Seismik

3. Seismik
Apabila terjadi pelepasan energi didalam kerak bumi akibat patahan atau letusan gunungapi maupun longsor, maka energi tersebut akan diteruskan ke segala arah melalui materi batuan berupa perambatan getaran dalam bentuk gelombang. Perambatan gelombang inilah yang disebut gempa. Secara garis besar gelombang gempa dapat dibedakan atas dua macam yaitu Body wave dan Surface wave. 

• Body Wave adalah gelombang yang merambat di dalam bumi dari pusat gempa ke segala arah. Berdasarkan cara perambatan melalui batuan penyusun bumi, dikenal 2 macam:
1. Gelombang Longitudinal (Gelombang Primer / Gel. P). Disebut gelombang Primer karena gelombang ini yang paling cepat merambat sehingga paling dahulu tercatat oleh alat pencatat gempa (seismograf). Arah getarannya ke depan dan ke belakang sehingga partikel-partikel materi yang dilaluinya mengalami penekanan dan perenggangan. Oleh karena itu maka sering pula disebut Push – Pull wave atau kadang-kadang disebut Compressive wave . Gelombang ini dikenal pula dengan nama Gelombang suara karena cara perambatannya sama dengan perambatan suara di udara. Sifat dari gelombang ini adalah dapat melalui media yang berwujud padat, cair maupun gas. Tergolong cepat karena berkaitan dengan arah getarannya yang searah dengan arah geraknya. Bila melalui materi bumi maka kecepatannya berkisar 6 km/detik di lapisan kerak bumi dan 8,5 km/detik di lapisan selimut bumi. Perhatikan gambar 6 di bawah ini

2. Gelombang Transversal (Gelombang Sekunder/Gel S). Berbeda dengan gelombang longitudinal, arah getarannya tegak lurus pada arah geraknya. Karena itu maka kecepatannya lebih rendah dibanding gelombang longitudinal. Akibat lain adalah hanya dapat melalui media yang berwujud padat. Bila melalui media berwujud cair atau gas, gelombang ini hilang atau tidak tercatat pada seismograf karena ikatan molekul cairan dan gas tidak kuat. Dengan sedikit tekanan saja molekul-molekul cairan dan gas sudah bergerak lepas satu sama lain. Adapun kecepatannya hanya sekitar 2/3 kecepatan grelombang primer.

3. Surface wave adalah yang merambat dari hiposentrum ke permukaan bumi kemudian dari episentrum merambat ke segala arah. Jalan yang ditempuh lebih panjang sehingga paling belakangan sampai ke alat pencatat gempa. Oleh karena itu sering disebut gelombang panjang (Long Wave). Kecepatannya berkisar 3 – 4 km/detik.

Perbedaan sifat antara gelombang primer dan sekunder dapat digunakan untuk memperkirakan wujud lapisan-lapisan dalam. Dari kecepatan gelombang melalui lapisan-lapisan bumi dapat digunakan untuk memperkirakan materi penyusun bumi di setiap- lapisan.
Para ahli mempelajari seismogram, hasil pencatatan gelombang di berbagai stasion untuk mengetahui lapisan-lapisan bumi, tebal masing-masing lapisan , kecepatan gelombang waktu melalui setiap lapisan sehingga dapat diperkirakan materi penyusun setiap lapisan. Seismogram sangat rumit karena gelombang yang tercatat di seismogram berasal dari berbagai jalur dalam kerak bumi. Pada perbatasan lapisan satu dengan lapisan lainnya di mana terjadi perubahan kecepatan gelombang, maka ada gelombang yang dipantulkan dan ada yang dibiaskan bahkan menghasilkan gelombang baru karena terjadi pelepasan energi ketika mengenai batas lapisan.
Refraksi ( Pembiasan) terjadi karena perubahan kecepatan ketika melalui lapisan atas dan lapisan bawahnya. Sesuai dengan Hukum Snellius maka cosinus sudut datang berbanding cosinus sudut pergi sama dengan kecepatan gelombang melalui lapisan atas (V1) berbanding kecepatan gelombang melalui lapisan bawah (V2). Pada refleksi (pemantulan) gelombang di perbatasan lapisan, sudut datang = sudut pantul.
Karena pulsa-pulsa gelombang yang tercatat pada seismogram campur aduk antara gelombang yang dibiaskan dan gelombang yang dipantulkan berbagai lapisan maka harus dipilah-pilah dahulu. Untuk itu digunakan kurva Travel t ime dan data seismogram dari berbagai jarak.

Pulsa-pulsa gelombang yang dibiaskan terletak pada kurva berupa garis lurus, sedang pulsa-pulsa gelombang hasil pemantulan terletak pada kurva berupa garis lengkung (hiperbola). Setiap kurva garis lurus mewakili gelombang-gelombang yang dibiaskan puncak salah satu lapisan. Begitu juga setiap kurva lengkung mewakili gelombang-gelombang yang dipantulkan salah satu lapisan.
Kecepatan gelombang yang dibiaskan ketika melewati lapisan-lapisan dapat diketahui dari kemiringan kurva garis lurus. Perhatikan gambar dari setiap kurva garis lurus diperoleh waktu (t) yang diperlukan gelombang menempuh jarak (x) tertentu sepanjang puncak lapisan di mana dibiaskan. Kecepatan gelombang di lapisan itu = x/t. Tetapi kemiringan kurva kebalikannya yaitu t/x. Berarti kecepatan gelombang dihitung dari kemiringan kurva saja (V = 1/S, di mana S adalah kemiringan kurva). Kecepatan gelombang dapat pula dihitung dari bentuk kurva garis lengkung tetapi analisisnya lebih rumit.
X V2 – V1
 V+¾Untuk mengetahui tebal lapisan: h =  ¾¾¾¾
2 V1 + V2
V1 = Kecepatan gelombang di lapisan atas,
V2 = Kecepatan gelombang di lapisan bawah
X = Jarak sampai ke perpotongan kedua kurva garis lurus,
h = Tebal lapisan.

Untuk meneliti lapisan-lapisan bumi sampai ke inti bumi, dibutuhkan ledakan nuklir. Akan tetapi gambaran lapisan-lapisan sedimen di kerak bumi menjadi kabur.
Untuk memperoleh gambaran lapisan-lapisan sedimen di kerak bumi, digunakan ledakan-ledakan kecil dengan geophone (seismograf portable). Geophone diatur berderet dalam satu garis lurus dari pusat ledakan. Masing-masing geophone dihubungkan dengan alat pencatat di truk oleh sinyal-sinyal elektronik, di mana alat pencatat di truk akan mencatat secara serempak pada satu grafik. Jarak pemasangan geophone sekitar 4 atau 5 kali kedalaman yang akan diteliti. Bila lapisan yang akan diteliti < 50 m tebalnya maka geophone diatur dengan interval 10 m sejauh kira-kir 300m dari pusat ledakan. Ledakan cukup ½ kg bahan peledak. Bila penelitian kerak bumi sampai kedalaman kira-kira 100 km, digunakan bahan peledak beberapa ton dan beberapa truk pencatat gempa dengan geophone yang diatur dengan interval 50 m sejauh 1.000 km. Dalam penelitian pencarian minyak bumi, praktis akan sulit mencatat fase-fase pemantulan gelombang dari lapisan dengan kedalaman < 100 m dan > 10 km. Yang nampak jelas adalah lapisan-lapisan pada kedalaman 100 m – 10 km.