SEISMOLOGI

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. Perangkat yang di pakai Pada ilmu Seismologi untuk mengukur dan mencatat gempa bumi disebut seismograf. Pada prinsipnya, seismograf terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Dengan begitu, dapat diketahui kekuatan dan arah gempa lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk seismogram.

Gambar 1. Data Seismometer di Indonesia

Seismogram atau rekaman gerakan tanah, atau grafik aktivitas gempa bumi sebagai fungsi waktu yang dihasilkan oleh seismometer. Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan magnitudo gempa tersebut.

TEKTONIK LEMPENG DAN SEISMOLOGI

Teori tektonik lempeng adalah teori yang sederhana. Secara singkat, teori ini mendeskripsikan lapisan terluar Bumi yang disebut dengan litosfer. Sebuah lapisan yang keras terdiri atas batuan yang kuat. Lapisan ini pecah menjadi tujuh bagian besar (dan beberapa bagian kecil) yang disebut dengan lempeng tektonik. Lempeng tektonik juga disebut lempeng litosfer. Lempeng tektonik ini mengapung di atas lapisan yang disebut astenosfer. Astenosfer seperti juga litosfer tersusun atas batuan. Tapi astenosfer sangat panas di mana satu sampai dua persen batuan di dalamnya meleleh. Sehingga astenosfer bersifat plastis dan lembek.

Banyak dari aktivitas utama geologi di bumi terjadi pada batas lempeng (plate boundary) yaitu zona di mana lempeng tektonik bertemu dan berinteraksi. Lempeng yang bersisian dapat berpindah relatif satu dengan lainnya dalam tiga cara. Pada batas divergen (divergent boundary), dua lempeng saling menjauh. Pada batas konvergen (convergent boundary), dua lempeng saling bertemu. Pada batas transform (transform boundary), dua lempeng bergerak bersisian secara horizontal. Interaksi lempeng pada batas lempeng menyebabkan terbentuknya rangkaian pegunungan, gempabumi, dan erupsi gunungapi.

Gambar 2. Konsep Tektonik Lempeng

PROSES TEKTONIK LEMPENG

Convection Mantle

Mantel memanas akibat peluruhan radioaktif dan akibat pemanasan dari bawah oleh inti Bumi. Walaupun mantel terdiri batuan padat (kecuali bagian kecil di mana mantel meleleh di astenosfer) tapi mantel sangat panas dan selama waktu geologi mengalir lambat. Batuan panas naik dari kedalaman mantel menuju litosfer, bagian yang dingin masuk ke dalam mantel.  

Gravitational Sliding

Gravitasi dapat menyebabkan lempeng tergelincir jauh dari pusat zona pemekaran beberapa centimeter per tahun, seperti kereta luncur yang meluncur menuruni bukit salju.

Mantle Plumes

Mantle plumes adalah kolom panas yang naik dari dalam mantel. Proses ini terjadi karena batuan pada beberapa bagian di mantel lebih panas dan lebih ringan dari bagian sekitarnya di mantel. Sumber panas yang menyebabkan mantel plume bisa jadi berasal dari inti bumi atau peluruhan radioaktif di dalam mantel. Kuantitas magma dalam jumlah banyak yang membentuk  mantel plume dan naik ke permukaan Bumi pada lokasi gunungapi disebut hot spot. Karena mantel plume berasal dari dalam mantel, erupsi gunungapi hot spot biasanya terjadi di bagian dalam/tengah lempeng tektonik, jauh dari batas lempeng.

Beberapa ahli geologi mengatakan mantel plume bisa jadi disebabkan oleh pusat pemekaran yang baru di litosfer. Saat pemekaran terjadi, mekanisme dorongan dan tarikan akan menjaga lempeng bergerak, sekalipun mantel plume padam.

LEMPENG

Batas Lempeng Divergen (Divergent Plate Boundaries)

Batas lempeng divergen dikenal juga dengan spreading center dan rift zone, yaitu dua bagian yang memisah/mekar.  

Pematang Tengah Samudera (Mid Ocean Ridge)

Pematang tengah samudera adalah pemekaran yang terjadi di samudera.

Retakan Benua (Splitting Continent)

Retakan benua adalah pemekaran yang terjadi pada benua. Rift Valley berkembang di zona pemekaran benua akibat kerak benua meregang, pecah, dan terbenam akiba ditarik terpisah. 

