LAPORAN RESMI PRAKTIKUM ILMU KEBUMIAN PENENTUAN LOKASI EPISENTRUM GEMPA PDF

Preview

Summary

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM ILMU KEBUMIAN PENENTUAN LOKASI EPISENTRUM GEMPA Disusun oleh : Nur Ihsan Amalia 19312241020 JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2020 A. JUDUL Penentuan lokasi episentrum gempa B. TUJUAN Menentuka...

Description

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM ILMU KEBUMIAN PENENTUAN LOKASI EPISENTRUM GEMPA

Disusun oleh : Nur Ihsan Amalia 19312241020

JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2020

A. JUDUL Penentuan lokasi episentrum gempa B. TUJUAN Menentukan letak episentrum suatu gempa bumi C. DASAR TEORI Gempa bumi Gempa bumi adalah peristiwa bergetarnya bumi akibat pelepasan energi di dalam bumi secara tiba-tiba yang ditandai dengan patahnya lapisan batuan pada kerak bumi. Akumulasi energi penyebab terjadinya gempa bumi dihasilkan dari pergerakan lempeng-lempeng tektonik. Energi yang dihasilkan dipancarkan kesegala arah berupa gelombang gempa bumi sehingga efeknya dapat dirasakan sampai ke permukaan bumi. Gempa bumi sering terjadi di daerah yang berada dekat dengan gunung berapi dan juga di daerah yang dikelilingi lautan luas. Pusat atau sumber gempa bumi yang letaknya di dalam bumi disebut hiposentrum. Sedangkan daerah di permukaan bumi ataupun di dasar laut yang merupakan tempat pusat getaran bumi merambat disebut episentrum. Gempa bumi dapat diklasifikasikan menurut kedalaman hiposentrum, kekuatan gelombang atau getaran gempanya dan faktor penyebabnya. Parameter Gempa bumi 1. 2. 3. 4.

Waktu terjadinya gempa bumi (Origin Time – OT). Lokasi pusat gempa bumi (Episenter). Kedalaman pusat gempa bumi (Depth). Kekuatan gempa bumi (Magnitudo).

Karakteristik Gempa bumi 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Berlangsung dalam waktu yang sangat singkat. Lokasi kejadian tertentu. Akibatnya dapat menimbulkan bencana. Berpotensi terulang lagi. Belum dapat diprediksi. Tidak dapat dicegah, tetapi akibat yang ditimbulkan dapat dikurangi.

Klasifikasi Gempa Bumi a. Klasifikasi Gempa Bumi Menurut Kedalaman Hiposentrum 1. Gempa Bumi Dalam Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dari 300 km di bawah permukaan bumi. Gempa bumi dalam pada umumnya tidak terlalu berbahaya

2. Gempa Bumi Menengah Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara 60 km sampai 300 km di bawah permukaan bumi yang pada pada umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa. 3. Gempa Bumi Dangkal Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan kerusakan yang besar.

b. Klasifikasi Gempa Bumi Menurut Gelombang/Getaran Gempa 1. Gempa Akibat Gelombang Primer Gelombang primer (gelombang longitudinal) adalah gelombang/getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik, getaran ini berasal dari hiposentrum. 2. Gempa Akibat Gelombang Sekunder Gelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah berkurang, yakni 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair. 3. Gempa Akibat Gelombang Panjang Gelombang panjang adalah gelombang yang merambat melalui permukaan bumi dengan kecepatan 3-4 km/detik.Gelombang ini berasal dari episentrum dan gelombang inilah yang banyak menimbulkan kerusakan di permukaan bumi. c. Klasifikasi Gempa Bumi Menurut Faktor Penyebabnya 1. Gempa Bumi Tektonik Gempa bumi tektonik adalah gempa bumi yang di sebabkan oleh dislokasi atau perpindahan akibat pergesaran lapisan bumi yang tiba-tiba terjadi pada struktur bumi, yakni adanya tarikan atau tekanan sehingga menimbulkan getaran hingga dipermukaan bumi. Lempeng tektonik bumi memang selalu bergerak (30 mm – 70 mm per tahun) dan apabila lapisan batuan atau tanah yang terdapat pada kerak bumi sudah tidak dapat menahan pergerakan tersebut, maka akan terjadi slip dan patahan sehingga energi yang besar akibat tumbukan dari lempeng tersebut terlepas secara tiba-tiba. Akibat dari hal tersebut akan terjadi getaran hingga kepermukaan bumi, dan apabila getaran tersebut terjadi dalam sekala besar, maka dampaknya akan sangat merusak terutama pada bangunan-bangunan dan juga dapat menimbulkan korban jiwa. Gempa type ini juga

