PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2
SEPTEMBER 2009 BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P
Merdiani Rahmania
1, Thaqibul Fikri Niyartama
2dan Ari Sungkowo
3 1, 2Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Yogyakarta, 3
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Yogyakarta
Abstrak
PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2 SEPTEMBER 2009 BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P. Telah dilakukan penelitian penentuan jenis sesar
berdasarkan gerak awal gelombang P pada gempabumi 2 September di daerah Sukabumi, pada koordinat 6.0° LS - 10.0° LS dan 105° BT - 108° BT, dengan kekuatan 7.8 SR. Data waktu kedatangan gelombang P diambil dan diproses di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Yogyakarta dengan menggunakan metode Mekanisme Fokal. Hasil analisa data diperoleh parameter sesar untuk nodal 1 mempunyai strike 240°, dip 47°, dan rake 87°, dan pada nodal 2 mempunyai strike 64°, dip 43° dan rake 94°. Berdasarkan interpretasi data yang telah dilakukan, disimpulkan bahwa bahwa gempabumi yang terjadi di Sukabumi pada tanggal 2 September 2009 merupakan sesar naik.
Katakunci: sesar, gerak awal gelombang P
Abstract
FAULT DETERMINATION OF THE 2 SEPTEMBER 2009 SUKABUMI EARTHQUAKE BASED ON THE FIRST MOVEMENT OF P WAVE. It has been done fault determination research based on the
first movement of P wave in the 2 September 2009 earthquake of Sukabumi territory, in coordinate 6.0° LS - 10.0° LS and 105° BT - 108° BT with magnitude 7.8 SR. The data of the first P wave arrival were taken and processed at Bureau of Meteorology, Climatology and Geophysics Yogyakarta by using mechanism focal method. We analyzed the data, and the result shows that the fault parameter to the nodal 1 has strike 240°, dip 47°, and rake 87°, and the second one has strike 64°, dip 43° and rake 94°. Based on data interpretation we conclude that fault source in Sukabumi earthquake at 2 September 2009 was normal fault. Keywords: fault, wave beginning movement P
PENDAHULUAN
Indonesia dikenal sebagai wilayah yang mempunyai tatanan geologi yang unik dan rumit. Hal ini dikarenakan, Indonesia merupakan jalur pertemuan tiga lempeng besar yaitu lempeng Indo-Australia yang relative bergerak ke utara, lempeng Eurasia yang relatif bergerak ke selatan, dan lempeng Pasifik yang relative bergerak ke barat. Pertemuan antar lempeng menyebabkan sering terjadi gempabumi karena tumbukan atau pergeseran lempeng. Oleh karena itu, Indonesia merupakan daerah yang secara tektonik bersifat labil dan merupakan kawasan pinggir benua yang paling aktif
di dunia.
Gelombang gempa disebut gelombang seismik yang tercatat di dalam seismogram dapat ditentukan karakteristik sesar atau patahannya. Untuk mengetahui karakteristik tersebut diperlukan analisa tentang mekanisme fokal gempabumi yaitu penentuan parameter bidang sesar atau patahan. Tujuan penelitian ini untuk menentukan jenis sesar penyebab terjadinya gempa di Sukabumi tanggal 02 September 2009 dengan metode Mekanisme Fokal. Penelitian ini dibatasi pada kejadian gempa yang terjadi di daerah Sukabumi 02 September 2009 koordinat 6° 55’ 17” LS dan 106° 55’ 04” BT.
