Seismologi

Seismologi adalah bagian dari ilmu geofisika yang mempelajari mekanisme terjadinya gempa bumi yang disertai dengan gelombang seismik. Para ahli di bidang seismologi disebut sebagai seismolog. Seismologi memberikan kontribusi penting dalam pemberian data dan informasi bagi struktur bangunan dalam rekayasa bangunan serta struktur bagian dalam Bumi.

Sebuah Seismograf alat pengukur gempa bumi

Terminologi

Seismologi berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu seismos yang berarti getaran atau goncangan dan logos yang berarti risalah atau ilmu pengetahuan. Orang Yunani menyebut gempa bumi dengan kata-kata seismos tes ges yang berarti Bumi bergoncang atau bergetar. Dengan demikian, secara sederhana seismologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari fenomena getaran pada bumi, atau dengan kata sederhana, ilmu mengenai gempa bumi. Seismologi merupakan bagian dari ilmu geofisika. Seismologi dibagi lagi menjadi seismologi global dan eksplorasi.

Sejarah

Pada tanggal 1 November 1755, terjadi gempa bumi di Lisboa, Portugal. Gempa bumi ini bersifat sangat merusak dan termasuk salah satu gempa bumi paling merusak dalam sejarah. Akibat dari gempa bumi ini, ada persepsi baru berupa adanya anomali alam yang tidak dapat diduga dan ditanggulangi oleh manusial. Seismologi akhirnya mengalami perkembangan karena banyaknya dokumen dan elemen ikonografi yang dihasilkan untuk mengetahui penyebab terjadinya gempa bumi ini secara filosofi.

Seismologi awalnya hanya digunakan untuk mempelajari gempa bumi. Pada pengembangannya, seismologi juga dapat digunakan untuk kegiatan eksplorasi. Salah satu pemanfaatan seismologi untuk kegiatan eksplorasi ialah pada eksplorasi hidrokarbon. Getaran dibuat menggunakan bahan peledak untuk kemudian direkam getarannya sehingga kondisi di bawah permukaan tanah dapat diketahui. Setelah itu, bahan hidrokarbon berupa minyak bumi dan gas bumi dapat diketahui keberadaannya.

Konsep

Faktor absorpsi

Faktor absorpsi adalah sifat pengurangan suatu bahan atau absoprsi energi tak berdimensi. Faktor absorpsi disamakan dengan faktor kualitas. Nama lainnya adalah faktor absorpsi spesifik atau faktor pengurangan spesifik. Berdasarkan perumusannya, pengurangan bahan terjadi ketika nilai dari suatu faktor absorpsi pada suatu bahan bernilai tak terhingga. Nilai faktor absorpsi ditentukan dari hasil perbandingan antara respon bahan gelombang geser dengan respon bahan gelombang longitudinal yang berbentuk redaman. Umumnya, rasio redaman gelombang geser lebih besar dibadingkan dengan rasio redaman gelombang longitudinal.

Teknik

Gelombang R

Seismologi menggunakan peristiwa seismik yang menghasilkan gelombang R dengan frekuensi rendah untuk pencitraan interior Bumi. Sementara gelombang R dengan frekuensi menengah digunakan untuk mengetahui karakteristik tanah. Seismologi yang menghasilkan gelombang R dengan frekuensi menengah ini dimanfaatkan dalam teknik geofisika dan geoteknik. Dispersi geometrik gelombang R digunakan sebagai basis metode seismik. Hasil pencitraan direkam menggunakan solusi inversi dengan data seismik sebagai basis data. Perekaman dilakukan kepada sumber gelombang aktif maupun sumber gelombang pasif. Pencitraan juga dapat dilakukan menggunakan mikrotremor.

Pencitraan tomografi seismik

Seismologi merupakan salah satu bidang ilmu kebumian hasil gabungan geologi dan geofisika yang digunakan dalam adaptasi manusia dengan alam. Adaptasi ini ditinjau dari segi ilmu pengatahuan dan teknologi. Seismologi menggunakan teknik pemindaian tomografi terkomputasi yang diadopsi dari ilmu kedokteran untuk melakukan pencitraan struktur bawah permukaan dengan menggunakan data gelombang gempa bumi. Teknik pencitraan ini digunakan dalam penelitian kodekteran untuk pencitraan anatomi tubuh manusia. Dalam seismologi, teknik hasil adopsi ini disebut teknik tomografi seismik. Pencitraan menggunakan teknik tomografi seismik dapat memberikan informasi yang terperinci mengenai struktur interior Bumi. Hal ini menjadi salah satu keuntungan dari adanya sumber informasi seismik dalam energi yang dibawa oleh gelombang gempa dari pusat gempa ke seluruh bagian bumi melalui medium yang dilewatinya.

