BAB 1PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Cabang geofisika yang paling berkembang adalah seismologi, yaitu ilmu tentang gempa bumi dan getaran pada tanah.

1.2. Rumusan MasalahAdapun rumusan masalah pada makalah ini adalah :a. Bagaimanakah definisi dari gelombang seismik?b. Bagaimanakah tipe gelombang seismik ?c. Bagaimanakah Persamaan Gelombang serta kecepatan gelombang primer dan sekunder?d. Bagaimanakah dampak gelombang seismik ?e. Bagaimanakah struktur internal bumi ?1.3. Tujuan Adapun beberapa tujuan dari makalah :a. Untuk mengetahui definisi dari gelombang seismikb. Untuk mengetahui tipe gelombang seismik .c. Untuk mengetahui persamaan gelombang serta kecepatan gelombang primer dan sekunder.d. Untuk mengetahui dampak gelombang seismik .e. Untuk mengetahui struktur internal bumi .

1.4 Manfaat a. Untuk mengetahui definisi dari gelombang seismikb. Untuk mengetahui tipe gelombang seismik .c. Untuk mengetahui persamaan gelombang, kecepatan gelombang primer dan sekunder .d. Untuk mengetahui dampak gelombang seismik .e. Untuk mengetahui struktur internal bumi .

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Definisi Gelombang Seismik Gelombang seismik merupakan gelombang yang merambat melalui bumi. Perambatan gelombang ini bergantung pada sifat elastisitas batuan. Gelombang seismik dapat ditimbulkan dengan dua metode yaitu metode aktif dan metode pasif. Metode aktif adalah metode penimbulan gelombang seismik secara aktif atau disengaja menggunakan gangguan yang dibuat oleh manusia, biasanya digunakan untuk eksplorasi. Metode pasif adalah gangguan yang muncul terjadi secara alamiah, contohnya gempa. Gelombang seismik termasuk dalam gelombang elastik karena medium yang dilalui yaitu bumi bersifat elastik. Oleh karena itu sifat penjalaran gelombang seismik bergantung pada elastisitas batuan yang dilewatinya.2.2 Tipe Gelombang SeismikBerdasarkan tempat menjalarnya, gelombang seismik dapat dibedakanmenjadi dua bagian, yaitu gelombang bodi (body wave) dan gelombangpermukaan (surface wave).1. Gelombang Bodi (Body wave)a. Gelombang PrimerGelombang primer atau gelombang longitudinal pertama kali pada seismometer. Gelombang ini memiliki arah getaran ke depan danke belakang sehingga materi yang dilewati sebagai medium yang melewati tekanan dan peregangan seperti spiral. Oleh karena itu, sering disebut sebagai Push-Pull Wave atau Compressional Wave. Gelombang primer terjadi karena adanya rambatan dari hiposentrum yang bergerak melewati lapisan litosfer secara menyebar ke berbagai arah. Gelombang primer dapat merambat melalui medium padat, cair dan gas. Dengan arah rambatan ke depan, maka gelombang primer ini memiliki kecepatan yang tergolong tinggi, kecepatannya antara 7-14 km per detik dan mempunyai periode antara 5-7 detik.

Gelombang primer akan merambat dengan mudah pada medium padat maupun medium cair. Pada umumnya, semakin padat suatu batuan, semakin cepat perambatan gelombang P. Hal ini menunjukkan bahwa adanya perbedaan kecepatan antar bidang batas. Ketika semakin padat medium yang dilaluinya, maka semakin kecil simpangan yang terjadi pada gelombang, dan semakin renggang medium yang dilaluinya akan semakin besar simpangannya.

Pada gambar 2.7 sebagaimana dinyatakan oleh Noor Djauhari(2009) bahwa, Rambatan gelombang primer di dalam interior bumiyang berasal dari suatu sumber gempa. Sifat dari rambat gelombang seismik di dalam bumi diperlihatkan oleh gelombang primer yang merambat baik pada Inti bagian luar maupun inti bagian dalam. Berdasarkan sifat rambat gelombang primer tersebut, maka gelombang primer itu dapat merambat pada inti bumi bagian luar yang berfasa cair dan Inti bumi bagian dalam berupa padatan.