Gambar 1 Peta tektonik dan gunung berapi di Indonesia
TEORI
Teori tektonik lempeng
Tektonik adalah ilmu yang mempelajari pergerakan dan deformasi lapisan luar bumi dalam skala besar. Sedangkan lempeng tektonik adalah segmen keras kerak bumi yang mengapung diatas astenosfir yang cair dan panas. Astenosfir bersifat cair dan panas, sehingga wajar bila lempeng litosfer yang padat dan kaku dapat bergerak dan saling berinteraksi satu sama lain dan membentuk suatu patahan. Dalam tektonik lempeng dijelaskan bahwa permukaan bumi dibagi ke dalam beberapa area yang luas, dimana lempeng yang tipis mengalami perubahan ukuran. Gerakan ini terjadi secara terus menerus sejak bumi tercipta hingga sekarang.Daerah sepanjang patahan umumnya merupakan daerah pusat gempa bumi karena selalu mengalami pergeseran batuan kerak bumi di sepanjang patahan.
Daerah tektonik Sukabumi Jawa Barat
Sukabumi temasuk propinsi Jawa Barat yang berada di bagian selatan. Menurut sudut pandang ilmu kebumian, daerah Jawa Barat mempunyai aktifitas tumbukan dua lempeng yang berbeda jenis. Lempeng yang pertama berada di bagian utara yaitu lempeng Eurasia, selanjutnya lempeng yang kedua berada di selatan yaitu lempeng Samudra Indo-Australia. Kedua lempeng ini saling bertumbukan yang mengakibatkan Lempeng Samudra menunjam di bawah Lempeng Benua. Akibat proses tektonik yang terus berlangsung hingga saat ini, seluruh batuan tersebut telah mengalami pengangkatan, pelipatan dan pensesaran.
Mekanisme terjadinya gempabumi
Pada keadaan I menunjukan suatu lapisan yang belum terjadi perubahan bentuk geologi. Karena di dalam bumi terjadi gerakan yang terus-menerus, maka akan terdapat stress yang lama kelamaan akan terakumulasi dan mampu merubah bentuk geologi dari lapisan batuan. Keadaan II menunjukan suatu lapisan batuan telah mendapat dan mengandung stress dimana telah terjadi perubahan bentuk
merubahnya menjadi gesekan antara daerah A dan daerah B. Lama kelamaan karena lapisan batuan sudah tidak mampu lagi untuk menahan stress, maka akan terjadi suatu pergerakan atau perpindahan yang tiba-tiba sehingga terjadilah patahan. Peristiwa pergerakan secara tiba-tiba ini disebut gempabumi. Pada keadaan III menunjukan lapisan batuan yang sudah patah, karena adanya pergerakan yang tiba-tiba dari batuan tersebut. Garis tebal vertikal menunjukan patahan atau sesar pada bagian bumi yang padat. Gerakan perlahan-lahan sesar ini akan berjalan terus, sehingga seluruh proses diatas akan diulangi lagi dan sebuah gempa akan terjadi lagi setelah beberapa waktu lamanya, demikian seterusnya. Teori ini dikenal dengan nama Elastic Rebound Theory.
Gambar 2 Mekanisme gempabumi Gelombang P
Gelombang P merupakan gelombang yang waktu penjalarannya paling cepat. Kecepatan gelombang P antara 1,5 km/s sampai 8 km/s pada kerak bumi. Seperti terlihat pada gambar arah gerakan partikel gelombang P searah dengan arah rambat gelombangnya. Gelombang P dapat menjalar pada semua medium baik padat, cair maupun gas.
Gambar 3 Penjalaran gelombang P (Pressure wave) Gerakan awal gelombang P bergantung pada mekanisme sumber dan tercatat pada seismogram sesuai arah gaya yang bekerja pada sumber gempa.
Gambar 4 Gerakan awal gelombang P pada stasiun pencatat gempa yang dipengaruhi oleh gaya compresi
dan dilatasi Teori tentang sesar
Sesar atau patahan terjadi karena tekanan yang sangat kuat, terlebih bila berlangsung sangat cepat. Batuan tidak hanya retak akan tetapi akan terjadi pergeseran posisi. Bidang patahan merupakan bidang miring. Jenis-jenis sesar yaitu :
1. Sesar mendatar (strike-slip fault) yakni arah gerak blok sesar horizontal. Sesar ini terbagi dua yaitu :
a. Right lateral yaitu gerak sesar mendatar yang searah dengan jarum jam.
b. Left lateral yaitu gerak sesar mendatar yang berlawanan dengan arah jarum jam.
