FOCAL MECHANISM GEMPA BUMI

TINA SEPTIKASARI H1E011031

YULIANA SRI HARTATI H1E011044

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK JURUSAN MIPA

PROGRAM STUDI FISIKA

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

PURWOKERTO

2013

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di

permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang

menciptakan gelombang seismik.  Gempa bumi dapat digolongkan menjadi

beberapa kategori, menurut proses terjadinya gempa bumi diklasifikasikan menjadi

gempa tektonik, gempa vulkanik serta gempa runtuhan atau longsor. Kebanyakan

gempa Bumi disebabkan dari pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan yang

disebabkan oleh lempengan yang bergerak. Semakin lama tekanan itu kian

membesar dan akhirnya mencapai pada keadaan dimana tekanan tersebut tidak

dapat ditahan lagi oleh pinggiran lempengan. Pada saat itulah gempa Bumi akan

terjadi.Mekanisme terjadinya suatu gempabumi di dalam perut bumi sering

dikaitkan dengan kombinasi gaya atau stress yang bekerja pada suatu batuan.

Kombinasi stress, kompresi (tekanan kedalam) dan dilatasi (tarikan keluar), yang

menyebabkan terjadinya suatu gempabumi dapat dimodelkan dengan mempelajari

polarisasi gelombang gempabumi yang terekam pada komponen vertikal.Model

idealisasi dari mekanisme terjadinya suatu gempabumi dalam seismologi disebut

dengan mekanisme fokus (focal mechanism). Melalui data seismogram bisa

didapatkan banyak informasi gempabumi sehingga diketahui parameter gempabumi

seperti : magnitude, kedalaman, lokasi, waktu asal gempabumi, termasuk juga

mekanisme fokus. Dengan menganalisis mekanime fokus, kita bisa menganalisis

sistem gaya-gaya tektonik yang bekerja pada suatu daerah (Puspito, 1997).

Mekanisme fokus memberikan tambahan informasi mengenai parameter

gempa bumi seperti jenis sesar(fault) gempabumi. Parameter sesar terdiri dari

ukuran sesar yang dinyatakan dalam km (kilometer) yaitu panjang dan lebar. Selain

itu terdapat jarak pergeseran, momen seismik, stress drop, serta source process atau

prose pecahnya batuan saat terjadi gempa atau rupture process.Dalam keadaan

yang sebenarnya permukaan sesar (patahan) atau fault dapat mempunyai keadaan

yang berbeda dan demikian pula dengan gerakannya dapat mempunyai arah yang

berlainan sepanjang permukaannya. Dapat dibedakan atas tiga bentuk gerakan dasar

dari sesar, yaitu : Gerakan sejajar jurus sesar, disebut sesar mendatar atau strike slip

fault. Stress yang terbesar adalah stress horisontal dan stress vertikal kecil sekali.

Sesar relatif ke bawah terhadap blok dasar, disebut sesar turun / sesar normal atau

gravity fault. Gerakan relatif ke atas terhadap blok dasar, disebut sesar naik atau

thrust fault / reverse fault.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana cara penentuan mekanisme vokal gempa bumi

2. Bagaimana karakteristik ( pola dan tipe patahan ) gempa berdasarkan

mekanisme fokal gempa sehingga dapat diketahui parameter-parameter pola

bidang sesar dari gempa tersebut antara lain arah jenis sesar (strike), besar

kemiringan (dip), besar sudut pergeseran ( rake) sehingga dengan parameter

tersebutdapat disimpulkan jenis sesar atau patahanya

3. Menganalisis seismotektonik berdasarkan mekanisme sumber gempa bumi.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Mekanisme Sumber Gempabumi

Mekanisme sumber gempabumi atau focal mechanism adalah istilah yang

digunakan untuk menerangkan sifat penjalaran energi gempabumi yang berpusat

pada hiposenter atau fokus gempa bumi itu terjadi. Sesar sering dianggap sebagai

mekanisme penjalaran energi gelombang elastis pada fokus tersebut, sehingga

dengan diperoleh arah gerakan sesar dan arah bidang sesar untuk suatu gempabumi

diperoleh solusi mekanisme gempabumi.