Batas Lempeng Konvergen (Convergent Plate Boundaries)

Pada batas lempeng konvergen, lempeng litosfer saling bertemu. Konvergen dapat terjadi antara lempeng benua dengan lempeng benua, antara lempeng benua dengan lempeng samudera, dan antara lempeng samudera dengan lempeng samudera.

Ketika dua lempeng saling bertemu, lempeng yang lebih padat akan bergerak ke bawah lempeng yang lain dan masuk ke mantel. Proses ini disebut subduksi (subduction). Secara umum, hanya litosfer samudera yang dapat masuk ke mantel. Zona subduksi sangat panjang. Lajurnya sepanjang lempeng litosfer yang masuk ke dalam mantel.

Ketika lempeng samudera bertemu lempeng benua maka lempeng samudera yang padat akan masuk ke mantel di bawah benua. Banyak zona subduksi berlokasi di tepi benua (continent margin). 

Pada awal pembentukan litosfer samudera panas, tipis dan terang tapi saat menjauh dari mid ocean ridge litosfer samudera menjadi tua, dingin, tebal dan padat. Dengan demikian, densitas dari litosfer samudera meningkat berdasarkan umur.

Jika dua lempeng benua saling bertemu maka tak ada yang dapat masuk ke dalam mantel karena keduanya memiliki densitas yang rendah. Dua lempeng benua saling bertubrukan satu sama lain membentuk rangkaian gunung yang besar.

Batas Lempeng Transform (Transform Plate Boundaries)

Batas lempeng transform terbentuk di mana dua lempeng bersisian secara horizontal satu sama lain dan bergerak dengan arah yang berlawanan. Tipe batas lempeng ini dapat terjadi pada lempeng samudera dan lempeng benua.

ANATOMI LEMPENG TEKTONIK

Lempeng tektonik dapat disimpulkan sebagai berikut:

1.       Sebuah lempeng adalah sebuah pecahan dari litosfer. Dengan demikian yang termasuk             dalam lempeng adalah kerak dan mantel bagian atas.

2.       Dalam sebuah lempeng dapat mencakup kerak samudera dan kerak benua. Ketebalan               rata-rata litosfer yang mencakup kerak samudera adalah 75 Km, sebaliknya litosfer yang         mencakup benua 125 Km. Litosfer bisa jadi setebal 10 – 15 Km pada pusat pemekaran             samudera.

3.      Lempeng bersusunan keras, secara mekanik tersusun atas batuan yang keras.

4.      Lempeng mengapung di atas batas yang panas, astenosfer yang plastis, dan meluncur               secara horizontal di atasnya.

5.      Perilaku lempeng sama seperti papan besar es yang mengapung di atas danau, sedikit               lentur seperti skater, mengikuti pergerakan vertikal yang kecil. Secara umum merupakan         lembaran batuan besar dan utuh yang bergerak.

6.    Tepi lempeng adalah daerah aktif tektonik. Gempabumi dan gunungapi umum terdapat            pada batas lempeng. Sebaliknya bagian dalam litosfer biasanya merupakan daerah stabil          secara tektonik.

7.    Pergerakan lempeng tektonik bervariasi mulai dari 1 – 16 cm per tahun.

KONSEKUENSI PERGERAKAN LEMPENG

Beberapa konsekuensi dari pergerakan lempeng adalah terbentuknya gunungapi, terjadi gempabumi, pembentukan gunung, palung samudera, migrasi benua dan samudera.

Gunungapi

Erupsi gunugapi terjadi saat magma yang panas naik ke permukaan bumi. Erupsi gunungapi biasanya terjadi pada batas lempeng divergen dan konvergen. Terdapat tiga faktor yang dapat melelehkan batuan menjadi magma dan menyebabkan erupsi gunungapi.  Yang paling nyata adalah kenaikan temperatur. Batuan panas juga akan meleleh menjadi magma jika ada penurunan tekanan atau jika air masuk ke dalamnya.

