ANALISIS ENERGI KUMULATIF GEMPA GUNUNGAPI MERAPI BERDASARKAN DATA REAL TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) DAN PERBANDINGANNYA TERHADAP DATA SEISMIK PERIODE MEI JUNI 2006

(1)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS ENERGI KUMULATIF GEMPA GUNUNGAPI MERAPI

BERDASARKAN DATA REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) DAN PERBANDINGANNYA TERHADAP

DATA SEISMIK PERIODE MEI-JUNI 2006

Disusun Oleh:

FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH NIM M0206032

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Fisika

Pada Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Penetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

commit to user

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Analisis Energi Kumulatif Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data

Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) dan Perbandingannya terhadap Data Seismik Periode Mei-Juni 2006

Oleh :

Fajriyah Mawar Sholihah M0206032

Saya dengan ini menyatakan bahwa isi intelektual skripsi ini adalah hasil

kerja saya dan sepengetahuan saya, hingga saat ini skripsi ini tidak berisi materi

yang telah dipublikasikan dan ditulis oleh orang lain, atau materi yang telah

diajukan untuk mendapatkan gelar di Universitas Sebelas Maret Surakarta

maupun di lingkungan perguruan tinggi lainnya, kecuali yang telah dituliskan

dalam daftar pustaka skripsi ini. Semua bantuan dari berbagai pihak baik fisik

maupun psikis, telah saya cantumkan dalam bagian ucapan terimakasih skripsi ini.

Surakarta, Juli 2010

Penulis

(3)

commit to user

vi

MOTTO

”Dan Dia-lah ALLOH (yang disembah), baik di langit maupun di bumi; Dia mengetahui apa yang kamu rahasiakan dan apa yang kamu lahirkan dan mengetahui (pula) apa yang kamu usahakan.”

(Q.S. Al-An’am:3)

KUPERSEMBAHKAN UNTUK :

(4)

commit to user

iv

ANALISIS ENERGI KUMULATIF GEMPA GUNUNGAPI MERAPI

BERDASARKAN DATA REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) DAN PERBANDINGANNYA TERHADAP

DATA SEISMIK PERIODE MEI-JUNI 2006

FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH

Jurusan Fisika, Fakultas Mipa, Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Gunungapi Merapi terletak pada koordinat : 7°32,5'LS - 110°26,5' BT dan secara administratif termasuk ke dalam provinsi Yogyakarta dan provinsi Jawa Tengah. Tulisan ini menjelaskan tentang penelitian terkait nilai energi kumulatif gempa gunungapi Merapi selama periode 8 Mei – 7 Juni 2006 berdasarkan data seismik analog maupun data digital. Penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data aktivitas gempa yang terekam selama gunungapi Merapi mengalami masa krisis di tahun 2006. Berdasarkan data – data tersebut dapat diketahui bahwa nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi gunungapi Merapi cenderung meningkat dengan diikutinya peningkatan aktivitas vulkanik menjelang erupsi 14 Juni 2006.

Teknik Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) adalah metode sistematis elektronik dan komputer, yang menyediakan pengukuran berkelanjutan mengenai amplitudo seismik rata-rata absolut dari jumlah stasiun seismik tertentu yang diinginkan. Keterbatasan teknik ini adalah pada jumlah stasiun seismik yang tersedia untuk merekam, elektronik, dan perangkat keras komputer yang tersedia.

Nilai koreksi energi kumulatif dari perbandingan data adalah sebesar 0,94098. Informasi spektral dari data digital menunjukkan terjadi peningkatan power spectral yang didominasi oleh frekuensi 1,3 Hz dan diduga merupakan rentetan gempa yang terjadi akibat distribusi tekanan magma (yang berada didalam) semakin bertambah sehingga intensitas terjadinya gempa LF (Low Frequency) sangat tinggi. Peningkatan pesat dalam jumlah kumulatif RSAM digunakan sebagai dasar untuk menerbitkan peringatan sebelum letusan gunungapi Merapi pada tanggal 14 Juni.

(5)

commit to user

v

ANALYSIS of CUMULATIVE ENERGY at MERAPI VOLCANO

BASE on REAL-TIME SEISMIC AMPLITUDE MEASUREMENT (RSAM) AND ITS CORRELATION with SEISMIC DATA in MAY-JUNE 2006

FAJRIYAH MAWAR SHOLIHAH

Physics Departement, Scient Faculty, Sebelas Maret University

ABSTRACT

Merapi volcano is located in coordinates 7°32,5' S - 110°26,5' E in two provinces between Yogyakarta and Central of Java. Analysis of activities of Merapi volcano has been done about its cumulative energy in May 8 thru June of 7, 2006 using digital and seismic analog data. Analysis and experiment has been done by collecting the data of volcanic activity in the time of seismic crisis 2006. Data which used to determine the cumulative energy of Merapi volcano and show the increasing energy which follow the vulcanic activity eruptions on June of 14, 2006.

The Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM) technique is a systematic electronic and computer method that provides a continuous measurement of average absolute seismic amplitudes for any number of seismic stations desired. The limitation of this method are can not discriminate between types of volcanic earthquakes, teleseismic events, regional earthquakes, wind, and other noise.

The correlation of the graphic from both data is 0,94098. And show the informations about its spectral power that dominated in frequency of 1.3 Hz and predicted that volcanic swarm caused the pressure of the magmatic and increasing the number of LF (Low Frequency) earthquake. However, owing to the rapid increase in cumulative RSAM counts, the data were used as a basis for issuing warnings before the eruptions on June 14.

(6)

commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaykum Wr.Wb.

Alhamdulillahirobbil’alamin. Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat, hidayah, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir (TA) yang berjudul ” Analisis Energi Kumulatif

Gempa Gunungapi Merapi Berdasarkan Data Real-time Seismic Amplitude

Measurement (RSAM) dan Perbandingannya Terhadap Data Seismik Periode

Mei-Juni 2006 “ ini dengan baik. Tugas Akhir (TA) ini menjadi salah satu persyaratan

akademis untuk menyelesaikan jenjang perkuliahan program strata 1 (S-1) di

Jurusan Fisika Universitas Sebelas Maret.

Dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir (TA) ini,

tentunya tidak terlepas dari adanya dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,

penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Bapak Drs. Harjana, M. Si, Ph. D selaku ketua jurusan Fisika FMIPA

UNS.

2. Bapak Sorja Koesuma, S. Si, M. Si selaku pembimbing I di jurusan Fisika

FMIPA UNS.

3. Bapak Ir. Agus Sampurno, selaku pembimbing II di BPPTK terima kasih

atas bimbingannya.

4. Ibu Dra. Sri Sumarti, selaku kepala Seksi Merapi BPPTK Yogyakarta.

5. Bapak Ir. IGM Agung Nandaka, selaku kepala Seksi MTM BPPTK

Yogyakarta.

6. Bapak Drs. Subandriyo, M. Si yang telah membantu dalam urusan

birokrasi dan administrasi.

(7)

commit to user

viii

8. Bapak Subagyo dan Ibu Siti Indrawati tercinta, yang selalu memberi

dukungan, doa, semangat dan kasih sayang yang tiada bertepi. Aku

menyanyangi kalian selamanya. Dan aku berdoa selalu surga untuk kalian.

9. Fathoni, Mbak Iin dan Mas Agus dan saudara kembarku Melati atas semua

inspirasi dan kerjasama yang indah.

10.Keluarga besar OGe jurusan Fisika FMIPA UNS Angkatan 2006 dan

Koordinator Tingkat OGe, Mukhlis Herwin Mualif atas persahabatan dan

kekeluaragaan yang menyenangkan. OGe AyE.

11.Mbak Dwi Lestiana, Herlina, Sari, dan Ryanti terima kasih atas

kebersamaannya mPc.

12.Seorang teman yang selalu kuingati di memori, seorang yang bodoh dan

kadang menyebalkan namun kusukai, aku tidak akan melupa. Dan aku

bersyukur telah mengenalmu. Terima kasih atas percakapan dan segala

bantuannya.

13.Kepada semua pihak yang telah membantu penulis baik dalam

pelaksanaan Tugas Akhir maupun dalam penyusunan laporan Tugas Akhir

yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Tiada gading yang tak retak dan penyusun menyadari bahwa laporan yang

telah dibuat ini masih jauh dari sempurna. Penyusun menerima saran dan kritik

mengenai laporan ini untuk menyempurnakan penyusunan laporan Tugas Akhir

(TA) ini.

Akhir kata, semoga laporan Tugas Akhir (TA) ini bermanfaat bagi

semuanya, khususnya bagi penulis, instansi terkait dan bagi semua pembaca.

Wassalamu’alaykum Wr.Wb.

