gelombang seismik

gelombang sismik ini mutlak diperlukan untuk memahami data seismik umumnya dan interpretasi pada khususnya. Beberapa sifat gelombang seismic akan diketengahkan pada makalah ini. ISI Gelombang Seismik Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer. Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismic dari gangguan alami ( seperti : pergerakan lempeng ( tektonik ),bergeraknya patahan, aktivitas gunung api ( vulkanik ), dsb ) adalah apa yang dikenal sebagai fenomena gempa bumi. Gelombang seismik adalah bentuk gelombang elastis yang menjalar dalam medium bumi, beberapa medium yang dapat menjalarkan gelombang mempunyai komponen impedans, seismik (atau akustik) impedans Z didefinisikan dalam persamaan: Z= V ?, dimana V adalah kecepatan gelombang seismik, dan ? adalah densitas dari batuan. Saat gelombang seismik melewati da medium yang memiiki perbedaan impedans, energi dari gelombang akan di patulkan (reflected) dan yang lainya akan di teruskan (transmitted). Gelombang seismic digolongkan menjadi dua jenis, yaitu : 1.Gelombang Badan ( body wave ) 2.Gelombang Permukaan ( surface wave ) 1.1. Gelombang Badan ( Body Wave ) Gelombang badan adalah gelombang yang merambat disela-sela bebatuan dibawah permukaan bumi. Gelombang badan mempunyai intensitas gelombang Ib, jika tidak mengalami kehilangan energi akibat gesekan energi ( Eb ) pada muka gelombang berjarak r dari sumber yang berbentuk luasan setengah bola yaitu 2?r2. Ada dua jenis gelombang badan, yaitu : Gelombang Primer dan Gelombang sekunder. 1.a. Gelombang primer ( P-waves ) Gelombang primer adalah salah satu dari dua jenis gelombang seismic, sering juga disebut gelombang tanah (dinamakan demikian karena merambat didalam tanah), adalah gelombang yang ditimbulkan oleh gempa bumi dan terekam oleh seismometer. Merupakan gelombang seismik yang memiliki kecepatan paling tinggi ( 6-7 km per sekon ) dibandingkan gelombang-gelombang seismic lainnya dan pertama kali tiba pada setiap stasiun pengukuran seismik, di mana jenis gelombang berikutnya yang datang dinamakan S-waves atau gelombang sekunder. Hal ini berarti bahwa partikel-partikel yang berada di dalam tanah ( tubuh dari bumi ) memiliki vibrasi-vibrasi sepanjang atau sejajar dengan arah perambatan energi dari gelombang yang merambat tersebut. di mana k adalah modulus inkompresibilitas ? adalah modulus geser; dan ? adalah kerapatan bahan di mana gelombang yang dimaksud merambat Umumnya, variasi kerapatan tidaklah terlalu besar, dengan demikian kecepatan gelombang hampir sepenuhnya bergantung pada nilai k dan ?. b. Gelombang Sekunder ( S-waves ) Gelombang Sekunder adalah gelomgang transversal yang arah gerakannya tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. Gelombang seismik ini merambat di sela-sela bebatuan dengan kecepatan 3,5 km/detik dan bergantung pada medium yang dilaluinya. Hanya dapat menjalar pada batuan yany padat dan pergerakannya naik turun ( up and down ). Baik gelombang-P atau gelombang-S dapat membantu ahli seismologi untuk mencari letak hiposenter ( kedalaman ) dan episenter ( posisi ) gempa. Kecepatan dari gelombang-P lebih besar daripada gelombang-S ( jika merambat dalam medium yang sama ). 1.2. Gelombang Permukaan ( Surface Waves ) Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat di permukaan bumi, tidak penetrasi ke dalam medium bumi. Mempunyai frekuansi lebih rendah dari gelombang badan, sehingga sifat gelombang tersebut merusak. Gelombang permukaan, jika muka gelombang mencapai jarak r, energi awal ( Es) terdistribusi pada permukaan silinder r dengan luas 2?rd Ada dua jenis gelombang permukaan, yaitu : Gelombang Rayleigh dan Gelombang Love. 1.a. Gelombang Rayleigh Diambil dari nama fisikawan Inggris Lord Rayleigh (1842- 1919). Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang menjalar di permukaan bumi dengan pergerakan menyerupai ellip. Karena menjalar dipermukaan bumi, amplitude gelombang Rayleigh akan berkurang dengan bertambahnya kedalaman. Gelombang Rayleigh dicirikan dengan amplitudonya yang besar ( hamper 2x amplitude refleksi ) dan dicirikan dengan frekuensi rendah. 1.b. Gelombang Love Gelombang Love adalah gelombang geser ( S wave ) yang terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan vertical. Gelombang Love diambil dari nama seorang geofisika Inggris Augustus Edward Hough Love (1863-1940). Kecepatan merambat kedua gelombang permukaan ini selalu lebih kecil daripada kecepatan gelombang P, dan umumnya lebih lambat daripada gelombang S. Intensitas gelombang adalah energi per volume pada muka gelombang yanmg terdiri dari energi kinetik dan energi potensial : 1.Energi kinetik 2. Rapat energi rerata suatu siklus harmonic lengkap, terdiri atas energi kinetic dan energi potensial , diberikan oleh : KESIMPULAN 1. Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer. 2. Gelombang badan adalah gelombang yang merambat disela-sela bebatuan dibawah permukaan bumi. 3. Gelombang primer adalah salah satu dari dua jenis gelombang seismic, sering juga disebut gelombang tanah ( dinamakan demikian karena merambat didalam tanah ), adalah gelombang yang ditimbulkan oleh gempa bumi dan terekam oleh seismometer. 4. Gelombang Sekunder adalah gelomgang transversal yang arah gerakannya tegak lurus dengan arah perambatan gelombang. 5. Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat di permukaan bumi, tidak penetrasi ke dalam medium bumi. 6. Gelombang Rayleigh adalah gelombang yang menjalar di permukaan bumi dengan pergerakan menyerupai ellip. 7. Gelombang Love adalah gelombang geser ( S wave ) yang terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan vertical.