B. Parameter bidang sesar

Mekanisme sumber gempabumi merupakan metode yang digunakan untuk

menentukan jenis sesar dengan cara menentukan parameter-parameter sesar yang

terdiri dari strike , dip dan rake.

i. Strike (ϕ ) adalah panjangnya pergeseran patahan secara horizontal

yaitu sudut yang dibentuk jurus sesar dengan arah utara. Strike

diukur dari arah utara ke timur searah jarum jam sampai jurus sesar (

00≤ ϕ≤ 3600).

ii. Dip (δ)adalah besarnya pergeseran patahan ke arah bawah ,yaitu

sudut yang dibentuk oleh bidang sesar dengan bidang horisontal

dan diukur pada bidang vertikal dengan bidang arahnya tegak lurus

strike sesar (00≤ δ ≤ 900).

iii. Rake (λ)adalah sudut yang dibentuk oleh arah strip dan strike sesar.

Rake bernilai positif pada sesar naik ( reverse fault) dan bernilai

negatif pada sesar turun ( normal fault)(-1800 ≤ λ ≤1800).

Berdasarkan genetis atau gaya yang bekerja padanya , jenis bidang sesar dibedakan

menjadi :

Sesar turun (normal fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif turun

terhadap foot wall .

Sesar naik( reverse fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif naik terhadap

foot wall.

Sesar mendatar (strike slip fault) yaitu sesar dengan arah gerakan mendatar

relatif satu sama lain.

Sesar ini dibedakan menjadi dua yaitu:

Left lateral strike slip fault(senitral strike slip fault), apabila hanging wall

bergerak ke kiri.

Right lateral strike slip fault(dextral strike slip fault), apabila hanging wall

bergerak ke kanan.

Gambar 2.2. merupakan jenis bidang sesar (a) sesar turun (b) sesar naik (c)

sesar mendatar.

C. Deskripsi matematis bidang sesar dan kemiringan

Bidang sesar dan kemiringan dapat dideskripsikansecara matematis dengan ilustrasi

bidang sesar sebagai berikut:

Gambar 2.3 . orientasi sesar dan arah pergerakan sesar.

Gambar 2.3 menunjukan orientasi bidang sesar yang terdiri dari strike,dip,dan rake

dalan bidang koordinat (x,y,z)=(north,east,down) dengan nilai n sebagai berikut:

Sedangkan nilai strikenya adalah:

Vektro e adalah bidang vertikalantara dua bidang sesar yang saling

berpotongan,terletak pada:

Vektor e dan c merupakan bidang sesar yang saling tegak lurus, sehingga nilai

sudut rake ditentukan dengan : d = c cos λ + e sin λ .............................................

(2.4)

Dari persamaan diatas diperoleh nilai vektor kemiringan (slip) antara dua bidang

sesar yang saling tegak lurus sebagai berikut:

.................(2.5)

D. Penentuan Mekanisme Sumber Gempabumi Menggunakan Polaritas

Gerakan Pertama Gelombang P.

Mekanisme sumber gempabumi merupakkan metode yang digunakan untuk

menentukan jenis sesar dengan cara menentukan parameter-parameter sesar yang

terdri dari strike,dip,dan rake. Mekanisme sumber gempabumi dapat ditentukan

dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan polaritas gerakan pertama

gelombang P. Berdasarkan sifat radiasi gelombang P. polaritas gerakan pertama

gelombang P dibedakan dalam bentuk gerakan kompresi dan dilatasi. Gerakan

kompresi ditandai arah gerakan pertama naik,sedangkan gerakan dilatasi ditandai

arah gerakan pertama turun.