2. Sesar tidak mendatar yakni arah gerak sesar atau vertikal atau miring, sesar ini ada tiga yaitu :
a. Sesar turun (normal fault) yaitu sesar yang turun lebih rendah dari pada blok dasar. b. Sesar naik (reverse fault) yaitu bloknya naik
relatif terhadap blok dasar.
c. Sesar miring (oblique fault) yaitu blok vertikal yang diiringi dengan gerakan horizontal.
Gambar 5 Jenis-jenis patahan yang sering djumpai Secara umum solusi mekanisme fokus yang dinyatakan dalam proyeksi stereogrfik dapat digambarkan dengan tiga macam sesar yaitu, sesar mendatar, sesar normal, dan sesar naik seperti dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 6 Simbul 3 macam patahan dasar Parameter bidang patahan
Setiap patahan yang terjadi pasti akan menghasilkan parameter-parameter bidang patahan yang dapat menentukan jenis sesar berdasarkan parameter strike, dip, dan rake sebagai berikut :
1. Sesar geser, jika δ = 90° dan λ = 0° (geser kiri) atau λ = 180° (geser kanan).
2. Sesar turun, jika δ ≠ 0° dan δ ≠ 90° dan -180° ≤ λ ≤ 0°.
3. Sesar naik, jika δ ≠ 0° dan δ ≠ 90° dan 0° ≤ λ ≤ +
180°.
Gambar 7 Parameter bidang patahan METODE
Bahan
Seperangkat komputer, Perangkat lunak (software) program AZMTAK dan PMAN, tanggal, bulan, tahun terjadi gempa, origin time, kedalaman, latitude, longitude, magnitudo, polaritas gelombang, nama-nama stasiun yang mencatat gempa, jumlah stasiun.
3.2 Metode
Data bersumber dari NEIC (National Earthquake Information Center) atau USGS (United States Geological Services) dan BMKG (Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) diambil melalui SEISCOMP berupa latitude, longitude, kedalaman, impuls awal gelombang P diolah untuk mendapatkan solusi mekanisme pusat gempa buminya. Notasi kompresi dilatasi dari tiap-tiap stasiun diubah menjadi notasi 1 dan -1 kemudian diolah menggunakan software AZMTAK untuk menentukan azimuth dan take of angle dari tiap
berupa bola fokus bidang nodal kompresi atau dilatasi dengan nilai strike, dip dan rake.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar bintang berwarna kuning menunjukkan letak terjadinya gempa Sukabumi tanggal 02 September 2009 pukul 07.55.02 terletak pada 8.20° LS dan 107.21° BT mempunyai magnitudo yang cukup besar, yaitu 7.8 SR dengan kedalaman 63 km maka gempa Sukabumi ini termasuk dalam gempa dengan kerusakan yang cukup dirasakan. Disebabkan kedalamannya cukup besar dengan begitu gelombang yang melewati kerapatan tanah yang berbeda-beda di tiap lapisan tanah menyentuh permukaan atas bumi. Sedangkan garis berwarna ungu menunjukkan batas-batas lempeng yang mengitari Indonesia
Hasil yang didapatkan pada gempa 2 September 2009 bidang nodal 1 mempunyai strike 240°, dip 47°, dan rake 87°. Sedangkan pada bidang nodal 2 mempunyai strike 64°, dip 43° dan rake 94°. Sumbu kompresi berada di pinggir atas kuadran dilatasi dengan azimuth -28° dan plunge 2°. Sumbu dilatasi berada di tengah kuadran kompresi dengan azimuth 106° dan plunge 87°.
