Prosiding Seminar Nasional Pengembangan agroindustri

258 ISSN 1979-1208

KAJIAN NILAI PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM DI

DAERAH INTERES UNTUK TAPAK PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA NUKLIR (PLTN) PROVINSI KALIMANTAN TIMUR

Kurnia Anzhar1)_{, Fepriadi}1)_{, Ajat Sudrajat}2)

1)_{Pusat Pengembangan Energi Nuklir-BATAN}

Jl. Kuningan Barat, Mampang Prapatan, Jakarta 12710 Tel/Fax: (021) 5204243

2)_{Badan Meteorologi,Klimatologi dan Geofisika} Jl. Angkasa 1 No 2, Kemayoran, Jakarta

Email: kurnia_a@batan.go.id

ABSTRAK

KAJIAN PERCEPATAN TANAH MAKSIMUM DI DAERAH INTERES UNTUK TAPAK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR (PLTN) PROVINSI KALIMANTAN TIMUR. Dalam rangka penyiapan calon tapak PLTN, telah dilakukan kegiatan pra survei untuk menentukan daerah interes di Provinsi Kalimantan Timur. Salah satu aspek yang harus dikaji adalah kondisi kegempaan di wilayah sekitar daerah interes tersebut untuk mendukung faktor keselamatan tapak. Tujuan kegiatan ini adalah untuk mengetahui sebaran gempa dan nilai percepatan tanah maksimum di sekitar daerah interes. Pengumpulan data gempa telah dilakukan, baik data sejarah maupun hasil catatan seismograf, yang besumber dari katalog gempa Badan Meteorologi,Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dan Badan Survei Geologi Amerika (USGS), selama periode 1963 sampai dengan 2009. Nilai percepatan tanah dihitung dengan persamaan Mc. Guire dan percepatan tanah maksimum dalam periode waktu tertentu secara probabilistik dihitung dengan metode analisis distribusi Gumbel. Hasil menunjukkan bahwa kondisi kegempaan di sekitar daerah-daerah interes termasuk rendah dan nilai percepatan tanah maksimumnya berkisar antara 0,25.-0,3 g untuk kebolehjadian dalam 500 tahun.

Kata kunci: percepatan tanah, gempa, PLTN

ABSTRACT

PEAK GROUND ACCELERATION ASSESSMENT at INTEREST AREA for NUCLEAR POWER PLANT (NPP) SITE, EAST KALIMANTAN PROVINCE. In order to prepare NPP candidate site, pre survei activity had been done for determine interest area at East Kalimantan Province. One of the aspect that must be studied is seismicity condition around interest area to support site safety faktor. The objectives are to know the earthquake distribution and peak ground acceleration value around interest area. Collecting data had been done both historical and instrumental, from Meteorological Climatological and Geophysical Agency, also United State Geological Survei (USGS) during 1963 – 2009 period. The value of ground acceleration is calculated using McGuire equation and the peak ground acceleration for certain period, probabilistically is calculated based on Gumbel distribution method. The result shows that seismicity condition around the interest areas is low and the value of peak ground acceleration is between 0.25 – 0.3 g for 500 years probabilistic.

259 ISSN 1979-1208

1.

PENDAHULUAN

Dalam rangka penyiapan lokasi tapak untuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) di luar Pulau Jawa, telah dilakukan kegiatan pra survei tapak di Provinsi Kalimantan Timur untuk mencari daerah interes. Kegiatan ini merupakan tindaklanjut hasil kesepakatan seluruh gubernur di Kalimantan mengenai rencana penggunaan PLTN di Kalimantan sebagai sumber alternatif dalam menjamin pasokan listrik jangka panjang.

Salah satu aspek yang dikaji dalam mendukung faktor keselamatan tapak PLTN adalah kondisi kegempaan di sekitar daerah-daerah interes tersebut. Kondisi kegempaan di wilayah Kalimantan secara umum lebih rendah dibandingkan dengan wilayah lain di Indonesia. Walaupun demikian, kajian lebih mendalam perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruh gempa terhadap daerah interes di Provinsi Kalimantan Timur.

Di daerah yang rawan dengan potensi gempa seperti Indonesia, kajian kondisi kegempaan merupakan salah satu persyaratan yang harus dilakukan dalam perencanaan pembangunan PLTN. Kajian yang dilakukan terutama lebih ditekankan pada kajian bahaya kegempaan (seismic hazard). Dalam mendukung kajian tersebut perlu dilakukan kajian mengenai aktivitas kegempaan dan seismotektonik.

