Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 1 BAB IV ANALISIS SEISMIC HAZARD
Analisis Seismic Hazard dilakukan pada wilayah Indonesia bagian timur yang meliputi: Sulawesi, Nusa Tenggara, Maluku Papua dan pulau-pulau kecil lainnya. Di bawah akan dijelasakan tentang analisis yang dilakukan setiap tahapan dalam studi tugas akhir ini.
4.1 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA GEMPA
Data-data gempa yang digunakan dalam tugas akhir ini berasal dari katalog-katalog USGS, ANNS, dan NOAA. Data gempa yang diambil adalah data kejadian gempa yang berada dalam batas lokasi studi dengan kedalaman kuang dari 200 kilometer .Jumlah data yang diperoleh adalah 33060 data.yang merupakan kejadian gempa yang tercatat dari tahun 1899-2006.
Dari data tersebut dilakukan pemisahan antara gempa utama dan gempa ikutan dengan menggunakan analisis depedency criteria yang diusulkan oleh Uhrhammer, dengan menggunakan program Uhrhammer. Hasil output program uhrhammer adalah sebanyak 18287 data gempa utama. Setelah dilakukan analisi depency criteria, dilakukan pemilihan data gempa yang mempunyai skala magnitude lebih besar atau sama dengan 5 Mw (momen magnitude). Dari hasil pemilihan data gempa yang mempunyai skala magnitude lebih besar atau sama dengan 5 Mw sebanyak 2126 data gempa. Adapun sebaran episenter yang telah dilakukan analisis dependency didalam wilayah studi adalah sebagai berikut:
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 2 Gambar 4. 1 Sebaran Episenter Gempa Utama
4.2 PEMODELAN ZONA SUMBER GEMPA
Seperti yang telah dijelaskan pada bab II bahwa dalam tugas akhir ini zona sumber gempa di bagi menjadi tiga jenis yaitu zona sumber gempa subduksi, zona sumber gempa transformasi dan zona sumber gempa difusi (Firmansyah dan Irsyam 1999).
Pemodelan zona sumber gempa yang digunakan pada tugas akhir ini adalah pemodelan yang telah dilakukan oleh peneliti yaitu Firmansyah dan Irsyam. Untuk pembagian magnitude maksimum zona sumber gempa dapat dilihat pada tabel 4.1
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 3 Gambar 4. 2 Zona Sumber Gempa
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 4 Tabel 4. 1 Magnitude Maksimum Tiap Zona Gempa
Klasifikasi Zona Sumber Gempa Mmaks
1 Banda 8.5
2 Seram 8.4
3 Papua Utara 8.4
4 Halmahera 8.5
5 Sangihe 8.5
6 Sulawesi Utara 8.0
Subduksi
7 Molluca Passage 8.5
1 Palu-Koro 7.6
2 Matano 7.6
3 Sorong 7.6
4 Ransiki 6.5
5 Yapen-Mamberano 7.6
Transformasi
6 Tarera-Aiduna 6.5
1 Flores 7.0
2 Kalimantan Selatan 6.0 3 Lengan Selatan Sulawesi 6.0 4 Lengan Timur Sulawesi 6.0 5 Lengan Tenggara Sulawesi 6.0 6 Sulawesi tengah 6.5 7 Halmahera selatan 7.0
8 Banda 8.0
9 Aru 6.0
10 Salawati-Bintuni 6.0
Difusi
11 papua 8.5
4.2.1 Zona Subduksi
Dalam studi ini, wilayah yang tergolong ke dalam zona subduksi adalah zona flores- nusa Tenggara, Laut Banda, Sulawesi Utara, Papua Utara, dan Maluku. Zona subduksi dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: interface dan intraslab. Dimana analisis dilakukan dengan melakukan pengamtan terhadap kedalaman titik gempa dan jarak
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 5 horizontal titik gempa ke sumber garis subduksi. Hubungan antara kedalaman titik pusat gempa dan jarak horizontal titik pusat gempa dengan garis zona subduksi adalah sebagai berikut:
Gambar 4. 3 Zona Flores
Gambar 4. 4 Zona Laut Banda
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 6 Gambar 4. 5 Zona Seram
Gambar 4. 6 Zona Papua
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 7 Gambar 4. 7 Zona Sulawesi Utara
Gambar 4. 8 Zona Sangihe
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 8 Gambar 4. 9 Zona Selat Maluku
Gambar 4. 10 Zona Halmahera
Zona Subduksi interface dan intraslab dapat diiliustrasikan pada gambar sebagai berikut:
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 9 Gambar 4. 11 Zona subduksi Indonesia Bagian Timur
4.2.2 Zona Transformasi
Wilayah Indonesia timur yang termasuk pada zona difusi dalah adalah Palu-Koro, Sorong, Ransiki, Yapen-Memberano, dan Tarera-Aiduna. Gempa yang terjadi pada zona transformasi tergolong ke dalam Shallow Crustal Reathquake (gempa kerak dangkal) dengan kedalaman relative dangkal (<70 km)
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 10 4.2.3 Zona Difusi
Wilayah Indonesia timur yang termasuk pada zona difusi adalah Flores, Kalimantan Selatan, Lengan Selatan Sulawesi, Lengan Timur Sulawesi, Lengan Tenggara Sulawesi, Sulawesi Tengah, Halmahera Selatan, Banda, Aru, Salawati-Bintuni, dan papua.
