paper gempa gracia 2005b

FENOMENA GEMPA DAN IMPLIKASINYA PADA NEGARA NUSANTARA(Supriadi Rustad)

Laboratorium Geofisika, Jurusan Fisika, FMIPA UnnesJl. Raya Sekaran, Gunungpati Semarang

Ph/fax : 024 7499375/ 7499386email : [email protected]

AbstrakDibahas secara populer mekanisme terjadinya gempa tektonik, tatanan tektonik Indonesiadan implikasinya pada konsep negara Nusantara. Secara sederhana dipaparkan modelsistem massa dan pegas untuk memberikan pengertian mendasar tentang terjadinyagempa tektonik. Ukuran dan energi gempa juga disinggung dengan disertai ilustrasi untukmemberikan landasan analisis terhadap faktorfakor yang menentukan tingkatkedahsyatan gempabumi termasuk hubungannya dengan tsunami. Kajian tentang tatanantektonik Indonesia dimaksudkan untuk menyadarkan bahwa Nusantara identik dengannegara yang terbentuk oleh proses dinamika bumi sehingga akrab dengan bencana alam.Konsekuensinya, secara nasional pembelajaran ilmu alam yang memuat dasardasargeologi dan geofisika perlu diberikan sejak pendidikan dasar.

1. Pengertian Tektonik dan Gempa Tektonik

Tektonik adalah proses dinamika bumi yang bersumber dari dinamika panas yang

menghasilkan gerakangerakan pada kulit atau kerak (crust) bumi. Ada proses

mengalirnya material ke permukaan bumi sehingga terjadi perekahan (opening) dan

karena ini merupakan proses konveksi pendinginan maka di kiri kanan perekahan akan

terjadi gerakan penyeretan mendatar kesamping. Gerakan menyamping ini yang

menyebabkan kerak bumi bergerak dan retakretak membentuk lempenglempeng

tektonik.

Proses pembentukan dan pemisahan lempeng itu terjadi di punggungan tengah

samudra (midoceanic ridge) di dalam suatu proses yang disebut dengan pemekaran

lantai samudra (Gambar 1). Karena merupakan perbatasan pisah antar lempeng, maka

kawasan ini disebut sebagai batas pisah (divergent boundaries). Data umur batuan dan

data tinggi lantai samudra menjadi bukti ilmiah dari proses pembentukan dan gerakan

lempeng ini (Turcotte and Schubert, 1982).

SEMINAR NASIONAL “GEMPA BUMI DAN GELOMBANG TSUNAMI”HIMPUNAN AHLI GEOFISIKA INDONESIA KOMWIL JAWA TENGAH, SEMARANG 19 FEBRUARI 2005

Gambar 1. Proses pembentukan lempeng di punggungan tengah samudra

Di ujung yang lain, lempenglempeng yang bergerak itu saling bertemu dan

bertumbukan di suatu daerah yang disebut dengan kawasan batas temu (convergent

boundaries). Ada dua skenario proses tumbukan lempeng, yang pertama adalah

tumbukan antar lempeng yang kemudian menghasilkan buckling yaitu terjadi

pengangkatan keatas di suatu bagian lempeng dan penggelembungan ke bawah di bagian

lain (Gambar 2a). Contoh dari struktur demikian adalah pegunungan misalnya

pegunungan Himalaya di India, Santa Susana dan Santa Monica di Amerika.

Skenario kedua adalah tumbukan yang kemudian diikuti oleh penunjaman

lempeng yang satu menyusup di bawah lempeng yang lain atau yang sering disebut

dengan subduksi (subduction) seperti tersaji pada gambar 2b. Contoh kawasan subduksi

adalah sisi barat Sumatra dan selatan Jawa dengan manifestasi permukaan berupa palung

Samudra, pegunungan, busur gunung api aktif, busur daerah gempa, daerah cekungan

pengendapan yang merupakan tempat cebakan migas dan mineralisasi bahan tambang.