Pada gambar 2.8 menurut Noor Djauhari (2009) bahwa kecepatan rambat gelombang primer dan gelombang sekunder kearah interior bumi. Gelombang P tetap menjalar pada bagian luar Inti Bumi yang berfasa cair, namun terjadi perubahan kecepatan rambat gelombang primer dari bagian Mantel Bumi ke arah Inti Bumi bagian luar menjadi lambat. Dari gambar tersebut antara Kulit Bumi dengan Mantel Luar dibatasi oleh suatu material yang berfase semi-plastis yang saat ini dikenal sebagai tempat di mana kerak bumi yang saling bergerak. Dengan demikian bahwa, gelombang primer dapat merambat pada interior bumi baik yang berfasa padat maupun berfasa cair

b. Gelombang Sekunder (S) Gelombang transversal atau gelombang sekunder adalah gelombang gempa yang bersama-sama dengan gelombang primer dirambatkan dari hiposentrum ke segala arah dalam lapisan litosfer. Gelombang sekunder memiliki arah getar tegak lurus terhadap arah rambatnya, gelombang sekunder ini merambat di sela-sela bebatuan dengan kecepatan antara 4-7 km/detik dan mempunyai periode 11-13 detik. Gelombang sekunder hanya dapat merambat melalui medium padat. Ketika melewati medium cair atau udara gelombangnya akan teredam sehingga tidak tercatat oleh seismograf

Sebagaiamana yang diperlihatkan pada Pada gambar 2.7 bahwa untuk sifat rambatan dari gelombang gempa di dalam bumi berupa gelombang sekunder tidak merambat pada Inti Bumi bagian luar. Jadi untuk gelombang sekunder hanya merambat pada bagian mantel dari interior bumi. Kemudian untuk kecepatan rambat gelombang sekunder yang diperlihatkan pada gambar 2.8 menunjukkan bahwa gelombang sekunder tidak menjalar pada bagian Inti Bumi bagian luar yang berfasa cair (liquid).2. Gelombang PermukaanGelombang permukaan merupakan salah satu gelombang seismik selain gelombang badan. Gelombang ini ada pada batas permukaan medium. Berdasarkan pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan merupakan gelombang yang kompleks dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang besar, yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan sifat elastik (Susilawati, 2008). Jenis dari gelombang permukaan ada dua yaitu gelombang Reyleigh dan gelombang Love.Gelombang Reyleigh merupakan gelombang permukaan yang Orbit gerakannya elips tegak lurus dengan permukaan dan arah penjalarannya. Gelombang jenis ini adalah gelombang permukaan yang terjadi akibat adanya interferensi antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara konstruktif

Gelombang Love merupakan gelombang permukaan yang menjalar dalam bentuk gelombang transversal yang merupakan gelombang S horizontal yang penjalarannya paralel dengan permukaannya (Gadallah and Fisher, 2009).

2.3 Persamaan Gelombang dan Cepat Rambat Gelombang Primer dan Sekunder 2.3.1 Persamaan Umum GelombangSistem gelombang mempunyai fungsi gelombang yang menggambarkan perpindahan satu artikel dalam medium. Fungsi tersebut tergantung pada posisi dan waktu (dimensi ruang dan waktu ), sehingga secara umum fungsi gelombang dapat dinyatakan dengan y (x,t). Pada gelombang satu dimensi, di mana gelombang merambat dalam arah x dan bergerak dengan kecepatan konstan sebesar v, fungsi gelombang dapat dinyatakan sebagai berikut :

....... (1)

Apabila fungsi gelombang (1) dipenuhi oleh salah satu dari fungsi (x vt_) ataun (x+ vt). Dengan memisalkan = x vt, maka fungsi gelombang pada persamaan (1) dapat dinyatakan sebagai berikut :

(2)Dengan menggunakan dalil rantai ketika diturunkan terhadap x, maka fungsi gelombang pada persamaan (2) akan diperoleh sebagai berikut :

.. (3)

Ketika diturunkan terhadap t, maka akan diperoleh sebagai berikut :

(4)

Dengan mengambil turunan-turunan kedua, dari persamaan (3) dan persamaan (4) akan diperoleh :

. (5).. (6)

Dengan mensubtitusikan persamaan (5) ke dalam persamaan (6) maka akan diperoleh persamaan berikut :

..( 7 )

Persamaan ( 7 ) merupakan rumusan perambatan gelombang dengan kecepatan v dalam ruang satu dimensi. (Paul A.Tipler, 1998: 495)

2.3.2 Kecepatan Gelombang Primer

Penentuan kecepatan gelombang primer, diawali dengan tinjauan terhadap sebuah benda (medium) homogen berbentuk kubus yang dikenakan oleh sebuah gaya tertentu. Tekanan yang mengenai benda tersebut jika ditinjau pada salah satu permukaa, maka akan mempunyai komponen-komponen sebagai berikut:

(8)