Peralatan

Seismograf

Seismograf merupakan alat yang digunakan oleh seismolog untuk mnegetahui tingkat kerusakan yang diakibatkan oleh gempa bumi. Alat ini mampu merekan hasil goncangan akibat gelombang gempa bumi di permukaan Bumi. Seismograf pertama kali dibuat oleh astronom Tiongkok yang bernama Zhang Heng. Seismograf modern menggunakan sistem elektronika. Namun, komponen dasarnya tetap sama dengan seismograf tradisional, yaitu sebuah drum yang bagian atasnya dilapisi kertas. Di dalamnya terdapat ruang yang menjadi tempat melekat dua engsel pada masing-masing ujungnya dan sebagai tempat pergerakan engsel. Bagian dalam seismograf juga memiliki pena dan suatu beban. Salah satu bagian ujung dari seismograf diberi palang dari bahan logam yang berbentuk kotak. Palang ini ditancapkan ke tanah. Bagian ujung lain dari palang menjadi tempat meletakkan beban. Sedangkan pena ditancapkan pada beban. Pada kondisi ini terjadi perputaran yang konstan pada drum.

Saat gempa bumi terjadi, hanya bagian beban pada seismograf yang tidak bergerak. Pena akan membuat garis-garis yang tidak beraturan ketika drum dan kertas bergerak ke arah pena. Garis-garis inilah yang menjadi catatan mengenai pergerakan tanah akibat gempa bumi. Catatan ini disebut seismogram. Informasi yang dapat diperoleh dari seismogram adalah kekuatan gempa dan jarak kejadiannya dari seismograf. Kekurangan dari seismogram adalah tidak memberikan informasu secara tepat mengenai pusat terjadinya gempa bumi. Lokasi pusat gempa bumi dapat diukur secara tepat dengan menambahkan dua seismograf lainnya yang dipasang pada tempat yang berbeda.

Penerapan ilmu

Bangunan tahan gempa

Isolator anti seismik pada bangunan

Perencanaan bangunan di wilayah yang rawan terjadi gempa bumi tidak hanya memerlukan pengetahuan mengenai kondisi tanah dan geologi setempat. Pemahaman mengenai seismologi dan potensi kebencanaan seismik juga diperlukan khususnya daerah rawan bencana seismik. Pengetahuan seismologi dan rekayasa gempa dijadikan sebagai acuan penilaian atas pengaruh gempa bumi terhadap manusia dan lingkungan. Seismologi yang berisi informasi struktur seismik menerus atau terpisah, telah menjadi salah satu indikasi dalam pemodelan sumber gempa bumi atau pembuatan model-model seismotektonik.

Anatomi zona seismogenik

Pengamatan sesimologi merupakan salah satu bagian dari pencitraan anatomi zona seismogenik. Pencitraan menggunakan pengamatan sesimologi dilakukan bersama dengan pengamatan gempa pasca-guncangan, pemodelan data seismik refraksi, dan pencitraan seismik refleksi. Pengamatan sesimologi secara khusus memberikan gambaran mengenai struktur zona seismogenik secara umum. Tingkat ketelitian dari hasil pengamatannya tergolong rendah secara vertikal maupun horizontal karena pengamatan hanya mengambil data yang bersifat global. Ketelitian ditingkatkan dengan menggunakan perekaman gempa pasca-guncangan setelah terjdinya gempa bumi dengan skala besar. Gempa skala besar ini biasanya hanya terjadi di laut, sehingga perekaman pasca-guncangan dilakukan menggunakan seismometer bawah laut.

Seismologi terkenal

(Dari kiri ke kanan) Charles Richter, Hiroo Kanamori, dan Giuseppe Mercalli adalah deretan seismologi terkenal.