Gambar 4. 12 Zona Trasnformasi dan Difusi Indonesia Bagian timur
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 11 Dengan melakukan beberapa modifikasi terhadap model zona-zona gempa ini dengan cara menggabungkan juga model yang telah dikembangkan oleh Leo Eliasta &
Oktavianus Uki (2004), dan juga telah memperhitungkan zona megathrust & Benioff pada zona gempa subduksi contoh pada gambar 4.2, maka dihasilkan model zona gempa seperti gambar berikut ini:
Gambar 4. 13 Zona Sumber Gempa
4.3 PARAMETER GEMPA
Karena setiap sumber gempa mempunyai karakteristik data masing-masing, maka diperlukanlah sebuah parameter yang menggambarkan kedaaan seismisitas masing- masing zona gempa
4.3.1 Penetuan a-b value
Penentuan parameter zona sumber gempa meliputi penetuan a-value,b-value,rate, dan magnitude maksimum. Penentuan a-b value dilakukan dengan metode weichert dengan program Calcrate (USGS). Dalam penentuan a-b value metode Weichert dalam penentuan parameter seismic hazard berdasarkan pada iterasi metode Newton.
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 12 Dalam studi yang telah dilakukan oleh USGS diperoleh bahwa syarat minimum data agar a-b parameter yang valid menurut statistik adlah berjumlah 40 data. Adapun lebih baik bila pada suatu zona terdapat lebih dari 120 data karena banyaknya data tersebut akan memberikan nilai b-value yang stabil. Oleh karena itu, dalam analisis ini, zona gempa yang memiliki data kurang dari 40 akan digabung dengan zona gempa lainnya yang memiliki mekanisme gempa yang sama sehingga akan dihasilkan nilai a-b parameter gabungan dari beberapa zona. Tiap-tiap zona yang menjadi bagian dari zona gabungan tersebut memiliki nilai b-value yang sama. Sedangkan nilai rate dan a-value masing-masing zona didapatkan dengan melakukan metode alokasi balik (back allocation method). Alokasi balik untuk mendapatkan rate dan a value tiap-tiap zona dalam zona gabungan dilakukan dengan bantuan prograng WTBACK 10.
Gambar 4. 14 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Flores-Nusa Tenggara, dan Laut Banda
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 13 Gambar 4. 15 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Flores-Nusa
Tenggara, dan Laut Banda
Gambar 4. 16 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Seram, Papua, Sulawesi Utara
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 14 Gambar 4. 17 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Seram, Papua,
Sulawesi Utara
Gambar 4. 18 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Sangihe dan Halmahera
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 15 Gambar 4. 19 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intrasalab Sangihe dan
Halmahera
Gambar 4. 20 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Selat Maluku
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 16 Gambar 4. 21 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Selat Maluku
Gambar 4. 22 Grafik Parameter Gempa Zona Tranformasi Terera-Aiduna
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 17 Gambar 4. 23 Grafik Parameter Gempa Zona Difusi Memberamo
4.3.2 Penentuan Magnitude Maksimum
Magnitude maksimum dari suatu suatu zona sumber ditentukan dengan pengamatan kejadian gempa historis hubungan magnitude dengan panjang wilayah patahan (rupture length) , dan besarnya nilai slip (slip rate) dari suatu zona gempa. Perkirran magnitude maksimum dengan menggunakan hubungnnaya dengan slip rate dan rupture length adalah sebagai berikut:
1. Rupture Length Vs Magnitude (Slemmons,1982) Normal faults : Ms = 0.809 + 1.314Log(L) Reverse faults : Ms = 2.021 + 1.142Log(L) Strike-slip faults : ms = 1.404 + 1.1169Log(L)
Dimana :Ms = magnitude permukaan (surface magnitude) L = rupture length dalam meter
2. Rupture Length Vs magnitude (Wells and Coppersmith,1994) Normal faults : Mw = 4.86 + 1.32Log(RL)
Reverse faults : Mw = 5.00 + 1.22Log(RL) Srike-slip faults : Mw = 5.16 + 1.12Log(RL) All mechanism : Mw = 5.08 + 1.16Log(RL)
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 18 Dimana : Mw = magnitude momen
RL rupture ength dalam kilometer
3. Slip rate Vs magntitude (Woodward and Clyde Consultants, after 1994) Strike-slip : Ms = magnitude permukaan (surface magnitude)
S = slip rate dalam mm per tahun
Pada tugas akhir ini penentuan magnitude maksimum akan digunakan data magnitude maksimum hasil penelitian Firmansjah dan Irsyam (1999). Data magnitude maksimum tersebut dapat dilihat pada table 4.1, akan tetapi, untuk menentukan magnitude maksimum yang digunakan adalah dengan membandingkan terlebih dahulu mana yang lebih besar antara magnitude maksimum yang diusulkan oleh Firmansjah dan Irsyam (1999) dengan pengamatan historis.
