3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Profil Instansi Tempat Pelaksanaan KKP

Stasiun Geofisika Mata Ie Banda Aceh sebagai Unit Pelaksana Teknis

Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika ( BMKG ) telah beroperasi sejak

tahun 1979. Stasiun Geofisika Mata Ie Banda Aceh melaksanakan kegiatan :

1) Pengamatan Geofisika

2) Pengumpulan dan Penyebaran Data Geofisika

3) Pengolahan dan Analisa Data Geofisika

4) Pelayanan Jasa Geofisika

5) Pemeliharaan/ Perbaikan Peralatan

6) Melaksanakan kegiatan lainnya yang berhubungan dengan Geofisika

Stasiun Geofisika Mata Ie yang berkedudukan di Banda Aceh, NAD

merupakan salah satu instansi BMKG kelas III yang melaksanakan Tugas Pokok

dan Fungsi berdasarkan struktur Organisasi yang telah yang ditetapkan.

Stasiun Geofisika Mata Ie Banda Aceh memiliki beberapa instrumen

untuk membantu tugas operasional :

1. Seismograf SPS-3 Analog digunakan untuk pengamatan gempa bumi.

2. Seismograf SPS-3 Digital digunakan untuk pengamatan gempa bumi.

3. Ranet digunakan untuk peralatan komunikasi.

4. V-Sat digunakan untk peralatan komunikasi.

5. Radio SSB digunakan untuk peralatan komunikasi.

6. Jisnet digunakan untuk perekam gempa bumi.

7. Lightning Detector digunakan untuk pengamatan petir/kilat.

3

4

2.2 Gempa Bumi

2.2.1 Pengertian gempa bumi

Plummer dan McGeary (1996), mendefinisikan gempabumi adalah suatu

goncangan atau getaran tanah yang disebabkan oleh pelepasan energi secara tiba-

tiba dari dalam bebatun di bawah permukaan bumi. Pelepasan energi elastik

tersebut terjadi pada saat batuan di lokasi sumber gempa tidak mampu menahan

gaya yang ditimbulkan oleh gerak relatif antar blok bebatuan, daya tahan batuan

menentukan besaran kekuatan gempa.

2.2.2 Penyebab Gempa Bumi

Berdasarkan penyebabnya gempa bumi terjadi akibat runtuhanya gua-gua

dalam bumi, tabrakan (impack), peledakan gunung berapi, dan kegiatan tektonik.

a. Runtuhnya Gua-gua dalam Bumi

Dugaan para ahli tempo dulu, bahwa gempa bumi terjadi akibat runtuhnya

gua-gua raksasa yang terdapat di dalam bumi. Dugaan ini sama sekali

tidak benar, sebab keruntuhan seperti itu tidak pernah ada.

Kalau saja terjadi keruntuhan di dalam bumi, hal itu hanya mungkin pada

daerah pertambangan bawah tanah (underground), penggalian batu kapur

dan sejenisnya. Akan tetapi keruntuhan yang terjadi hanya dapat

menimbulkan getaran bumi yang sangat kecil dan bersifat setempat (lokal)

kekuatannya berkisar antara 2 hingga 3 pada Skala Richter.

b. Tabrakan (Impack)

Awalnya banyak juga yang percaya bahwa gempa bumi disebabkan

adanya meteor atau shooting star yang menabrak bumi pada tahun 1908 di

Rusia, suatu bintang beralih (meteor) jatuh dan mengakibatkan terjadinya

lubang yang sangat besar menyerupai sebuah kawah. Walaupun

gelombang tekanan akibat jatuhnya meteor tersebut tercatat sampai ke

Kota London di Inggris, akan tetapi efeknya sama sekali tidak terekam

pada alat pencatat getaran (seismograf). Ini berati getaran yang

ditimbulkan akibat tabrakan meteor dengan bumi kekuatannya sangat kecil

5

sekali. Lagi pula tabrakan yang demikian sebenarnya sangat jarang terjadi

di bumi.

c. Ledakan Gunung Berapi

Aktifitas gunung api dapat menimbulkan gempabumi yang dinamakan

gempabumi volkanik. Gempabumi ini terjadi baik sebelum, selama,

maupun sesudah peledakan suatu gunung api. Penyebabnya adalah akibat

terjadinya persentuhan antara magma dengan dinding gunung api dan

tekanan gas pada peledakan yang sangat kuat atau perpindahan magma

secara tiba-tiba di dalam dapur magma.

