HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Analisis Distribusi Kecepatan 3 Dimensi
Gambar 4.4. Persebaran event gempa dan stasiun dengan code LOTOS
Berdasarkan data, tingkat seismik menurun pada bulan November 2013. Hal ini dikarenakan pada bulan tersebut hanya terjadi gempa sebanyak dua kali (magnitude >4.7) yaitu pada 19 November 2013 dan 28 November 2013 dengan magnitude 4.8 dan 5.0 jika dibandingkan dengan event gempa yang terjadi pada bulan lainnya. Titik merah pada gambar menunjukkan sebaran event gempa yang terjadi sedangkan titik biru merupakan posisi stasiun perekam gempa bumi.
4.3 Analisis Distribusi Kecepatan 3 Dimensi
Pada pengolahan data event gempa menggunakan LOTOS-12 diperoleh penampang model kecepatan pulau Sumatera. Distribusi kecepatan dalam 3 dimensi diperoleh melalui beberapa tahapan, pertama penentuan lokasi dalam model 3 dimensi dengan menggunakan algoritma ray tracing pada minimalisasi travel time yang diperoleh, kedua sumber gempa dan lokasi awal yang telah diperoleh direlokasi kembali menggunakan metode 3D ray tracing
42
(bending tracing) dan yang ketiga parameterisasi grid serta anomali distribusi kecepatan antara node yang diinterpolasi secara linier sehingga menjadi blok tetrahedral (Kaulakov, 2009). Pada penelitian ini, digunakan minimum spasi antara node yaitu 1 km untuk menghindari konsentrasi node yang berlebihan pada area dengan densitas ray yang tinggi yang digunakan pada penampang vertikal. Kemudian perhitungan turunan matriks dan inversi matriks dilakukan menggunakan kode iteratif yang terdapat pada LSQR (Paige dan Sounders, 1982). Selanjutnya setelah melalui ketiga tahapan maka akan diperoleh penampang bawah permukaan pulau Sumatera yang diwakili oleh peta distribusi kecepatan gelombang-P (Vp), peta distribusi kecepatan gelombang-S (Vs) dan rasio Vp/Vs dalam sayatan bidang horizontal dan sayatan bidang vertikal.
Citra anomali yang diperoleh berdasarkan travel time P dan S ditampilkan dalam besaran persentase deviasi Vp dan Vs dengan satuan besaran deviasi adalah km/detik. Harga anomali deviasi terletak antara -10% sampai +10% terhadap distribusi model kecepatan gelombang-P dan gelombang-S seperti yang ditampilkan pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.8. Pada bidang horizontal diambil sebanyak 9 kedalaman yaitu pada kedalaman 10 km, 20 km, 40 km, 60 km, 80 km, 100 km, 120 km, 160 km dan 180 km. Sedangkan pada sayatan bidang vertikal diambil pada area yang mewakili banyaknya kejadian gempa pada pulau Sumatera dalam kasus penelitian ini yaitu pada sayatan 1, 2 dan 3 yang ditampilkan pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.10. Pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.9 adalah garis cross section yang dapat digunakan sebagai acuan analisis distribusi anomali kecepatan gelombang-P dan gelombang-S secara lebih detail. Dalam Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 juga ditampilkan kecepatan absolut untuk gelombang-P dan gelombang-S.
43
Gambar 4.5 Distribusi anomali kecepatan gelombang-P pada sayatan horizontal tomogram. Dari atas dan dari kiri ke kanan masing-masing pada kedalaman 10 km, 20 km, 40 km, 80 km, 100 km, 120 km, 140 km, 160 km dan 180 km.
44
Gambar 4.6 Garis cross section untuk menampilkan distribusi kecepatan gelombang-P pada sayatan vertikal
45
Gambar 4.8 Distribusi anomali kecepatan gelombang-S pada sayatan horizontal tomogram. Dari atas dan dari kiri ke kanan masing-masing pada kedalaman 10 km, 20 km, 40 km, 80 km, 100 km, 120 km, 140 km, 160 km dan 180 km.
46
Gambar 4.9 Garis cross section untuk menampilkan distribusi kecepatan gelombang-S pada sayatan vertikal
47
Gambar 4.11 Anomali kecepatan absolut gelombang-P pada sayatan vertikal
48
Berdasarkan hasil pengolahan oleh perangkat lunak LOTOS, setelah melewati proses parameterisasi dan inversi, jumlah event menjadi 50 event dengan jumlah picking gelombang-P menjadi 621 gelombang dan jumlah picking
gelombang-S menjadi 578 gelombang. Pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.8 merupakan distribusi dari hasil inversi kecepatan gelombang-P dan gelombang-S pada sayatan horizontal. Warna merah tua mewakili anomali negatif maksimum dan warna biru tua mewakili anomali positif maksimum. Anomali negatif lebih mencerminkan daerah lemah yang biasanya diduga berkaitan langsung dengan peningkatan fluida dan pelelehan slab subduksi yang disebabkan fase transisi (Suantika, 2009). Pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.8, kecepatan gelombang-P dan gelombang-S anomali negatif dapat terlihat jelas pada kedalaman 40 km, 60 km, 80 km dan 100 km sedangkan untuk kedalaman 10 km, 20 km, 120 km, 140 km dan 180 km anomali kurang teresolusi. Anomali negatif deviasi kecepatan dalam bidang sayatan horizontal menyebar di beberapa area seperti di bagian utara Sumatera, bagian selatan Sumatera dan bagian barat Sumatera dengan deviasi kecepatan maksimum yang teresolusi dengan baik untuk gelombang-P dan gelombang-S terdapat pada daerah kepulauan Mentawai dan kepulauan Nias, dikarenakan pada daerah tersebut terdapat beberapa jenis patahan seperti patahan Andaman, patahan Batee dan patahan Mentawai (McCaffrey, 2009). Anomali negatif ini terletak sepanjang lattitude antara -3.72 sampai 2.271 dan longitude antara 97.99 sampai 102.9.
Pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.10 merupakan distribusi dari hasil inversi kecepatan gelombang-P dan gelombang-S pada sayatan vertikal yang diperoleh dari hasil cross section (Gambar 4.6 dan Gambar 4.9) yaitu pertama pada posisi longitude 100.55512 sampai 101.82175 dan posisi lattitude -6.75158 sampai 1.14462, kedua pada posisi longitude 99.36935 sampai 103.95076 dan posisi lattitude -6.05089 sampai pada posisi lattitude -0.17591 dan yang ketiga pada posisi longitude 99.53104 sampai 101.76785 dan posisi lattitude -5.16156 sampai -0.01421. Warna merah tua mewakili anomali negatif maksimum dan warna biru tua mewakili anomali positif maksimum. Pada hasil ketiga cross section tersebut terdapat nilai yang relatif kecil pada model gelombang-P dan gelombang-S anomali negatif pada kedalaman 10 km sampai 110 km.
49
Berdasarkan Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 yang merupakan anomali kecepatan absolut gelombang-P dan gelombang-S pada sayatan vertikal menunjukkan bahwa karakter pada penjalaran gelombang-P dan gelombang-S terdapat sedikit perbedaan dimana karakter gelombang-P lebih mampu menjalar pada semua medium sedangkan karakter gelombang-S tidak mampu menjalar pada medium fluida. Walaupun demikian secara umum penampang yang dihasilkan menunjukkan kemiripan struktur batuan di bawah Sumatera, hal ini dapat terlihat pada gambar yang dihasilkan. Dalam kasus penelitian ini yaitu daerah Sumatera diperkirakan terdapat beberapa lapisan yaitu kerak atas di kedalaman sekitar 0 km sampai 25 km, kerak bawah pada kedalaman sekitar 25 km sampai 45 km dan mantel atas pada kedalaman lebih dari 45 km (dalam penelitian ini maksimum kedalaman yang teresolusi dengan baik yaitu sampai kedalaman 130 km).
Pada bagian kerak atas diperoleh kecepatan gelombang-P sekitar 6.525 km/s, pada bagian kerak bawah diperikirakan kecepatan gelombang-P sekitar 7.230 km/s dan pada bagian mantel atas diperkirakan kecepatan gelombang-P sekitar 7.935 km/s. Hasil ini dikuatkan oleh penelitian yang telah dilakukan oleh Sudiyanto (2014) pada penelitian daerah Bengkulu menggunakan perangkat lunak LOTOS-12 diperoleh hasil nilai kecepatan gelombang-P sekitar 7.35 km/s di sebelah utara gunung Dempo dengan deviasi kecepatan -5% dan di sebelah utara gunung Bukit Daun kecepatan gelombang-P sekitar 7.71 km/s dengan deviasi kecepatan -3% (Sudiyanto, 2014). Penelitian Ardianti (2012) menggunakan perangkat lunak HypoGA menunjukkan untuk daerah Sumatera Barat kecepatan gelombang-P pada lapisan kerak atas di kedalaman 0 km sampai 19.650 km sekitar 6.120 km/s, pada lapisan kerak bawah di kedalaman 19.650 km sampai 45.030 km sekitar 6.937 km/s dan pada bagian mantel atas di kedalaman lebih dari 45.030 km sekitar 8.200 km/s. Sedangkan untuk kecepatan gelombang-S penelitian ini menunjukkan bahwa pada bagian kerak atas diperoleh kecepatan gelombang-S sekitar 4.064 km/s dan pada bagian kerak bawah diperkirakan kecepatan gelombang-S sekitar 4.269 km/s dan pada bagian mantel atas diperkirakan kecepatan gelombang-S sekitar 4.679 km/s. Penelitian lain yang dilakukan oleh Sudiyanto (2009) di daerah Bengkulu menunjukkan bahwa nilai
50
kecepatan gelombang-S sekitar 4.19 km/s di sebelah utara gunung Dempo dengan deviasi kecepatan -5% dan di sebelah utara gunung Bukit Daun kecepatan gelombang-P sekitar 4.28 km/s dengan deviasi kecepatan -3%. Ardianti (2012) yang melakukan penelitian kecepatan gelombang-S pada daerah Sumatera Barat menunjukkan bahwa kecepatan gelombang-S pada lapisan kerak atas di kedalaman 0 km sampai 19.650 km sekitar 3.532 km/s, pada lapisan kerak bawah di kedalaman 19.650 km sampai 45.030 km sekitar 4.007 km/s dan pada bagian mantel atas di kedalaman lebih dari 45.030 km sekitar 4.737 km/s. Pada 100 km dari pegunungan Bukit Barisan merupakan backbound dari pulau Sumatera yang meliputi batuan Pretertiary ditutupi oleh batuan vulkanik Kenozoikum. Pusat struktural yaitu struktur keretakan dan patahan Sumatera berbentuk dip-slip. Tingkat dan arah subduksi dari litosfer di bawah Sunda trench namun selanjutnya dimodifikasi oleh pergerakan independen dari busur tersebut. Patahan Sumatera seperti patahan besar lainnya sangat tersegmentasi (Katili, 1974 dan Natawidjaja, 2000). Kebanyakan segmen kurang dari 100 km dan hanya 2 dari 19 segmen yang diidentifikasi lebih dari 200 km.