• Andrija Mohorovičić - Seismologi asal Kroasia
• Charles Richter - Seismologi asal Ohio, Amerika Serikat, pencipta Skala Richter
• Dwikorita Karnawati - Seismologi Indonesia, pusat kepala BMKG
• Dr. DARYONO, S.Si., M.Si. - Direktur Pusat Gempa bumi dan tsunami BMKG
• Lucy Jones - Seismologi dari Survei Geologi Amerika Serikat
• Harold Jeffreys - Seismologi asal Britania Raya
• Hiroo Kanamori - Seismologi asal Jepang, pencipta Skala magnitudo momen
• Giuseppe Mercalli - Seismologi asal Italia, pencipta Skala Mercalli

Referensi

Daftar pustaka

• Majelis Guru Besar Institut Teknologi Bandung (2009). Mengelola Risiko Bencana di Negara Maritim Indonesia (PDF). Bandung: Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat ITB. ISBN 979-1344-77-9. 
• Rosyidi, Sri Atmaja P. (2013). Metode Analisis Gelombang Permukaan untuk Penyelidikan Sub-Permukaan (PDF). Yogyakarta: Lembaga Penelitian, Publikasi Penerbitan, dan Pengabdian Masyarakat Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. ISBN 978-602-7577-24-4. 
• Salim, M. A., dan Siswanto, A. B. (2018). Rekayasa Gempa (PDF). Bantul: Penerbit K-Media.  Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)

Bacaan lanjutan

• Allaby, Ailsa; Allaby, Michael, ed. (2003). Oxford Dictionary of Earth Sciences (edisi ke-Second). Oxford University Press. 
• Ben-Menahem, Ari (1995), "A Concise History of Mainstream Seismology: Origins, Legacy, and Perspectives" (PDF), Bulletin of the Seismological Society of America, 85 (4): 1202–1225 
• Bath, M. (1979). Introduction to Seismology (edisi ke-Second, Revised). Basel: Birkhäuser Basel. ISBN 9783034852838. 
• Davison, Charles (2014). The founders of seismology. ISBN 9781107691490. 
• Ewing, W. M.; Jardetzky, W. S.; Press, F. (1957). Elastic Waves in Layered Media. McGraw-Hill Book Company. 
• Gubbins, David (1990). Seismology and Plate Tectonics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-37141-4. 
• Hall, Stephen S. (2011). "Scientists on trial: At fault?". Nature. 477 (7364): 264–269. Bibcode:2011Natur.477..264H. doi:10.1038/477264a. PMID 21921895. 
• Kanamori, Hiroo (2003). Earthquake prediction: An overview (PDF). International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. 81B. International Association of Seismology & Physics of the Earth's Interior. hlm. 1205–1216. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2013-10-24. 
• Lay, Thorne, ed. (2009). Seismological Grand Challenges in Understanding Earth's Dynamic Systems (PDF). Report to the National Science Foundation, IRIS consortium. 
• Schulte, Peter; Laia Alegret; Ignacio Arenillas; José A. Arz; Penny J. Barton; Paul R. Bown; Timothy J. Bralower; Gail L. Christeson; Philippe Claeys; Charles S. Cockell; Gareth S. Collins; Alexander Deutsch; Tamara J. Goldin; Kazuhisa Goto; José M. Grajales-Nishimura; Richard A. F. Grieve; Sean P. S. Gulick; Kirk R. Johnson; Wolfgang Kiessling; Christian Koeberl; David A. Kring; Kenneth G. MacLeod; Takafumi Matsui; Jay Melosh; Alessandro Montanari; Joanna V. Morgan; Clive R. Neal; Douglas J. Nichols; Richard D. Norris; Elisabetta Pierazzo; Greg Ravizza; Mario Rebolledo-Vieyra; Wolf Uwe Reimold; Eric Robin; Tobias Salge; Robert P. Speijer; Arthur R. Sweet; Jaime Urrutia-Fucugauchi; Vivi Vajda; Michael T. Whalen; Pi S. Willumsen (5 March 2010). "The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary". Science. 327 (5970): 1214–1218. Bibcode:2010Sci...327.1214S. doi:10.1126/science.1177265. ISSN 1095-9203. PMID 20203042. Diakses tanggal 5 March 2010. 
• Shearer, Peter M. (2009). Introduction to Seismology (edisi ke-Second). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-70842-5. 
• Stein, Seth; Wysession, Michael (2002). An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure. Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-86542-078-6. 
• Wen, Lianxing; Helmberger, Donald V. (1998). "Ultra-Low Velocity Zones Near the Core-Mantle Boundary from Broadband PKP Precursors" (PDF). Science. 279 (5357): 1701–1703. Bibcode:1998Sci...279.1701W. doi:10.1126/science.279.5357.1701.