Kondisi kegempaan di suatu daerah dipengaruhi oleh tiga sumber gempa utama yaitu pertama gempa subduksi yang terjadi disebabkan oleh aktivitas subduksi, kedua gempa kerak yang terjadi disebabkan oleh aktivitas patahan dan ketiga gempa vulkanik yang terjadi disebabkan oleh aktivitas vulkanik. Kondisi kegempaan suatu daerah sangat berhubungan dengan kondisi tektonik daerah tersebut. Semakin rumit dan kompleks proses tektonik yang terjadi pada suatu daerah, maka semakin tinggi kondisi kegempaannya. Hal tersebut secara empirik telah banyak dibuktikan oleh banyak ahli di dunia yang menggunakan pendekatan teori tektonik lempeng. Dengan teori ini dijelaskan bahwa arus konveksi yang berada di astenosfer (lapisan bagian bawah bumi) bergerak dan menggerakkan lapisan litosfer (lempeng) yang menyusun permukaan bumi.

Pergerakan tersebut ada yang bersifat saling menjauh (divergen), saling mendekat (konvergen) dan saling bersinggungan satu sama lain (transform). Masing-masing tipe pergerakan kemudian membentuk morfologi yang berbeda. Semua jenis pergerakan di atas mempunyai kemungkinan untuk menghasilkan getaran yang apabila sampai di permukaan bumi dan dirasakan oleh manusia disebut dengan gempa. Gempa yang terjadi akibat proses ini disebut dengan gempa tektonik.

Distribusi gempa tektonik di wilayah Kalimantan Timur dan sekitarnya dipengaruhi oleh aktivitas penunjaman (subduksi) lempeng samudera Philipina, lempeng Indo-Australia dan lempeng Eurasia. Hal tersebut menghasilkan kumpulan cekungan samudera dan blok mikro kontinen yang dibatasi oleh adanya zona subduksi, pergerakan menjauh antar lempeng dan patahan-patahan mayor. Sedangkan di daratan Pulau Kalimantan sumber gempa bertambah dengan adanya patahan–patahan di darat.

Tujuan studi ini adalah untuk mengetahui nilai percepatan tanah maksimum di sekitar daerah interesdi Provinsi Kalimantan Timur. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat dijadikan informasi awal mengenai pengaruh gempa terbesar yang mungkin terjadi selama beroperasinya PLTN.

2. KONDISI KEGEMPAAN DI KALIMANTAN TIMUR

2.1. Sejarah Kegempaan

260 ISSN 1979-1208

1. Gempa Sangkulirang pada tanggal 14 Mei 1921, dengan intensitas gempa mencapai VII MMI, gempa ini menimbulkan tsunami yang mengakibatkan bencana di daerah Sekuran.

2. Gempa Tarakan pada tanggal 19 April 1923, dengan intensitas gempa mencapai VIII MMI dan menyebabkan robohnya bangunan, retakan pada tanah. Magnitudo gempa mencapai 7 skala Richter pada kedalaman 40 km.

3. Gempa Tarakan pada tanggal 14 Pebruari 1925 dengan intensitas VII MMI goncangan kuat terasa di daerah Tarakan dan Luikas.

4. Gempa Tarakan pada tanggal 28 Pebruari 1936 dengan kedalaman 40 km dan magnitudo mencapai 6,5 skala Richter (SR).

Secara teori gempa terjadi pada daerah antara permukaan sampai dengan kedalaman sekitar 700 km, yaitu pada lapisan mantel atas bumi. Gempa-gempa yang terjadi sampai dengan kedalaman 100 km berkaitan erat dengan lapisan litosfer yang lebih dingin dan bersifat lebih kaku (rigid), sedangkan gempa-gempa yang terjadi pada kedalaman lebih dari 100 km berasosiasi dengan zona-zona anomali yaitu bagian litosfer dingin yang menunjam ke bagian bawah mantel melalui astenosfer.