Surakarta, Juli 2010

(8)

commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Judul... i

Lembar Pengesahan ... ii

Lembar Pernyataan Keaslian ... iii

Lembar Abstrak... iv

Lembar Persembahan ... vi

Kata Pengantar ... vii

Daftar Isi ... ix

Daftar Gambar ... xi

Daftar Tabel ... xiii

Daftar Lampiran ... xiv

BAB I PENDAHULUAN... 1

I.1 Latar Belakang Masalah ... 1

I.2 Perumusan Masalah... 5

I.3 Tujuan Penelitian... 5

I.4 Manfaat Penelitian... 5

I.5 Sistematika Penulisan….……….. 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7

II.1 Sejarah Singkat Monitoring Gunungapi Merapi ... 7

II.2 Sensor Seismik………...………... 8

II.3 Jaringan Seismik Gunungapi Merapi ...…… 11

II.4 Seismik... 13

II.5 Jaringan Seismik Instrumentasi... 13

II.6 Karakteristik dari Stasiun Seismograf... 17

II.7 Klasifikasi Vulkanis Gempa Gunungapi Merapi ... 21

II.8 Energi Gempa... 24

II.9 Real – time Seismic amplitude Meaurement (RSAM)... 27

BAB III METODOLOGI PNELITIAN... 32

(9)

commit to user

x

III.2 Peralatan Penelitian... 32

III.3 Bahan Penelitian... 32

a. Data Digital... 33

b. Data Seismik... 34

III.4 Prosedur dan Pengumpulan Data ... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 44

IV.1 Hasil Penelitian... 44

IV.2 Pembahasan ... 46

1. Nilai Energi Kumulatif Gempa Berdasarkan Data Seismik dan Data Digital………..…. 46

2. Keterkaitan antara Parameter Gempa Magnitudo, Energi Total dan Energi Kumulatif Gempa Selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006) berdasar Data Digital (RSAM)………..…….….. 55

3. Korelasi kedua Grafik dari Data Digital dan Seismik selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei – Juni 2006) berdasar Data Digital dan Seismik)…….…… 56

4. Informasi Spektral dari Data Digital selama Erupsi Gunungapi Merapi (periode 8 Mei - Juni 2006)….…….. 60

BAB V PENUTUP... 64

V.1 Kesimpulan ... 64

V.2 Saran ... 65

(10)

commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1 Gunungapi Gunung Merapi diambil dari Jrakah………….. 2

Gambar 2. 1. Peta lokasi G. Merapi yang terletak di Jawa Tengah (BPPTK)……….……….……... 7

Gambar 2. 2 (a) Prinsip Inersia dari seismometer... 9

Gambar 2. 2 (b) Prinsip sederhana dari Force Balanced Accelerometer (BCA) 10

Gambar 2. 5 Skema Seismograf RTS Gunung Merapi... 14

Gambar 2. 6(a) Peta stasiun-stasiun seismik Gunungapi Merapi... 18

Gambar 2. 6(b) Peta distribusi instrument Gunungapi Merapi... 20

Gambar 2. 7 Bentuk gelombang tipe-tipe Gunung Merapi hasil rekaman stasiun Pusunglondon (PUS) yang berjarak horizontal sekitar 1 Km dari kubah lava... 21

Gambar 2. 9 ADC jenis DAQ PCI – MIO – 16E – 4... 31

Gambar 3 Grafik Data RSAM... 33

Gambar 3 (a) Diagram alir Penelitian... 34

Gambar 3 (b)1 Alur data dan kontrol dari setiap modul perangkat lunak dan perangkat keras... 36

Gambar 3(b)2 Alur informasi seismik yang disederhanakan menjadi RSAM... 37

Gambar 3 (c) Memasukkan data komponen x dan y... 39

Gambar 3 (d) plotting line + symbol………. 40

Gambar 3 (e) grafik Energi total Vs tanggal……….. 40

Gambar 3 (f) Memasukkan nilai komponen x, y, dan z... 41

Gambar 3 (g) alur plotting grafik dari gabungan dua data energi... 41

Gambar 3 (h) Hasil grafik gabungan data energi... 42

Gambar 3 (i) Penentuan nilai korelasi...……… 42

Gambar 3 (j) Tampilan koefisien korelasinya...………. 43

Gambar 4 (a) Grafik energi total gempa berdasarkan data digital……… 49

(11)

commit to user

xii

Gambar 4 (c) Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik……… 53

Gambar 4 (d) Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan data seismik... 54

Gambar 4 (e) Grafik hubungan antara nilai magnitudo, energi total,

dan energi kumulatif gempa berdasarkan data digital. …… 55

Gambar 4 (f) Grafik energi total gempa berdasarkan data seismik

dan digital……… 56

Gambar 4 (g) Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi……… 57

Gambar 4 (h)Grafik energi kumulatif gempa berdasarkan

data seismik dan digital……….. 59

Gambar 4 (i) Tampilan koefisien grafik dari kedua grafik energi

Kumulatif………..………... 59

Gambar 4 (j) Grafik seismisitas spektral gunungapi Merapi

(12)

commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN... 69

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Lama penggunaan battere tiap-tiap stasiun... 16

Tabel 2 Posisi stasiun ditentukan berdasarkan peta topografi

Gunungapi Merapi dan sekitarnya

(Ratdomopurbo, 1991 : 6)... 20

Tabel 3 Tipe- tipe gempa gunungapi Merapi

yang digunakan saat ini... 22

Tabel 4 Tingkat isyarat gunung berapi di Indonesia... 25

Tabel 5 Posisi stasiun – stasiun analog di gunungapi Merapi... 32

Tabel 6 Pengolahan data digital dengan menggunakan

microsoft excel... 43

Tabel 7 Hasil dari perhitungan data seismik dengan menggunakan

microsoft excel... 44

(14)

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1. Latar Belakang Masalah

Ilmu pengetahuan merupakan salah satu aspek penting dalam kehidupan

manusia. Dengan adanya ilmu sains seperti ilmu fisika, maka hidup manusia

menjadi lebih mudah. Peranan ilmu fisika sendiri telah banyak berkembang

sebagai contohnya adalah ilmu Geofisika. Dalam ilmu Geofisika pembelajaran

tentang bumi menjadi suatu hal yang pokok, terlebih lagi ketika berkaitan dengan

pegetahuan tentang gempa vulkanik dan kegunungapian. Perkembangan ilmu

geofisika ini semakin ditingkatkan mengingat besarnya dampak dari bencana

gunungapi itu sendiri.

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi

kegempaan yang tinggi, baik itu yang disebabkan oleh gempa tektonik akibat

pergeseran lempeng tektonik, maupun gempa yang berasal kegiatan vulkanik.

Salah satu pemicu gempa vulkanik di Indonesia adalah gempa akibat gunungapi

Merapi. Gunungapi Merapi merupakan salah satu gunungapi termuda bertipe

strato dengan kubah lava dalam kumpulan gunungapi di Pulau Jawa. Gunung tipe

strato tersusun dari batuan, kemudian tipe letusannya berubah-ubah sehingga

menghasilkan susunan yang berlapis-lapis dari beberapa jenis batuan. Pada

gunung tipe ini terbentuk suatu kerucut besar (raksasa) yang kadang tidak

beraturan karena letusan terjadi sudah beberapa ratus kali. Gunungapi Merapi ini

terletak di zona subduksi, dimana Lempeng Indo-Australia terus bergerak di

bawah Lempeng Eurasia.

Gunungapi Merapi secara geografi terletak pada koordinat : 7°32,5'LS -

110°26,5' BT secara administratif termasuk : Kab. Sleman, Prop. D. I.

Yogyakarta, Kab. Magelang, Boyolali, Kab. Klaten, Propinsi Jawa Tengah.

Dengan ketinggian 2986 m dari permukaan air laut (PVMBG, 2001).

Gunungapi Merapi menunjukkan sejarah bentuk kerucut yang kompleks.

Pembentukan gunungapi Merapi melalui 5 tahap, yaitu Pra Merapi (>400.000

(15)

commit to user

2

tahun yang lalu), Merapi Tua berumur antara 400.000 sampai 6.700 tahun yang

lalu, kemudian tahap ketiga adalah Merapi Menengah antara 6.700 – 2.200 tahun

yang lalu, Merapi Muda 2.200 – 600 tahun yang lalu dan Merapi Sekarang sejak

600 tahun lalu (Berthommier, 1990).

Aktivitas vulkanik pertama kali adalah Gunung Bibi yang memiliki

ketinggian 2.025 m dari permukaan air laut. Gunung Bibi berada di lereng timur

laut Gunung Merapi. Gunung Bibi memiliki lava yang bersifat “basaltic andesit”.

Gambar 1. Gunung Merapi diambil dari Jrakah (Merapi, 2006)

Gunung Turgo dan Gunung Plawangan dikenal sebagai Merapi Tua yang

telah berumur antara 60.000 sampai 8.000 tahun serta mendominasi morfologi

lereng selatan Gunungapi Merapi. Pada masa Merapi Pertengahan terjadi

beberapa lelehan lava andesitik penyusun bukit Batulawang dan Gajahmungkur

(di lereng utara Gunungapi Merapi).

