Gempa Bumi

Gempa bumi adalah pergerakan (bergesernya) lapisan batuan bumi yang dari dasar atau bawah permukaan bumi, yang terlefleksikan (dapat dirasakan) dipermukaan bumi/tanah yang terjadi karena adanya pelepasan energi secara tiba-tiba oleh batuan yang berada di bawah permukaan bumi atau karena batuan mengalami pematahan atau pensesaran. Gempa bumi bisa merusak melalui dua cara, yaitu langsung dari getarannya yang memberikan efek gaya horisontal, dan secara tidak langsung melalui liquefaction (Chandler, 1977).

Magnitudo/besaran gempa bumi adalah energi yang dilepaskan saat gempa bumi, biasanya diukur dari rekaman gelombang seismik. Skala Richter dipergunakan untuk menentukan besaran gempa menengah yang episentrumnya kurang/sama dengan 100 km dari seismograf (ML). Semakin besar magnitudo gempa bumi, semakin luas dan semakin lama orang merasakannya.

Gempa bumi adalah suatu peristiwa yang kompleks, sehingga untuk menilainya pun diperlukan cara lain yaitu: mb (body wave) menggunakan gelombang P yang berperiode 1-10 detik; MS (surface wave) menggunakan gelombang Rayleigh yang berperide 18-22 detik. Jika dibandingkan dengan sesar yang terbentuk maka yang dipakai adalah momen seismik (MO) dan masih ada lagi untuk gempa bumi berskala besar yaitu MW (moment magnitude scale) = 2/3 log10 (MO) 6.

Terdapat tiga kelompok pembagian gempa bumi yang lazim kita kenal, yaitu; a. Gempa Tektonik, yaitu gempa yang disebabkan oleh adanya gerakan-gerakan di kerak bumi, baik gerakan mendatar maupun gerakan tegak (turun atau naik), umumnya berkaitan erat dengan pembentukan fault/sesar (dapat berupa sesar mendatar, sesar naik maupun sesar turun), sebagai akibat langsung dari tumbukan antar lempeng pembentuk kulit bumi. b. Gempa Vulkanik, yaitu gempa berkaitan dengan aktivitas gunung api, yaitu proses keluarnya magma ke permukaan bumi melalui rekahan batuan, sesar atau pipa kepundan gunung api, sehingga menimbulkan efek pergerakan/pergeseran yang dapat diraskan pada permukaan bumi. c. Terban, yaitu gerakan maupun getaran yang muncul akibat longsoran/terban dan merupakan gempa-gempa kecil. Kekuatan gempa mungkin sangat kecil sehingga yang muncul tidak terasa, berupa tremor dan hanya terdeteksi oleh seismograf.