Dalam analisis distribusi pusat gempa dibuat klasifikasi berdasarkan kedalaman dan magnitudo gempa. Analisis kegempaan berdasarkan kedalaman dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok, yaitu gempa dangkal (0 – 70 km), gempa menengah (70 – 300 km), dan gempa dalam (>300 km). Sedangkan klasifikasi berdasarkan magnitudo terbagi dalam gempa lemah (2,5 – 4,0 SR), gempa sedang (4,1-5,0 SR) dan gempa kuat (>5,0 SR).

Distribusi pusat gempa daerah Kalimantan Timur berdasarkan variasi kedalaman umumnya didominasi gempa-gempa dangkal dan menengah. Namun demikian, tidak semua gempa dangkal yang terjadi dapat dirasakan getarannya disebabkan magnitudonya yang kecil. Gempa dangkal di kawasan ini umumnya berhubungan dengan pelepasan stress batuan yang terjadi di dalam zona subduksi lempeng dan aktivitas patahan aktif. Gempa dangkal terlihat sebarannya merata di sekitar daratan Kalimantan yaitu Sangkulirang, Berau dan Tarakan serta di sekitar Laut Sulawesi. Aktivitas gempa dangkal di sekitar Laut Sulawesi ini lebih banyak berkaitan dengan aktivitas subduksi lempeng dan aktivitas patahan Palu Koro, sedangkan gempa dangkal yang terjadi di kawasan daratan Kalimantan dikendalikan oleh aktivitas patahan.

2.2. Model Seismotektonik

Berdasarkan tatanan tektonik regional, Indonesia terletak di antara 3 Lempeng utama dunia, yaitu lempeng Indo-Australia yang menunjam ke bawah lempeng Eurasia dengan arah pergerakan relatif ke timurlaut, sedangkan dari arah timur lempeng Pasifik bergerak relatif terhadap lempeng Eurasia ke arah barat, dan dari arah selatan lempeng benua Australia mendorong ke arah relatif utara. Hal ini menyebabkan Indonesia memiliki aktifitas kegempaan yang sangat rumit, terutama di sepanjang batas pertemuan lempeng-lempeng tersebut. Berdasarkan pembagian zona seismotektonik Indonesia oleh Beca Carter[2] diperoleh gambaran potensi kegempaan menurut besaran magnitudonya. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi sumber yang menyebabkan gempa (seismogenesis) baik gempa yang terdapat pada pertemuan antar lempeng tektonik (interplate seismicity) maupun gempa yang terdapat pada lempeng tektonik (intraplate seismicity).

261 ISSN 1979-1208

Zona subduksi merupakan sumber gempa di laut yang berpotensi membangkitkan tsunami apabila gempa tersebut magnitudonya besar umumnya lebih dari 6.5 skala richter, kedalaman dangkal, mekanismenya patahan naik serta terjadi perubahan morfologi secara vertikal di bawah laut. Sedangkan Pulau Kalimantan terletak cukup jauh dari zona subduksi tersebut. Disamping itu akibat benturan-benturan tersebut terbentuk patahan-patahan di Pulau Kalimantan, namun hingga kini para ahli belum mengidentifikasi keberadaan patahan aktif di pulau Kalimantan. Meskipun demikian beberapa literatur mencatat bahwa Pulau Kalimantan pernah mengalami kejadian gempa merusak dan tsunami.

Indonesia bagian barat seperti Kalimantan, Sumatera dan Jawa tersusun oleh kerak benua, demikian pula dasar lautan di antara pulau-pulau ini yang dangkal. Di bawah kerak bumi terdapat zona yang batuannya lebih panas dan bersifat lebih plastis. Lempeng benua dan lempeng samudera mengapung di atas bahan cair tersebut. Di Kalimantan terdapat empat unit geologi utama yaitu pertama, batuan yang dihubungkan dengan pinggir lempeng, kedua, batuan dasar, ketiga, batuan muda yang mengeras dan tidak mengeras, dan keempat, batuan aluvial dan endapan muda yang dangkal.

Batuan yang berasosiasi dengan pinggir lempeng mencakup opiolit (kerak samudera) dan malange. Potongan kerak samudera terdapat di beberapa tempat di daratan. Potongan ini dicirikan oleh susunan batuan beku yang padat gelap tipe basa dan ultra basa dengan komponen granit. Batuan malange adalah batuan campuran potongan-potongan batu dari berbagai ukuran yang berbeda (mulai cm sampai dengan ratusan meter) dalam matrik berliat yang terpotong, menunjukan adanya tekanan yang sangat kuat. Malange sering dikaitkan dengan proses pembentukan jalur penunjaman, dimana merupakan perpaduan antara bahan kikisan dari lempeng samudera dengan endapan yang berasal dari massa daratan atau lengkung vulkanik.

