Artikel Kebumian, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, www.bmg.go.id - 5 Januari 2011
Identifikasi Sesar Naik Belakang Busur
(Back Arc Thrust)
Daerah Bali
Berdasarkan Seismisitas dan Solusi Bidang Sesar
Daryono
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) e-mail: daryono@bmkg.go.id
Abstrak - Penelitian ini mengkaji aktivitas gempabumi dangkal di Daerah Bali hasil catatan jejaring seismik regional Bali selama periode 1991 hingga 1999. Tujuan penelitian ini adalah melakukan identifikasi sesar naik belakang busur kepulauan (Bali back arc thrust) berdasarkan data seismisitas lokal dan solusi bidang sesar. Penelitian ini menggunakan data waktu tiba gelombang seismik, gerakan awal gelombang P, software FOCAL, HYPOINVERSE, dan SEISMIC untuk menyusun peta seismisitas, analisis solusi bidang sesar, dan plotting penampanglintang hiposenter. Hasil penelitian menunjukkan adanya beberapa klaster aktivitas seismik dangkal di daerah penelitian. Pola sebaran hiposenter menunjukkan adanya kecenderungan makin ke arah selatan hiposenternya makin dalam. Seluruh gempabumi yang terjadi ternyata memiliki tipe penyesaran naik. Berdasarkan data strike diketahui sebagian besar bidang sesarnya paralel dengan busur kepulauan yaitu berarah Timur-Barat. Hasil penelitian ini semakin mengokohkan pendapat bahwa telah terbentuk sebuah struktur sesar naik di balakang busur kepulauan (Bali back arc thrust), sehingga cekungan Bali adalah suatu keadaan yang menurun secara relatif sebagai akibat adanya sesar naik belakang busur.
Kata kunci: sesar naik belakang busur, back arc thrust, Bali, seismisitas, solusi bidang sesar
Pendahuluan
Daerah Bali dan sekitarnya merupakan salah satu kawasan dengan tingkat aktifitas kegempaan yang tinggi di Indonesia. Subduksi lempeng Indo-Australia terhadap lempeng Eurasia dengan kecepatan 7 cm per tahun (Demets et al., 1994), telah menghasilkan efek berupa struktur geologi sesar aktif di Daerah Bali dan sekitarnya. Berdasarkan kondisi tektonik inilah maka aktifitas kegempaan di Bali sangat dipengaruhi oleh dua generator gempabumi, yaitu aktifitas subduksi lempeng dan aktifitas sesar-sesar lokal.
Distribusi pusat gempabumi tersebar di depan dan belakang zona penunjaman lempeng, sebagian besar terkonsentrasi di selatan busur kepulauan Jawa, Bali dan Nusatenggara. Aktivitas seismisitas yang terletak
di sekitar palung samudera merupakan gempabumi hasil subduksi lempeng. Sedangkan aktivitas gempabumi dangkal yang berpusat di daratan Bali lebih banyak disebabkan oleh aktifitas sesar aktif yang umumnya berarah baratlaut-tenggara atau barat-timur (McCaffrey &Nabelek, 1987).
Upaya identifikasi sesar aktif di Daerah Bali dan sekitarnya menggunakan metoda geofisika telah dilakukan oleh peneliti terdahulu seperti McCaffrey & Nabelek (1987) dan Masturyono (1994). Studi seismisitas lokal Daerah Bali hasil pencatatan jaringan seismik lokal yang dilakukan oleh Masturyono (1994) memperoleh hasil analisis bahwa seismisitas gempabumi lokal dan dangkal memberi petunjuk adanya struktur sesar naik belakang busur kepulauan. Sedangkan studi seismotektonik yang dilakukan Yazid (1999) menyimpulkan adanya perpanjangan Sesar Naik Flores sampai ke sebelah timur laut Bali.
Data yang digunakan dalam penelitian yang dilakukan oleh McCaffrey & Nabelek (1987) belum menggunakan jaringan seismik lokal seperti yang ada saat ini. Sementara Masturyono (1994) dalam penelitiannya hanya menggunakan data seismisitas periode pengamatan jangka pendek (Nopember 1991-Nopember 1992). Penelitian ini juga menggunakan data gempabumi terpilih hasil pencatatan jaringan seismik lokal periode 1991-1999 untuk menyusun distribusi seismisitas dan solusi bidang sesar. Tujuan penelitian ini adalah untuk identifikasi struktur geologi sesar naik belakang busur (back arc thrust) Daerah Bali.
Seting Tektonik
Pulau Bali merupakan bagian dari busur kepulauan Sunda Kecil yang terbentuk sebagai akibat proses subduksi lempeng Indo-Australia kebawah lempeng Eurasia. Proses subduksi ini tidak hanya menimbulkan aktivitas tektonik tetapi juga aktivitas vulkanik Gunung Agung yang pernah meletus tahun 1821, 1843 dan 1963. Serupa dengan busur kepulauan lainnya, busur Sunda Kecil ditandai oleh bidang pusat gempa yang menukik yang dikenal sebagai Zona Benioff-Wadati.