Deformasi Holosen

11.1 Deformasi

11.1.1 Pengertian deformasi

Deformasi ialah Perubahan volume atau bentuk suatu material atau batuan. Adapun penyebab deformasi di bahas sebagai berikut :

·         Stress adalah gaya yang bekerja pada satuan luas. Berikut ini ialah macam-macam stress :

a. Stress yang dari segala arah sama (Uniform Stress):

1. Confining stress

Gambar 2.1 ( Tegangan arah sama  J.D. Myers:2010)

b. Stress yang besarnya berbeda dari segala arah (Differential strees):

1.      Tensional stress(extensional stress), yang menyebabkan tarikan pada batuan.

2.      Compressional stress, yang menekan batuan

3.      Shear Stress yang menyebabkan pergeseran dan puntiran.

 

.

Gambar 2.2 ( Tegangan kesegala arah  J.D. Myers:2010)

·         Strain adalah perubahan ukuran, bentuk atau volume dari material, terjadi akibat batuan mengalami deformasi

11.1.2 Tahapan Deformasi

·         Elastik : strain dapat kembali kebentuk semula

·         Ductile : strain tidak dapat kembali kebentuk semula

·         Fracture : strain tidak dapat kembali dan material telah pecah

11.1.3 Perkembangan Deformasi

Dalam beberapa hal deformasi untuk batuan kecepatannya dapat diamati oleh sekala pengamatan manusia.n. Deformasi yang besar sepanjang sesar biasanya berasosiasi dengan gempa bumi karena batuan terpatahkan yang terjadi pada skla menit atau detik. Deformasi bertahap sepanjang sesar atau daerah yang mengalami pengangkatan atau subsidance dapat diukur dengan periode baulan sampai tahun dengan sesitivitas alat yang tinggi.

Bukti adanya deformasi yang terjadi pada masa lalu terekam pada batuan kerak bumi. Sebagai contoh,urutan perlapisan batuan sedimen dan aliran larva umumnya mengikuti hukum horisontal sehingga ketika melihat strata perlapisan yang miring daripada horisontal, yang membuktikan adanya deformasi diuraikan sebagai berikut :

·         Beberapa kasus deformasi batuan, dapat diamati dalam skala pengamatan manusia. Contohnya : asosiasi dengan gempa, terjadi dalam skala menit atau detik, asosiasi dengan pengangkatan atau subsidance periode bulan sampai tahun, dengan sensitivitas alat yang tinggi.