Gambar 1. Peta Seismotektonik Kalimantan[3]

262 ISSN 1979-1208

Salah satu cara untuk mengetahui gaya-gaya tektonik yang bekerja di suatu daerah adalah dengan analisis mekanisme fokus (focal mechanism) gempa yang terjadi. Berdasarkan data mekanisme fokus gempa dari Harvard University[4]_{, diplot sebaran gempa di daerah} Kalimantan Timur (Gambar 2). Gempa yang terjadi di daerah Kalimantan Timur merupakan gempa dangkal dengan mekanisme patahan mendatar (strike slip) dan patahan naik (thrusting fault). Hal ini mengindikasi gempa dangkal tersebut berasosiasi dengan aktivitas zona subduksi dan aktivitas patahan yang terjadi di daratan.

Gambar 2. Peta Sebaran Mekanisme Fokus dari Harvard CMT[4]

2.3. Percepatan Tanah Maksimum

263 ISSN 1979-1208

percepatan tanah terbesar pada suatu tempat akibat getaran gempa dalam periode waktu tertentu.

Meskipun gempa yang kuat tidak sering terjadi tetapi tetap sangat membahayakan kehidupan manusia. Salah satu hal yang penting dalam penelitian seismologi adalah mengetahui kerusakan akibat getaran gempa terhadap bangunan-bangunan di setiap tempat. Hal ini diperlukan untuk menyesuaikan kekuatan bangunan yang akan dibangun di daerah tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya nilai percepatan tanah pada suatu tempat, antara lain : magnitudo gempa, kedalaman hiposenter, jarak episenter, dan kondisi tanah.

Semakin besar magnitudo suatu gempa berarti besar energi yang dipancarkan dari sumber gempa tersebut semakin besar, sehingga percepatan permukaan tanah yang timbul juga semakin besar. Semakin dalam hiposenter dan semakin jauh jarak episenter maka percepatan permukaan tanah yang timbul menjadi semakin kecil. Faktor lain yang juga menentukan besarnya percepatan permukaan tanah yaitu tingkat kepadatan tanah di tempat tersebut. Jadi, percepatan permukaan tanah yang timbul berbanding lurus dengan magnitudo dan berbanding terbalik dengan jarak episenter, kedalaman hiposenter, dan kepadatan tanah. Bangunan-bangunan dengan kekuatan luar biasa dapat saja dibuat, sehingga bila terjadi gempa yang sangat kuat tidak akan mempunyai tanggapan/reaksi terhadap gempa tersebut[5]_.

Nilai percepatan tanah dapat dihitung langsung dengan seismograf khusus yang disebut strong motion seismograph atau accelerograph. Namun karena begitu pentingnya nilai percepatan tanah dalam menghitung koefisien seismik untuk bangunan tahan gempa, sedangkan jaringan accelerograf tidak lengkap baik dari segi periode waktu maupun tempatnya, maka perhitungan empiris sangat diperlukan. Oleh sebab itu untuk keperluan bangunan tahan gempa, nilai percepatan tanah dapat dihitung dengan cara pendekatan dari data historis gempa.

Perhitungan percepatan tanah dengan cara empiris dapat dilakukan dengan pendekatan dari beberapa rumus yang diturunkan dari magnitudo gempa atau/dan data intensitas. Perumusan ini tidak selalu benar, bahkan dari satu metode ke metode lainnya tidak selalu sama, namun cukup memberikan gambaran umum tentang percepatan tanah maksimum atau Peak Ground Acceleration (PGA). Percepatan tanah ini perlu dikaji untuk setiap gempa yang terjadi pada suatu daerah dan kurun waktu tertentu. Nilai percepatan tanah yang diperoleh, kemudian dipilih nilai percepatan tanah maksimumnya. Nilai PGA dipetakan pada grid tertentu kemudian dibuat konturnya dan dianalisis untuk untuk memberikan gambaran pengertian tentang efek paling parah atau resiko gempa tertinggi yang akan dialami suatu lokasi pada periode waktu tertentu.