Lempeng BLempeng A

Aliran konveksi massa

(a)

(b)

(b)


Gambar 2. Tumbukan antar lempeng yang menghasilkan buckling (a) dan subduksi (b)

Gempa tektonik adalah gempa bumi yang disebabkan oleh proses tektonik di atas

yang merupakan pelepasan energi pada proses geseran saling menekan antar lempeng

(kerak) yang terkunci karena kekasaran permukaan lempeng. Karena terkuncinya gerakan

maka terjadi penghimpunan energi yang terjadi di dalam material dan ketika melewati

daya tahannya terjadilah kerusakan (failure) dan terlepaslah energi dalam bentuk

gelombang mekanik yang disebut sebagai gempa. Gelombang ini merambat menjalar ke

permukaan bumi menghasilkan kerusakan.

Selain pelepasan energi dalam bentuk gempa, pada proses tumbukan itu energi

juga dilepaskan dalam bentuk panas (kalor) yang berpotensi melehkan material di

sekitarnya, sehingga terjadilah magma (cair). Magma ini dengan tekanan kuat akan

menerobos ke atas mencari daerah lemah, khususnya daerah ekstensi (tarikan) dan keluar

membentuk gunung api.

2. Model Gempa Tektonik Sistem Massa dan Pegas


Mekanisme terjadinya gempa tektonik dapat dipahami dengan pendekatan model

sistem massa dan pegas yang dirangkai seperti pada gambar 3 (Hendrajaya dan Jusron,

2005). Sistem massa terdiri dari rangkaian massa M1 dan M2 dan sistem pegas terdiri

dari rangkaian pegas yang masingmasing memiliki konstanta pegas k1 dan k2. Sistem

massa dan pegas tersebut ditarik oleh gaya F yang merepresentasikan gaya tektonik

penyusupan lempeng samudra di bawah lempeng benua (Gambar 4).

Gambar 3. Sistem massa dan pegas


Permukaan kasar

K2 K

1

F

m2 m1

Gambar 4. Model subduksi

Paling tidak ada dua mekanisme dasar yang dapat dijelaskan dengan pendekatan

sistem massa dan pegas. Yang pertama adalah jika k2 > k1 (massa utama ada di m2).

Dengan syarat batas ini F menarik dan energi dari F tersalurkan kepada pegas k1 yang

meresponnya dengan perubahan bentuk memanjang (mulur). Karena besarnya m1, maka

gaya gesekannya dengan permukaan kasar juga cukup besar sehingga m1 akan tetap diam

sampai gaya F mencapai gaya yang dapat melebihi gaya gesekan dari m1 (sebut f1 ), jadi

F < f1.

Ketika F ≥ f1 , balok m1 bergerak mendadak dan terjadilah gempa (gempa

awalan). m1 akan sedikit bergerak dan maju dengan kecepatan tetap dan dalam keadaan

ini gaya F mulai bekerja di pegas k2. Proses tadi berulang dan terjadi pada m2 dan m2

akan bergerak mendadak dengan gaya lebih besar (gempa utama).

Jika k2 < k1 (massa utama ada di m1). m1 akan terkejutkan di awal dan bergerak

akibat tarikan gaya F besar (gempa utama). Gerakan kejut dari m1 ini akan langsung

menarik k2 yang meresponnya dengan cara berubah bentuk memanjang dan menarik m2

bergerak sehingga terlepaslah energinya (gempa susulan).

3. Magnitudo, Energi dan Dampak Gempa Tektonik


F

LEMPENG BENUA

LEMPENG SAMUDERA

Magnitudo gempa bumi (M) didefinisikan oleh C.F. Richter (1935) secara

empiris sebagai Logaritma (bilangan pokok 10) dari amplitudo (A) maksimum dalam

micron dari rekaman seismogram dari seismograf periode pendek standar (periode bebas

0.8 detik) diamati pada jarak 100 km dari episenter (proyeksi pusat gempa di permukaan)

dengan kedalaman pusat gempa normal (33 km).