Gempa volkanik sebenarnya kekuatannya sangat lemah dan hanya terasa

di wilayah sekitar gunung api yang sedang aktif saja. Dari seluruh

gempabumi yang terjadi, hanya 7% yang termasuk gempabumi vulkanik,

kendati demikian kerusakan atau efek yang ditimbulkannya cukup luas,

sebab gempabumi vulkanik biasanya disertai pula dengan kemungkinan

akan meletusnya suatu gunung api.

d. Kegiatan Tektonik

Gempabumi yang banyak terjadi dan mempunyai efek sangat serius

sebenarnya berasal dari kegiatan tektonik, yaitu mencakup 90% dari

seluruh kejadian gempabumi. Gempabumi ini berhubungan dengan

kegiatan gaya-gaya tektonik yang tengah terus berlangsung dalam proses

pembentukan gunung-gunung, terjadinya patahan-patahan batuan (faults)

dan tarikan atau tekanan dari pergerakan lempeng-lempeng batuan

penyusun kerak bumi.

Gempabumi tektonik disebabkan oleh perlepasan tenaga yang terjadi

karena pergeseran lempengan plat tektonik. Teori dari tektonik plate (plat

tektonik) menjelaskan bahwa kulit bumi atau litosfer yang menutupi

permukaan bumi keadaanya tidak utuh, melainkan terpecah-peach

berbentuk lempeng, yang satu sama lain bergerak salaing menjauh,

bertumbukan, dan ada juga yang saling berpapasan. Lapisan tersebut

bergerak perlahan sehingga berpecah-pecah dan bertabrakan satu sama

lainya. Gerakan litosfer tersebut diakibatkan oleh adanya gerakan

6

astenosfer yang sifatnya cair kental. Hal inilah yang menyebabkan

terjadinya gempa tektonik.

2.2.3 Pengukuran Besar Kekuatan Gempa

Menurut Lebow (1995), kekuatan gempa (ukuran gempa) dapat dihitung

dengan dua cara. Cara pertama untuk mengetahui berapa banyak dan jenis

kerusakan apa yang disebabkan oleh gempa. Ini menentukan intensitas, yang

merupakan ukuran dampak gempa bumi pada orang-orang dan bangunan.

Intensitasnya dinyatakan sebagai angka Romawi mulai dari I sampai XII pada

skala Mercalli modifeid; angka yang lebih tinggi menunjukkan kerusakan yang

lebih besar. Ada kelemahan tertentu dengan skala Mercalli, terutama karena jarak

dari pusat gempa bumi tersebut, beda lokasi berbeda pula intensitas untuk gempa

yang sama. Kerusakan juga tergantung pada struktur bangunan dan pada substrat

apakah itu batuan padat (yang menyerap sedikit getaran dari energi yang dikirim

melalui batu) atau subtrat tidak padat (yang paling banyak menyerap getaran dari

energi gempa).

Tabel 2.1 Skala Gempa Menurut Mercalli.

No Intensitas Klasifikasi Secara Umum

1 I Getaran tidak dirasakan, kecuali dalam keadaan hening oleh beberapa orang

2 II Getaran dirasakan beberapa orang

3 IIIGetaran dirasakan nyata dalam rumah, terasa getaran seakan-akan ada truk lewat. Benda – benda yang bergantung bergoyang

4 IV

Pada siang hari dirasakan oleh banyak orang dalam rumah, diluar oleh beberapa orang, sebagian terbangun piring dan gelas berbunyi, jendela dan pintu bergetar dinding berbunyi.

5 V

Getaran dirasakan oleh hampir semua orang, banyak orang terbangun. Jendela kaca pecah, barang- barang diatas meja berjatuhan. Pohon-pohon, tiang-tiang dan lain-lain barang besar tampak bergoyang. Bandul lonceng dapat berhenti.

6 VIGetaran dirasakan oleh semua orang, kebanyakan terkejut dan lari keluar, plester dinding jatuh dan cerobong asap pabrik rusak. Kerusakan ringan.

7

7 VII

Hampir semua orang keluar rumah. Kerusakan ringan pada rumah dan bangunan dengan kontruksi yang baik, cerobong asap pecah atau retak-retak. Goncangan terasa oleh orang yang naik kendaraan.