Dalam penelitian ini untuk menghitung nilai percepatan tanah digunakan persamaan Mc. Guire dan untuk menghitung PGA dalam periode waktu tertentu digunakan metode analisis distribusi Gumbel. Model percepatan tanah pada permukaan secara empiris oleh Mc. Guirre R.K. (1963)[6] _adalah

 : percepatan tanah pada permukaan (gal) M : magnitudo permukaan (SR)

264 ISSN 1979-1208



: jarak episenter (km)

h : kedalaman sumber gempa (km)

Perhitungan probabilistik percepatan tanah maksimum pada setiap titik dilakukan dengan periode ulang 500 tahun dan dibuat peta konturnya. Hal ini dikarenakan periode ulang yang sering dipakai dalam perencanaan suatu kontruksi bangunan adalah periode ulang yang lama.

3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan data katalog gempa dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dan Survei Geologi Amerika Serikat (USGS)[7]_{, jumlah gempa yang terjadi di} Kalimantan Timur dan sekitarnya selama periode 1963 sampai dengan Juni 2009 yaitu berjumlah 1185 kejadian gempa (Gambar 3).

Hasil klasifikasi berdasarkan kedalaman gempa diperoleh kejadian gempa dangkal (0 - 70 km) terdapat 124 gempa (10,4%), gempa menengah (70 – 300 km) terdapat 869 gempa (73,33%), dan gempa dalam (> 300 km) terdapat 192 gempa (16,20%) (Tabel 1). Hasil klasifikasi berdasarkan magnitudo diperoleh gempa kecil dengan magnitudo 2,5 – 4,0 SR terdapat 78 gempa (6,58%), gempa sedang dengan magnitudo 4,1 – 5,0 SR terdapat 1038 gempa (87,59%) dan gempa besar dengan magnitudo > 5,5 SR terdapat 69 gempa (5,85%) (Tabel 2).

Tabel. 1. Distribusi gempa berdasarkan kedalaman

No Gempa Kedalaman (km) Jumlah %

1 Dangkal <= 70 124 10,4

2 Menengah 70 – 300 869 73,3

3 Dalam > 300 192 16,2

Tabel. 2. Distribusi gempa berdasarkan magnitudo

No Gempa Magnitudo (SR) Jumlah %

1 Kecil 2,5 – 4,0 78 6,58

2 Sedang 4,1 – 5,0 1038 87,59

3 Besar > 5,0 69 5,85

265 ISSN 1979-1208

Gambar 3. Peta Sebaran Gempa Kalimantan Timur dan Sekitarnya tahun 1963 - 2009

266 ISSN 1979-1208

Gambar 4. Peta Percepatan Tanah Maksimum Periode Ulang 500 Tahun

4. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dan pembahasan pada bab sebelumnya dapat disimpulkan bahwa: a. Berdasarkan distribusi gempa menunjukkan bahwa aktivitas kegempaan di wilayah

Provinsi Kalimantan Timur cukup rendah.

b. Nilai percepatan tanah maksimum secara probabilistik dengan periode ulang 500 tahun di wilayah Provinsi Kalimantan Timur berkisar antara 0,25 - 0,30 g.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. ANONIM, Data Katalog Gempa Bumi Merusak Indonesia, BMKG, 2009.

[2]. BECA, CARTER, DRR. (1978) BECA CARTER HOLLINGS & FERNER

(1979),“Indonesian Earthquake Study“, Vol I through VII.

[3]. KERTAPATI, E., SOEHAIMI, A., DJUHANDA, A., EFFENDI, I., Peta Seismotektonik Indonesia, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, DESDM, 1998.

[4]. http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html, akses tanggal 6 Juni 2009

[5]. SAID, M, “Analisis Resiko Gempa di Pulau Jawa dan Sumatera”. Skripsi, Fakultas MIPA Universitas Indonesia, Jakarta, 1987.

[6]. KATILI, M.Y,” Percepatan Tanah Maksimum Gempa Bengkulu dan Sekitarnya Periode 1900-2005 dengan Metode Mc. Guirre R.K”, Akademi Meteorologi dan Geofisika, Jakarta, 2006.

[7]. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/epic_rect.php, akses tanggal 15 Juli 2009

DISKUSI

1. Pertanyaan dari Fera Wahyuningsih (ESDM-Bangka Belitung) :

Apakah Saudara menghitung kemungkinan kejadian gempa di Kaltim?

Jawaban