dapat berdampak pada terjadinya Tsunami. Apabila gempa ini terjadi di lautan, pergerakan tanah yang terjadi secara tiba-tiba di dasar laut dapat menyebabkan air laut bergejolak dan menimbulkan gelombang besar di pantai yang dapat memiliki ketinggian hingga puluhan meter. 2.

Gempa Bumi Vulkanik Gempa ini terjadi akibat dari aktivitas gunung berapi, kekuatan gempa vulkanik tidak sebesar kekuatan atau skala gempa tektonik. Apabila sebuah gunung berapi mengalami peningkatan aktivitas hingga terjadi letusan, pergerakan magma pada perut bumi di sekitar gunung tersebut akan mengalami peningkatan. Akibat dari gerakan tersebut adalah timbulnya energi yang mendesak lapisan bumi. Energi yang mendesak lapisan bumi ada yang mampu mengangkat magma sampai ke permukaan di sertai getaran dan hal inilah yang menyebabkan getaran-getaran pada tanah yang disebut gempa vulkanik. Seperti halnya gempa tektonik, gempa ini dapat terjadi hanya dibeberapa bagian bumi yang disekitarnya terdapat gunung berapi aktif (daerah ring of fire).

3. Gempa Bumi Runtuhan Gempa bumi runtuhan (terban) adalah gempa bumi yang disebabkan runtuhan dari lubang-lubang interior bumi, misalnya atap gua atau terowongan tambang di bawah tanah. Jika batuan pada atap rongga atau pada dinding rongga mengalami pelapukan, maka rongga dapat runtuh karna tidak mampu lagi menahan beban di atas rongga. Runtuhnya gua dan terowongan yang besar bisa mengakibatkan getaran yang kuat. 4. Gempa Jatuhan. Batu meteor besar yang jatuh di daratan di permukaan bumi juga dapat menimbulkan gempa bumi. Hal ini sangat jarang terjadi dan apabila memang terjadi, efek kerusakan yang ditimbulkan dapat sangat besar tergantung dari besar batu meteor yang jatuh tersebut. 5. Gempa Longsoran Gempa bumi ini terjadi apabila terjadi longsoran tanah atau tebing di daerah pegunungan atau perbukitan dan sangat jarang terjadi. Walaupun skala gempa ini kecil, namun gempa ini dapat terjadi di daerah manapun yang wilayahnya berbukit dan memiliki struktur tanah yang labil. Tsunami juga dapat terjadi akibat dari gempa ini, yaitu apabila longsoran dari gunung, bukit ataupun tebing terjadi dilaut. Hal ini pernah terjadi di Indonesia saat gunung Krakatau meletus pada tahun 1883. Letusan gunung tersebut sangat besar sehingga mengakibatkan longsoran yang besar dari gunung tersebut. Karena gunung tersebut berada ditengah laut, maka material longsoran