8 VIII

Kerusakan ringan pada bangunan yang kuat. Retak-retak pada bangunan yang kuat. Dinding dapat lepas dari rangka rumah. Pabrik-pabrik dan monumen-monumen roboh. Air menjadi keruh.

9 IX

Kerusakan pada bangunan yang kuat, rangka –rangka rumah menjadi tidak lurus, banyak retak-retak pada bangunan kuat. Rumah tampak bergeser dari pondamennya. Pipa - pipa dalam tanah putus.

10 X

Bangunan dari kayu yang kuat rusak, rangka-ramgka rumah lepas dari pondamennya, tanah terbelah, rel melengkung. Tanah longsor disekitar sungai dan ditanah-tanah yang curam, air bah.

11 XI

Bangunan-bangunan hanya sedikit yang tetap berdiri. Jembatan rusak, terjadi lembah. Pipa dalam tanah tidak dapat dipakai sama sekali, tanah terbelah, rel melengkung sekali.

12 XIIHancur sama sekali. Gelombang tampak pada permukaan tanah. Pemandangan menjadi gelap. Benda-benda terlempar keudara.

Cara kedua Skala Richter atau SR, skala ukuran kekuatan gempa yang

diusulkan oleh fisikawan Charles Richter, didefinisikan sebagai logaritma dari

amplitudo maksimum yang diukur dalam satuan mikrometer (µm) dari rekaman

gempa oleh alat pengukur gempa (seismometer) Wood-Anderson, pada jarak 100

km dari pusat gempa.

Sebagai contoh,

Misal kita mempunyai rekaman gempa bumi (seismogram) dari seismometer yang

terpasang sejauh 100 km dari pusat gempanya. Jika amplitudo maksimumnya

sebesar 1 mm, maka kekuatan gempa tersebut adalah log (103) µm sama dengan

3,0 skala Richter.

Skala Richter ini hanya cocok dipakai untuk gempa-gempa dekat dengan

magnitudo gempa di bawah 6,0. Di atas magnitudo itu, perhitungan dengan teknik

Richter ini menjadi tidak representatif lagi.

8

Banyak cara yang digunakan untuk menghitung magnitude gempa bumi, salah

satunya dengan menggunakan rumus berikut untuk magnitude gempa bumi

berdasarkan Magnitude Durasi, yaitu:

M=2,85 log ( D )−2,53+0,0014 × R (Subardjo)

Dimana: M = Magnitude / Kekuatan gempa

D = Durasi Gempa Bumi

R = Jarak Gempa Bumi

Tabel 2.2 Skala Gempa Menurut Richter

Ukuran Skala Richter

Keterangan

0,0 - 2,9 Tidak diberi label oleh manusia.3,0 - 3,9 Dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat gempa.

Lampu gantung mulai goyang.4,0 - 4,9 Terasa sekali getarannya. Jendela bergetar dan

bergerak, permukaan air beriak-riak, daun pintu terbuka-tutup sendiri.

5,0 - 5,9 Sangat sulit untuk berdiri tegak. Porselin dan kaca pecah, dinding yang lemah pecah, lepas dari batu bata, dan permukaan air di daratan terbentuk gelombang air.

6,0 - 6,9 Batu runtuh bersama-sama, runtuhnya bangunan bertingkat tinggi, rubuhnya bangunan lemah, ketekan di dalam tanah.

7,0 - 7,9 Tanah longsor, jembatan roboh, bendungan rusak dan hancur. Beberapa bangunan tetap, keretakan besar di tanah, trek kereta api bengkok. Terjadi kerusakan total di daerah gempa.

8,0 - … Dapat menyebabkan kerusakan serius di beberapa daerah dalam radius seratus kilometer dari wilayah gempa.

Sumber : Wikipedia.com

9

2.2.4 Klasifikasi Gempa Bumi

Widaryatmoko (2006) mengklasifikasikan gempa bumi dapat di klasifikasi

menjadi:

1. Berdasarkan kedalaman hiposentrum gempa bumi dibedakan menjadi tiga,

yaitu:

- Gempa dangkal adalah gempa yang kedalaman hiposentrumnya

kurand dari 50 km dari permukaan bumi. Gempa dangkal umumnya

menimbulkan gempa yang sangat besar.

- Gempa intermedier atau gempa sedang adalah gempa bumi yang

hiposentrumnya pada kedalaman antara 50-300 km dari permukaan

bumi.