·         Bukti terjadinya deformasi contohna : terekam pada batuan kerak bumi: lipatan, patahan dan  kenampakan topografi

11.1.4    Fitur geologi sebagai akibat deformasi kerak bumi

•         Dalam skala lokal, yaitu adanya patahan dan lipatan

•         Dalam skala regional, contoh adanya deretan pegunungan

11.1.5    Deretan pegunungan

Ada 2 macam tipe pegunungan sebagai hasil deformasi:

·         Pegunungan Blok Patahan akibat dari patahan. Patahan normal ataupun naik dapat menyebabkan pengangkatan blok batuan kerak. Contoh: Pegunungan Sierra Nevada California AS

·         Pegunungan Lipatan dan Thrust, stress kompresi besar, akibat gaya tektonik menyebabkan kerak benua bertumbukan. Menyebabkan batuan di antara 2 blok benua terlipat dan terpatahkan dan terdorong ke atas untuk membentuk pegunungan lipatan dan thrust. Contoh: Pegunungan Himalaya (tumbukan Lempeng India dengan Lempeng Eurasia), Pegunungan Appalachian di Amerika Utara dan Pegunungan Alpen di Eropa.

11.2  Holosen

11.2.1 Pengertian holosen

Holosen adalah kala dalam skala waktu geologi yang berlangsung mulai sekitar 10.000 tahun radiokarbon, atau kurang lebih 11.430 ± 130 tahun kalender yang lalu (antara 9560 hingga 9300 SM). Holosen adalah kala keempat dan terakhir dari periode Neogen. Namanya berasal dari bahasa Yunani ὅλος ("holos") yang berarti keseluruhan dan καινή ("kai-ne") yang berarti baru atau terakhir. Kala ini kadang disebut juga sebagai "Kala Alluvium".

11.2.2 Skala waktu geologi

Waktu geologi adalah skala waktu yang meliputi seluruh sejarah geologi bumi dari mulai terbantuknya hingga saat ini. Sebelum perkembangan dari skala waktu geologi pada abad ke-19, para ahli sejarah mengetahui bahwa bumi memiliki sejarah yang panjang, namun skala waktu yang digunakan sekarang dikembangkan sejak 200 tahun terakhir dan terus-menerus diperbaiki. Skala waktu geologi membantu para ilmuwan memahami sejarah bumi dalam bagian-bagian waktu yang teratur.

Sebelum adanya pentarikhan radiometri, yang mengukur kandungan unsur radioaktif dalam suatu objek untuk menentukan umurnya, para ilmuwan memperkirakan umur bumi berkisar dari 4,000 tahun hingga ratusan juta tahun. Saat ini, diketahui bahwa umur bumi adalah sekitar 4.6 milyar tahun.

Skala waktu geologi saat ini dibuat berdasarkan pada pentarikhan radiometri dan rekaman kehidupan purba yang terawetkan di dalam lapisan batuan. Sebagian besar batas pada skala waktu geologi sekarang berhubungan dengan periode kepunahan dan kemunculan spesies baru.

A.    Pembagian waktu

Skala waktu geologi yang ditetapkan oleh International Union of Geological Sciences (IUGS) pada tahun 2004 membagi sejarah bumi ke dalam beberapa interval waktu yang berbeda-beda panjangnya dan terukur dalam satuan tahun kalender. Interval terpanjang adalah Kurun. Setiap Kurun terbagi menjadi beberapa Masa. Setiap Masa terdiri dari beberapa Zaman, dan Zaman terbagi menjadi beberapa Kala.

Ada tiga Kurun: Arkaikum, Proterozoikum dan Fanerozoikum. Kurun Arkaikum adalah kurun pertama, dimulai sekitar 3.8 milyar hingga 2.5 milyar tahun yang lalu. Kurun sebelum Arkaikum, dikenal sebagai Pra-Arkaikum, ditandai oleh pembentukan planet bumi. Kurun Proterozoikum dimulai sekitar 2.5 milyar tahun yang lalu hingga 542 juta tahun yang lalu. Kurun Arkaikum dan Proterozoikum juga disebut Pra-Kambrium. Kemunculan besar-besaran dari hewan invertebrata menandai akhir dari Proterozoikum dan dimulainya Kurun Fanerozoikum.

Kurun Fanerozoikum dimulai sekitar 542 juta tahun yang lalu dan berlanjut hingga sekarang. Terbagi menjadi tiga Masa: Paleozoikum (542 – 251 juta tahun yang lalu), Mesozoikum (251 – 65 juta tahun yang lalu) dan Kenozoikum (65 juta tahun yang lalu hingga sekarang).

