6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 1

Indonesia di antara DuaSamudera, Dua Benua dan Tiga

Lempeng Tektonik Mega

Prof. Dr. Ir. Jacub Rais, M,Sc.Gurubesar Emeritus ITB

2

TsunamiTsunami

• Berasal dari bahasa Jepang: “tsu” adalah “pelabuhan”dan “nami” adalah “gelombang” (gelombang ygmenghancurkan pelabuhan)

• Dalam bahasa Inggeris disebut “Great Waves”(Gelombang Besar)

• Secara salah disebut “Tidal Waves” karena tsunami tidak terkait dengan “tides” (Pasang-Surut Laut atauPasut)

• Tsunami dapat dibangkitkan oleh :– Gempa di bawah dasar laut (paling sering terjadi)– Letusan gunung api di bawah laut (tidak sering terjadi)– Landslide di dasar laut (jarang terjadi)– Jatuhnya komit/meteorit besar di laut (belum pernah terjadi,

terjadi dalam suatu film)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 3

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 4

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 5

Tsunami dan Gempa

• Tsunami terjadi karena ada gempa di bawahdasar laut

• Mengapa gempa terjadi, karena Indonesia terletak pada jalur pusat-pusat gempa bumiglobal circum-Pacific (Gb.1)

• Tidak semua gempa di dasar laut menghasilkantsunami

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 6

Pusat Gempabumi Indonesia 1900-2003: 38910 gempaantara 3 - 9 skala Richter [Sumber NEIC, USA]

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 7

Tektonik diAsia Tenggara(Daerah-daerahsesar dansubduksi)

o Pusat-pusatGempa Bumi diatas 6.0 SR

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 8

Mengapa Gempa Bumi terjadi

Mari kita pelajari Teori Tektonik Lempeng sebagaisalah satu topik dalam Geodinamika

Tektonik artinya “Construction”, dengan kata lain “Teori Tektonik Lempeng” (Theory of Plate Tetonics) adalah Teori tentang KonstruksiLempeng Bumi

Kerak Bumi terdiri dari lempeng-lempeng yang membungkus Bumi

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 9

LapisanLapisan--LapisanLapisan BumiBumi dandan SifatSifatFisiknyaFisiknya

• Bumi terdiri dari 3 lapisan konsentris– Inti Bumi (Core)

• Inti Bumi padat (Solid Core) ------ 1100 km• Inti Bumi cair (Liquid Core) ------ 2400 km

– Mantel Bumi (Mantle) -------------- 2900 km– Kerak Bumi (Crust) ---------------- 5 – 65 km

• Bahwa bumi itu berlapis-lapis, di-deduksi dari 2 kumpulan data geofisis:– Data gelombang akustik yang dibangkitkan oleh gempa– Data medan gayaberat bumi: densitas bumi bertambah menurut

kedalaman

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 10

Radius Bumi : 6.378.000 m

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 11

Tebalnya Kerak Bumi: Benua 35-65 km; Samudera 5 km

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 12

Lapisan-Lapisan Bumi berdasarkanSifat –Sifat Reologi

• Reologi adalah ilmu tentang deformasi dan mengalirnyazat-zat (Rheology is the science dealing with the deformation and flow of matter)

• Diperkenalkan dua lapisan baru dari bumi: (a) litosfer(Lithosphere) dan (b) Astenosfer (Astenosphere)

• Litosfer adalah keras (rigid) dan Astenosfer adalahlunak (plastis)

• Litosfer terdiri dar kerak dan bagian atas mantle yang plastis

• Astenosfir adalah sisa mantel seluruhnyu

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 13

LitosferLitosfer dandan AstenosferAstenosfer

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 14

ApaApa yang yang menyebabkanmenyebabkan lempenglempengbergerakbergerak

• Adanya arus Konveksi dalam tubuh Bumi• Ada arus konveksi yang dapat diterima oleh

ilmuan, yaitu :– Arus konveksi dari batas Inti dan Mantel yang

muncul ke permukaan Bumi: “thermal plume” danmelalui litosfer dan mantle kembali ke batas Inti -Mantel

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 15

Adanya panas pada batas Inti –Mantel yang muncul ke permukaanbumi sebagai “hotspot” (Konsep C)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 16

Benua Pangea (∼200 juta Tahun Lalu)

• Wegener (1930) mengembangkanteori “Continental drift”, namunWegener tidakdapat menjelaskanmengapa Benuabergerak

• Teori iniditinggalkan setelahTeori TektonikLempeng muncul dandapat diterima

Eurasia

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 17

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 18

55Eurasian Plate

Pacific Plate

Indian Plate

Lempeng Eurasia 55 juta tahun lalu

6/9/2006 19

Lempeng-Lempeng Tektonik Global

• Litosfer terbentuk dari lempeng-lempengbesar dan kecil yg saling bergerak dgn lajukecepatan sampai dgn 12 cm/tahun:– Lempeng Indo-Australia (kini L.Australia dan L.