tersebut jatuh ke laut dan mengakibatkan air laut bergejolak dan menimbulkan tsunami setinggi 30-36 meter dipesisir Jawa bagian barat dan Sumatra bagian selatan dan tercatat lebih dari 30.000 nyawa manusia melayang akibat bencana tersebut. EPISENTRUM Sebaran Gempa Bumi Gempa bumi dapat terjadi dimana saja, tetapi hampir 80% daerah di bumi ini yang sering terkena gempa ialah di DAERAH CIRCUM-PACIFIC (circum-pacific belt). Daerah ini meliputi Cili (sepanjang batas sebelah barat Amerika Utara dan Selatan), ke arah utara di Aleutians, Alaska, Jepang, Pilipina, Indonesia, New Zealand, dan beberapa pulau tertentu di Kepulauan Pasifik. Daerah lain yang juga kerap mengalami gempa bumi (sekitar 15% bumi ini) ialah Mediteranian dan Transasiatic, meliputi daerah Karibia, Himalaya, Alpen, Spanyol, Italia, Yunani, dan India Utara. Sisa yang 5% tersebar di seluruh belahan bumi ini. Daerah yang paling sering mengalami gempa ialah Pantai Pasifik (Amerika Serikat), terutama di Kalifornia, dimana di daerah tersebut terdapat sebuah sesar aktif yang sangat terkenal ialah Sesar San Andreas, membentang sepanjang ratusan km melewati daerah Kalifornia, Montana, Utah, dan Nevada. (Yakub Malik, 2014) Jenis Gelombang Gempa Bumi 

Gelombang P (Pressure wave), disebut juga gelombang tekanan, dapat merambat di media padat dan cair, rambatan gelombangnya paling cepat. Disebut pula sebagai gelombang primer. Gelombang P menyebabkan banyak kerusakan karena secara berkala mengubah area dan volume tanah (Kusky, Timothy M, 2008: 77).



Gelombang S (Shear wave), gelombang geser, membuat dengan cara menembus batuan. Gelombang S, juga dikenal sebagai gelombang sekunder, yaitu tipe lain dari tubuh gelombang yang diciptakan oleh gempa bumi. Gelombang S juga dipengaruhi oleh bahan dilalui saat perjalanan, meskipun setiap saat mereka bergerak dengan kecepatan kurang dari gelombang P, sebuah fakta yang membantu ahli geologi untuk menemukan episentrum gempa. Gelombang S tidak mampu menembus inti luar bumi, gelombang ini dapat melakukan perjalanan melalui benda padat, tetapi tidak melalui cairan (Sills, Alan D, 2003: 153).

Gambar 1. Perambatan gelombang longitudinal, gelombang transversal dan gelombang permukaan.

Sumber/ Pusat Gempa Bumi Sumber gempa bumi dapat dijumpai di darat dan di bawah dasar laut (Yakub Malik, 2014). 

Hiposenter, tempat terjadinya gempa bumi yang berada di bawah permukaan bumi.



Episenter, adalah proyeksi hiposenter di permukaan bumi dinyatakan dalam koordinat geografis, biasanya ada keterangan jarak dan arah.



Kedalaman, kedalaman gempa bumi adalah jarak tegak lurus episenter ke sumber gempa bumi. Gempa dangkal (kedalaman < 33 km), gempa menengah (33-90 km), gempa dalam (> 90 km).

Gambar 2. Hiposenter dan Episenter gempa bumi. Mekanisme Terjadinya Gempa Bumi Teori yang dapat menjelaskan tentang energi elakstik yang dapat diterima adalah pergeseran sesar dan teori kekenyalan elastis (elastic rebound theory) dari H.F Rheid (1906). Teori ini menjelaskan jika permukaan bidang sesar saling bergesekan, batuan akan mengalami deformasi (perubahan wujud) jika perubahan tersebut melampaui batas elastisitas/ regangannya. Maka batuan akan patah (repture) dan akan kembali ke bentuk asalnya (rebound) (Yakub Malik, 2014). Metode-Metode yang Digunakan dalam Menentukan Episenter Gempa 1. Metode Lingkaran dengan Tiga Stasiun

Dianggap ada tiga stasiun pencatat, masing-masing S1, S2, dan S3. Dengan menggunakan dua data stasiun pencatat, S2 dan S3 sebagai pusatnya, dibuat lingkaranlingkaran-lingkaran dengan jari-jari : R2 = v (t2 – t1)

dengan :

R3 = v (t3 – t1)

r = jari-jari lingkaran v = kecepatan gelombang t = waktu tiba gelombang

Episenter yang dicari adalah pusat sebuah lingkaran yang melalui S1 dan menyinggung kedua lingkaran yang berpusat di S2 dan S3 tersebut.