Untuk jarak ( km) dari kedalaman pusat (f km) diterbitkan tabel koreksi, jadiΔ

secara rumus dituliskan sebagai:

M = log Amax + C ( , f) Δ ...(1)

dengan

Amax = Amplitudo maksimum (micron)

C ( , f) = Koreksi untuk jarak ( ) dan kedalam pusat gempa(f)Δ Δ

Gutenberg dan C.F. Richter (1942) kemudian merumuskan secara empiris

hubungan antara energi (E) yang dikeluarkan gempa dengan magnitudonya (M) menurut

a M = log (E / Eo) ...(2)

dengan

a = 1.5

Eo = 2.5 x 1011 erg

Selanjutnya dari pengamatan, mereka menemukan hubungan antara jumlah

kejadian gempa persatuan waktu (frekuensi = N) dengan magnitudonya (M) menurut

log N = p q M ...(3)

dengan p dan q merupakan tetapan positif yang berlainan untuk suatu

daerah (zone) gempa.

Contoh 1 :

Jika ada dua tempat (1 & 2) dengan M1 = 7 dan M2 = 5, maka

Perbandingan energi yang dikeluarkan menjadi:

E2/E1 = 10 (2/1.5) = 101.33

Dan perbandingan amplituido gelombangnya


A2/A1 = 102

Gempa dengan magnitudo besar mempunyai frekuensi kejadian kecil (jarang)

dibandingkan dengan gempa dengan magnitudo kecil.

Cara berfikir berikut dapat dicermati dan dipakai untuk melakukan penialaian

keadaan. Pada dua buah lempeng tektonik yang kontak, saling menekan dan bergeseran,

maka energi akan terhimpun jika geseran tersebut saling mengunci, karena sifat

kekasaran jenis kristal dam mineral lempenglempeng tadi.Untuk satu kecepatan relatif

pergeseran (yang sama), maka energi yang terhimpun persatuan volume sepanjang bidang

kontak akan sama.

Contoh 2 :

Jika di kedua tempat (1 & 2) yang terletak pada satu bidang kontak geseran

terdapat dua gempa dengan dengan magnitudo M1 = 7 dan M2 = 5, maka energi yang

tersisa di 1 akan lebih sedikit dari pada energi yang tersisa di 2. Sehingga gempa susulan

di 1 lebih sedikit dan lebih kecil dari pada gempa susulan di 2.

Gempa yang berbahaya adalah gempa yang dapat menghasilkan kerusakan di

permukaan bumi. Energi gempa ataupun skala Richter bukan satusatunya faktor yang

menentukan tingkat kedahsyatan dampak gempa. Kedalaman pusat gempa merupakan

besaran yang lebih menentukan, artinya gempa yang terjadi dapat merupakan gempa

berkekuatan besar, berkekuatan kecil atau sedang tetapi jika pusat gempanya dangkal

maka ia berpotensi merusak.

Selain energi dan kedalaman hiposenter, dampak gempa juga sangat ditentukan

oleh cara merambatnya. Jika gempa terjadi dan merambat di daratan (padatan), maka

energinya akan merambat cepat dan terserap. Sebaliknya jika gempa terjadi di lantai

samudra, maka energinya akan merambat jauh melalui fluida lautan berupa gelombang

tsunami yang berpotensi merusak daerah pantai yang landai dan dangkal. Simulasi


tentang gempa tektonik dan implikasinya pada peristiwa tsunami dapat dijumpai pada

tulisan ilmiah lain (Supriyadi dan Sopyan, 2002)

4. Tatanan Tektonik di Indonesia

Secara tektonik, wilayah Indonesia berada pada pertemuan 3 lempeng utama

dunia yaitu lempeng Eurasia, lempeng IndoAustralia dan lempeng Pasifik (Katili, 1971)

seperti disajikan pada Gambar 5. Tatanan tektoniknya terbagi menjadi 4 kawasan yaitu

kawasan barat Sumatra, selatan Jawa, Nusa Tenggara dan Papua (Gambar 5). Berikut ini

adalah uraian keadaan tektonik di masingmasing kawasan itu.