Masa Paleozoikum terbagi menjadi enam Zaman. Dari yang tertua hingga termuda adalah Kambrium (542 – 488 juta tahun yang lalu), Ordovisium (488 – 444  juta tahun yang lalu), Silurium (444 – 416 juta tahun yang lalu), Devonium (416 – 359 juta tahun yang lalu), Karbon (359 – 299 juta tahun yang lalu), dan Permium (299 – 251 juta tahun yang lalu). Masa Paleozoikum diawali dengan kemunculan banyak bentuk kehidupan yang berbeda-beda, yang terawetkan sebagai kumpulan fosil dalam sikuen batuan di seluruh dunia. Masa ini berakhir dengan kepunahan massal lebih dari 90 persen organisme pada akhir Zaman Permium. Penyebab kepunahan pada akhir Permium ini belum diketahui pasti hingga saat ini.

Masa Mesozoikum terbagi menjadi Zaman Trias (251 – 200 juta tahun yang lalu), Zaman Jura (200 – 145 juta tahun yang lalu), dan Zaman Kapur (145 – 65 juta tahun yang lalu). Masa Mesozoikum dimulai dengan kemunculan banyak jenis hewan baru, termasuk dinosaurus dan ammonite, atau cumi-cumi purba. Masa Mesozoikum berakhir dengan kepunahan massal yang memusnahkan sekitar 80 persen organisme saat itu. Kepunahan ini kemungkinan disebabkan oleh tabrakan asteroid ke bumi yang sekarang kawah bekas tabrakan ditemukan di sebelah utara Semenanjung Yucatan, Meksiko.

Masa Kenozoikum terbagi menjadi dua Zaman, Paleogen (65 – 23 juta tahun yang lalu) dan Neogen (mulai dari 23 juta tahun yang lalu hingga sekarang). Zaman Paleogen terdiri dari tiga Kala: Kala Paleosen (65 – 56 juta tahun yang lalu), Kala Eosen (56 – 34 juta tahun yang lalu) dan Oligosen (34 – 23 juta tahun yang lalu). Zaman Neogen terbagi menjadi empat Kala: Kala Miosen (23 – 5.3 juta tahun yang lalu), Pliosen (5.3 – 1.8 juta tahun yang lalu), Pleistosen (1.8 juta – 11,500 tahun yang lalu) dan Holosen (dimulai dari 11,500 tahun yang lalu hingga sekarang). Kala Holosen ditandai oleh penyusutan yang cepat dari benua es di Eropa dan Amerika Utara, kenaikan yang cepat dari muka air laut, perubahan iklim, dan ekspansi kehidupan manusia ke segala penjuru dunia.

B.     Metode pentakhiran

Ahli geologi dapat menentukan umur lapisan batuan dalam bentuk umur absolut atau umur relatif. Dalam penentuan umur relatif lapisan batuan, ilmuwan menggunakan tiga prinsip sederhana. Prinsip pertama adalah Hukum Superposisi, yang menyatakan bahwa pada perlapisan batuan yang tidak terganggu, lapisan batuan yang lebih muda akan berada di atas lapisan batuan yang lebih tua. Prinsip kedua adalah Hukum Hubungan Potong-memotong, yang menyatakan bahwa setiap kenampakan batuan atau struktur yang memotong dan mengganggu lapisan batuan selalu lebih muda daripada lapisan batuan yang dipotong tersebut.

Prinsip ketiga, yaitu suksesi fosil, berhubungan dengan fosil yang terekam di dalam batuan sedimen. Pemetaan mendalam di seluruh dunia menunjukkan bahwa batuan yang terbentuk pada interval waktu tertentu mengandung kombinasi fosil yang tertentu pula. Batuan Paleozoikum mengandung fosil trilobita dan graptolit, batuan Mesozoikum mengandung fosil sisa-sisa dinosaurus dan ammonite, batuan Kenozoikum mengandung fosil sisa-sisa tumbuhan bunga dan banyak fosil mamalia. Dengan menggunakan petunjuk kandungan fosil di dalam sikuen batuan, meskipun berbeda letak geografis, ahli paleontologi dapat menyimpulkan bahwa sikuen batuan yang mengandung jenis fosil yang sama kemungkinan juga memiliki umur yang sama. Ketiga metode ini digunakan untuk penentuan umur relatif pada batuan, namun tidak menunjukkan umur absolut batuan tersebut.