Aktivitas Merapi yang sekarang ini disebut “Merapi Baru” telah dimulai

sekitar 2000 tahun yang lalu. Aktivitas Merapi terdiri dari aliran basalt dan andesit

lava, awanpanas, letusan magmatik serta phreatomagmatik. Aktivitas Gunungapi

Merapi berpusat di kubah lava. Dimana kawah Pasarbubar terbentuk kerucut

(16)

commit to user

3

Merapi merupakan gunungapi paling populer di Indonesia maupun

internasional. Merapi sering dijadikan objek pengamatan dan penelitian terkait

penulisan ilmiah kegunungapian. ” Tipe Merapi” dijadikan model standar dalam

penentuan jenis letusan yang terjadi pada gunungapi diseluruh dunia. Popularitas

Merapi tidak lain karena letusannya. Gunungapi Merapi tersebut termasuk paling

sering meletus dengan periode 2-7 tahun.

Gunungapi Merapi menunjukkan karakter erupsi berupa pertumbuhan

kubah lava secara efusif dan kadang – kadang disertai pembentukan lidah lava.

Sebagian kubah lava yang secara gravitasi tidak stabil akan longsor sehingga

menyebabkan terjadinya awanpanas yang disebut sebagai erupsi ”Tipe Merapi“.

Awanpanas yang terjadi dikenal sebagai tipe Merapi telah dijadikan standar

internasional. Istilah erupsi “Tipe Merapi” telah diterapkan untuk menyebut tipe

erupsi di Gunung Unzen (Jepang) dan Colima (US).

Letusan-letusan kecil terjadi tiap 2-3 tahun, dan yang lebih besar sekitar

10-15 tahun sekali. Letusan-letusan Merapi yang dampaknya besar antara lain di

tahun 1006, 1786, 1822, 1872, dan 1930. Letusan besar pada tahun 1006 membuat

seluruh bagian tengah Pulau Jawa diselubungi abu. Lestusan tersebut diduga

menyebabkan kerajaan Mataram Kuno harus berpindah ke Provinsi Jawa Timur.

Letusannya di tahun 1930 menghancurkan 13 desa dan menewaskan 1400 orang.

Letusan pada November 1994 menyebabkan hembusan awan panas ke bawah

hingga menjangkau beberapa desa dan memakan korban puluhan jiwa manusia.

Letusan 19 Juli 1998 cukup besar namun mengarah ke atas sehingga tidak

memakan korban jiwa. Catatan letusan yang terjadi pada tahun 2001-2003 berupa

aktivitas tinggi yang berlangsung terus-menerus.

Gunungapi Merapi mempunyai potensi bahaya. Bahaya ini dapat

dibedakan menjadi bahaya primer dan bahaya sekunder. Bahaya primer ini timbul

sebagai akibat langsung dari letusan yang meliputi awanpanas letusan, lemparan

material letusan dan abu letusan, sedangkan bahaya sekunder merupakan bahaya

yang secara tidak langsung disebabkan oleh letusan atau produk letusan

(17)

commit to user

4

Mengingat begitu besarnya dampak yang ditimbulkan oleh letusan

Gunungapi Merapi maka kecepatan informasi seismik sangatlah diperlukan. Saat

terjadi krisis seismik gunungapi, informasi yang dicirikan seringnya tumpang

tindih sehingga pengolahan datanya pun sulit untuk dilakukan secara tepat waktu.

Gejala peningkatan aktivitas gunungapi Merapi mulai tampak sejak Juli

2005 yang ditandai dengan terjadinya rentetan gempa vulkanik ( volcanic swarm)

dengan magnitude relatif besar. Pada tanggal 9 dan 10 Juli 2005 terjadi gempa

vulkanik terasa yang bisa dirasakan oleh penduduk dalam radius 5 Km dari

puncak. Fenomena ini menandai awal siklus aktivitas baru setelah mengalami

istirahat lebih dari empat tahun sejak letusan terakhir 10 Februari 2001.

(Subandriyo, 2005).

Aktivitas gunungapi Merapi meningkat secara gradual sejak awal tahun

2006. Kemudian secara bertahap status aktivitasnya dinaikkan sesuai dengan

perkembangan aktivitas dan resiko bahayanya. Pada tanggal 15 Maret 2006 status

aktivitas dinaikkan menjadi WASPADA, tanggal 12 April 2006 menjadi SIAGA,

dan pada tanggal 13 Mei 2006 dinaikkan menjadi AWAS. Pada tanggal 13 Juni

2006 sempat aktivitasnya diturunkan menjadi SIAGA, tetapi pada tanggal 14 Juni

2006 terjadi awanpanas besar melampaui batas perkiraan, sehingga status aktivitas

dinaikkan kembali menjadi awanpanas khusus untuk sektor Kali Gendol, yang

merupakan daerah ancaman awanpanas utama pada krisis erupsi gunungapi

Merapi 2006. (Subandriyo, 2006).

Kebanyakan dari event seismik termasuk di dalamnya aktivitas gunungapi

sangatlah sulit untuk dapat terdeteksi dan terekam oleh jaringan pemantau. Namun

ternyata beberapa event tersebut telah mampu menyebabkan pergerakan tanah

sehingga dapat terdeteksi oleh jaringan Real-Time Seismic Amplitude

Measurement (RSAM) sebagai puncak-puncak amplitudo pada rata-rata waktu

seismik. (Endo and Murray, 1991).

RSAM (Real-time Seismic Amplitude Measurement) dengan ide dasar

merata-ratakan sinyal seismik pada suatu waktu tertentu yang merepresentasikan

energi getaran. Dengan RSAM ini mempermudah upaya monitoring gunungapi

(18)

commit to user

5

untuk mengetahui aktivitas gunung api (berkaitan dengan jumlah energi kumulatif

yang dikeluarkan saat gunung mengalami masa krisis).

Pemantauan gunungapi Merapi dapat dilakukan secara analog dan digital,

berdasarkan data seismik dan data RSAM tersebut dapat dibandingkan nilai

kalkulasi yang menunjukkan korelasi nilai energi saat terjadi krisis seismik di

tahun 2006. Selain itu terdapat penjelasan spektral dari pengolahan data digital

saat terjadi krisis gunungapi Merapi.

I. 2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut di atas, dibuat rumusan

masalah sebagai berikut :

1. Bagaimanakah RSAM

(Real-Time Seismic Amplitude Measurement)

dapat menyediakan informasi kualitatif yang tepat saat terjadi krisis

seismik gunungapi.

2. Bagaimanakah pengolahan data seismik untuk menentukan total energi

kumulatif gempa.

I. 3. Tujuan Penelitian

Adapun untuk tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan nilai energi kumulatif gempa akibat erupsi Gunung Merapi

tahun 2006 berdasarkan data RSAM dan data Seismik periode bulan Mei

- Juni 2006.

2. Menentukan nilai koreksi energi kumulatif dari perbandingan data

RSAM dan Data Seismik gempa erupsi Gunung Merapi periode bulan

Mei - Juni 2006.

I. 4. Manfaat Penelitian

Kegunaan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Didapatkan hubungan / korelasi grafik energi gempa baik dari RSAM

(19)

commit to user

6

2. Pengaruh kenaikan nilai energi kumulatif gempa sebagai indikasi

peningkatan aktivitas gunungapi Merapi.

I. 5. Sistematika Penulisan

Penulisan laporan Tugas Akhir (TA) ini mengikuti sistematika penulisan

sebagai berikut;

BAB I . Pendahuluan

Bab ini berisi latar belakang Tugas Akhir (TA), tujuan, manfaat

pelaksanaan Tugas Akhir (TA), perumusan masalah, dan terdapat pula sistematika

penulisan laporan.

BAB II . Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi tentang beberapa teori yang mendukung proses pengolahan

data gempa vulkanik dan keterangan-keterangan yang dapat mempermudah

pengertian tentang beberapa istilah yang menyangkut gempa pada Gunungapi

Merapi. Selain itu juga terdapat teori tentang RSAM

(Real-Time Seismic

Amplitude Measurement) yang bisa menyediakan informasi kualitatif saat terjadi

krisis seismik gunungapi Merapi.

BAB III. Metodologi Penelitian

Dalam bab ini membahas tentang metode pengolahan data dan keterangan

yang mendukung pengolahan data tersebut.

BAB IV. Pembahasan

Bab ini berisi tentang pembahasan hasil dan analisa dari Tugas Akhir (TA)

yang disesuaikan berdasarkan tujuan dari penulisan Tugas Akhir (TA) ini.

