Geofisika
Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi
menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya
termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika
ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah
permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari
parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi.
Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan
kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun
horisontal.
Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan
secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal
yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak
bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik
(penentuan pondasi bangunan dll).
Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan
tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan
dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya
ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun
geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu
bumi.Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara),
geofisika bumi padat dan oseanografi(laut). Beberapa contoh kajian
dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari
gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology,
dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian
hidrokarbon.
Metode-metode geofisika
Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu
metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur
medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan
dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang
dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya
radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik
bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi
radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit,
pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan
lain sebagainya.
Secara praktis, metode yang umum digunakan di dalam geofisika
tampak seperti tabel di bawah ini:
(terlampir)
Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang
terlibat
Seismik
Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias Densitas dan
modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang
seismik
Gravitasi Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi
yang berbeda Densitas
Magnetik Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi
yang berbeda Suseptibilitas atau remanen magnetik
Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas
listrik
Polarisasi terinduksi Tegangan polarisasi atau resistivitas
batuan sebagai fungsi dari frekuensi Kapasitansi listrik
Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik
Elektromagnetik Respon terhadap radiasi elektromagnetik
Konduktivitas atau Induktansi listrik
Radar Waktu tiba perambatan gelombang radar Konstanta
dielektrik
Eksplorasi seismik
Eksplorasi seismik adalah istilah yang dipakai di dalam bidang
geofisika untuk menerangkan aktifitas pencarian sumber daya alam
dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan
gelombang seismik. Hasil rekaman yang diperoleh dari survei ini
disebut dengan penampang seismik.
Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode
seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk
melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa
melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan
interpretasi dari penampang seismiknya.
Di dalam eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:
1. Metode seismik pantul
2. Metode seismik bias
Gelombang seismik
Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena
adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau
adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan
dapat terekam oleh seismometer.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik ini adalah
apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Gelombang seismik digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu
1. Gelombang Badan (body wave)
2. Gelombang Permukaan (surface wave)
Seismometer
Seismometer (bahasa Yunani: seismos: gempa bumi dan metero:
mengukur) adalah alat atau sensor getaran, yang biasanya
dipergunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada
permukaan tanah. Hasil rekaman dari alat ini disebut
seismogram.
Prototip dari alat ini diperkenalkan pertama kali pada tahun 132
SM oleh matematikawan dari Dinasti Han yang bernama Chang Heng.
Dengan alat ini orang pada masa tersebut bisa menentukan dari arah
mana gempa bumi terjadi.
Dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka kemampuan
seismometer dapat ditingkatkan, sehingga bisa merekam getaran dalam
jangkauan frekuensi yang cukup lebar. Alat seperti ini disebut
seismometer broadband.
Seismogram
Seismogram
Seismogram atau rekaman gerakan tanah, atau grafik aktifitas
gempa bumi sebagai fungsi waktu yang dihasilkan oleh seismometer.
Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan
magnitudo gempa tersebut. Selain itu dari beberapa seismogram yang
direkam di tempat lain, kita dapat menentukan pusat gempa atau
posisi dimana gempa tersebut terjadi.
Magnitudo gempa
Magnitudo gempa adalah parameter gempa yang berhubungan dengan
besarnya kekuatan gempa di sumbernya. Jadi pengukuran magnitudo
yang dilakukan di tempat yang berbeda, harus menghasilkan harga
yang sama walaupun gempa yang dirasakan di tempat-tempat tersebut
tentu berbeda. Richter pada tahun 30-an memperkenalkan konsep
magnitudo untuk ukuran kekuatan gempa di sumbernya. Satuan yang
dipakai adalah skala Richter (Richter Scale), yang bersifat
logaritmik. Pada umumnya magnitudo diukur berdasarkan amplitudo dan
periode fase gelombang tertentu. Rumus untuk menentukan magnitudo
gempa yang umum dipakai pada saat ini adalah:
dengan M adalah magnitudo, a adalah amplitudo gerakan tanah
(dalam mikron), T adalah periode gelombang, adalah jarak pusat
gempa atau episenter, h adalah kedalaman gempa, CS adalah koreksi
stasiun oleh struktur lokal (sama dengan 0 untuk kondisi tertentu),
dan CR adalah koreksi regional yang berbeda untuk setiap daerah
gempa. Ada beberapa jenis magnitudo yang pernah diperkenalkan dan
dipakai sampai saat ini. ML adalah magnitudo lokal yang
diperkenalkan oleh Richter untuk mengukur magnitudo gempa di
California menggunakan fase gelombang P. MS diperkenalkan oleh
Guttenberg menggunakan fase gelombang permukaan terutama gelombang
R. Magnitudo lain yaitu mb (body waves magnitudo) diukur berdasar
amplitudo gelombang badan, baik P atau S.
Magnitudo Lokal
Magnitudo lokal ML diperkenalkan oleh Richter untuk mengukur
magnitudo gempa-gempa lokal, khususnya di California Selatan. Nilai
amplitudo yang digunakan untuk menghitung magnitudo lokal adalah
amplitudo maximum gerakan tanah (dalam mikron) yang tercatat oleh
seismograph torsi (torsion seismograph) Wood-Anderson, yang
mempunyai periode natural = 0,8 sekon, magnifikasi (perbesaran) =
2800, dan faktor redaman = 0,8. Jadi formula untuk menghitung
magnitudo lokal tidak dapat diterapkan di luar California dan data
amplitudo yang dipakai harus yang tercatat oleh jenis seismograph
di atas.
Magnitudo gelombang badan
Magnitudo gempa yang diperoleh berdasar amplitudo gelombang
badan (P atau S) disimbulkan dengan mb. Dalam prakteknya (di USA),
amplitudo yang dipakai adalah amplitudo gerakan tanah maksimum
dalam mikron yang diukur pada 3 gelombang yang pertama dari
gelombang P (seismogram periode pendek, komponen vertikal), dan
periodenya adalah periode gelombang yang mempunyai amplitudo
maksimum tersebut. Sudah tentu rumus yang dipakai untuk menghitung
mb ini dapat digunakan disemua tempat (universal). Tapi perlu
dicatat bahwa faktor koreksi untuk setiap tempat (stasiun gempa)
akan berbeda satu sama lain.
Magnitudo gelombang permukaan
Magnitudo yang diukur berdasar amplitudo gelombang permukaan
disimbulkan dengan MS. secara praktis (di USA) amplitudo gerakan
tanah yang dipakai adalah amplitudo maksimum gelombang permukaan,
yaitu gelombang Rayleigh (dalam mikron, seismogram periode panjang,
komponen vertikal, periode sekon) dan periodenya diukur pada
gelombang dengan amplitudo maksimum tersebut.
