Mekanisme fokus atau lebih dikenal sebagai Focal Mechanism dari gempa bumi adalah penggambaran dari deformasi inelastis di kawasan sumber yang menghasilkan gelombang seismik. Dalam banyak kasus, hal ini berhubungan dengan peristiwa patahan yang mengacu pada orientasi bidang sesar yang bergeser dan slip vektornya, hal ini dikenal juga sebagai solusi bidang patahan. Mekanisme fokus berasal dari solusi momen tensor gempa bumi, yang dapat diperkirakan dari analisis gelombang seismik teramati.

Saat terjadi gempa bumi, terjadi pelepasan energi yang menyebar keseluruh bagian bumi. Mekanisme fokus dapat diturunkan dengan mengamati pola gerakan pertama/first motiongempa bumi. Yaitu, apakah gelombang P yang tiba tercatat pertama kali pada seismometer berupa puncak atau lembah. Dalam hal ini, energi yang tersebar oleh gempa akibat sesar membagi bumi menjadi empat bagian. Perbedaan first motion ini disebabkan karena posisi stasiun terhadap sumber gempa bumi.

Gambar di atas menjelaskan contoh cara pembuatan mekanisme fokus.

Dalam pembuatan mekanisme fokus, Gelombang P yang tercatat dari berbagai stasiun di dunia dikumpulkan. Lalu gelombang P dibedakan berdasarkan pola first motion-nya. Dalam contoh ini, gelombang P yang tiba di stasiun sebagai puncak disimbolkan dengan bulatan hitam. Sedangkan gelombang P yang tiba pada stasiun sebagai lembah disimbolkan dengan bulatan putih. Sedangkan pada kasus bentuk gelombang tiba yang diragukan disimbolkan dengan (x)

a. Masing-masing simbol first motion di-plot terhadap bidang dari pusat ke azimuth relatif stasiun terhadap fokus gempa bumi. Dalam hal ini sumber gempa ditandai sebagai (+). Pada contoh di atas. 

b. Penentuan kuadran berdasarkan titik-titik yang sudah di-plot.

c. Kuadran yang telah dibuat diberi warna.

Metode ini digunakan sebelum gelombang dicatat dan dianalisis secara digital.

Metode ini tetap digunakan pada gempa bumi sangat kecil untuk solusi momen tensor . Saat ini, Mekanisme Fokus banyak menggunakan analisis semi-otomatis dari bentuk gelombang yang tercatat.

dari wikipedia

Solusi momen tensor biasanya ditampilkan secara grafis menggunakan diagram beachball. Pola energi radiasi selama gempa bumi dengan satu arah gerakan pada satu bidang patahan dapat dimodelkan sebagai pasangan ganda, yang digambarkan secara matematis sebagai kasus khusus dari sebuah tensor urutan kedua (sama dengan tegangan dan regangan) yang dikenal sebagai momen tensor.

Gempa bumi yang tidak disebabkan oleh pergerakan sesar memiliki pola yang sangat berbeda dengan radiasi energi. Dalam kasus ledakan nuklir bawah tanah, misalnya, momen tensor seismiknya adalah isotropik. Dengan ini kita bisa membedakan antara gempa yang disebabkan oleh pergerakan struktur geologi dan gempa akibat ledakan.

Momen tensor pada gempa aceh 2004. Dari wikipedia

Bagaimana Cara Membacanya?

Jika kalian sudah belajar mengenai Geologi struktur khususnya proyeksi stereografi, harusnya tidak begitu kesulitan membaca diagram beachball. Berikut ini adalah cara sangat sederhana membaca diagram beachball.

Intinya, jika lingkaran tersebut dibagi 4 kuadran, maka bagian paling atas adalah utara. kalaupun tidak dibagi menjadi 4 kuadran, maka bagian atas adalah utara.

Biasanya, Tensor selalu berwarna gelap. Jadi jika ada 4 kuadran dengan warna gelap terang selang seling maka itu adalah sesar geser.

Jika Lingkaran tersebut dibagi menjadi tiga bagian, dan ditengah berwarna gelap, maka itu adalah sesar naik. begitu juga sebaliknya, jika ditengah warna terang, maka itu adalah sesar turun.

untuk sesar geser naik/turun, maka gambar pada diagram beachball-nya adalah kombinasi dari keduanya.

Teori Mekanisme dengan Metode Impuls Pertama Gelombang P

Ketika gempa bumi terjadi maka gelombang gempa bumi akan terpancarkan ke segala arah berbentuk

phase gelombang. Phase awal yang tercatat lebih dahulu ialah gelombang P, karena memiliki kecepatan

terbesar dari pada gelombang yang lainnya.

Arah gerakan pertama impuls dari gelombang P inilah yang kemudian diamati untuk mempelajari fokal

mekanisme. Hal ini dapat disebabkan karena gelombang P yang paling jelas pembacaannya. Dan alat

yang digunakan pada umumnya ialah seismograf type vertikal sehingga pembacaan gelombang S

menjadi sulit. Selain untuk menentukan gerakan awal gempa dan studi solusi bidang sesar, metode ini

penting untuk menentukan gerakan dari plate tektonik dan penting untuk menentukan gerakan relative

dari Lithosfer.