Untuk menyelesaikan perhitungan dimana pusat gempa terletak, seismolog membutuhkan informasi lebih lanjut dari lokasi lain. Jika ada informasi dari suatu lokasi lain, maka dua lingkaran menunjukkan jarak ke pusat gempa dari dua titik yang berbeda dapat ditarik, dan dua lingkaran akan berpotongan di dua tempat sehingga memberikan dua lokasi yang mungkin untuk lokasi pusat gempa. Oleh karena itu tiga titik pengamatan diperlukan untuk secara khusus menentukan lokasi pusat gempa. Tiga lingkaran hanya harus berpotongan di satu lokasi untuk menunjukkan lokasi pusat gempa. Perhitungan akhir dibuat, kekuatan dan ketinggian gelombang seismik akan berada pada jarak 60 mil (100 km) dari pusat gempa. Pengukuran ini lebih kompleks, melibatkan banyak variabel seperti jenis bahan gelombang yang dilewati, tapi diperlukan untuk menetapkan besarnya Richter gempa. Ini sering memakan waktu lebih lama untuk membuat perhitungan kedua besarnya Richter dan inilah alas an mengapa kekuatan perkiraan gempa bumi sering diperdebatkan atau dilaporkan berbeda oleh kelompok yang berbeda segera setelah kejadian gempa.

2. Metode Hiperbola

Bila dianggap kecepatan gelombang seismik v konstan dengan tiga stasiun S 1, S2 dan S3 diukur waktu tiba gelombang seismik pada ketiga stasiun itu adalah jam t 1, t2, dan t3 dimana t3 > t2 > t1, maka dengan menggunakan pasangan stasiun S1 dan S2, episenternya harus terletak pada sebuah kurva dengan harga t 2 – t1 konstan. Kurva semacam ini berupa hiperbola dengan S1 dan S2 sebagai titik fokusnya. Karena telah diketahui t2 > t1 maka kurva hiperbolanya cekung kearah titik titik S1. Dengan cara yang sama dilakukan lagi untuk pasangan stasiun S 2, S3 dan S3, S1. Ketiga hiperbola ini berpotongan pada suatu titik dan titik potong ini adalah episenternya.

3. Metode Titik Berat Dalam metode ini selain didapat koordinat episenter, kedalaman fokusnya juga dapat ditentukan. Dengan menggunakan tiga stasiun pencatat S 1, S2, dan S3 dapat dibuat masing-masing lingkaran dengan pusat stasiun dan jari jari r 1, r2 dan r3. Jari-jari lingkaran adalah jarak hiposenter d = (s-p) k, dimana k adalah konstanta Omori yang besarnya tergantung pada kondisi geologi setempat dan besarnya sekitar 7,8. Sedangkan (s-p) adalah beda waktu tiba gelombang S dan P. Koordinat episenter E merupakan perpotongan garis berat ketiga lingkaran tersebut. Garis berat lingkaran 1 dan 2 adalah garis yang menghubungkan perpotongan lingkaran 1 dan lingkaran 2 (garis AB). Garis berat lingkaran 1 dan 3 adalah garis yang menghubungkan perpotongan lingkaran 1 dan lingkaran 3 (garis CD). Sedang Garis berat lingkaran 2 dan 3 adalah garis yang menghubungkan perpotongan lingkaran 2 dan lingkaran 3 (garis EF).

Gambar . Penentuan episenter metode titik berat.