2 Gempabumi dangkal akibat proses subduksi
umumnya terjadi di Selatan Bali di Palung Jawa yang berjarak antara 150-200 km dari pesisir selatan Pulau Bali. Pusat gempabumi bertambah dalam ke arah Utara akibat proses subduksi lempeng sampai kedalaman lebih dari 600 km. Gempabumi di daratan Pulau Bali terjadi pada kedalaman 100-200 km. Namun demikian, aktivitas gempabumi dangkal juga terdapat di daratan Pulau Bali dan Cekungan Bali di sebelah Utara Pulau Bali. Cekungan ini terjadi akibat adanya struktur geologi sesar naik belakang busur.
Silver et al. (1986) berdasarkan Expedisi Bahari yang mereka lakukan, memperkirakan bahwa ujung barat patahan belakang busur berakhir di Cekungan Bali. Tetapi menurut McCaffrey & Nabelek (1987), ujung barat tersebut berlanjut dan menyatu dengan patahan yang terdapat di Laut Jawa. Posisi Pulau Bali yang unik, terkurung oleh dua sumber gempabumi di Selatan dan Utara pulau menjadikan Bali sebagai kawasan seismik yang aktif dan kompleks, sehingga di kawasan perlu dilakukan studi kegempaan yang komprehensif.
Pengaruh tektonik utama untuk Pulau Bali didominasi oleh adanya tumbukan antara lempeng Indo-Australia dan Busur Sunda yang membentang dari Selat Sunda di barat sampai Pulau Romang di timur. Tumbukan ini menyebabkan timbulnya pusat-pusat gempabumi di zona subduksi Jawa yang dimulai dari Selat Sunda di bagian barat dan berakhir di Pulau Banda di bagian timur dan pusat-pusat gempabumi pada patahan naik belakang busur Flores.
Patahan belakang busur Wetar dan Flores pertama kali dilaporkan oleh Hamilton (1979) berdasarkan beberapa profil refleksi dari Lamont-Doherty. Hamilton (1979) menemukan adanya patahan di utara pulau Alor dan Pantar disisi timur busur belakang zona subduksi Jawa yang biasa dikenal sebagai sesar naik belakang busur Wetar, Flores sampai Sumbawa. Sedangkan Silver et al. (1986) memperkirakan bahwa patahan tersebut disisi barat berlanjut sampai ke Cekungan Bali yang terletak di Utara Pulau Bali. Patahan ini biasa dikenal sebagai sesar sungkup belakang busur Flores
(Flores back arc thrust). Sesar sungkup belakang busur Wetar dan Flores terjadi sebagai reaksi terhadap tekanan yang timbul pada busur kepulauan Nusa Tenggara karena adanya tumbukan antara busur tersebut dengan dorongan Lempeng Indo-Australia.
Data dan Metode
Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah waktu tiba dan polaritas gerakan awal gelombang P. Seluruh data ini diperoleh dari hasil pencatatan jaringan seismik lokal Pusat Gempabumi Regional
Bali periode 1991-1999. Sedangkan data polaritas gerakan awal gelombang P diperoleh dengan membaca langsung polaritas gerakan awal gelombang P dari seismogram analog.
Software lokalisasi episenter yang digunakan adalah HYPOINVERSE version 1 (Klein, 1978) yang ditulis dalam bahasa FORTRAN dan dioperasikan menggunakan komputer SUN-ULTRA. Selanjutnya data hiposenter diolah menjadi peta seismisitas. Sedangkan untuk melihat distribusi seismisitas dan penampang lintang pola hiposenter digunakan software SEISMIC. Untuk penentuan solusi bidang sesar digunakan software FOCAL.
Hasil dan Pembahasan
Aktivitas kegempaan hasil catatan jaringan seismik lokal periode 1991-1999 ditampilkan dalam peta seismisitas gempabumi terpilih Daerah Bali (Gambar 1). Kerapatan sebaran seismisitas berarah Timur-Barat, paralel dengan batas pertemuan lempeng. Peta ini menggambarkan pola distribusi seismisitas gempabumi Daerah Bali dan sekitarnya. Dalam peta seismisitas tampak beberapa klaster pusat gempabumi yang cukup mencolok. Zona aktivitas kegempaan tinggi ini diidentifikasi sebagai zona sesar aktif. Tampak klaster seismisitas terdapat di sebelah utara, barat, selatan dan timurlaut. Sedangkan di Pulau Lombok, klaster seismisitas terdapat di baratlaut Pulau Lombok.
Berdasarkan data kedalaman hiposenter, secara umum menunjukkan bahwa kedalaman hiposenter di sebelah utara Pulau Bali lebih dangkal di bandingkan dengan yang di selatan Pulau Bali. Kedalaman hiposenter di utara Bali berkisar 0-15 km. Gempabumi dengan kedalaman hiposenter 16-30 km lebih banyak berada di daratan Pulau Bali. Sedangkan gempabumi dengan kedalaman hiposenter 31-45 km lebih banyak berada di selatan Pulau Bali.