BAB V . Penutup

Pada bab ini memuat beberapa kesimpulan dan saran dari seluruh uraian

(20)

Tabel 1. Lama penggunaan battere tiap-tiap stasiun

Lokasi Pusung L Babadan Plawangan Maron Deles Selo

Seismograf RTS-PTS6 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3 RTS-PTS3

Seismometer L4C 1Hz V

L4C 1Hz H

L4C 1Hz V L4C 1Hz V L4C 1Hz V L4C

1Hz V

L4C 1Hz V

AMP/ Gain AS110-72

AS110-72

AS110-72 AS110-72 AS110-72 AS110-72 AS110-72

Frekuensi VCO-

DCR

1360 Hz

2040 Hz

2720 Hz

1700 Hz 2040 Hz 2380 Hz 2720 Hz 3060 Hz

Frekuensi VHF-

MHz

167.7555- 167.500 165.809 164.500 164.0093 163.6054 167.500

Battery

Jumlah/ lama

4/ 3 bulan + solar 2/1 bulan 1/ 20 hari 2/ 35 hari 2/ 35 hari 1/3bulan +

(21)

Tabel 3. Tipe-tipe gempa Gunung Merapi yang digunakan sampai saat ini.

Tipe Ciri Frekuansi

Dominan

(Hz)

Keterangan Versi

Shimozoru

Versi

Minakami

VTA Gelombang P dan S nampak jelas 5 – 8 Volcano tektonik hiposenter >

2,5 km dari puncak

Tidak

tercatat

Tipe A

VTB Gelombang P nampak jelaas, Gelombang

S tidak

5 – 8 Volcano tektonik hiposenter >

1,5 km dari puncak

Tipe B Tipe A dangkal

MP Kurang impulsive daripada VT, dengan

amplitudo yang sama akan lebih panjang,

peluruhan amplitude cepat terhadap jarak

stasiun

3 – 4 Terkait dengan pertumbuhan

kubah lava

Type 4 –

many phase

LF Frekuensi rendah monokromatis seragam

di semua stasiun, durasi pendek

1 – 2 Tipe B Tipe B

LHF LF yang diikuti VTB Hanya teramati aktivitas 1990

– 1992

Tidak

Terekam

Kombinasi tipe

B diikuti tipe A

Tremor Seperti LF dengan durasi panjang 1 – 2 Tremor

Guguran Durasi panjang 60 – 180 s 1 – 20 Berhubungan dengan kubah

lava

Tipe 5,

(22)

(23)

commit to user

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II. 1 Sejarah Singkat Monitoring Gunungapi Merapi

Gunungapi Merapi secara administratif terletak di antara empat

kabupaten yaitu Kab. Magelang di sektor Barat, Kab. Boyolali di sektor Utara dan

Timur, Kab. Klaten di sektor Tenggara dan Kotamadya Yogyakarta di sektor

Selatan, adapun secara geografis berada di koordinat 7°32’30”S dan 110°26’30”E.

Berdasarkan tataan tektoniknya, gunung ini terletak di zona subduksi,

dimana Lempeng Indo-Australia menunjam di bawah Lempeng Eurasia yang

mengontrol vulkanisme di Sumatera, Jawa, Bali dan Nusa Tenggara. G. Merapi

muncul di bagian selatan dari kelurusan dari jajaran gunungapi di Jawa Tengah

mulai dari utara ke selatan yaitu Ungaran-Telomoyo-Merbabu-Merapi dengan

arah N165°_{E. Kelurusan ini merupakan sebuah patahan yang berhubungan dengan}

retakan akibat aktivitas tektonik yang mendahului vulkanisme di Jawa Tengah.

Aktivitas vulkanisme ini bergeser dari arah utara ke selatan, dimana G. Merapi

muncul paling muda.

Progo

0 150 km

Gambar 2. 1. Peta lokasi G. Merapi yang terletak di Jawa Tengah (PVMBG, 2000)

(24)

commit to user

8

Sebelum tahun 1920-an Indonesia belum serius mengintensifkan

penelitian-penelitian terhadap gunungapi. Baru pada tahun 1982 Direktorat

Vulkanologi bekerjasama dengan USGS (United States Geologycal Survey) telah

memasang suatu jaringan seismik dengan Sistem Telemetri Radio (RTS). Dengan

jaringan ini segala aktivitas letusan tahun 1984 sampai sekarang dapat diketahui

dengan mudah. (Ratdomopurbo, 2000 ).

II. 2 Sensor Seismik

Dalam pemonitoringan gunungapi Merapi, BPPTK menggunakan

banyak cara seperti pemantauan seismik, visual, dan geokimia. Untuk pemantauan

seismik menggunakan seperangkat seismograf. Seismograf merupakan alat

pencatat gempa yang pada dasarnya berfungsi untuk mencatat getaran gelombang

gempa bumi. Pada prinsipnya seismograf merupakan alat yang peka terhadap

getaran maka segala jenis getaran akan terekam. Hasil rekaman seismograf

disebut seismogram.

Sensor seismik merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur

pergerakan tanah ketika terjadi suatu guncangan/ getaran. Berdasarkan gerakan ini

maka dapat dianalisa variabel-variabel fisikanya. Misalnya adalah variabel

kinetiknya : perpindahan, kecepatan, dan percepatan.

Tidaklah mudah untuk mengukur pergerakan tanah dengan menggunakan

sensor seismik (seismograf), kesulitan ini dapat diakibatkan karena;

1. Pengukuran dilakukan dengan obyek yang bergerak, di samping itu

sensor juga bergerak terhadap tanah. Berdasarkan prisip inersia, maka

dapat dianalisa percepatan tanah yang terjadi. Sedangkan nilai

kecepatan dan perpindahan hanya dapat diperkirakan saja.

(25)

commit to user

9

Berikut ini adalah gambar seismometer sederhana,

Gambar 2. 2(a) Prinsip inersia dari seismometer (Instrumentation in Earthquake Seismology, 2002)

Pada prinsipnya jika bumi bergetar, maka semua benda yang ada di atas

bumi akan turut bergetar, sehingga jika pada suatu daerah akan dilakukan

observasi terhadap gerak-gerak bumi maka tempat observasi tersebut harus diam

(nisbi ) letaknya terhadap tempat di sekelilingnya.

Berdasarkan atas pengertian inilah alat seismograf yang akan mencatat

getaran gempa mempunyai suatu bagian yang disebut ”massa stasioner” (massa

diam) artinya meskipun tempat disekelilingnya bergetar maka bagian ini akan

tetap diam.

Gerak relatif dari massa terhadap tanah kemudian disebut sebagai fungsi

gerak tanah yang dicerminkan oleh resonansi yang dihasilkan oleh gerak pegas,

sehingga frekuensi resonansinya dirumuskan sebagai;

(1)

Dimana;

k = konstantan pegas

m = massa benda

spring

mass

Measure of mass displacement

damping

m k

fo

p

(26)

commit to user

10

Sekarang ini sensor mekanik hanya dibuat berdasarkan frekuensi resonansi

sekitar 1.0 Hz (short period sensor). Sensor dapat mengukur frekuensi yang lebih

rendah didasarkan pada Force Balanced Accelerometer (BCA).

Gambar 2. 2(b) Prinsip sederhana dari Force Balanced Accelerometer (BCA) (Instrumentation in Earthquake Seismology, 2002)

Force Balanced Accelerometer (BCA) mempunyai feedback coil yang

dapat memberikan gaya yang sama serta berlawanan dengan gaya inersia terhadap

percepatan yang akan diukur.

Di dalam tranducer sendiri terdapat capasitor (C). Agar alat atau massa

menjadi lebih stabil lagi maka terdapat suatu pegas yang berfungsi sebagai

peredam (dumping). Getaran yang terjadi pada tanah dicatat sebagai suatu

pergeseran relatif dari suatu titik (strain). Akibat pergeseran tanah yang ada maka

timbul getaran dan getaran ini diubah menjadi pulsa listrik dengan adanya lilitan

kawat. Lilitan kawat bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik. Pencatatan

datanya dapat terjadi secara digital maupun analog. Kertas pencatatannya dengan

menggunakan kertas foto atau dengan kertas biasa.

Getaran menyebabkan perubahan fluks magnenik. Ketika terjadi

perubahan medan magnetik maka akan dapat diketahui nilai distribusi arus yang

mengalir di dalamnya (hukum Ampere dalam bentuk diferensial). spring

mass Volt out ~

acceleration

Displacement tranducer

R

(27)

commit to user

11

Curl B = µo j (1a)

(Dasar-dasar Fisika Universitas,1994)

Dimana,

B = medan magnetik (Tesla)

µo = permeabilitas magnetic

j = rapat arus

kemudian fluks dari kerapatan arus dapat dinyatakan sebagi arus listrik.

Dengan adanya faktor nilai hambatan (Ohm) maka dapat ditentukan keluaran

seismometer yang berupa nilai voltase / tegangan keluaran.