Gambar 5. Tatanan Tektonik di Indonesia

a. Sumatra

Kecepatan relatif gerakan adalah 6 cm / tahun dengan arah miring (hampir 45o)

dengan jurus (strike) palung atau pulau Sumatera.Gerakan dorongan mempunyai

komponen geseran searah jurus pulau Sumatera sebesar (1/2 √2 x 6 cm / tahun = 4,2

cm/thn) yang sebesar juga komponen frontal yang mendorong Sumatera.


Karena komponen geseran ini, maka gempa lebih mudah terlepas dibandingkan

yang komponen geserannya lebih kecil dari komponen frontal (normal).

Selatan Jawa

Gerak dorongan lantai samudera Hindia relatif frontal (tegak lurus) terhadap

bentangan palung, komponen geseran kecil. Ada penerusan sesar Sumatera yang melalui

Lampung terus ke selatan dan bertemu dengan palung Jawa di selatan Pelabuhan Ratu

(data dari Dr. Jusuf Surachman, BPPT).

Dorongan geseran yang menyebabkan gempagempa besar tampaknya berkurang

dan teredam ketika palung membelok ke timur di Selatan Jawa. Kemungkinan terjadi

gempa besar (M = 8 ke atas) di Selatan Jawa amat kecil. Kondisi rapuh dipertemuan

palung Jawa akan setiap saat menyerap energi yang terhimpun menjadi gempagempa

kecil yang tidak membahayakan, jadi tidak ada terhimpun energi yang sangat besar yang

dapat mencemaskan. Cukup curamnya pantai selatan Jawa (ini perlu juga diteliti secara

cermat) akan berfungsi sebagai pemecah gelombang sehingga andaikan terjadi tsunami

bukanlah tsunami yang besar yang dapat masuk jauh ke dalam daratan.

Sampai di selatan BaliLombok lantai samudera Hindia masih merupakan

lempeng samudera yang bersifat basaltik ( mengandung banyak Mg, Fe) yang liat dan

lempeng Asia menipis dicirikan dengan hampir terjadinya pulau gunung api ( Bali 2

gunung api aktif, Lombok 1 buah, sumbawa 1 buah). Gempa sedang sering terjadi dengan

skala 5 sampai 6,5. Mulai Selatan SumbawaFlores terjadi perubahan sifat lempeng

samudera Hindia yang lebih bersifat lempeng benua (Australia): lebih tebal, lebih kekar

dan lebih memberikan “daya angkat “, oleh karenanya potensi terjadinya gempa sedang

(tapi dangkal) dan gempa besar, lebih tinggi dan lebih masuk ke tengah lempeng Asia.

Selain itu karena Nusatenggara banyak pulaupulau kecil, maka tsunami akan menjadi

ancaman .

d. Papua

Mulai pulau Timor ke timur sampai Papua, lempeng tektonik tersebut merupakan

lempeng benua Australia (yang merupakan kelanjutan lempeng samudera Hindia yang


berubah komposisi mineral). Kepulauan BandaSeram merupakan “tekukan” ujung timur

busur pulau Nusatenggara. Gempa sangat dalam banyak terdapat di daerah ini.Tekukan

ini dihasilkan karena lempeng Australia di pulau Papua mendapat dorongan menggeser

dari lempeng Samudera Pasifik ke barat, sesar geseran antar lempeng (transform fault)

yang agak konvergen terdapat memanjang di utara Papua dari Timur sampai ke barat dan

kepanjangannya sampai di daerah Palu (sistem sesar Palu Koro).

Kecepatan relatif geseran antar lempeng Pasifik dengan Australia adalah sekitar

10 cm/ thn ( bandingkan dengan antara lempeng samudera Hindia dan Asia yang 6

cm/thn). Sifat geseran yang muncul dipermukaan ini menghasilkan gempa dangkal yang

merusakkan.