Ahli geologi juga memiliki beberapa metode untuk menentukan umur sebenarnya dari suatu lapisan batuan. Yang paling penting adalah metode pentarikhan radiometri, yang menggunakan sifat peluruhan unsur radioaktif dalam batuan untuk menentukan umurnya. Unsur radioaktif meluruh untuk membentuk isotop unsur (atom unsur yang memiliki massa yang berbeda namun memiliki sifat-sifat kimiawi yang sama). Waktu-paruh unsur adalah waktu yang diperlukan untuk meluruhkan separuh dari atom unsur tersebut. Unsur yang berbeda memiliki waktu-paruh yang berbeda pula.

Dua macam peluruhan radioaktif yang paling banyak digunakan oleh ahli geologi adalah peluruhan Karbon-14 menjadi Nitrogen-14 dan peluruhan Potasium-40 menjadi Argon-40. Karbon-14, atau radiokarbon, digunakan pada penentuan umur material organik yang umurnya kurang dari 50,000 tahun yang lalu. Ahli geologi mengukur banyaknya kandungan Karbon-14 dan Nitrogen-14 pada kayu, arang, kertas, fosil benih dan sisa serangga, cangkang, bahkan pada air yang mengandung karbon terlarut. Rasio Karbon-14 dan Nitrogen-14 menyediakan estimasi yang bagus untuk penentuan umur dari sampel tersebut.

Ahli geologi juga dapat menggunakan Potasium-Argon untuk menentukan umur batuan yang berkisar dari 100,000 tahun yang lalu hingga setua umur bumi itu sendiri. Rasio dari Potasium-40 menjadi Argon-40 menyediakan estimasi yang bagus untuk menentukan umur batuan selama batuan tersebut tidak terpanaskan oleh temperatur di atas 125°C (257°F). Panas akan menyebabkan Argon menguap dan membuat umur batuan akan tampak lebih tua daripada sebenarnya.

Beberapa teknik non-radiometri, seperti analisis varve, dendrokronologi dan paleomagnetisme, juga dapat digunakan untuk penentuan umur absolut. Varve adalah lapisan sedimen yang terendapkan setiap tahun pada danau glasial. Lapisan tebal dari sedimen berukuran kasar terendapkan selama musim semi oleh aliran air permukaan, dan lapisan sedimen halus yang lebih tipis terendapkan selama musim dingin, keduanya membentuk lapisan yang disebut varve. Para ahli kebumian akan mengekstrak inti sedimen dari danau glasial ini dan menghitung berapa banyak varve pada sedimen tersebut. setiap satu varve menunjukkan umur satu tahun.

Dendrokronologi adalah teknik yang menggunakan lingkaran tahunan pada batang pohon pada iklim yang hangat untuk menentukan umur batang pohon tersebut. beberapa pohon dapat hidup hingga ribuan tahun, sehingga teknik ini berguna untuk menentukan umur pohon yang berkisar antara 3,000 hingga 4,000 tahun yang lalu. Namum, teknik ini juga digunakan pada fosil pohon dari Kala Holosen.

Paleomagnetisme melibatkan pengukuran sudut molekul magnetik pada batuan. Ketika lava masih panas, mineral magnetik di dalamnya berorientasi kepada medan magnetik bumi. Ketika lava mendingin hingga pada titik tertentu, mineral magnetik ini akan tekunci ditempatnya dalam batuan. Karena medan magnetik bumi selalu berubah orientasinya beberapa waktu sepanjang sejarah bumi, orientasi magnetik dari batuan yang membeku selama waktu yang berbeda juga akan berbeda. Ilmuwan mengetahui waktu pembalikan magnetik, sehingga orientasi magnetik dari sampel batuan dapat menunjukkan estimasi umur batuan tersebut.

11.3  Deformasi holosen       

Dari uraian diatas sehingga dapat dikatakan bahwa deformasi holosen ialah Perubahan volume atau bentuk suatu material atau batuan dalam skala waktu geologi. Waktu holosen ini masih terjadi sampai sekarang  contonya seperti:

•          Ditandai aktifnya pembentukan gunung api

•         Terjadi banyak cekungan

•         Naiknya permukaan laut

•         Es di kutub mulai mencair

•         Masih terus terjadi deformasi

•         Terbentuk relief-relief baru dipermukaan bumi