Hukum Ohm;

V = I R (1b)

(Dasar-dasar Fisika Universitas,1994)

Dimana,

V = tegangan (Volt)

R = hambatan (ohm)

I = arus listrik (A)

III.3 Jaringan Seismik Gunungapi Merapi

Monitoring gunungapi Merapi dilakukan dengan memantau melalui

stasiun-stasiun yang tersebar di sekitar gunungapi Merapi. Sampai saat ini

terdapat empat stasiun seismograf di Merapi, yaitu: di bukit Pusonglondon (PUS)

ketinggian 2.625 m di atas permukaan laut (dpl), bukit plawangan (PLA) pada

1.276 m dpl, Deles (DEL) pada 1.487 m dpl dan di Klatakan (KLA) pada 1.918 m

dpl. Stasiun-stasiun tadi tetap dipertahankan jumlahnya sebanyak empat buah

yaitu syarat minimal untuk perhitungan pusat gempa (hiposenter). Sebelumnya

terdapat stasiun di Gemer (GEM), di lereng barat pada ketinggian 1.318 m dpl,

yang hilang karena terlanda awanpanas pada saat letusan bulan Juli 1998.

Seluruh data dari semua stasiun seismograf dipancarkan ke Yogyakarta

(28)

commit to user

12

yang ada di gunung Merapi di bedakan menjadi dua yaitu unit lapangan dan unit

penerima. Unit lapangan terdiri dari semua peralatan yang dipasang di lapangan

yang terdiri dari sensor, amplifier, VCO dan pemancar.

Sensor seismograf (seismometer atau geophone) merupakan inti dari

seismograf. Seismometer yang dipakai dari tipe elektromagnetik, sensor

kecepatan, dengan massa 1 kilogram dan frekuensi 1 Hz. Setiap 1 mm/ detik nilai

out put dari seismometer diatur sebesar 50 miliVolt, sebagai contoh apabila

terdapat kecepatan gerak tanah sebesar 1 mm/s pada kabel keluaran akan terukur

tegangan sebesar 50 mV. Besarnya tegangan keluaran tergantung dari gerak tanah.

Karena pada umumnya getaran tanah sangat kecil, maka tegangan keluaran

seismometer diperkuat dengan amplifier. Di gunungapi Merapi digunakan

penguatan sinyal sebesar 72 dB (desibel), dengan kata lain penguatan sinyalnya

mencapai 2000 x nilai sinyal awal. Sinyal yang telah diperkuat dimasukkan dalam

VCO (pengubah tegangan ke frekuensi suara) sebelum dipancarkan dengan

gelombang Very high Frequency (VHF) ke Yogyakarta. Pancaran menggunakan

daya yang cukup rendah sekitar 100 miliWatt. Walaupun daya cukup rendah,

karena jalur transmisi radio dari Merapi ke Yogyakarta terbuka maka tidak ada

hambatan dalam pengiriman datanya. Transmisi data menggunakan transmisi

analog, yang berarti bahwa transmitter beropersi secara terus menerus

memancarkan gelombang radio yang membawa sinyal seismik.

Unit penerima dari seismograf terdiri dari radio penerima, demodulator

dan rekorder. Dengan radio penerima, sinyal dari seismometer di lapangan dapat

diterima rekorder. Dengan radio penerima, sinyal dari seismometer di lapangan

dapat diterima berupa sinyal analog dan kemudian dengan demodulator sinyal

tersebut dipisahkan dari sinyal pembawanya (carier) sehingga kemudian dapat

dicatat dalam kertas seismogram, sinyal dari seismometer di lapangan juga dicatat

dengan komputer PC lain dengan pencatatan menggunakan kertas seismogram.

Peranan pos pengamatan sangat diperlukan dalam mitigasi bencana

letusan. Oleh karena itu pemantauan seismik dari pos diperlukan sehingga

(29)

commit to user

13

II. 4 Seismik

Pemantauan seismik Gunungapi Merapi dimulai pada tahun 1924 dengan

adanya seismograf mekanik Wiechert yang dipasang di lereng Barat sekitar 9 km

dari puncak untuk mengetahui peningkatan aktivitas menjelang erupsi Nopember

1930. Seismograf elektromagnetik mulai digunakan pada tahun 1969 yaitu

menggunakan seismograf Hosaka yang menggunakan kabel agar dapat diletakkan

di tempat-tempat yang lebih representatif.

Pada tahun 1982 terbentuk sebuah jaringan seismograf yang mengelilingi

tubuh gunung yang terdiri atas tujuh stasiun sensor periode pendek. Sensor yang

digunakan adalah produk dari Mark Product tipe L4C dengan faktor redam 0,8

dan konstanta tranduksi 50 mV/mm/s. Stasiun sensor menggunakan daya batere

dengan pengisian solar panel. Sinyal dikirim ke BPPTK Yogjakarta dengan

telemetri radio VHF. Di BPPTK sinyal ini kemudian direkam pada kertas

seismogram rekorder VR-68 produk Sprengnether, dan juga disimpan dalam data

digital menggunakan digitizer Guralp DM24 dengan laju cuplik 100 Hz.

Seismogram kertas dianalisa secara rutin setiap harinya untuk mengetahui jumlah

kegempaan, dan parameter-parameter gempanya sedangkan lokasi gempa dihitung

dengan menggunakan sinyal digital untuk kemudahan pembacaan waktu.

(MERAPI, 2009).

II. 5 Jaringan Seismik (instrumentasi)

Jaringan seismik gunung Merapi yang terdiri dari 6 stasiun seismograf

yaitu Telemetri SPRENGNETHER, menggunakan frekuensi VHF dengan daya

pancar sekitar 100 mWatt. Geophone yang digunakan adalah tipe L4C Mark-

Product. Untuk pencatatan dilakukan di Yogyakarta yang berjarak sekitar 25-30

Km dari jaringan seismik Merapi.

Pencatatan menggunakan recorder drum VR-65 dengan kecepatan putar

drum (kecepatan rekam) sebesar 120 mm/menit. Oleh karena kondisi lokal

seismograf yang tidak sama maka beberapa seismograf mempunyai pembesaran

elektronis yang berbeda. Termasuk di dalamnya tiga stasiun seismik dengan

sistem Telemetri digital yang terletak di Juranggrawah, Pasar Bubar dan Labuhan.

(30)

commit to user

14

seismograf yang bekerja pada bentangan frekuensi 0,0001 Hz – 1,0 Hz) merk

Streckeisen tipe STS2, sedangkan dua lainnya digunakan seismometer periode

pendek produk Mark tipe L43D. Akuisisi dan layout data seismik digital serta

kuantifikasi sinyal gempa seperti RSAM dan SSAM menggunakan sistem

[image:30.595.104.535.217.584.2]

Earthworm dan Swarm.

Gambar 2. 5. Skema Seismograf RTS Gunungapi Merapi (Ratdomopurbo, 1999) Keterangan :

S = Seismometer

AMP = Amplifier seismometer (AS- 110, Sprengnether)

VCO = Pengubah tegangan ke frekuensi (TC-10, Sprengnether)

T/R = Pemancar / penerima gelombang VHF (T.F/R.F, Monitron Corp.)

DCR = Pengubah frekuensi ke tegangan (TC-20, Sprengnether)

TS = Sistem pewaktuan (TS-250, Sprengnether)

Vr = Perekam Analog (Kertas seismogram; VR-65, Sprengnether)

Sinyal seismik sebagai getaran tanah, oleh seismometer diubah menjadi

sinyal tegangan pada kutub-kutub koil seismometer. Seismometer L4C seperti

juga sensor seismik elektromagnetik lainnya merupakan sensor kecepatan, dalam

arti bahwa out put dari seismometer berbanding langsung dengan kecepatan gerak

tanah (bukan amplitudo gerak tanah). Dengan demikian hubungan antara out put

seismometer dan amplitudo gerak tanah adalah fungsi frekuensi getaran tanah. Unit lapangan

S AMP VCO

T

Base stasion

DCR VR

T

(31)

commit to user

15

Out put seimometer L4C yang dipakai dimodifikasi menurut standar

USGS sebesar 50 mv/mm/s berarti jika terdapat kecepatan gerak tanah sebesar 1

mm/detik maka out put seismometer akan sebesar 50 mV.

Sinyal seismometer ini disuapkan pada amplifier seismometer AS-110

yang mempunyai perbesaran 72 dB. Melalui proses modulasi pada VCO TC-10

(5V/125Hz) sinyal diubah ke frekuensi suara dalam jangkauan 1000 sampai 3100

Hz. Frekuensi tersebut dipancarkan melalui transmitter dalam frekuensi VHF

(160-170 MHz) dan diterima di kantor Yogyakarta.

Dengan diskriminator TC-20, sinyal frekuensi yang diterima dubah

kembali menjadi sinyal tegangan lagi. Gabungan VCO, transmitter, receiver, dan

diskriminator memperkecil sinyal dari amplifier seismometer AS-110 sebesar

1/5x. Out put dari diskiminator kemudian disuapkan ke VR-65 yang merupakan

sistem pencatat seismogram dan amplifier galvanometer. VR-65 mempunyai

sensitivitas yang diatur sebesar 50 mV/mm dan putaran seismogram sebesar 120

mm/menit (dapat diubah). Tanda waktu diperoleh dari sistem pewaktuan TS-250

dengan tanda menit (durasi 1 menit) dan tanda jam (durasi 2 detik). Untuk

kaliberasi jam dipakai sinyal waktu WWVT (radio broadcasting receiver) pada

gelombang 10 atau 15 MHz. Selain alat-alat yang dioperasikan, masih terdapat

alat-alat cadangan seperti PTS3, PTS6, VCO, diskriminator. Untuk bagian yang

tidak mempunyai cadangan (dari data tahun 1987) yaitu transmitter dan receiver.