Gambar 8 Peta lokasi gempa Sukabumi Sehingga berdasarkan parameter tersebut diperoleh besarnya dip ialah δ = 0° atau δ = 90°dan besarnya rake adalah 0° ≤ λ ≤ + 180°. Dari situlah dapat diketahui bahwa gempa yang terjadi pada tanggal 02 September 2009 di Sukabumi dari hasil penelitian ini merupakan sesar naik.
Gambar 9 Diagram mekanisme sumber hasil penyelesaian bidang sesar dari hasil penelitian Pada gambar 9 distribusi data polaritas ditunjukkan oleh warna merah muda penuh (up) yang merupakan kompresi dari gerak awal gelombang P, dan warna merah muda garis (down) yaitu dilatasi. Dapat diketahui dari gambar 9 bahwa dengan persebaran polaritas lebih didominasi dengan dilatasi maka gerak awal gelombang P adalah mendekati sumber gempa. Hasil pengeplotan data yang berupa diagram mekanisme tersebut dapat diperoleh parameter sesarnya, yaitu strike, dip, dan rake pada bidang nodal 1 dan bidang nodal 2. Strike adalah arah garis horizontal yang terletak pada bidang yang bersangkutan (diukur dari arah utara ke timur menghadap arah yang memberikan kemiringan ke kanan), dip adalah sudut kemiringan bidang diukur secara tegak lurus strike (diukur dari pinggir), rake atau slip adalah sudut yang dibentuk oleh arah slip penyesaran dengan horizontal.
Selain itu dengan menggunakan parameter-parameter sesar, dalam menentukan jenis sesar juga dapat diketahui dari gambar diagram mekanisme sumber hasil pengeplotan, jika pusat diagram (hiposenter) berada di dalam kuadran kompresi (daerah yang diarsir), atau sumbu T terletak satu kuadran dengan fokus, maka diinterpretasikan sebagai gempabumi berpola, sesar naik (thrust fault). Jika pusat diagram (hiposenter) berada di dalam kuadran dilatasi (daerah yang tidak diarsir atau putih), atau sumbu P terletak satu kuadran dengan fokus, maka diinterpretasikan sebagai gempabumi berpola, sesar turun (normal fault). Jika pusat diagram (hiposenter) berada atau dekat dua garis nodal, maka disebut mekanisme strike slip. Dan dari gambar 9, dapat dilihat dengan jelas bahwa pusat diagram berada di dalam kuadran kompresi (daerah yang diarsir), sehingga dapat diinterpretasikan sebagai gempabumi berpola naik. Hal ini berarti pada sesar ini blok naik relatif terhadap blok dasar oleh karena gaya kompresi dan dilatasi yang diberikan.
Gambar 10 Hasil penelitian menunjukkan gempa Sukabumi 02 September 2009 adalah sesar naik KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa : 1. Diperoleh parameter sesar gempa utama di
Sukabumi pada tanggal 02 September 2009 untuk nodal plane 1 mempunyai harga strike 240°, dip 47°, dan rake 87° dan pada nodal plane 2 mempunyai strike 64°, dip 43°, dan rake 94°.
2. Berdasarkan parameter sesar, maka gempa utama dan susulan yang terjadi di Sukabumi pada tanggal 02 September 2009 merupakan sesar naik.
6. UCAPAN TERIMAKASIH
Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika Yogyakarta
7. DAFTAR PUSTAKA
1. Borman, Peter; Bauhmbach, Michael; Bock, Ghunter; Grosser, Helmut; Choy, George; Boatwright, J.L., “Seismic Source and Source Parameters”.