Gambar 2.4. polaritas gerakan pertama gelombang P pada gempabumi saitama

dijepang 1931

Gsmbsr 2.4 menunujakan contoh polaritas gerakan pertama gelombang P.

Lingkaran penuh menggambarkan gerakan pertama gelombang P keatas

(compressi) dan lingkaran kosong menggambarkan gerakan pertama gelombang P

kebawah (dilatasi) . dua garis putus-putus yang saling tegak lurus memisahkan

gerakan kompresi dan dilatasi.kedua garis tersebut dinamakan garis nodal

dinamakan kuadran yang letaknya saling berhadapan , saling tegak lurus dan

luasnya sama besar. Sejak model ini ditemukan pada tahun 1917banyak sekali

analisis telah dilakukan terhadap gempabumi yang hampir semuanya

menggambarkan pola-pola sistematis gerakan pertama gelombang P. Pengamatan

ini menunjukan bahwa hampir semua mekanisme pergerakan sumber gempabumi

dapat dijelasan dengan sistem gaya sederhana.sejak tahun 1960-an model kopel

ganda telah ditetapkan dan banyak digunakan oleh pakar dalam bidang seismologi

sebagai sistem gaya yang dapat menjelaskan polarisasi gerakan pertama gelombang

P secara ilmiah.

E. Teori Kopel tunggal dan Kopel Ganda

Teori kopel tunggal

Menurut kesimpulan para ahli seismologi pada tahun 1960 gempa bumi

secara implisit  adalah suatu slip sesar yang tiba-tiba. Untuk menentukan

mekanisme sumber gempa salah satu metodenya adalah dengan

membandingkan pola arah gerak awal gelombang seismik yang teramati di

seluruh dunia dengan pola teoritis yang dihitung berdasarkan model gaya

sederhana. Rekaman yang pertama kali tercatat ialah gelombang P (primer).

Seorang ahli seismologi H.Nakano yang pertama kali membuat perhitungan

teoritis tentang pola radiasi gelombang dengan anggapan bahwa di dalam

sumber gempa bekerja dua gaya yang berlawanan arah dan sama besar

(kopel tunggal) atau sistem gaya type I.

Sedangkan P.Byerly membuat metode untuk mengurai arah gerak

suatu sumber sesar yang dianggap pegas elastis. Didapat dari perbedaan awal

gelombang P yang diamati, dengan menggunakan metode kopel tunggal.

Metode ini dikembangkan oleh Hodson untuk menentukan

karakteristik bidang sesar gempa.

Berdasarkan pola radiasi gelombang P, tidak membedakan antara

bidang sesar dan bidang yang tegak lurus bidang sesar (Auxiliary Plane) karena

bentuk pola radiasi simetris, sehingga digunakan radiasi gerak awal gelombang S,

karena memiliki dua lob sehingga dapat dibedakan bidang sesar yang

dikehendaki.

Teori Kopel Ganda

Konsep dasar penentuan mekanisme sumber gempabumi berasal

dari teori kopel ganda. Sejak tahun 1960-an model kopel ganda telah

ditetapkan dan banyak digunakan oleh pakar dibidang seismologi sebagai

sistem gaya yang dapat menjelaskan polarisasi gerakan pertama gelombang

P secara ilmiah.Teori kopel ganda menyatakan bahwa didalam sumber

gempabumi bekerja empat gaya yang sama besar dan berlawanan arah yang

berlaku sebagai sepasang momen gaya yang tegak lurus. Sistem ini

menerangkan posisi gaya yang bekerja pada akhir proses sesar atau

bergesernya suatu lapisan sesuai teori bingkas elastis (ellastic teory

rebound). Teori ini juga dapat menerangkan polarisasi gelombang P dari

tempat terjadinya gempabumi.