Kedalaman hiposenter (h) dapat diperoleh dengan rumus Pythagoras, h1 = (r12 –(S1 Ep)2)1/2 h2 = (r22 –(S2 Ep)2)1/2 , dan

h3 = (r32 –

(S3 Ep)2)1/2 dimana h merupakan rata-rata dari h1, h2 , dan h3 . Dengan metode ini dapat pula ditentukan waktu kejadian gempa (origin time). Untuk menentukan origin time dengan pendekatan (s-p) digunakan grafik Wadati seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar Grafik Wadati tp adalah waktu tiba gelombang P dan to adalah origin time dan besarnya gradien mendekati angka 1,73.

D. METODE PRAKTIKUM 1. Alat dan bahan 1. Jangka 2. Penggaris 3. Kertas HVS putih 4. Alat tulis

2. Langkah Kerja Menyiapkan alat dan bahan Melipat kertas HVS menjadi 4 bagian, lalu menentukan titik pusat kertas Menentukan titik stasiun A, B dan C berdasarkan perbedaan waktu datangnya gelombang. Mengkonversikan setiap jarak dengan cm dengan skala 1 cm = 100 km Membuat lingkaran dengan radius jarak episentrum pada masing-masing stasiun Menarik garis atau bangun segitiga pada pertemuan antara ketiga stasiun Menentukan titik berat dari bangun segitiga. Menentukan titik episentrum dengan cara menarik garis dari pusat titik berat sampai ke titik stasiun

Tabel Jarak ke episentrum berdasarkan perbedaan waktudatang gelombang P dan S Distance to epicenter (in km) 200 300 400 500 600

Difference in arrival time of P- and S-wave (in sec) 40 60 80 100 120

E. Data Hasil Pengamatan Perbedaan No Stasiun

Waktu antar stasiun (s)

1.

Jarak episentrum (km)

Jarak titik episentrum ke stasiun

Gambar

(km)

A

120 s

600 km

450 km

B

80 s

400 km

350 km

C

80 s

400 km

400 km

D. Analisis Data Pada percobaan data ketiga dengan selisih waktu datangnya gelombang P dan S pada stasiun A 120 sekon, stasiun B 80 sekon dan stasiun C 80 sekon. Dari perbedaan datangnya gelombang tersebut berdasarkan tabel ketetapan jarak episentrum berdasarkan perbedaan datang gelombang P dan S didapat jarak episentrum dari titik pusat setelah dikonversikan 1 cm = 100 km pada stasiun A adalah 6 cm, stasiun B 4 cm dan stasiun C 4 cm. Jarak episentrum tersebut digunakan sebagai radius atau jari-jari lingkaran. Titik dimana ketiga lingkaran bertemu adalah perkiraan lokasi terjadinya gempa. Sehingga, dapat diperoleh data bahwa stasiun A memiliki jarak dengan pusat gempa sebesar 4,5 cm, jarak stasiun B dengan pusat gempa sebesar 4 cm dan pada jarak stasiun C dengan pusat gempa sebesar 3,5 cm. Setelah dikonversikan diperoleh jarak titik pusat gempa dengan stasiun A 450 km, stasiun B 400 km dan stasiun C 350 km