- Gempa dalam adalah gempa bumi yang kedalaman hiposentrumnya

antara 300-700 km dari permukaan bumi. Gempa bumi dalam pada

umunnya tidak membahayakan. Getaran gempa bumi merambat dari

hiposentrum dan menyebar ke segala arah dalam wujud getaran

gelombang primer dan sekunder. Sedangkan episentrum terjadi

rambatan getaran gempa di permukaan bumi dalam bentuk gelombang

panjang.

2. Berdasarakan bentuk episentrumnya gemap dibedakan menjadi dua, yaitu:

- Gempa linier adalah gemp ayang terjadi apabila episentrumnya

berbentuk garis. Gempa linier terjadi di daerah-daerah patahan (gempa

tektonik).

- Gempa sentral adalah gempa yang terjadi apabila episentrumnya

berbentuk titik. Gempa ini terjadi karena adaya gunung api yang

meletus atau runtuhan bagian atas litosfer.

3. Berdasarkan letak episentrumnya gempa dibedakan menjadi dua, yaitu:

- Gempa laut adalah gempa yang terjadi apabila episentrumnya di dalam

laut.

- Gempa daratan adalah gempa yang terjadi apabila episentrumnya di

darat.

10

4. Berdasarkan jarak episentralnya gempa dibedakan menjadi tiga, yaitu:

- Gempa setempat adalah gempa yang terjadi jika jarak episentralnya

dan tempat terasa gempa sejauh kurang dari 10.000 km.

- Gempa jauh adalah gempa yang terjadi apabila jarak episentralnya dan

tempat terasa gempa kurang lebih 10.000 km.

- Gempa sangat jauh adalah gempa yang terjadi apabila jarak

episentralnya dan tempat gempa sejauh dari 10.000 km.

2.2.5 Efek yang Diakibatkan Oleh Gempa Bumi

Plummer dan McGeary (1996) menyebutkan bahwa efek kerusakan dari

gempa bumi besar bukan hanya terjadi secara langsung dari gerakan tanah dan

patahan tetapi bisa juga terjadi secara tidak langsung yang digerakkan oleh

gempa. beberapa efek adalah sebagai berikut :

- Ground motion adalah gerakan atau getaran yang dapat menyebabkan

bangunan-bangunan bergertar. Untuk gempa yang kecil, jendala dan

dinding akan retak akibat getaran. Gempa yang sangat besar mampu

merobohkan bangunan-bangunan besar seperti jembatan dan gedung

perkantoran. Banyak orang yang terluka dan tewas karena terkena

reruntuhan bangunan.

- Kebakaran adalah masalah serius terutama setalah gempa bumi terjadi

karena ledakan gas dan arus listrik.

- Tanah longsor bisa dipicu oleh goncangan tanah. Jenis khusus dari

tanah longsor adalah Likuifraksi, dimana tanah yang jenuh air atau

sedimen berubah padat ke cair sebagai akibat getaran gempa bumi.

Likuifaksi dapat terjadi beberapa menit setelah gempa bumi.

- Perpindahan permanen dari permukaan tanah merupakan akibat dari

pergerakan batuan di sepanjang patahan. Batuan dapat bergerak secara

vertikal, yang di satu sisi patahan naik sedangkan pada sisi lain turun.

Batuan juga bisa bergerak horisontal, yang pada satu sisi patahan

bergeser ke sisi yang lain. Gerakan vertikal dan horizontal dapat terjadi

dalam satu gempa.

11

- Gempa susulan adalah gempa kecil yang setelah gempa utama.

Meskipun gempa susulan lebih kecil daripada gempa utama, mereka

dapat menyebabkan kerusakan besar, terutama untuk struktur yang

sebelumnya melemah oleh kekuatan gempa utama.

- Tsunami juga disebut gelombang laut seismik. Tsunami biasanya

disebabkan oleh gempa besar (magnitude 8+) yang terjadi di dasar laut,

tetapi Tsunami juga hasil dari tanah longsor atau ledakan gunung

berapi bawah laut.

2.3 Seismograf

Setiap tahun ribuan gempa bumi mengguncang seluruh bumi. Sebagian

besar tidak dirasakan dan hanya dapat direkam dengan alat yang disebut

seismograf. Seismograf digunakan untuk merekam gelombang primer, gelombang

sekunder, dan gelombang permukaan dari gempa bumi seluruh dunia (Wilson,

1961).