Solusi untuk menentukan arah dan orientasi menyebabkan terjadinya bidang sesar yang disebut

sebagai “Fault Plane Solution”. Ada beberapa ketentuan dalam mempelajari solusi bidang sesar ini :

a.     Arah gerak awal gelombang P harus dianggap sama atau sesuai dengan arah gaya kopel yang bekerja di

sumber gempa.

Dalam mekanisme gempa bumi terdapat dua hipotesa yang berlaku. Pertama adalah teori kopel tunggal

yang menyatakan bahwa di dalam sumber gempa bekerja dua gaya yang sama besar dan berlawanan

arahnya dan berlaku sebagai momen.

Sedangkan teori kopel ganda menyatakan bahwa pada sumber bekerja empat gayayang sama besar dan

berlaku sebagai pasangan momen gaya yang saling tegak lurus.

b.     Focus harus dianggap berbentuk bola didalam bumi dimana bumi dianggap homogen.

Pada dasarnya solusi bidang sesar adalah mencari dua bidang nodal orthogonal (orthogonal nodal plane)

yang memisahkan gerakan pertama gelombang dalam kuadran kompresi dan dilatasi pada bola

fokusnya.

Bola Fokus

Bola fokus merupakan ilustrasi penjalaran gelombang yang berpusat pada hiposenter sumber gempa.

Bola fokus digunakan untuk menggambarkan radiasi gelombang seismik dari sebuah sumber gempa.

Penyelesaian bola fokus diperoleh dari distribusi gerakan kompresi dan dilatasi di permukaan bumi yang

diproyeksikan melalui lintasan yang sama dengan penjalaran gelombangnya ke permukaan bola fokus.

Bola fokus adalah bola satuan (jari-jari 1 satuan) yang fiktif (diandaiakn ada) berpusat pada fokus gempa

(sumberdianggap titik). Bola fokus mengandaikan medium penjalaran gelombang adalah homogen

(gelombang menjalar lurus didalamnya), hal ini dilakukan karena polaritas gerakan pertama gelombang P

adalah tetap disepanjang penjalarannya. Mekanisme sumber gempa merupakan metode peninjauan

solusi bidang sesar. Konsep dasar penentuan mekanisme sumber berkembang dari konsep kopel ganda.

Solusi bidang sesar meliputi stike, dip dan slip dari bidang sesar.

Penentuan solusi bidang sesar dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain dengan menggunakan

polarisasi gerakan awal gelombang P. Pola polarisasi gelombang P yang berupa kompresi (tekanan) dan

dilatasi (tarikan) mengakibatkan ruang disekitar episenter gempa (hiposenter), yang dimisalkan suatu

bola, dapat dibagi menjadi empat kuadran yang dipisahkan oleh dua buah bidang nodal yang membentuk

suatu mekanisme gempa.

Penyelesaian bola fokus diperoleh dari distribusi gerakan kompresi dan dilatasi di permukaan bumi yang

diproyeksikan melalui lintasan yang sama dengan penjalaran gelombangnya ke permukaan bola

fokus. Bola fokus adalah bola satuan (jari-jari 1 satuan) yang fiktif (diandaikan ada) berpusat pada fokus

gempa.

Gambar Gerakan awal gelombang P pada beberapa stasiun pencatat gempa yang dipengaruhi oleh gaya

kompresi dan dilatasi.

Proyeksi Stereografik

Analisa pola gerakan awal gelombang P pada permukaan bola secara tiga dimensi akan sukar dilakukan.

Oleh karena itu, untuk mempermudah analisis diperlukan penggambaran distribusi pada suatu gambar

dua dimensi yaitu dengan cara proyeksi stereografik. Dalam gambar ini, arah dan kemiringan suatu garis

(diwakili oleh suatu titik pada permukaan bola) dan jurus (strike) dan kemiringan (dip) suatu bidang dapat

ditentukan dengan pasti.

Proyeksi stereografik ada dua tipe, yaitu proyeksi stereografik sama luas (equal-area stereo-net

projection) dan proyeksi stereografik sama sudut (equal-angle stereo-net projection). Perbedaan pada

dua proyeksi ini adalah daya pisahnya, yaitu untuk proyeksi sama luas mempunyai daya pisah lebih

besar dibagian tengah, sedang untuk proyeksi sama sudut mempunyai daya pisah lebih besar dibagian

luar.

Berdasarkan bagian yang dipakai, pada umumnya hanya ada dua bagian, yaitu setengah bola bagian

atas (upper hemisphere) dan setengah bola bagian bawah (lower hemispher). Biasanya proyeksi yang

dipakai adalah proyeksi yang menggunakan setengah bola bagian bawah llower hemispher), garis-garis

lintang dan bujur pada proyeksi stereonet dibayangkan lerletak pada permukaan cekungan setengah bola

bagian bawah.

Sehingga, orientasi garis dan bidang dapat ditentukan dengan mudah sesuai dengan orientasi garis dan

bidang yang sebenarnya.