India)– Lempeng Eurasia– Lempeng Pasifik– Lempeng Nazca– Lempeng Amerika Utara– Lempeng Amerika Selatan– Lempeng Artarktika– Lempeng Afrika– Sejumlah lempeng-lempeng regional: :L.Laut

Filipina; L. Cocos; L.Arab; L.Persia; L.Cina, dll.

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 20

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 21

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 22

Laju Gerak Lempeng TektonikGlobal

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 23

PemisahanLempeng Indo-Australia menjadiL.Australia danL.India

Riset USA ditahun 1994

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 24

DeformasiDeformasi padapada Batas Batas AntarAntarLempengLempeng

• Antara 2 lempeng yang bergerak terjadi deformasi padabatas ke dua lempeng.

• Terdapat 3 bentuk deformasi pada batas lempeng:

– Divergensi• Zona pemekaran, umumnya terjadi di lantai samudera

– Konvergensi• Penunjaman (subduksi)• Tubrukan (collision), kadang-kadang disebut juga tumbukan

– Horisontal• Sistem sesar (fault system)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 25

DivergensiDivergensi

• Pemekaran terjadi umumnya di lantaisamudera (ocean floor spreading)

• Material baru dari astenosfer naik ke atasmembentuk kerak bumi dengan 2 macambentuk rupabumi– Ridge (pematang)

• Gerakan ekstensional, terjadi “rift” (celah, renggang, retak) dipuncaknya

• Pemekaran kemudian dapat diikuti dengan penyesaran(faulting)

• Contoh: Mid Atlantic Ridge

– Rise (jendul)• Tidak terjadi rift di puncaknya. • Contoh: East Pacific Rise

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 26

DasarSamuderaAtlantik

Mid-Atlantic Ridge

27

Rift Valley di Ethiopia, beberapa ribu km panjangnya. Terjadi “normal fault” (Pada awalnyadasar lembah sama tingginya dengan plateau di atasnya]

28

KonvergensiKonvergensi

• Suatu gerakan kompresi• Terjadi penunjaman (subduction, subduksi)

– Antara lempeng samudera dgn lempeng samudera• Parit (trench); palung (trough) di dasar samudera• Barisan pulau-pulau gunung api sejajar palung/parit

– Antara lempeng samudera dgn lempeng benua• Parit atau palung di dasar samudera• Barisan gunung api di tepi benua sejajar palung atau parit

– Penunjaman pada ke dua sisi lempeng• Terjadi sesar undak (thrust fault)

• Atau, terjadi tubrukan (tumbukan, collision)– Antara lempeng benua dengan lempeng benua– Contoh Himalaya, Alpen (tidak vulkanis)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 29

Antara LempengSamudera denganLempeng Samudera

Antara LempengSamudera denganLempeng Benua

Antara LempengBenua denganLempeng Benua

Tidak terbentukgunung api

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 30

HorisontalHorisontal

• Gerakan menggeser secara horisontal dan atauvertikal tanpa membentuk kerak baru

• Disebut “sesar” atau “fault”– Ada 5 bentuk sistem sesar: sesar normal; sesar balik

(reverse); strike-slip fault (sesar peralihan, transform fault), oblique-slip fault dan hinge fault

• Jika lempeng bergerak horisontal relatif ke kanandisebut sesar dextral; jika horisontal relatif bergerakke kiri disebut sesar sinistral

• Contoh: Sesar peralihan terkenal/terpanjang didunia:– Sesar Sumatera (∼1600 km); sesar San Andreas (USA); sesar

Alpin (New Zealand), dsb.