F. Pembahasan Praktikum Ilmu Kebumian yang berjudul “Penentuan Lokasi Episentrum Gempa”, yang bertujuan untuk menentukan letak episentrum suatu gempa bumi. Dalam praktikum ini alat dan bahan yang digunakan adalah kertas HVS untuk menggambar, jangka untuk membuat lingkaran, dan penggaris dan alat tulis. Langkah pertama dalam praktikm ini adalah membagi kertas HVS dengan cara melipatnya menjadi 4 bagian sehingga diperoleh titik pusatnya. Setelah diperoleh titik pusatnya langkah selanjutnya adalah menentukan titik stasiun dengan menggunakan tabel jarak episentrum berdasarkan perbedaan waktu datang gelombang P dan S. Selanjutnya menggambarkan lingkaran dengan jarak ke episentrum sebagai radiusnya. Lalu menentukan titik episentrum gempa pada masing-masing stasiun. Gempa bumi adalah peristiwa bergetarnya bumi akibat pelepasan energi di dalam bumi secara tiba-tiba yang ditandai dengan patahnya lapisan batuan pada kerak bumi. Gempa bumi terjadi di suatu tempat tertentu namun efek atau dampaknya tidak hanya dirasakan pada tempat tersebu. Menurut literatur, Episentrum yaitu titik atau garis di permukaan bumi sebagai tempat gelombang gempa dirambatkan ke wilayah di sekitarnya. Episentrum juga dapat diartikan sebagai pusat gempa bumi yang letaknya di permukaan bumi. Berdasarkan episentrumnya, gempa bumi dibedakan menjadi gempa laut dan gempa darat. Untuk menentukan episentrum gempa bumi, ada beberapa metode, salah satunya adalah menentukan titik perpotongan dari daerah yang terkena gempa (Bambang Utoyo, 2007:57). Gempa-gempa mengakibatkan gelombang seismik (gelombang P, gelombang S, dll). Perbedaan kecepatan jelajah tiap gelombang berbeda dan akibatnya tiba pada sebuah stasiun seismograf dengan waktu yang berbeda. Gelombang P bergerak lebih cepat, jadi tiba di stasiun paling awal. Gelombang S, yang bergerak dengan setengah kecepatan gelombang P, tiba kemudian. Dengan urutan pencatatan yang sangat cepat, stasiun seismik yang dekat dengan lokasi gempa merekam gelombang P dan S ini. Apabila jarak stasiun dengan pusat gempa makin jauh, maka bertambah pula perbedaan waktu kedatangan gelombang P dan S pada stasiun tersebut. Perbedaan atau selisih waktu kedatangan antara gelombang P dan gelombang S, (waktu S-P) dihitung pada tiap stasiun. Penggunaan selisih waktu S-P menentukan jarak dari sebuah gempa. Berikut ini adalah hasil praktikum yang telah dilakukan: Stasiun A

Stasiun B

Stasiun C

Waktu (s)

120

80

80

Jarak episentrum (km)

600

400

400

Konversi radius (cm)

6

4

4

Titik stasiun episentrum (km)

450

350

400

Pada percobaan data ketiga dengan selisih waktu datangnya gelombang P dan S pada stasiun A 120 sekon, stasiun B 80 sekon dan stasiun C 80 sekon. Dari perbedaan datangnya gelombang tersebut berdasarkan tabel ketetapan jarak episentrum berdasarkan perbedaan datang gelombang P dan S didapat jarak episentrum dari titik pusat setelah dikonversikan 1 cm = 100 km pada stasiun A adalah 6 cm, stasiun B 4 cm dan stasiun C 4 cm. Jarak episentrum tersebut digunakan sebagai radius atau jari-jari lingkaran. Setelah dibuat lingkaran pada setiap stasiun diperoleh lokasi episentrum gempa. Lokasi episentrum gempa bumi adalah titik dimana tiga lingkaran berpotongan. Setelah menemukan daerah episentrum tersebut, dilanjutkan dengan menentukan titik episentrum dengan membentuk segitiga pada perpotongan tiga lingkaran tersebut dan menentukan titik beratnya. Setelah titik berat segitiga tersebut ditemukan, maka praktikan menghubungkan titik tersebut ke stasiun A, stasiun B, dan stasiun C. Titik berat ini digunakan sebagai titik pusat episentrum dari ketiga stasiun tersebut. Apabila kita sudah mengetahui jarak dari gempa ke 3 stasiun, maka lokasi gempa dapat ditentukan. Dari titik pusat pada setiap stasiun, kita dapat menggambar 3 lingkaran dengan radius lingkaran yang diambil adalah jarak gempa ke stasiun seismograf yang bersangkutan. Titik dimana ketiga lingkaran bertemu adalah perkiraan lokasi terjadinya gempa. Sehingga, dapat d...