisan terluar yang disusun oleh batuan yang padat. Kerak bumi mampu dibedakan menjadi kerak benua (kerak kontinen) dan kerak samudera (kerak oseanik).
Kerak benua merupakan kerak yang menyusun daratan atau benua dan menyusun sekitar 79% dari volume kerak bumi. Batuan yang menyusun kerak benua pada umumnya batuan granitik yang bersifat asam. Bagian atas dari kerak benua biasanya disusun oleh batuan beku, batuan metamorf, dan batuan sedimen. Kerak benua bagian atas dan bab bawah dipisahkan oleh bidang Diskontinuitas Conrad.
Kerak samudera (kerak oseanik) yakni kerak bumi yang menyusun lantai samudera, sekitar 65% dari total luas kerak bumi. Rata-rata kedalaman kerak samudera sekitar 4 km dari permukaan air laut. batuan penyusunnya ialah batuan yang bersifat basa atau mafik. Bagian atas (pada ketebalan 1,5 km) disusun oleh batuan yang bersifat basa atau basaltik, sedangkan pada bagian bawahnya tersusun atas batuan metamorf dan batuan beku gabro.
Kerak benua merupakan kerak yang menyusun daratan atau benua dan menyusun sekitar 79% dari volume kerak bumi. Batuan yang menyusun kerak benua pada umumnya batuan granitik yang bersifat asam. Bagian atas dari kerak benua biasanya disusun oleh batuan beku, batuan metamorf, dan batuan sedimen. Kerak benua bagian atas dan bab bawah dipisahkan oleh bidang Diskontinuitas Conrad.
Kerak samudera (kerak oseanik) yakni kerak bumi yang menyusun lantai samudera, sekitar 65% dari total luas kerak bumi. Rata-rata kedalaman kerak samudera sekitar 4 km dari permukaan air laut. batuan penyusunnya ialah batuan yang bersifat basa atau mafik. Bagian atas (pada ketebalan 1,5 km) disusun oleh batuan yang bersifat basa atau basaltik, sedangkan pada bagian bawahnya tersusun atas batuan metamorf dan batuan beku gabro.
Selubung Bumi (Mantel)
Bagian ini ialah penyusun bagian dalam bumi yang paling besar. komposisi kimia selubung bumi belum diketahui secara pasti, namun diperkirakan terdiri atas oksigen dan silikon dalam jumlah yang besar. Komposisi lazim dari bab ini yaitu bahan material yang bersifat ultramafik, seperti dunit, peridotit, dan batuan lainnya yang kaya akan olivin.
Selubung bumi atau mantel bumi dapat dibedakan menjadi tiga bagian yakni : 1) selubung bumi bagian atas, 2) selubung bumi bagian tengah, dan 3) selubung bumi bab bawah. Informasi lapisan bumi yang cukup dalam ini dapat diketahui berdasarkan atas mampu merambatnya gelombang S lewat material penyusunnya.
Selubung bumi atau mantel bumi dapat dibedakan menjadi tiga bagian yakni : 1) selubung bumi bagian atas, 2) selubung bumi bagian tengah, dan 3) selubung bumi bab bawah. Informasi lapisan bumi yang cukup dalam ini dapat diketahui berdasarkan atas mampu merambatnya gelombang S lewat material penyusunnya.
 |
| Gambar 2. Anatomi lapisan-lapisan bumi (interior bumi). |
Inti Bumi
Bagian bumi ini terletak mulai kedalaman sekitar 2900 km dari dasar kerak bumi sampai ke pusat bumi. Inti bumi terbagi atas 2 bab ialah inti bumi bagian luar dan inti bumi bagian dalam. Karakteristik mengenai batas antara selubung bumi dan inti bumi ditandai dengan penurunan kecepatan gelombang P secara drastis dan gelombang S yang tidak mampu diteruskan. Diperkirakan hal ini berhubungan dengan meningkatnya berat jenis material penyusun inti bumi serta pergeseran sifat materialnya dari padat menjadi cair.
Peningkatan berat jenis lebih banyak disebabkan oleh pergeseran material silikat pada selubung bumi menjadi material yang kaya akan besi (Fe) di inti bumi. Diperkirakan, perubahan sifat tersebut akibat turunnya titik lebur material yang mengandung besi ketimbang material yang kaya silikat. Inilah mengapa inti bumi bab luar berwujud cairan yang melimpah logam Fe, sedangkan inti bumi bagian dalam disusun oleh material yang serupa, tetapi dalam fase padat.
Sumber https://www.geologinesia.com/Peningkatan berat jenis lebih banyak disebabkan oleh pergeseran material silikat pada selubung bumi menjadi material yang kaya akan besi (Fe) di inti bumi. Diperkirakan, perubahan sifat tersebut akibat turunnya titik lebur material yang mengandung besi ketimbang material yang kaya silikat. Inilah mengapa inti bumi bab luar berwujud cairan yang melimpah logam Fe, sedangkan inti bumi bagian dalam disusun oleh material yang serupa, tetapi dalam fase padat.
EmoticonEmoticon