Berikut ini adalah tabel yang memuat Mmaks, b, rate dan mekanisme gempa yang terjadi untuk tiap-tiap zona sumber gempa:
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 19 Tabel 4. 2 Parameter Tiap Zona Gempa dengan Metode Weichert
Mekanisme Running Subzona b β a λ
A-1a 0.90 2.07 5.19 3.08
A-2a 0.90 2.07 5.19 3.08 A-3a 0.90 2.07 5.19 3.08 S1
A-4a 0.90 2.07 5.19 1.77
A-1b 0.83 1.92 5.07 3.88
A-2b 0.83 1.92 5.07 3.88
A-3b 0.83 1.92 5.07 3.88 S2
A-4b 0.83 1.92 5.07 4.08
E-1a 0.87 2.00 4.88 2.18
E-2a 0.87 2.00 4.88 2.18
L-1a 0.87 2.00 4.88 0.26
L-2a 0.87 2.00 4.88 0.26
Q-1a 0.87 2.00 4.88 0.98
S3
Q-2a 0.87 2.00 4.88 0.98
E-1b 0.87 2.01 5.05 0.44
E-2b 0.87 2.01 5.05 0.44
L-1b 0.87 2.01 5.05 0.62
L-2b 0.87 2.01 5.05 0.62
Q-1b 0.87 2.01 5.05 3.88
S4
Q-2b 0.87 2.01 5.05 3.88
R-1a 0.89 2.04 4.92 2.36
R-2a 0.89 2.04 4.92 2.36
T-1a 0.89 2.04 4.92 0.76
T-2a 0.89 2.04 4.92 0.76
T-3a 0.89 2.04 4.92 0.76
T-4a 0.89 2.04 4.92 0.76
S5
T-5a 0.89 2.04 4.92 0.76
R-1b 0.86 1.97 5.08 4.22
R-2b 0.86 1.97 5.08 4.22
T-1b 0.86 1.97 5.08 2.20
T-2b 0.86 1.97 5.08 2.20
T-3b 0.86 1.97 5.08 2.20
T-4b 0.86 1.97 5.08 2.20
S6
T-5b 0.86 1.97 5.08 2.20
S-1a 0.84 1.93 4.86 4.60
S-2a 0.84 1.93 4.86 4.60
S-3a 0.84 1.93 4.86 4.60
S-4a 0.84 1.93 4.86 4.60
S7
S-5a 0.84 1.93 4.86 4.60
S-1b 0.81 1.87 4.55 3.11
S-2b 0.81 1.87 4.55 3.11
S-3b 0.81 1.87 4.55 3.11
Subduksi
S8
S-4b 0.81 1.87 4.55 3.11
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 20 Mekanisme Running Subzona b β a λ
D-1 0.81 1.86 4.50 1.50 D-2 0.81 1.86 4.50 1.50 D-3 0.81 1.86 4.50 1.50 D-4 0.81 1.86 4.50 1.50 D-5 0.81 1.86 4.50 1.50 T1
V 0.81 1.86 4.50 1.50 G 0.76 1.75 4.46 1.32 I-1 0.76 1.75 4.46 1.32 I-2 0.76 1.75 4.46 1.32 I-3 0.76 1.75 4.46 1.32 J-1 0.76 1.75 4.46 1.32 J-2 0.76 1.75 4.46 1.32 J-3 0.76 1.75 4.46 1.32 K-1 0.76 1.75 4.46 1.32 K-2 0.76 1.75 4.46 1.32 K-3 0.76 1.75 4.46 1.32 O-1 0.76 1.75 4.46 1.32 O-2 0.76 1.75 4.46 1.32 O-3 0.76 1.75 4.46 1.32 Transformasi
T2
O-4 0.76 1.75 4.46 1.32
Mekanisme Running Subzona b β a λ B 0.92 2.11 5.16 1.93 C-1 0.92 2.11 5.16 1.93 C-2 0.92 2.11 5.16 1.93 C-3 0.92 2.11 5.16 1.93 C-4 0.92 2.11 5.16 1.93 F-1 0.92 2.11 5.16 1.93 F-2 0.92 2.11 5.16 1.93 M-1 0.92 2.11 5.16 1.93 M-2 0.92 2.11 5.16 1.93 N 0.92 2.11 5.16 1.93 P 0.92 2.11 5.16 1.93 D1
U 0.92 2.11 5.16 1.93 H-1 0.73 1.69 4.25 1.24 H-2 0.73 1.69 4.25 1.24 Difusi
D2
H-3 0.73 1.69 4.25 1.24
4.4 PENENTUAN PERCEPATAN SPEKTRA
Penentuan percepatan spektra dilakukan dengan bantuan program komputer Espekta.