Sesar-sesar besar juga merupakan penyebab gempa yang dahsyat. Misalnya sesar Semangko yang membujur membelah pulau Sumatera, sesar Palu-Koro di Sulawesi, sesar berarah Laut- Barat Daya dan Barat Laut Tenggara yang merajam Jawa dan juga patahan Sorong di Kepala Burung Irian. Sesar-sesar tersebut merupakan zona lemah yang mudah dijadikan media oleh gempa tektonik untuk menyalurkan energi dari bawah permukaan bumi ke atas permukaan bumi, akibat dari proses penyaluran energi tersebut terefleksikan di permukaan bumi berupa gerakan-gerakan maupun getaran-getaran yang dapat dirasakan yang umumnya kita sebut sebagai gempa. Pusat gempa itu sendiri begitu banyak dan mengelompok/menggerombol. Hal ini menyebabkan Indonesia sangat berpotensi memiliki bencana gempa, seperti di daerah Aceh, Padang, Bengkulu, Sukabumi, Wonosobo, Maluku dan Irian Jaya.Pada wilayah penelitian (Maluku, Maluku Utara dan sekitarnya), gempa tektonik merupakan potensi besar yang mungkin terjadi setiap saat. Hal ini diperkuat oleh adanya sesar-sesar aktif di dasar laut yang menjadi tempat pertemuan lempeng Australia di bagian selatan dan Pasifik di sebelah utara. Adanya patahan-patahan ataupun trench pada zone subduksi tersebut menunjukkan bahwa pergerakan dari pertemuan lempeng pada wilayah ini selalu aktif sepanjang tahun. Sesar-sesar yang terdapat pada wilayah ini adalah berupa Trench (New Guinea Trench, Manokwari South New Guinea, Seram, Talaud Trench, Phillipine Trench, Java Trench) dan Transform Fault (Sorong Fault) menyebabkan instensitas gempa tektonik yang terjadi sangat tinggi, sehingga wilayah ini sangat berpotensi berada dalam tingkat bahaya kegempaan yang sangat tinggi. Jalur tabrakan lempeng benua dari Timor menerus dan melengkung berlawanan arah jarum jam melingkari Laut Maluku. Di jalur batas lempeng ini sudah terjadi sebanyak 10x gempa berpotensi tsunami dalm seratus tahun terakhir dengan kekuatan M>7.5. Lebih jauh lagi, catatan sejarah kuno menyebutkan bahwa pada tahun 1674 di wilayah Pulau Buru-Seram terjadi gempa sangat besar disertai tsunami sangat dahsyat dengan ketinggian gelombang maximum mencapai 70 meter!. Melihat frekuensi yang tinggi dan rata-rata kekuatan gempa yang besar tersebut di wilayah Maluku maka sangat penting untuk mengkaji dengan seksama potensi bencana gempa dan tsunaminya di masa depan (Danny Hilman).a. SeismisitasPeta 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 periode tertentu pada suatu area juga suatu cara untuk menggambarkan konsentrasi aktifitas gempa bumi. Untuk mengetahui potensi gempa bumi di Papua dan Maluku dilakukan dengan menggunakan data gempa bumi yang berasal dari katalog gempa NEIC USGS (United State Geological Survey) di daerah studi pada kurun waktu periode tertentu. Data gempa bumi dipilih dengan magnitudo >= 5 skala Richter. Karena memang pada sekala ini dampak yang ditimbulkan mulai terasa. Pada wilayah penelitian, jumlah kejadian gempa yang terekam dari tahun 1973 s/d Agustus 2007 tercatat 18.504 kejadian dengan rentang kekuatan berkisar antara 2.9 8.3 M. Pada rentang tahun ini pernah terjadi 2 (dua) kali gempa dengan kategori sangat kuat, yaitu diatas 8 M (Sumber data KLH, 2007 dalam laporan akhir Analisis Potensi Rawan Bencana Alam di Papua dan Maluku).

Peta Lokasi Gempa Kategori Sangat Kuat di sekitar P. Maluku dan Papua yang terekam dari tahun 1973 2007 (NEIC USGS, 2007)

Sedangkan peta seismisitas yang menggambarkan distribusi gempa dari tahun 1973 2007 diperlihatkan berikut ini.

Peta Seismisitas yang Menggambarkan Distribusi Gempa Bumi di P. Maluku dan Irian Jaya dari Tahun 1973 - 2007 (Laporan KLH, 2007)Distribusi episentrum gempa bumi yang terjadi pada kurun waktu tersebut, yaitu antara tahun 1973 - 2007 penyebarannya bisa dikatakan mengelompok. Data distribusi episentrum gempa bumi tersebut diihat pada Peta Kepadatan Episentrum dalam satuam mB/Km2 di bawah ini.Distribusi episentrum gempa bumi yang terjadi pada kurun waktu tersebut (1973 2007) penyebarannya bisa dikatakan mengelompok. Berikut diperlihatkan Peta Kepadatan episentrum dalam satuam mB/Km2. Hasil dari perhitungan Pattern Analysis dengan menggunakan metode Average Nearest Neighbor, sebaran episentrum tersebut berada pada Z Score = -86.662684 dan Nearest Neighbor Ratio = 0.654407, sehingga dapat disimpulkan bahwa tipe dari sebaran episentrum tersebut adalah Mengelompok (Sumber data KLH, 2007 dalam laporan akhir Analisis Potensi Rawan Bencana Alam di Papua dan Maluku).