Karena tekanan ini berlawanan dengan yang bertindak di bagian belakang, maka tekanan bersih yang bekerja pada elemen volum kubus adalah :

( 9 )

tekanan ini bekerja pada permukaan yang luasnya (dy,dz) dan mempengaruhi volume (dx,dy,dz), dengan itu didapatkan gaya bersih persatuan volume dalam arah sumbu x, y, dan z bernilai :

.( 10)

untuk ke-empat permukaan yang lain, persamaanya dapat diperoleh dengan cara yang sama, sehingga gaya total persatuan volume dalam sumbu x adalah..(11)komponen-komponen tekanan di atas disebut gaya tiap unit volume benda pada bidang x yang berarah pada sumbu x, y, z. Untuk permukaan bidang lainnya, hubungan variabel gaya tiap atuan volumenya analog dengan bidang x. Total gaya pada sumbu x yang terjadi pada bendakubus adalah:(12)dengan dx,dy,dz,= satuan volume kubus

Sedangkan menurut hukum II Newton, gaya adalah perkalian antara massa dan percepatannya, F = m.a, bila dikaitkan dengan densitas benda :

maka: (13)dengan menggunakan definisi gaya tersebut, maka persamaan (11) menjadi;

di mana q adalah kerapatan eleman kubus. Hubungan ini disebut persamaan gerak yang searah sumbu x. Pada persamaan gerak untuk sumbu y dan z, dapat diperoleh dengan cara yang sama yaitu hanya dengan menggantikan tegangan normal dengan atau . Pada persamaan (14) dapat diperoleh penyelesaiannya dengan mensubtitusikan :

berupa definisi dari hokum Hooke.

dengan menggunakan tetapan regangan geser dan regangan normal berupa

Persamaan diatas dapat disederhanakan dengan menggunakan tetapan laplacian :

maka :

dengan :

Sehingga persamaan gerak untuk media elastik dan homogen isotropis didapatkan sabagai berikut :...........(15)

..(16).....(17)

Gelombang yang merambat pada suatu media ke segala arah, secara tiga dimensi arah perambatan gelombang dinyatakan dengan sumbu x, y, z, untuk menentukan persamaan gelombang ini, persamaan (15), (16) dan (17) masing-masing dideferensiasikan terhadap x, y dan z. maka diperoleh persamaan sebagai berikut...(18).(19)..(20)

Dengan menjumlahkan ketiganya, maka akan diperoleh persamaan berikut,

dengan :

dan persamaan laplacian :

maka hasil penjumlahan diatas dapat di sederhanakan sebagai berikut :

.....(21)

.(22)

Persamaan (2.39) merupakan persamaan gelombang longitudinal. Dari persamaan gelombang tersebut diperoleh kecepatan gelombang longitudinal atau dikenal dengan kecepatan gelombang primer yaitu

Keterangan:Vp = kecepatan perambatan gelombang Primer (m/s) = konstanta Lame (m/s) = rigiditas medium (./s") = massa jenis medium (kg/sl) = perubahan volume atau dilatasi

2.3.3. Kecepatan Gelombang SekunderKecepatan gelombang sekunder didapat dengan menurunkan terlebih dahulu persamaan (19) diturunkan terhadap z :.(23)

dan persamaan (20) diturunkan terhadap y :..(24)

Dengan mengurangkan hasil turunan persamaan (23) dengan turunan persamaan (24) maka akan diperoleh persamaan berikut :

Dengan mensubtitusikan :

dengan tetapan rotasi berupa : maka akan diperoleh persamaan berikut:

..(25)

..(26)

Persamaan (25) menyatakan persamaan gelombang transversal. Dari persamaan gelombang tersebut diperoleh kecepatan gelombang transversal atau dikenal dengan kecepatan gelombang sekunder yaitu:

Keterangan :Vs = kecepatan perambatan gelombang sekunder (m/s) = rigiditas medium (N/m") = massa jenis medium (kg/sl) (W.M.Telford, 1992: 143-145)

2.4 Dampak Gelombang Seismik 2.4.1Gempa BumiPada hakekatnya gempa bumi adalah geteraan atau serentetan getaran dari kulit bumi yang bersifat tidak abadi atau sementara dan kemudian menyebar kesagala arah ( Howel. 1969). gempa; bumi merupakan hentakan besar yang terjadi sekaligus akibat penimbunan energy elastic atau strain dalam waktu yang lama secara kontinitas, akibat dari adanya proses pergerakan lempeng dan samudra. ilmu yang secara khusus adalah seismologi.