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 31

Sesar Normal

Sesar Balik(Reverse Fault)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 32

Sesar Mendatar(Strike Slip Fault, Transcurrent Fault)

Sesar Miring (Oblique Slip Fault)

Sesar Gantung(Hinge Fault)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 33

Sesar Sumateradi sekitarDanau Toba

Gerakan sesarmenganan(dextral)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 34

a. Subduksi

b. Pemekaran

c. Tumbukan

d. Sesar

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 35

ZonaZona SubduksiSubduksi didi sebelahsebelah baratbaratSumateraSumatera

Terbentuk pulau-pulau non-vulkanis

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 36

Geodinamika di Selat Sunda sbgakibat konvergensi subduksi miring

• Garis putus-putus adalahgaris pantai saat ini

• Panah hitam arahdisplacement total blokSumatera Tenggara

• Garis-garis miring adalah indikasi“stretching” masa depan

• Titik bintik-bintikmengindikssi daerah ygsudah stretch

• (sumber Le Pitchon 1984)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 37

Zona Benioff-Wadati adalahpermukaangesekan antaralempengsubduksi

Jika tidak ada getaranseismik dinamakan : seismic gap. Akibatnya energiterkumpul danpelepasan energikemudian dirasakansebagai gempa bumiContoh Subduksi di

Selatan Jawa

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 38

Gempa di bawah dasar Laut

• Terjadi karena:– Gerakan lempeng tektonik (subduksi, atau patahan vertikal)– Letusan Gunung Api, seperti Krakatau 1883 dgn tinggi

gelombang 38 meter

• Namun, tidak semua gempa bumi membangkitkantsunami, hanya gempa besar yang membuat dislokasibesar dari lempeng tektonik di dasar laut

• Tsunami terbentuk oleh rangkaian gelombang yang dibangkitkan di badan air karena gangguan impulsifoleh perpindahan kolom air secara vertikal

39

BebarapaBebarapa peristiwaperistiwa TsunamiTsunami

• 75% tsunami terjadi di Samudera Pasifik– 1946 gempa di Kep.Aleutian mengirim tsunami ke

Hawaii, 159 orang meninggal di Hawaii, dan 5 diAlaska

– 1964 gempa di Alaska membangkitkan tsunami setinggi 6 m dan korban 11 orang di Crescent City (California)

– 1983 tsunami di barat Jepang dari gempa di lautJepang dgn korban 104 orang

– 1998 tsunami di Papua New Guinea, gempa 7,1 SR 15 mil lepas pantai, korban 3000 orang. Tinggitsunami 12 m. Dua desa Arop dan Warapu musnah.

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 40

Peristiwa Gempa & Tsunami diMasa Lalu

• 2150 BC : Kota-kota Sodom dan Gemorrah (Timur Tengah) hancur – kota ini terbenam di Laut Mati

• 525 BC : Tyre di pesisir Libanon hancur oleh tsunami• 140 BC : Tyre kembali hancur oleh tsunami• 31 BC : Lembah Jordan, gempa 7 SR (terbesar dalam 2000

tahun)• 3 Des 115 AD: tsunami menghancurkan kota Antioch• 306 AD : hampir seluruh Libanon hancur• 349 AD: sebagian besar Beirut hancur• 502 AD : dari Tyre sampai Aleppo hancur• 551 AD : pesisir Libanon dilanda tsunami, Beirut hancur

total, terjadi deformasi tektonik• 1201 AD : gempa/tsunami di Cyprus, Syria,dan Palestina• 1201 AD : Lembah Bekaa, terbentuk Laut Mati (rift zone),

Tripoli Ba’albek hancur (7,5 skala richter)

41

Peristiwa Gempa & Tsunami diMasa Lalu (2)

• 8 Agustus 1303`: Kairo dan Alexandria hancur• Des. 1403-Jan 1404: tsunami di pantai Libanon (Levantine)• 10 Sept 1509 : tsunami di laut Marmara. Kota Istanbul rusak• 21 Juli 1752 : kembali di pantai LIbanon (Levantine) diguncang• 1755 : Gempa bumi di Lisabon• 26 Des. 1939 : gempa 8 SR di Turkey 43.000 meninggal, 76.000

lukaluka; 200.000 kehilangan rumah• 23 Nop 1995 : gempa 7,5 SR di teluk Akaba menghancurkan

gedung-gedung di Jordan, Mesir, Israel, Saudi Arabia

• 1995 : Gempa Kobe (Jepang)• 17 Agust 1999 : gempa 7,4 SR di zone patahan Anatolia