Peta Kepadatan Episentrum dalam Magnitude/Km2 (Laporan KLH, 2007).

b. Momen EnergiDengan menggunakan persamaan Log MO = 2.385 mB + 10.145 dapat diperoleh hubungan antara momen energi (Mo) dengan magnitude (mB). Besaran energi dinyatakan dalam logaritma momen energi yang berkisar antara 1020 erg sampai 1030 erg. Persamaan di atas menunjukkan bahwa perubahan satu skala magnitudo sebanding dengan perubahan momen energi sebesar 102.383 atau sekitar 242 kali magnitudo di bawahnya. Untuk log Mo = 26.8 atau Mo = 1026.8 sebanding dengan mB = 7 setara dengan 242 gempa bumi dengan mB = 6 atau setara dengan sekitar 58884 gempa dengan mB = 5 skala Richter.

Peta Distribusi Moment Energi Setiap Gempa yang Terjadi di daerah Maluku dan Irian Jaya (Laporan KLH, 2007)

c. Percepatan Tanah Maksimum/Peak Ground Acceleration (PGA)Perpindahan materi biasa disebut displacement. Jika kita lihat waktu yang diperlukan untuk perpindahan tersebut, maka kita bisa tahu kecepatan materi tersebut. Sedangkan percepatan adalah parameter yang menyatakan perubahan kecepatan mulai dari keadaan diam sampai pada kecepatan tertentu. Pada bangunan yang berdiri di atas tanah memerlukan kestabilan tanah tersebut agar bangunan tetap stabil. Percepatan gelombang gempa yang sampai di permukaan bumi disebut juga percepatan tanah, merupakan gangguan yang perlu dikaji untuk setiap gempa bumi, kemudian dipilih percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA) untuk dipetakan agar bisa memberikan pengertian tentang efek paling parah yang pernah dialami suatu lokasi. Efek primer gempa bumi adalah kerusakan struktur bangunan baik yang berupa gedung perumahan rakyat, gedung bertingkat, fasilitas umum, monumen, jembatan dan infrastruktur lainnya, yang diakibatkan oleh getaran yang ditimbulkannya. Secara garis besar, tingkat kerusakan yang mungkin terjadi tergantung dari kekuatan dan kualitas bangunan, kondisi geologi dan geotektonik lokasi bangunan, dan percepatan tanah di lokasi bangunan akibat dari getaran suatu gempa bumi. Faktor yang merupakan sumber kerusakan dinyatakan dalam parameter percepatan tanah. Sehingga data PGA akibat getaran gempa bumi pada suatu lokasi menjadi penting untuk menggambarkan tingkat resiko gempa bumi di suatu lokasi tertentu. Semakin besar nilai PGA yang pernah terjadi di suatu tempat, semakin besar resiko gempa bumi yang mungkin terjadi.

Peta Jarak antara Lokasi dengan Sumber Gempa Bumi daerah Maluku dan Irian Jaya (KLH, 2007)

Perhitungan nilai PGA akan menghasilkan Peta Potensi Bahaya Gempa Bumi. Peta PGA itu sendiri merupakan hasil dari 10% kemungkinan kejadian dalam 50 tahun dan 475 tahun periode ulang gempa. Peta PGA yang dihasilkan tersebut merupakan modifikasi dari peta Global Seismic Hazard Map oleh Global Seismic Hazard Assessment Program (GSHAP). Penyesuaian yang dilakukan adalah dengan melakukan interpolasi pada grid yang lebih kecil (resolusi lebih tinggi) menjadi 500 x 500 m yang disesuaikan dengan ukuran wilayah penelitian. Nilai PGA yang dihasilkan akan dikategorikan menjadi tingkat bahaya kegempaan dengan mengikuti standar klasifikasi dari GSHAP yang dikelompokkan kedalam 4 (empat) kelas, yaitu: Rendah Sedang Tinggi Sangat Tinggi, seperti terlihat pada peta berikut ini (Sumber data KLH, 2007 dalam Laporan Akhir Analisis Potensi Rawan Bencana Alam di Papua dan Maluku).

Peta Potensi Bahaya Gempa Bumi berdasarkan Perhitungan PGA daerah P. Maluku dan Irian Jaya (Laporan KLH, 2007)

Kalau dihitung secara persentase bahwa pada wilayah Maluku, Potensi dengan tingkat bahaya Sangat Tinggi berada di Provinsi Maluku, terutama di Kabupaten Seram Bagian Barat dan sebagian besar Maluku Tengah. Sedangkan wilayah Kabupaten lain; Kabuten Buru dan Seram Bagian Barat memiliki Potensi yang Tinggi (Sumber data KLH, 2007 dalam Laporan Akhir Analisis Potensi Rawan Bencana Alam di Papua dan Maluku). Secara lebih mendetail untuk mengetahui tingkat bahaya kegempaan dapat dilhat pada peta dibawah ini yang ditumpang-tindihkan dengan peta administrasi kabupaten.