Sistem kopel ganda merupakan sistem gaya yang berpasangan antara

gaya tarikan (tension)dan gaya tekanan(pressure). Setiap pasangan gaya

mempunyai nilai yang sama dan arah yang berlawanan . kedua pasang gaya

tersebut menghasilkan gaya pertamaberupa gaya kompresi dan dilatasi yang

terdistribusidan terpisah dalan empat kuadran. Keempat kuadran tersebut

dipisahkan oleh dua bidang nodal yang saling tegak lurus satu dengan yang

lainya. salah satu dari bidang nodal tersebut adalah bidang sesar (fault

plane) dan yang lain adalah bidang bantu (auxiliary plane).

Gambar 2.5. Sistem kopel ganda.

F. Solusi Mekanisme Sumber Gempabumi

Solusi mekanisme sumber gempabumi dapat menentukan orientasi sesar

dan pergerakanya serta arah stress sumber gempabumi.secara umum ada tiga jenis

sesar menurut mekanismenya yaitusesar naik, sesar turun , dan sesar mendatar.

Pada kenyataanya sesar yang terjadi tidak selalu murni sesar naik, sesar turun atau

sesar mendatar, tetapi ada sesar campuran atau oblique fault yaituvariasi antara

sesar mendatar dan sesar naik atau turun. Untuk identifikasi tipe sesar dapat

menggunakan perbedaan nilai rake(λ) . selain itu dapat ditentukan berdasarkan titik

pusat dari diagram mekanisme sumber gempabumi. Apabila posisi pusat diagram

berada dikuadran kompresi maka sesar naik, jika berada dikuadran dilatasi disebut

sesar turun, jika pusat diagram pada atau dekat dua garis nodal maka akan

diperoleh sesar mendatar.

BAB III

KESIMPULAN

Mekanisme sumber gempabumi merupakan metode yang digunakan

untuk menentukan jenis sesar dengan cara menentukan parameter-

parameter sesar yang terdiri dari strike , dip dan rake.

Mekanisme sumber gempabumi dapat ditentukan dengan beberapa

cara, antara lain dengan menggunakan polaritas gerakan pertama

gelombang P. Berdasarkan sifat radiasi gelombang P.

Berdasarkan genetis atau gaya yang bekerja padanya , jenis bidang

sesar dibedakan menjadi :

Sesar turun (normal fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif turun

terhadap foot wall .

Sesar naik( reverse fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif naik terhadap

foot wall.

Sesar mendatar (strike slip fault) yaitu sesar dengan arah gerakan mendatar

relatif satu sama lain.

Sesar ini dibedakan menjadi dua yaitu:

Left lateral strike slip fault(senitral strike slip fault), apabila hanging wall

bergerak ke kiri.

Right lateral strike slip fault(dextral strike slip fault), apabila hanging wall

bergerak ke kanan.

Teori kopel ganda menyatakan bahwa didalam sumber gempabumi bekerja

empat gaya yang sama besar dan berlawanan arah yang berlaku sebagai

sepasang momen gaya yang tegak lurus. Sistem ini menerangkan posisi

gaya yang bekerja pada akhir proses sesar atau bergesernya suatu lapisan

sesuai teori bingkas elastis (ellastic teory rebound).sedangkan teor kopel

tunggal mengatakan di dalam sumber gempa bekerja dua gaya yang

berlawanan arah dan sama besar (kopel tunggal) atau sistem gaya type I

Solusi mekanisme sumber gempabumi dapat menentukan orientasi sesar

dan pergerakanya serta arah stress sumber gempabumi

DAFTAR PUSTAKA

Silangen P.M.2005. Studi Anomali PerubahanVp/Vs Gempabumi di sulawesi utara.

Jurnal meteorologi dan geofisika. Vol.6, no.3

Daisuke S.1997. Source Mechanism Practice.Japan: IISE

Skripsi Zawawi Ahmad .Analisis Mekanisme Pusat Gempabumi di cilacap Jawa

Tengah pada Tanggal 4 April 2011