Gambar 3. Ledakan Gunung Api di Pinatubo (1991) dan di Mount St. Helens (1980)

Pada batas divergen, astenosfer yang panas naik mengisi celah antara dua lempeng yang memisah. Penurunan tekanan menyebabkan astenosfer naik. Hasilnya, bagian-bagian astenosfer meleleh membentuk magma basaltik yang sangat banyak, lalu keluar ke permukaan bumi. Mid ocean ridge adalah rangkaian gunungapi dan aliran lava dasar laut yang terbentuk pada batas lempeng divergen. Gunungapi biasanya juga terbentuk pada pemekaran benua.

Pada batas lempeng konvergen, litosfer samudera yang padat masuk ke dalam astenosfer. Lempeng membawa air, lumpur, dan batuan pada lantai samudera. Lempeng masuk ke dalam mantel dan menjadi panas. Panas memindahkan air naik ke astenosfer yang panas di bawah lempeng berlawanan. Air melelehkan batuan astenosfer membentuk magma dalam jumlah besar pada zona subduksi. Magma naik ke litosfer, beberapa yang keras masuk ke litosfer dan beberap tererupsi ke permukaan bumi.

Gempabumi

Gempabumi biasanya terjadi di tiga batas lempeng tektonik, dan biasanya jarang terjadi pada bagian dalam lempeng tektonik. Gempa terkonsentrasi pada batas lempeng karena batas lempeng adalah zona rekahan pada litosfer di mana lempeng yang satu tergelincir pada lempeng yang lain. Bidang gelincir jarang yang halus dan berlanjut/terus menerus. Rekahan bisa jadi terkunci selama berbulan-bulan atau ratusan tahun. Tiba-tiba, lempeng tergelincir beberapa centimeter atau beberapa meter pada lempeng lainnya. Gempabumi adalah gerakan batuan yang disebabkan oleh pergerakan yang tiba-tiba itu.

Gambar 4. Sumber-sumber Gempa

Pembentukan Gunung

Banyak dari rangkaian gunung terbentuk pada zona subduksi. Volume magma yang besar naik ke kerak menyebabkan terbentuknya pegunungan. Erupsi gunungapi membentuk rangkaian gunungapi. Rangkaian gunungapi juga terbentuk pada zona pemekaran.

Palung Samudera

Palung samudera panjang mengikuti batas pada lantai samudera yang berkembang di mana subduksi masuk ke dalam mantel. Sebuah palung dapat terbentuk dimanapun subduksi terjadi. Palung adalah bagian paling dalam pada cekungan samudera. 

Migrasi Benua dan Samudera

Perpindahan benua terjadi pada permukaan bumi karena benua merupakan bagian dari lempeng litosfer yang bergerak. Saat benua berpindah, cekungan samudera terbuka dan menutup selama waktu geologi. 

SUPERKONTINEN

Antara 2 – 1.8 miliar juta tahun lalu, pergerakan lempeng tektonik menyatukan mikrokontinen membentuk superkontinen pertama yang dikenal dengan Pangea I. Setelah Pangea I retak sekitar 1.3 miliar tahun lalu, fragmen kerak benua berkumpul kembali membentuk superkontinen kedua yang disebut Pangea II, sekitar 1 miliar tahun lalu. Kontinen ini kemudian pecah, lalu pecahan kontinen ini mengumpul kembali menjadi superkontinen ketiga yang disebut Pangea III, sekitar 300 juta tahun lalu.

ISOSTASI: PERGERAKAN LEMPENG SECARA VERTIKAL

Perhatikan perahu kecil yang masuk ke dalam air saat kita menginjakkan kaki ke perahu dan perahunya naik lagi saat kita keluar dari perahu. Perilaku litosfer sama seperti ini. Jika massa yang besar ditambahkan ke dalam litosfer maka litosfer akan terbenam di astenosfer. Proses yang menambah dan mengurangi massa pada litosfer adalah pertumbuhan dan pelelehan glasier dalam jumlah besar. 

Konsep di mana litosfer mengapung seimbang di atas astenosfer disebut isostasi. Pergerakan vertikal sebagai respon terhadap perubahan beban disebut penyesuaian isostatik (isostatic adjusment). Gunung es yang besar memiliki puncak yang tinggi dan dasarnya masuk jauh ke bawah permukaan air. Ini adalah ilustrasi untuk isostatic adjusment. Rangkaian pegunungan yang tinggi memiliki “akar” yang dalam  dibanding dataran. Dasar gunung es yang tinggi lebih dalam dibanding dasar gunung es yang lebih kecil. Perilaku litosfer sama dengan ini.