berdasarkan penyebabnya gempa bumi dapat terjadi oleh beberapa sebab yaitu :1. Runtuhnya Lubang Lubang Interior Bumi runtuhnya lubang lubang bumi seperti gua, tambang batuan / mineral dalam bumi dapat menyebabkan getaran diatas permukaannya, namun getaran ini tidak terlalu besar dan hanya terjadi di tempat itu saja atau secara local.2. Letusan atau Ledakan Gunung Apiaktivitas gunung api dapat menimbulkan gempa yang disebut dengan gempa bumi vulkanik. gempa bumi ini terjadi baik sebelum, selama, atau sesudah letusan gunung api. penyebab gempa ini akibat adanya persentuhan anta magma dengan dinding gunung api dan tekanan gas pada letusan yang sangat atau perpindahan magma magma dari dapur magma magma. 3. Tabrakan (Impact)tabrakan tabrakan benda langit yang disebut meteor juga dapat menyebabkan getaran,, hanya saja getarannya tidak sampai terekam oleh alat pencatat getaran gempa dan jarang terjadi.4. kegiatan tektonikgempa bumi mempunyai efek yang sangat besar sebenarnya berasal dari kegiatann tektonik, yaitu mencakup 90 % dari kegiatan gempa bumi berhubungan dengan kegiatan gaya tektonik yang telah berlangsung dalam proses penbentukan gunung gunung, terjadinya patahan patahan (faults) dan tarikanatau tekanan dari pergerakan lempeng lempeng batuan penyusun kerak bumi. Dampak dari gempa bumi dapat bermacam macam tergantung tingkat kekuatannya semakin tinggi tingkat kekuatan gempa bumi, maka akan semakin besar kerusakan yang diakibatkan, beberapa akibat yang sangat fatal dari gempa bumi adalah runtuhnya gedung gedung,pohon tumbang, luka luka bahkan merengggut nyawa.

2.4.2 Tsunami Tsunami (dibaca: tsoo-NAH-mee) adalah gelombang transien yang disebabkan oleh gempa tektonik ataupun oleh letusan gunung berapi. Tsunami adalah asal kata dari bahasa Jepang dimana artinya gelombang yang sering terjadi di daerah-daerah pelabuhan di pantai Jepang (Tsu = Pelabuhan dan Nami = gelombang) dan bukan apa yang sering diartikan oleh kebanyakan orang sebagai tidal waves (Vasily Titov, 2004).

Beberapa penyebab terjadinya tsunami adalah sebagai berikut :

Longsoran Lempeng Bawah Laut (Undersea landslides)Gerakan yang besar pada kerak bumi biasanya terjadi di perbatasan antara lenpeng tektonik. Celah retakan antara kedua lempeng tektonik ini disebut dengan sesar (fault). Sebagai contoh , disekeliling Samudera Pasifik yang biasa disebut dengan Lingkaran Api (Ring of Fire), lempeng samudera yang lebih padat menunjam masuk kebawah lempeng benua. Proses ini dinamakan penunjaman (subduction). Gempa subduksi sangat efektif membangkitkan gelombang Tsunami.

Gempa Bumi Bawah Laut (Undersea Earthquake)

Gempa tektonik merupakan salah satu gempa yang diakibatkan oleh pergerakan lempeng bumi. Jika gempa semacam ini terjadi di bawah laut, air diatas wilayah lempeng yang bergerak tersebut berpindah dari posisi ekuilibriumnya. Gelombang muncul ketika air ini bergerak oleh pengaruh gravitasi kembali ke posisi ekuilibriumnya. Apabila wilayah yang luas pada dasar laut bergerak naik atauoun turun, tsunami dapat terjadi.Akan tetapi, tidak semua gempa menghasilkan Tsunami. Beberapa syarat gempa bumi yang berpotensi tsunami adalah :a. Gempa yang berpusat ditengah laut dan dangkal (0-30km)b. Gempa bumi dengan kekuatan sekurang-kurangnya 6,5 Skala Richterc. Gempa bumi dengan pola sesar naik atau sesar turun

Selain itu, gempa dengan karakteristik tertentu akan sangat berbahaya dan mematikan yaitu :

a. Tipe sesaran naik (thrust/ reverse fault)Tipe ini sangat efektif memindahkan volume air yang berada diatas lempeng untuk bergerak sebagai awal lahirnya tsunamib. Kemiringan sudut tegak antara lempeng yang bertemuSemakin tinggi sudut antara lempeng yang bertemu (mendekati 900), maka semakin efektif tsunami yang terbentuk.c. Kedalaman pusat gempa yang dangkal (