2. Sri W.H. Penentuan Magnitudo Momen Gempabumi Menggunakan Amplitudo Gelombang P(Mwp) Metode Tsuboi. Skripsi, Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dam Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta (2008)
3. Studi Atenuasi Intensitas Gempa Terhadap Jarak Berdasarkan Data Makroseismik (Studi kasus : Gempabumi Yogyakarta Tanggal 26 Mei 2006) Edy.Kusnandar
Available: http://www.bbmgwil2.bmg.go.id/ publikasi/LKA--atenuasi%20terbaru2fix-end.doc
4. Reid, H.F., The Mechanics of the Earthquake: The California Earthquake of April 18, 1906., Report of the State investigation Committee., Caregie Institution of Washington, D.C, 1910; Vol. 2
5. Djoko Santoso, Pengantar Teknik Geofisika ITB Bandung (2002)
Tanggal 02 September 2009, waktu 07.55.02 UTC, depth 63 km, mb 7.8 SR, latitude 8.20, longitude 107.21
No Stasiun Pola
ritas Lati tude
Longi tude Ele vasi 1 SKJI D -7.0053 106.563 99 2 CBJI D -6.6981 106.935 1014 3 DBJI D -6.5538 106.75 212 4 CLJI D -7.7187 109.015 50 5 TGJI D -6.868 109.121 41 6 SBJI D -6.1117 106.132 64 7 XMS D -10.481 105.652 245 8 UGM D -7.9125 110.523 350 9 PCJI D -8.1947 111.177 693 10 LWLI D -5.0175 104.059 935 11 PWJI D -8.0219 111.804 213 12 KRK D -8.1522 112.451 331 13 MNA C -4.45 102.917 0 14 PMBI D -2.927 104.772 30 15 GMJI D -8.2733 113.444 79 16 BLJI D -7.7455 113.595 251 17 KMM D -7.0412 113.916 43 18 ABJI C -7.7957 114.234 141 19 DNP C -8.6774 115.21 58 20 KSM C 1.4733 110.308 66 21 KOM D 1.7922 103.847 49 22 KAPI D -5.0142 119.752 300 23 IPM C 4.4795 101.025 247 24 KUM D 5.2902 100.649 74 25 RKM C 6.0443 116.215 830 26 LUWI D -0.939 122.793 0 27 LDM C 5.1777 118.498 177 28 MBWA C -21.159 119.731 194 30 TATO D 24.975 121.497 157 31 JAVC C 48.8591 17.6707 828 32 KHC C 49.1309 13.5782 700 33 KRUC C 49.0619 16.3952 341 34 OKC C 49.8375 18.1472 272 35 PRU C 49.9883 14.5417 302 36 PVCC C 50.5282 14.5690 311 37 TREC C 49.2948 15.4871 599 38 VRAC C 49.3084 16.5933 470 39 APE C 37.0689 25.5306 620 40 CSS C 34.9611 33.3310 396 41 EIL C 29.6699 34.9512 210 42 IBBN C 52.3063 7.7592 140 43 ISP C 37.8433 30.5093 1100 44 KARN C 35.4019 23.9174 420 45 KBS C 78.9256 11.9417 77 46 KMBO C -1.1268 37.2523 1940 47 KWP C 49.6305 22.7078 463 48 LAST C 35.1611 25.4786 870 49 MALT C 38.3134 38.4273 1120 50 MORC C 49.7766 17.5428 740 51 MTE C 40.3997 -7.5442 815 52 RSZ C 47.9184 19.8944 940 53 RGN C 54.5477 13.3214 15 54 RUE C 52.4759 13.7800 40 55 SANT C 36.371 25.459 540 56 SIVA C 35.0175 24.8100 95 57 STU C 48.7719 9.1950 360 58 SUMG C 72.5763 -38.4539 3240 59 SUW C 54.0125 23.1808 152 60 TIRR C 44.4581 28.4128 77
No Stasiun Pola
ritas Lati tude
Longi tude Ele vasi 61 VSU C 58.4620 26.7347 63 62 WLF C 49.6646 6.1526 295 63 ZKR C 35.1147 26.2170 270 64 BFO C 48.3311 8.3303 598 65 ESK C 55.3167 3.2050 242 66 ANTO C 39.8689 32.7936 883 67 GNI C 40.0530 44.7240 1460 68 GRFO C 49.6919 11.2217 325 69 KONO C 59.6491 9.5982 216 70 SFJD C 66.9967 50.6152 365