Dengan memakai sistem telemetri maka ketepatan waktu pada masing-masing

seismogram bukan merupakan masalah lagi. Pengujian peralatan seismik

dilakukan untuk menjaga perekaman data seismik dengan baik.

Dalam pengoperasian di lapangan menggunakan battery/ accu jenis

65AH-MF. Jika menggunakan battery lama penggunaan tiap-tiap stasiun tidak sama

(lihat tabel 1). Dalam tabel ini juga terdapat daftar alat-alat seismograf telemetri di

BPPTK sampai tahun 1987. Untuk model Babadan, Plawangan, dan Selo

penggantian battery, dilakukan oleh petugas yang ada di pos-pos lokasi tersebut

sedang untuk lokasi lainnya dikerjakan oleh petugas dari kantor BPPTK

Yogyakarta. Penggantian battery bersamaan dengan dilakukannya kliberasi.

(32)

commit to user

(33)

commit to user

17

II. 6 Karakteristik dari stasiun seismograf

Sebagian besar stasiun seismik terletak di tanah yang cukup tebal, kecuali

untuk stasiun Deles yang dipasang pada sebuah aliran lava. Terlihat bahwa

frekuensi VCO-DCR di stasiun Deles lebih besar dibandingkan stasiun lainnya.

Staiun Plawangan yang terletak diatas bukit Plawangan 6 Km arah selatan dari

gunung Merapi yang strukturnya berupa lapisan basalt. Salah satu dari

keistimewaan stasiun ini adalah ia memiliki amplikasi tanah hampir dua kali lebih

besar dibanding stasiun yang lain.

Untuk menghitung besarnya amplikasi tanah dapat diukur menggunakan

data teleseismik. Ada dua faktor yang mempengaruhi amplitudo yang teramati

dalam seismograf yaitu instrumen dan amplikasi dari tanah:

Ao = Ar x G x Cg x Ci (2)

Dimana,

Ao = amplitudo yang terbaca pada seismograf

Ar = amplitudo yang sebenarnya

G = nilai gain dari seismograf

Cg = faktor amplikasi tanah

Ci = faktor kalibrasi instrumen

Ci merupakan koreksi terhadap perbesaran elektronik, yang menyatakan

besarnya penyimpangan perbesaran instrumen dari perbesaran referensi. Faktor Ci

ini dihitung menggunakan generator portabel dengan frekuensi sinusoidal sebesar

5 Hz. Untuk mengkalibrasi stasiun dengan cara menyuapkan gelombang sinus 5

Hz amplitudo 250 µVpp pada input amplifier seismometer, kemudian membaca

simpangan pada seismograf. Untuk kalibrasi di lapangan dipakai signal sebesar

250 µVpp ( 4 mm pada seismogram ), sedang untuk kalibrasi VR-65 dipakai

signal sebesar 250 mVpp ( 5 mm pada seismogram VR-65 50 mV/mm ). Jika

semua berfungsi baik amplitudo dari gelombang sinusoidal terukur dari 2 mm, 4

(34)

commit to user

18

Jadi semua faktor yang diperoleh dari instrumen, maka amplitudo sebuah

gempa jauh di sebuah stasiun dengan stasiun yang lain adalah rasio Gt, seperti

yang telah diketahui nilai G dan faktor kalibrasi Ci bisa dihitung maka besarnya

nilai CG dapat dihitung untuk setiap stasiun.

Gt = G x Cg x Ci (3)

Ao = Ar x Gt (4)

Gambar 2.6(a) Peta stasiun-stasiun seismik Gunung Merapi. Stasiun transmisi analog ditandai dengan simbol silang, sedangkan stasiun transmisi digital ditandai dengan

simbol lingkaran. Tampak juga pos-pos pengamatan (MERAPI, 2009).

Pos pengamatan:

1. Pos Pengamatan Kaliurang (sisi selatan, 864 m dpl). Jarak dari puncak

6,0 km Posisi geografi 7o36,05’ LS & 110o25,48’ BT. Instrumen

seismograf 1 komponen. Pengamat Gunungapi 3 (tiga) orang.

2. Pos Pengamatan Babadan, Kabupaten Magelang, Jawa Tengah

Posisi geografi 7o31,57’ LS & 110o24,63’ BT. Instrumen seismograf 1

[image:34.595.113.503.187.515.2]

(35)

commit to user

19

3. Pos Pengamatan Krinjing (sisi barat daya), jarak dari puncak 6 km.

Desa Krinjing, Kab. Magelang, Jawa Tengah . Pos ini cadangan

apabila Pos PGA Babadan terancam bahaya, tidak ada Pengamat

Gunungapi, tidak ada instrumen.

4. Pos Pengamatan Jrakah (sisi barat laut, 1.335 m dpl). Desa Jrakah, Kab. Boyolali. Posisi geografi 7o29,83’ LS & 110o27,29’ BT.

Instrumen seismograf 1 komponen. Pengamat Gunungapi 3 (tiga)

orang. Pos Pengamatan Selo (sisi utara, 1.760 m dpl). Desa Selo,

Kabupaten Boyolali, Jawa Tengah . Posisi geografi 7o29,94’ LS &

110o27,43’ BT. Instrumen seismograf 1 komponen. Pengamat

Gunungapi 2 (dua) orang.

Jaringan seismik gunungapi Merapi bagi gempa-gempa jauh (teleseismik)

dianggap sebagai suatu titik karena Ci dan G diketahui maka Cg (yaitu ukuran

berapa besar lokasi seismograf meredam / menguatkan sinyal seismik) untuk

tiap-tiap stasiun seismograf dapat dihitung dengan mengamati besarnya amplitudo

terbaca untuk gempa-gempa teleseismik.

Tanpa memperhatikan perbesaran instrumen, ”ratio” perbesaran total (Rg),

yaitu perbandingan besar Gt pada stasiun satu dan lainnya, dihitung dari

perbandingan antara amplitudo gempa teleseismik terbaca pada setiap stasiun

seismograf dibagi dengan amplitudo terbaca rata-rata. Ratio (Rg) ini dapat dipakai

untuk melihat perbandingan perbesaran pada masing-masing stasiun seismograf.

Contoh untuk melihat besar Rg, Cg dan posisi seismograf masing-masing stasiun.

Pada stasiun Plawangan untuk harga (Cg=2.3), cukup besar dibandingkan

stasiun yang lainnya. Penyebabnya karena stasiun Plawangan terletak di bukit

Plawangan yang dimana di bukit itu diduga berpengaruh menguatkan sinyal

terhadap gempa-gempa yang sampai di Plawangan (amplifying effect). Dengan

adanya amplifying effect ini maka jika ada gempa tektonik terasa di Plawangan

(36)

commit to user

[image:36.595.140.479.119.496.2]

20

Gambar 2. 6 (b) Peta distribusi instrument Gunungapi Merapi (Ratdomopurbo, 2000:195).

Tabel 2. Posisi stasiun ditentukan berdasarkanpeta topografi Gunung Merapi dan sekitarnya, (Ratdomopurbo, 2000)

Stasiun Seismograf Rg Cg Posisi terhadap Puncak Elevasi (m)

Jarak Datar (m) Azimuth

Pusunglondon 1.04 0.87 0.89 75.6 o 2625

Deles 0.77 0.13 2.98 142.2o 1487

Plawangan 2.58 2.3 5.06 198o 1296

Klathakan 0.97 0.82 1.69 301.8o 1918

Stasiun DEL mempunyai faktor penguatan tanah (Cg) kecil maka

[image:36.595.114.518.543.670.2]

(37)

commit to user

21

seismograf lainnya (referensi). Untuk menghitung magnitude dan energi gempa

digunakan stasiun DEL, pengambilan referensi didasarkan lokasi DEL karena:

(a) Mempunyai tingkat gangguan (background noise level) sangat rendah

karena terletak pada lava flow.

(b) Jaringan seismik Gunung Merapi letaknya tidak terlalu jauh atau pun dekat

dengan puncak sehingga gempa dangkal/dalam, kurang lebih diperlakukan

sama (Ratdomopurbo, 2000).

II.7 Klasifikasi Gempa Vulkanis Gunungapi Merapi

Berdasarkan data sinyal gempa dari jaringan stasiun seismik telemetri

yang dipasang pada tahun 1982 yang diikuti dengan kejadian erupsi pada Juni

1984, diusulkan klasifikasi baru yang sampai sekarang masih digunakan dalam

penentuan aktivitas Gunungapi Merapi. Berikut adalah rangkuman tentang

tipe-tipe gempa vulkanis Gunungapi Merapi (tabel 3), dan contoh bentuk

[image:37.595.112.515.181.656.2]

gelombangnya dalam seismogram digital (Gambar 2. 7).