5. Indonesia Negara Nusantara

Kepulauan Indonesia terbentuk akibat tumbukan antara beberapa lempeng

tektonik, yaitu HindiaAustralia di barat daya, Pasifik di Timur, Eurasia di utara dan

barat. Akibat dari tumbukan dari tiga lempeng tektonik di atas maka di Indonesia sering

terjadi aktifitas gempa tektonik yang diakibatkan oleh pelepasan energi dari bergeraknya

patahan. Data frekuensi terjadinya gempa menunjukkan bahwa tiap tahun terjadi 450

gempa dengan magnitudo sama atau lebih besar dari 4 skala Richter. Ini berarti secara

ratarata tiap hari terjadi gempa di Indonesia.

Lokasi jalur dan jumlah gempa di Indonesia disajikan pada Gambar 6. Tampak

bahwa lokasi gempa terkonsentrasi di jalur subduksi di sepanjang sisi barat Sumatra,

selatan Jawa, Nusa Tenggara dan Papua dengan tingkat kepadatan yang tinggi terutama di

Nusa Tenggara. Jika dicermati lebih dalam, tampak bahwa wilayah Indonesia hampir

seluruhnya merupakan kawasan tektonik aktif, artinya secara geodinamika pembentukan

negara ini merupakan proses yang belum selesai.


Gambar 6. Jalur dankepadatan gempa, bulatan merah menunjukkan episenter gempa

Makna negara Nusantara menjadi sangat relevan untuk diangkat kembali. Dalam

konteks ini, negara Nusantara bukan negara daratan (benua) tetapi negara busur

kepulauan (Archipelago) yang terbentuk oleh aktivitas tektonik dari lempenglempeng

bumi yang bergerak dinamis di dalam siklus peremajaan alam. Kesadaran bahwa

manusia Indonesia telah ditakdirkan untuk hidup dan mati di daerah rawan bencana perlu

ditumbuhkan. Tak ada satupun kekuatan manusia yang dapat mengendalikan proses

tektonik yang terjadi. Yang dapat dilakukan adalah mempersilahkan proses tektonik itu

terjadi dan berusaha untuk meminimalkan dampak yang ditimbulkannya (mitigasi).

Salah satu faktor penting dari upaya mitigasi adalah literasi warga masyarakat

terutama yang tinggal di daerah yang amat dekat dengan daerah potensial bencana.

Karena Indonesia adalah negara rawan bencana, maka secara nasional perlu ada

pendidikan ilmu alam (bumi) yang benar. Pembelajaran dasardasar ilmu geologi dan

geofisika tidak boleh bersifat eksklusif hanya diberikan di jenjang perguruan tinggi untuk

kepentingan teknik, tetapi perlu diberikan pula pada jenjang SD hingga sekolah

menengah.

Di dalam konteks negara Nusantara, kompetensi paling dasar di dalam

mempelajari ilmu alam adalah memahami konsep hidup selamat dan menguasai caracara


menyelamatkan diri dari kemungkinan bencana alam murni yang memang sewaktuwaktu

dapat terjadi.


Pustaka

Hendrajaya L. dan H. Jusron, 2005. Riset Gempabumi dan Tsunami, Makalah disajikanpada Forum Diskusi Strategi Riset Gempa Bumi dan Tsunami serta MitigasiBencana Alam tanggal 19 Januari 2005, Deputi Bidang Perkembangan Riset IptekKementrian Riset dan Teknologi.

Katili, A., 1971. A Review of Geotectonics Theories and Tectonics Map of Indonesia,Earth Science Review

Supriyadi, A. Sopyan, 2002. Gempabumi Tektonik dan Implikasinya Pada PeristiwaTsunami, Jurnal MIPA

Turcotte D., L. and G. Schubert, 1982. Geodynamics : Applications of ContinuumPhysics to Geological Problems, John Wiley & Sons


paper gempa gracia 2005b

Documents