Alat tertua yang bisa mendeteksi gempa bumi dikembangkan di Cina pada

tahun 132. Wujudnya berupa guci yang pada keempat arah mata angin diberi

kepala naga. Pada mulut naga yang terbuka diletakkan sebuah bola. Jika terjadi

getaran, bola itu akan jatuh. Alat ini tidak memberikan rekaman getaran, hanya

menunjukkan gejala telah terjadi gempa (Santoso, 2005).

Gambar 2.1 Seismograf Zhang Heng

Sumber : http://people.chinese.cn/en/article/2009-11/04/content_81237.html

12

Pada pertengahan abad ke-18, gempa bumi diukur dengan instrumen yang

bernama seismokop. Seismokop adalah peralatan perekam gempa yang paling

primitif. Seismokop terdiri dari sebuah kontainer sederhana berisi air atau air

raksa. Ketika terjadi gempa, cairan tersebut akan bergerak naik-turun akibat

getaran gempa yang terjadi.

Terobosan besar untuk pengukuran gempa bumi datang pada tahun 1920,

ketika dua ilmuwan Amerika mengembangkan alat yang disebut Wood-Anderson

seismograf. Alat ini lebih sensitif dibandingkan seismograf yang ada pada masa

itu, sehingga langsung banyak digunakan di seluruh dunia dan menjadi cikal bakal

seismograf yang sekarang ada dan berkembang. Saat ini, seismograf banyak

digunakan oleh Seismologist dalam mempelajari sesar dan gempa bumi.

Gambar 2.2 Wood-Anderson short-period seismometer.

Sumber : https://www.e-education.psu.edu/earth520/content/l7_p4.html

2.3.1 Prinsip kerja Seismograf

Seismograf SPS-3 menggunakan elektromagnetik seismographer untuk

memindahkan volatilitas sistem kawat tarik ke suatu daerah magnetis. Peristiwa-

peristiwa yang menimbulkan getaran kemudian dideteksi melalui Accelerasi Pen.

Sensor

Amplifier/ Pengkondisi Signal

N-S

E-W

Z

Recorder

13

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Seismograf SPS-3 Analog

2.4 Analisa Gempa Bumi Lokal

2.4.1 Metode Gerak Partikel

Metode Gerak Partikel (particle motion) dipakai untuk menentukan

hiposenter (episenter dan kedalamannya) dengan menggunakan satu stasiun yang

memiliki 3 komponen. Dalam penentuan ini arah awal impuls ketiga komponen

(kompresi atau dilatasi) harus jelas. Variabel yang dipakai adalah setengah

amplitude awal impuls gelombang P pada ketiga komponen dan beda waktu

gelombang S dan P atau (s-p). Prosedur penentuannya adalah sebagai berikut:

Tentukan dahulu arah impuls awal ketiga komponen (kompresi atau dilatasi).

Time System

14

Perhatikan rekaman komponen vertikal: jika komponen vertikal kompresi,

maka pada komponen horizontalnya tandanya harus dibalik (C = minus, D =

plus), sebaliknya jika komponen vertikal dilatasi maka komponen horizontalnya

tandanya tetap ( C = plus, D = negatif).

Dari bacaan ½ amplitude komponen horizontal dibuat vektor resultannya,

misalnya AH.

Dari bacaan ½ amplitude komponen vertikal (AV) dan AH dibuat vektor

resultannya, misalnya AR (Ibrahim dan Subarjo, 2005).

2.4 Peta Seismisitas

Seismisitas adalah frekuensi dan distribusi gempa pada suatu daerah.

Seismisitas biasanya digambarkan pada peta dengan symbol-simbol tertentu pada

peta yang menggambarkan frekuensi dan intensitas gempa pada lokasi yang di

gambarkan pada peta. Peta yang dimaksud disebut peta seismik.

15

Gambar 2.4 Peta Tektonik di Indonesia.

Peta seismisitas adalah peta yang menunjukkan aktifitas gempa bumi.

Aktifitas gempa bumi bisa ditinjau dari bermacam cara, diantaranya adalah

dengan peta distribusi gempa bumi. Setiap gempa bumi melepaskan energi

gelombang seismik, sehingga kumpulan gempa bumi pada perioda tertentu pada

suatu area juga suatu cara untuk menggambarkan konsentrasi aktifitas gempa

bumi.