Gambar 2. 7. Bentuk gelombang tipe-tipe Gunungapi Merapi hasil rekaman stasiun Pusunglondon (PUS) yang berjarak horisontal sekitar 1 Km dari kubah lava

(Ratdomopurbo, 2000)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

(38)

commit to user

(39)

commit to user

23

Direktorat Vulkanologi menggunakan klasifikasi gempa vulkanik

Minakami yang sudah dimodifikasi dengan penemuan-penemuan baru,

gempa-gempa tersebut antara lain :

1. Gempa Vulkanik Type A (HF- deep)

Adalah gempa vulkanik yang mempunyai kedalaman lebih dari 2 km di

bawah puncak gunung. Frekuensi dominan yang diamati seismogram kertas

berkisar antara 5 – 8 Hz. Awalan dari gempa yang tajam dan jelas ini

dibedakan dengan gempa lainnya adanya phase P dan S yang jelas.

2. Gempa vulkanik type B (HF – shallow)

Adalah gempa vulkanik frekuensi tinggi dengan kedalaman kurang dari

dua Km di bawah kawah. Bentuk mirip dengan type A, hanya phase P dan S

tidak dapat dibedakan. Stasiun Pusunglondon (PUS) paling dekat dengan

puncak, pencatat gempa ini dengan amplitudo paling besar.

3. Gempa fase banyak (Multiphase)

Fase banyak dikemukakan oleh “Shimozuru” 1969 untuk menyebutkan

gempa-gempa yang terjadi selama pertumbuhan kubah lava. Frekuensi antara

1.5 Hz. Dan digunakan sejak 1989, yang sebelumnya belum pernah terjadi.

4. Gempa frekuensi rendah (LF)

Adalah gempa frekuensi rendah yang bersumber dangkal, amplitudo yang

tercatat paling besar di stasiun PUS. Frekuensi antara 1.5 Hz. Dan digunakan

sejak 1989, yang sebelumnya belum pernah terjadi.

5. Gempa LHF

Gempa ini terdiri atas dua bagian, yang pertama berfrekuensi rendah dan

yang beberapa titik kemudian disusul dengan bagian kedua yang berfrekuensi

tinggi.

6. Tremor

Tremor Gunung Merapi mempunyai frekuensi 1 – 2 Hz. Durasi bervarasi

dari orde beberapa menit sampai beberapa jam. Sehingga hanya dengan

menggunakan seismograf yang perbesarannya mencukupi akan dapat

(40)

commit to user

24

II. 8 Energi Gempa

Energi merupakan ukuran besar gempa. Dalam menghitung besaran

tersebut banyak peneliti yang menggunakan persamaan yang bermacam-macam.

Hal ini dapat saja terjadi karena kelakuan tiap-tiap gunung berbeda-beda.

Persamaan dasar skala Ritchter:

M = MA = log A – log Ao (5)

Dimana:

A = Amplitudo pada seismogram berdasar seismograf “Wood-Anderson” (gain

2800x)

Ao = Amplitudo minimum pada seismogram “Wood-Anderson”, besarnya

tergantung jarak pusat gempa.

(Ritchter, 2000)

Penerapan rumus Ritchter pada seismogram lain harus dilakukan

perhitungan amplitude dari amplitude seismogram yang digunakan diubah ke

amplitude ekivalen “Wood-Anderson”. Untuk melakukan perhitungan magnitude

bisa digunakan monogram Ritchter atau dihitung dengan konstanta Ao yang sudah

diketahui dari alat.

Energi gempa merupakan jumlah energi dari gempa VA, VB dan MP

dalam dimensi erg. Untuk sismogram RTS, amplitudo ekivalen

“Wood-Anderson” dengan persaman :

Ar = amplitude terkoreksi = (2800 / I x Ck x Cg) x (A/2) (6)

(Koyanagi – Kojima, 1984)

Dimana,

A = amplitudo peak to peak pada seismogram RTS

Ck = faktor kaliberasi, jika input amplifier seismometer AS-110 sebesar 250

uVpp 5 Hz dan pada seismogram terbaca simpangan sebesar Ax,

instrument pada 72 dB, 5 fullscale, Vr-65 5o mV/mm maka Ck = Ax/4.

Cg = faktor penguatan tanah masing-masing stasiun ditentukan berdasarkan

(41)

commit to user

25

I = perbesaran seismograf, sebagai fungsi frekeunsi. Sampai tahun 1987

harga I = 53400 untuk frekuensi 15 Hz, jika frequensi di bawah 15 Hz

maka perbesaran akan lebih kecil.

Persamaan dalam menghitung Magnitude (M) dari data gempa (durasi, F – P)

yang digunakan yaitu;

M = 3,33 log (F - P) - 3,92 (7)

Untuk perhitungan energi didasarkan pada Persamaan Guttenberg – Ritchter yaitu:

Log E = 11,8 + 1,5 M (8)

Mengetahui frekuensi gempa selain untuk menentukan amplitudo terkoreksi juga

bisa digunakan dalam mempelajari sifat – sifat serapan frekuensi gelombang

seismik yang melalui batuan gunung Merapi. Seperti diketahui bahwa bahwa

batuan merupakan fiter lintas frekuensi rendah ( low pass filter) maka semakin

jauh dari sumber gempa, frekuensi yang tercatat akan semakin rendah. Sedangkan

[image:41.595.109.515.237.737.2]

daya serap frekuensi tergantung pada jenis batuannya.

Tabel 4. Tingkat isyarat gunung berapi di Indonesia

Status Makna Tindakan

Awas 1. Menandakan gunung berapi yang segera atau

sedang meletus atau ada

keadaan kritis yang

menimbulkan bencana

2. Letusan pembukaan dimulai dengan abu dan

asap

3. Letusan berpeluang terjadi dalam waktu 24 jam

1. Wilayah yang terancam bahaya direkomendasikan

untuk dikosongkan

2. Koordinasi dilakukan secara harian

(42)

commit to user

26

Siaga 1. Menandakan gunung berapi yang sedang

bergerak ke arah letusan

atau menimbulkan bencana

2. Peningkatan intensif kegiatan seismik

3. Semua data menunjukkan bahwa aktivitas dapat

segera berlanjut ke letusan

atau menuju pada keadaan

yang dapat menimbulkan

bencana

4. Jika tren peningkatan berlanjut, letusan dapat

terjadi dalam waktu 2

minggu

1. Sosialisasi di wilayah terancam

2. Penyiapan sarana darurat 3. Koordinasi harian

4. Piket penuh

Waspada 1. Ada aktivitas apa pun bentuknya

2. Terdapat kenaikan aktivitas di atas level

normal

3. Peningkatan aktivitas seismik dan kejadian

vulkanis lainnya

4. Sedikit perubahan aktivitas yang diakibatkan oleh

aktivitas magma, tektonik

dan hidrotermal

1. Penyuluhan/sosialisasi 2. Penilaian bahaya 3. Pengecekan sarana

(43)

commit to user

27

Normal 1. Tidak ada gejala aktivitas tekanan magma

2. Level aktivitas dasar

1. Pengamatan rutin 2. Survei dan penyelidikan

II.9 Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM)

RSAM merupakan metode seismik untuk monitoring aktivitas gunungapi

yang digunakan untuk memberikan pendekatan pelepasan energi seismik yang

dihitung secara terus menerus. Akuisisi dan layout data seismik digital serta

kuantifikasi sinyal gempa seperti RSAM dan SSAM tersebut menggunakan sistem

Earthworm dan Swarm.

Earthworm adalah suatu sistem paket akuisisi data seismik sekaligus untuk

memproses data seismik secara otomatis dengan menggunakan prinsip-prinsip

modularity, independency, conectivity, dan robustness sebagai petunjuk desain

dan implementasi suatu sistem prosesing data seismik agar kesalahan – kesalahan

di masa lampau dapat dihindari.

Modularity bermakna bahwa fungsi di dalam Earthworm dibungkus dalam

satu modul independen. Implikasinya satu sistem Earthworm dapat dipasng dua

modul atau lebih yang sama namun karakter berbeda. Dengan demikian

eksperimen baru pada modul tidak akan mengganggu pada modul yang telah

dipasangkan sebelumnya.

Independency berarti bahwa modul – modul dapat dioperasikan pada

beberapa mesin komputer yang berbeda, perangkat keras ataupun sistem

operasinya dan antar mesin komputer dapat berhubungan antara satu dengan yang

lainnya. Perpindahan sistem Earthworm dari komputer yang satu ke komputer

yang lain tidak menjadikan Earthworm lumpuh. Kemampuan Earthworm untuk

diadaptasikan pada sembarang sistem operasi sudah dibuktikan di BPPPTK. Dua

buah komputer bersistem operasi windows XP (HP dan DELL) dan satu buah

(44)

commit to user

28

Robustness dalam hal ini kemampuan unjuk kerja tidaklah penting namun

yang diperlukan adalah ketangguhan sistem ketika menerima beban yang cukup

berat sewaktu terjadi krisis seismik. Dari pengalaman yang ada di BPPTK nampak

kemampuan komputer rakitan tidak lebih bagus dibandingkan dengan komputer

bermerek walaupun RAM komputer rakitan lebih besar bahkan dua kalinya,

dengan catatan keduanya menggunakan sistem operasi Windows XP.