Peta Tingkat Bahaya Kegempaan yang ditumpang-tindihkan dengan Peta Administrasi Kabupaten (Laporan KLH, 2007)

d. Lokasi Gempa yang Berpotensi TsunamiTsunami (gelombang pasang) umumnya menerjang pantai landai. Asal-usul kejadiannya dapat dihubungkan dengan adanya tektonik (selanjutnya disebut gempa) dan letusan gunung api. Tsunami yang berhubungan dengan gempa dan letusan gunung api merupakan bencana alam lain yang kedatangannya tidak dapat diramal. Gempa-gempa dalam, umumnya tidak berpotensi langsung terhadap terjadinya tsunami. Gempa yang berpengaruh langsung menimbulkan tsunami umumnya merupakan gempa dangkal. Umumnya, gempa hanya bertindak sebagai pemicu munculnya terjadinya sobekan sesar-sesar.Tsunami ditimbulkan oleh adanya deformasi (perubahan bentuk) pada dasar lautan, terutama perubahan permukaan dasar lautan dalam arah vertikal. Perubahan pada dasar lautan tersebut akan diikuti dengan perubahan permukaan lautan, yang mengakibatkan timbulnya penjalaran gelombang air laut secara serentak tersebar ke seluruh penjuru mata-angin. Kecepatan rambat penjalaran tsunami di sumbernya bisa mencapai ratusan hingga ribuan km/jam, dan berkurang pada saat menuju pantai, dimana kedalaman laut semakin dangkal. Walaupun tinggi gelombang tsunami di sumbernya kurang dari satu meter, tetapi pada saat menghempas pantai, tinggi gelombang tsunami bisa mencapai lebih dari 5 meter. Hal ini disebabkan berkurangnya kecepatan merambat gelombang tsunami karena semakin dangkalnya kedalaman laut menuju pantai, tetapi tinggi gelombangnya menjadi lebih besar, karena harus sesuai dengan hukum kekekalan energi. Penelitian menunjukkan bahwa tsunami dapat timbul bila kondisi tersebut di bawah ini terpenuhi : Gempa bumi dengan pusat di tengah lautan Gempa bumi dengan magnitude lebih besar dari 6.0 skala Ricter Gempa bumi dengan pusat gempa dangkal, kurang dari 33 Km Gempa bumi dengan pola mekanisme dominan adalah sesar naik atau sesar turun Lokasi sesar (rupture area) di lautan yang dalam (kolom air dalam). Morfologi (bentuk) pantai biasanya pantai terbuka dan landai atau berbentuk teluk.

Kerawanan terhadap tsunami disusun berdasarkan peta tektonik Indonesia, dimana zona-zona subduksi dan zona busur dalam (back arc thrust) merupakan sumber gempa bumi dangkal di laut. Dengan demikian pantai yang menghadap kedua kondisi tektonik tersebut merupakan pantai yang rawan tsunami. Secara umum, peta rawan tsunami ini menggambarkan pantai-pantai di daerah Papua dan Maluku yang rawan terhadap bahaya tsunami.Berdasarkan kriteria yang telah ditetapkan bahwa terdapat sekitar 110 lokasi gempa yang berpotensi terjadinya gelombang Tsunami. Jumlah tersebut diperoleh dari lokasi gempa berpotensi tsunami dan lokasi gempa historis yang pernah terjadi tsunami (Sumber data KLH,2007 dalam Laporan Akhir Analisis Potensi Rawan Bencana Alam di Papua dan Maluku). Kriteria yang diambil adalah: Gempa bumi dengan pusat di tengah lautan Gempa bumi dengan magnitude lebih besar dari 6.0 skala Ricter Gempa bumi dengan pusat gempa dangkal, kurang dari 33 Km Gempa bumi dengan pola mekanisme dominan adalah sesar naik atau sesar turun

Distribusi lokasi-lokasi gempa yang berpotensi Tsunami tersebut diperlihatkan pada peta berikut ini.