(Istambul,Turki), 17,127 meninggal, 49,963 luka-luka, 250,000 orang tanpa rumah

• 26 Des. 2004 : gempa 8,9 SR di Aceh. 50 kali lebih dahsyat darigempa/tsunami Maumere, tsunami Aceh terbesar setelah tsunami akibat Krakatau meletus; 160.00 meninggal

42

Bencana lainnya dgn BanyakKorban

• Cyclon– 1970: 500.000 korban manusia ketika cyclon dgn kecepatan

230 km/jam menyapu seluruh desa-desa

• Gempa Bumi di daratan– 1988 gempa 6,9 SR di Armenia dgn korban 25.000 orang

• Hurricane Mitch– 1988 di Honduras dan Nicaragua, 10.000 orang meninggal

• Badai Salju, Forest Fire dan Avalanche– 1970 di Peru dgn korban 18,000 di satu desa saja

• Erupsi Gunung Api– 1815, G. Tambora di Indonesia dgn korban 90.000 orang

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 43

Gempa Bumi Tektonik

• Interaksi antar lempeng pada batas lempeng• Umumnya terjadi di litosfer, tetapi banyak juga

terjadi di astenosfer (mantel atas)• Zone Benioff-Wadati (permukaan gesekan antar

litosfer yang menunjam)• 75% gempa dangkal terjadi di jalur Circum-Pacific• 23% gempa terjadi di jalur memotong Asia-Alaska,

dan• 2% di tempat lain• Mekanisme gempa dangkal sederhana tetapi tidak

dapat sepenuhnya dipahami

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 44

Tatanan Tektonik Indonesia

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 45

Beberapa posisi pada masing-masing lempeng

A, B dan C ditempatkan GPS

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 46

Proyek GEODYSSEA (Geodynamics of South and South East Asia)Kerjasama penelitian antara ASEAN dan Masyarakat Eropa (European Community) 1992-1996- Jacub Rais (ASEAN Coordinator)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 47

Distribusi Titik-Titik GPS dalam Proyek GEODYSSEA

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 48

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 49

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 50

GeodinamikaIrian Jaya dgnPengukuran GPS

DisertasiDoktor olehPuntodewo diITB 1996

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 51

PengukuranSubduksi di SelatanJawa oleh Paul Tregoning (DisertasiDoktor di University of New South Wales 1994)

Laju subduksi 67 mm per tahun ke arahutara

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 52How Well Will We Govern It?

It’s Our Ocean:

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 53

ApaApa LangkahLangkah SelanjutnyaSelanjutnya

• Meninjau kembali Rencana Umum Tata Ruang dariDaerah yang menghadapi zona subduksi, terutamawilayah dataran rendah

• Membangun perlindungan pantai secara alamimelalui pernanaman mangrove

• Memasukkan pendidikan/pengetahuan bencanaalam akibat dinamika Bumi dalam kurikulum SD, SMP dan SMA

• Kurikulum “Coastal Engineering” diberikan dalamFakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

• Kurikulum “Earth System Science” dikembangkandi Perguruan Tinggi (Keterpaduan Earth Sciences, Engineering Sciences dan Social Sciences)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 54

RencanaRencana TindakTindak LanjutLanjut utkutk NADNAD

• Karena Kota Banda-Aceh terletak di antara 2 sesar danmerupakan dataran rendah (dataran banjir), sebaiknyaibukota NAD dipindah ke daerah yang lebih ke selatandari kota saat ini (daerah berbukit di sekitar Seulimeum.

• Bangun kembali jalan Kereta Api antara ibukota baru keMedan

• Sabang dijadikan pelabuhan samudera dan industtripengolahan perikanan

• Bangun lapangan udara perintis di tiap kabupaten

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 55

Februari,2001 3

Interaksi GeosferInteraksi Geosfer--BiosferBiosfer

Hidrosfer Atmosfer

Biosfer

Litosfer

Interaksi antara 4 dinamika: • dinamika atmosfer;• dinamika hidrosfer; • dinamika litosfer; • dinamika biosfer

Daur Bio-geokimia:• daur hidrologi (H)• daur karbon (C)• daur nitrogen (N)• daur fosfor (P)• daur sulfur (S)

matahari

Ilmu Sistem Bumi Ilmu Sistem Bumi (Earth (Earth System System Science)

6/9/2006 Gempa, Gunung Api dan Tusnami 56