Kegunaan Earthworm sebagai sistem akuisisi data seismik dapat

digunakan pada monitoring gempa tektonik, aktivitas seismik gunungapi hingga

pemantauan aktivitas seismik pada pengeboran. Keterbukaan Earthworm

menjadikan banyak modul dapat diterapkan sesuai kebutuhan.

Salah satu kegunaan Earthworm dalam pemantauan seismik adalah

membuat rekaman data seismik yang menyerupai helikoder analog. Denagn tidak

diproduksinya alat perekam data seismik analog seperti PS-2 dan Sprengthner,

maka Earthworm dapat menggantikan fungsi helikoder pada alat perekam

seismik analog. (Agus Sampurno, 2006).

Beberapa modul Earthworm yang telah dipasng untuk memantau aktivitas

gunungapi Merapi antara lain sebagai berikut;

1. ADSEND

Modul ini bertugas mengatur kerja ADC buatan National

Semikonduktor yaitu DAQ PCI – MIO – 16E – 4, serta bertugas

menterjemahkan kode pewaktu yang berasal dari GPS. Selain itu

juga berfungsi mengirimkan data yang diperoleh ke dalam file

transport pada Earthworm.

2. SCREAM2EW

Merupakan perangkat lunak untuk menangkap data yang dikirim

dari sistem akuisisi GURALP lalu mengirimkannya ke file

transport pada sitem akuisisi digital Earthworm.

3. EW2RSAM

Data RSAM disimpan dalam suatu bentuk modul penyimpanan

data yaitu RSAM2DISK, di dalam disk ini juga menampilkan data

(45)

commit to user

29

dalam bentuk spread sheet. Selain itu dalam folder RSAM

terdapat pula folder events dan trigger. Data events berisi catatan

jumlah events (kejadian) dalam satu satuan waktu dan filenya

dalam bentuk random file. Data yang tersimpan dalam folder

trigger terdiri dari tiga buah jenis data yaitu nilai maksimum

gempa, rata-rata amplitude gempa, dan durasi gempa yang

semuanya dalam format teks sehingga dapat dibaca dengan

program Microsoft Excel ataupun OriginPro8.

4. EW2SSAM

Terdapat EW2SSAM yang secara matematis mentransformasikan

data seismik dari domain waktu ke domain frekuensi. Di dalamnya

terjadi transformasi data dengan menggunakan Fast Fouier

Transform (FFT) dan hasilnya disimpan dalam disk menggunakan

modul SSAM2DISK untuk frekuensi tertentu. EW2SSAM

merupakan suatu aplikasi pengkonversian dan perekaman data dari

Earthworm ke analisis spektral. Data disimpan menurut jumlah

channel frekuensi yang dikehendaki. Folder 16 channel berisi data

hasil FFT dengan 16 pola frekeunsi yang berbeda dan dapat diatur

sesuai dengan kebutuhan. Adapun channel frekuensi yang

terpasang untuk 16 channel data SSAM di Gunung Merapi adalah :

0.5 Hz, 0.9 Hz, 1.3 Hz, 1.5 Hz, 1.7 Hz, 1.9 Hz, 2.1 Hz, 2.3 Hz, 2.5

Hz, 2.7 Hz, 2.9 Hz, 3.1 Hz, 3.2, Hz 3.6 Hz, 4.4 Hz, dan 9.9 Hz.

Penyimpanan data SSAM ke disk pada SSAM2DISK akan

menampilkan data secara kontinyu dalam layar monitor.

SSAM2DISK merupakan file penyimpanan data SSAM. Terdapat

pula hasil keluaran SSAM2DISK terus menerus pada layar

monitor.

5. HELIKODER

Hasil dari modul ini berupa seismogram dalam bentuk helikoder

(46)

commit to user

30

Helikoder secara elektronik menjadi alternatif penyimpanan data

sehingga menambah efisiensi pekerjaan dalam pemonitoringan

gunungapi Merapi.

6. Sgram.exe

Merupakan modul yang bertugas membuat spektogram dalam

format HTML. Ini sangat bermanfaat untuk mengetahui distribusi

frekuensi sinyal seismik. Sedangkan spektogram merupakan

tampilan frekuensi data seismik berdasarkan warna, semakin

terangnya warna maka semakin beasar intensitas sinyal seismik

pada frekuensi tersebut semakin beasr.

7. Contrecord

Modul ini membuat rekaman data seismik kontinyuke dalam

harddisk dengan format yang dikehendaki seperti SEISAN, SAC,

dan lainnya.

8. Carlstatrig dan Carlsubstatrig

Fasilitas ini digunakan untuk membuat aktivitas trigger sesuai

perbandingan Short Term Averaging (STA) dan Long Term

Averaging (LTA.)

9. Trig2disk

Digunakan untuk merekam data kejadian seismik ke harddisk

sesuai dengan data yang dikirim oleh modul Carlsubstatrig.

Penyederhanaan informasi seismik menjadi informasi RSAM ini

dilakukan dengan cara memasukkan informasi seismik dari diskriminator ke

rangkaian filter highpass-filter 1 Hz orde dua, yang selanjutnya akan masuk ke

rangkaian integrator (mengubah nilai negatif menjadi nilai mutlak). Atau dengan

kata lain sinyal yang masuk pada sistem Real-Time Seismic Amplitude

Measurement (RSAM) akan masuk ke dalam digitizer dan sinyal tersebut

disearahkan. Terdapat pemutlakan nilai, artinya sinyal yang bernilai negatif

dimutlakkan menjadi positif , setelah itu dilakukan sampling. Kemudian

(47)

commit to user

31

menunjukkan out put dari rata-rata amplitude yang terekam dalam suatu waktu

tertentu.

Metode monitoring Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM)

ini mengukur seluruh gempa yang tercatat pada suatu stasiun seismik tanpa

membedakan jenis gempa. Besar kecilnya nilai RSAM tergantung besar kecilnya

gempa yang tercatat pada suatu stasiun tersebut. Metode ini cukup baik untuk

monitoring aktivitas suatu gunung api.

Penyimpanan data hasil rata-rata disimpan di dalam file berbentuk

sekuensial file (disesuaikan dengan tanggal, bulan, dan tahun akuisisi) dan random

file (sesuai dengan tahun akuisisi).

Gambar 2.9. ADC jenis DAQ PCI – MIO – 16E – 4 (National Instrument, 2006)

Metode monitoring Real-Time Seismic Amplitude Measurement (RSAM)

ini mengukur seluruh gempa yang tercatat pada suatu stasiun seismik tanpa

membedakan jenis gempa. Besar kecilnya nilai RSAM tergantung besar kecilnya

gempa yang tercatat pada suatu stasiun tersebut. Metode ini cukup baik untuk

monitoring aktivitas suatu gunung api karena dapat mencerminkan energi total per

[image:47.595.114.511.241.502.2]

(48)

commit to user

32

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan

Penelitian ini dilaksanakan selama 2 bulan dari tanggal 1 Maret 2010

sampai 27 April 2010. Tempat : Balai Penyelidikan Dan Pengembangan

Teknologi Kegunungapian (BPPTK) Jalan Cendana No.15 Yogyakarta 55166.

III.2 Peralatan Penelitian

Pada penelitian ini digunakan peralatan sebagai berikut:

1. Seperangkat komputer / PC

2. Perangkat sistem RSAM, Earthworm dan perangkat jaringan seismograf dari

gunungapi Merapi.

Dalam hal ini perangkat seismografnya terdapat di gunungapi Merapi.

Perangkat ini terdiri dari 7 stasiun seismometer yang berada dalam keadaan aktif.

Dalam penelitian ini digunakan 7 stasiun aktif sebagai masukan data digital dan 1

[image:48.595.112.513.239.489.2]

stasiun analog sebagai acuan data seismik analog yaitu stasiun Pusunglondon.

Tabel 5. Posisi Stasiun-stasiun analog di Gunungapi Merapi

No. Nama Stasiun Lokasi Koordinat Keterangan X (0) Y (0 ) Z (m)

1 Deles Tenggara 110,4613 -7,5602 1487 Analog 2 Plawangan Selatan 110,4315 -7,5857 1276 Analog 3 Klatakan Barat Laut 110,428 -7,5347 1918 Analog 4 Pusung London Timur Laut 110,454 -7,5383 2700 Analog

3. Perangkat lunak: Microsoft Word 2007, Microsoft Excel 2007, dan OriginPro

8.0 (sebagai perangkat lunak pengolah data).

III.3 Bahan Penelitian

Penelitian ini