Running yang dihasilkan pada program Espektra pada periode 0.0,0.2 dan 1 detik
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 21 dengan periode ulang 500 tahun (resiko tahunan 0,002). Pada program ini memerlukan input berupa koordinat sumber-sumber gempa, magnitude minimum setiap sumber, magnitude maksimum setiap sumber, beta-value, annual rate setiap sumber, kedalaman rata-rata gempa, fungsi atenuasi yuang dipilih, serta koordinat lokasi yang hendak dihitung percepatan spektra-nya. Fungsi atenuasi yang dipilih pada tugas akhir ini yaitu Youngs et al. (1997) untuk mekanisme gempa subduksi dan Joyner-Boore (1997) untuk mekanisme gempa shallow crustal. Pada tugas akhir ini running program dilakukan setiap 0.5 derajat lintang dan bujur region Indonesia bagian timur.
4.5 PEMETAAN PERCEPATAN SPEKTRA
Pemetaan percepatan spektra dilakukan dengan menggunakan bantuan program surfer 8. Input program ini adalah beruapa koordinat lintang dan bujur dan besarnya percepatan spektra pada tiap koordinat tersebut. Adapun hasil pemetaan percepatan spektra dari tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar 4.24 dan seterusnya sebagai berikut:
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 22
Gambar 4. 24 Percepatan Spektral Pada T = 0 detik
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 23
Gambar 4. 25 Percepatan Spektral Pada T = 0.2 detik
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 24
Gambar 4. 26 Percepatan Spektral Pada T = 1 detik
Bab IV Analisis Sesmic Hazard IV- 25
BAB IV ANALISIS SEISMIC HAZARD...1
4.1 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA GEMPA ...1
4.2 PEMODELAN ZONA SUMBER GEMPA ...2
4.2.1 Zona Subduksi...4
4.2.2 Zona Transformasi ...9
4.2.3 Zona Difusi ...10
4.3 PARAMETER GEMPA...11
4.3.1 Penetuan a-b value...11
4.3.2 Penentuan Magnitude Maksimum ...17
4.4 PENENTUAN PERCEPATAN SPEKTRA ...20
4.5 PEMETAAN PERCEPATAN SPEKTRA ...21
Tabel 4. 1 Magnitude Maksimum Tiap Zona Gempa ...4
Tabel 4. 2 Parameter Tiap Zona Gempa dengan Metode Weichert ...19
Gambar 4. 1 Sebaran Episenter Gempa Utama ...2
Gambar 4. 2 Zona Sumber Gempa ...3
Gambar 4. 3 Zona Flores...5
Gambar 4. 4 Zona Laut Banda...5
Gambar 4. 5 Zona Seram ...6
Gambar 4. 6 Zona Papua ...6
Gambar 4. 7 Zona Sulawesi Utara ...7
Gambar 4. 8 Zona Sangihe...7
Gambar 4. 9 Zona Selat Maluku ...8
Gambar 4. 10 Zona Halmahera...8
Gambar 4. 11 Zona subduksi Indonesia Bagian Timur ...9
Gambar 4. 12 Zona Trasnformasi dan Difusi Indonesia Bagian timur...10
Gambar 4. 13 Zona Sumber Gempa ...11
Gambar 4. 14 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Flores-Nusa Tenggara, dan Laut Banda ...12
Gambar 4. 15 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Flores-Nusa Tenggara, dan Laut Banda ...13
Gambar 4. 16 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Seram, Papua, Sulawesi Utara...13
Gambar 4. 17 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Seram, Papua, Sulawesi Utara...14
Gambar 4. 18 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Sangihe dan Halmahera ...14
Gambar 4. 19 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intrasalab Sangihe dan Halmahera ...15
Gambar 4. 20 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Interface Selat Maluku ...15
Gambar 4. 21 Grafik Parameter Gempa Zona Subduksi Intraslab Selat Maluku ...16
Gambar 4. 22 Grafik Parameter Gempa Zona Tranformasi Terera-Aiduna ...16
Gambar 4. 23 Grafik Parameter Gempa Zona Difusi Memberamo...17
Gambar 4. 24 Percepatan Spektral Pada T = 0 detik...22
Gambar 4. 25 Percepatan Spektral Pada T = 0.2 detik...23
Gambar 4. 26 Percepatan Spektral Pada T = 1 detik...24