3 Gambar 1. Peta seismisitas lokal Daerah Bali periode
1991-1999
Untuk melihat pola hiposenter, dibuat penampang lintang hiposenter. Daerah Bali dibagi dalam dua zona penelitian, yaitu Zona A (barat) dan Zona B (timur) dengan batas pada bujur 115o BT (Gambar 2). Zona A adalah bentuk penampang lintang berarah utara-selatan yang meliputi Daerah Bali bagian barat dengan pusat penampang pada lintang -8.5o LS.
Zona ini dengan jelas menggambarkan suatu pola distribusi hiposenter yang miring semakin ke arah selatan semakin dalam, didominasi oleh gempabumi kedalaman 16-30 km, kedalaman 31-45 km, dan kedalaman 0-15 km. Dari pola geometri kedalaman gempabumi, zona ini diduga bahwa dip dari sesar naik yang terjadi adalah 20o–35o ke arah selatan. Dugaan ini sesuai dengan kemiringan dip hasil perhitungan solusi bidang sesar dua gempabumi 14 Juli 1976 pada zona A yang memiliki dip 32o dan 33o (McCaffrey & Nabelek, 1987).
Zona B adalah penampang lintang berarah utara-selatan yang meliputi Daerah Bali bagian Timur, Selat Lombok dan Lombok Barat, dengan pusat penampang pada lintang -8.5o LS. Pola penampang hiposenter di zona ini terlihat adanya kesamaan pola agihan hiposenter dengan zona A yang didominasi oleh gempabumi kedalaman 31-45 km, kemudian kedalaman 16-30 km, dan kedalaman 0-15 km.
Dengan melihat agihan pola hiposenter pada kedua zona tersebut maka secara umum dapat dinyatakan bahwa pola kedalaman hiposenter gempabumi dangkal di Daerah Bali dan sekitarnya semakin ke selatan hiposenternya makin dalam.
Gambar 2. Penampang lintang hiposenter gempabumi dangkal zona A dan B dilihat dari barat (titik nol pada gambar adalah koordinat -8.5o LS)
Peta seismotektonik Daerah Bali menggambarkan distribusi solusi bidang sesar gempabumi terpilih (Gambar 3). Seluruh gempabumi yang terjadi memiliki tipe penyesaran naik dengan kecenderungan slip vektor ke arah utara. Berdasarkan data strike diketahui sebagian besar bidang sesarnya paralel dengan busur kepulauan yaitu berarah timur-barat.
Adanya kesesuaian arah sumbu pressure dan
tension pada gempabumi yang terjadi di daerah penelitian menunjukkan adanya kesimetrisan arah sesar aktif di kawasan tersebut. Berdasarkan fakta ini tampak telah terbentuk struktur sesar naik di balakang busur kepulauan.
Gambar 3. Peta seismitektonik gempabumi terpilih 1991-1999
4 Berdasarkan pembahasan di atas, tampaknya
memang ada kesesuaian hasil dengan penelitian yang dilakukan McCaffrey & Nabelek (1987). Sehingga cekungan Bali adalah suatu keadaan yang menurun secara relatif sebagai akibat adanya sesar naik belakang busur (Gambar 4).
Gambar 4. Sketsa sesar naik belakang busur daerah Bali (Bali back arc thrust)
Kesimpulan
Seismisitas lokal Daerah Bali memberi petunjuk adanya struktur sesar naik di belakang busur kepulauan, hal ini didasarkan kepada fakta bahwa kedalaman hiposenter di sebelah utara Pulau Bali lebih dangkal jika di bandingkan dengan hiposenter di daratan Pulau Bali. Seluruh solusi bidang sesar hasil kajian menunjukkan tipe penyesaran naik dengan kecenderungan slip vektor ke arah utara dengan strike berarah timur-barat paralel dengan busur kepulauan. Data seismisitas dan solusi bidang sesar Daerah Bali semakin mengokohkan keberadaan sesar naik belakang busur kepulauan (Bali back arc thrust).
Daftar Pustaka
DeMets, C., R.G. Gordon, D.F. Argus and S. Stein, 1994, Effect of Recent to The Geomagnetics Reversal Time Scale on Estimates of Current Plate Motions, RevisionsGeophysical Research Letter, 21, 2191-2194.
Hamilton, W., 1979, Tectonic of the Indonesian Region. U.S. Geological Survey Profesional Paper 1078, 345 pp.
Klein, F.W., 1978, Hypocenter Location Programme: HYPOINVERSE, Part 1: User Guide to Version 1,2,3 and 4, Department of Interior, United States Geological Survey.
Masturyono, 1994, Seismicity of The Bali Region From A Local Seismic Network: Constraints On Bali Back Arc Thrusting. Thesis Master of Science. Rensselaer Polytechnic Institute, New York.
McCaffrey, R. and Nabelek, J., 1987, Earthquakes, Gravity and The Origin of The Bali Basin: An Example of A Naschent Continental Fold and Thrust Belt. Journal of Geophysical Research, 92, 441-460.
Silver,E.A., Breen, N.A. and H. Prasetyo, 1986, Multibeam Study of the Flores BackArc Thrust Belt, Indonesia. Journal of Geophysical Research, Vol. 91, No. B3, pp. 3489-3500.
