Analisa Deformasi Permukaan Patahan Aktif Segmen
Seulimum dan Segmen Aceh
Didik Sugiyanto1,2) Zulfakriza1) Nazli Ismail1) Faizal Adriansyah1) Irwan Me ilano2) Hasanudin Z.A2) 1) 1) Peneliti pada Tsunami and Disaster Mitig ation Research Center (TDMRC) Universitas Syiah Kuala,
Jl. Tgk Abdurrahman, G ampong Pie, Banda Aceh, Indonesia
2) Teknik Geodesi & Geomatika, Institut Teknologi Bandung
Abs trac t
Kota Banda Aceh yang pos is i kotanya diapit oleh 2 (dua) patahan aktif, yaitu Segmen Aceh dan Segmen Seulimum. Kedua s egmen tersebut merupakan bagian dari Sis tem Patahan Sumatera yang panjangnya s ekitar 1900 km. Sis tem Patahan Sumatera merupakan suatu patahan aktif menganan (deks tral) yang menyayat Pulau Sumatera dari Kota Banda Aceh di ujung Baratlaut s ampai dengan Kota Agung di ujung tenggara. Dalam penelitian ini, aktifitas patahan yang direpres entasikan sebagai pergeseran dipermukaan akan dipantau menggunakan metode deformasi yang berbasiskan pada s urvei pengamatan satelit GPS (Global Positioning System) dan has il pengamatan ini akan dimodelkan dengan menggunakan pemodelan dis lokas i elas tis dengan bantuan metoda grid search untuk keperluan optimis as i dari parameter deformas i. Sehingga akan diperoleh nilai laju geser (slip rate) dan kedalam s umber gempa (locking depth) pada patahan aktif segmen Aceh dan segmen Seulimum yang digunakan untuk mitigas i bencana gempa bumi.
1.PENDAHULUAN
Potensi bencana yang diakibatkan dari pengaruh gempa daratan yang bersumber dari sesar/patahan aktif dapat menimbulkan kerugian dan kerusakan yang lebih parah dibandingkan dengan gempa yang bers umber di lautan, yang terjadi pada magnitude yang s ama. Sebagai gambaran gempa yang pernah terjadi di Bantul Yogyakarta pada tahun 2006 dengan magnitude 6.3 Mw menimbulkan kerusakan bangunan dan menelan korban jiwa yang jumlahnya ribuan. Gempa tersebut dikenal dengan gempa Yogya 2006 yang sumber gempanya berasal dari s es ar aktif (sesar opak).
Terkait dengan Kota Banda Aceh yang posisinya diapit o leh 2 (dua) s es ar aktif, yaitu Sesar Aceh dan Sesar Seulimum. Kedua s esar ini merupakan bagian dari Sistem Ses ar Sumatera yang panjangnya sekitar 1900 km. Sis tem Ses ar Sumatera merupakan suatu sistem ses ar aktif menganan (dekstral) yang menyayat Pulau Sumatera dari Kota Banda Aceh di ujung Baratlaut sampai dengan Kota Agung di ujung Tenggara. Pergeseran Sistem Sesar Sumatera sangat aktif dengan kecepatan bervarias i: 27 mm/thn di daerah Danau Toba, 15 mm/thn di daerah Danau Maninjau (Sieh dkk., 1991) dan 4-6 mm/thn di daerah Danau Ranau (Bellier dkk., 1991).
Pada dasarnya penelitian ini mempunyai beberapa tujuan utama, yaitu : melakukan pemutakhiran data perubahan koordinat pada jaringan pengamatan GPS untuk analisa deformasi permukaan daratan Aceh,
pergeseran pos ts eismik yang terjadi s etelah gempa Aceh 2004 dengan menggunakan data-data pengukuran GPS sebelumnya untuk penghitungan perkiraan bes arnya dampak bahaya gempa bumi yang ditimbulkan akibat aktivitas patahan aktif segmen Aceh dan s egmen Seulimum dengan menganalisa :
• Interaks i dari segmen utara dengan segmen-segmen lainnya
• Imp likas i dari perges eran koseimik dan postseis mik gempa Aceh, dikaitkan dengan transfer dari s tress terhadap segmen utara patahan Sumatra
2. STUDI LITERATUR 2.1 Sesar Sumatra
Struktur utama dari Sumatra merentang pada arah Tenggara – Barat laut dimulai dari Sunda trench di Selatan Jawabarat, forearc ridge, forearc basin, pegunungan Bukit Barisan dan terakhir Neogene fore land basin yang meliputi s ebagai besar Timur laut Sumatra (Hamilton, 1979). Kenampakan topografi yang paling jelas dari Sumatra yaitu sesar ges er Sumatra, yang terletak di s epanjang bukit barisan, dan memanjang s ejajar dengan trench dan barisan gunung api aktif Sumatra.
Sesar Sumatra merupakan sesar geser dekstral dengan panjang 1900 km (gambar 2.1) dan mengakomodas ikan s ebagian dari energi hasil penunjaman lempeng Aus tralia di sepanjang pantai barat Sumatra. Kecepatan tunjaman lempeng Australia
lempeng, maka dapat diperkirakan kecepatan dari s es ar Sumatra yaitu 40-60mm/tahun.
Gambar 2.1. Kegempaan di daratan Sumate ra dan wilayah dari Segmen Utara Sesar Sumatra
Sejak tahun 1890 terdapat 21 gempa dengan magnitude lebih besar dari 6.5 di sepanjang s esar Sumatra (Natawidjaya, 2007). Salah satu gempa terbesar yaitu yaitu gempa Liwa, Mw 7.0 yahun 1994 dan gempa Kerinci tahun Mw 7.1 tahun 1995. Gempa terbaru yaitu gempa Solok M6.4 dan M6.3 tanggal 6 Maret 2007.
2.2. Segmen Utara Sesar Sumatra
Walaupun dikategorikan sebagai salah satu sesar ges er paling aktif di dunia, dengan aktifitas seis mic yang pengaruhnya terbesar di As ia tenggara, karakteris tik detail dari s es ar Sumatra belum didefinis ikan dengan baik. Beberapa penelitan mengenai sesar Sumatra, diantaranya, perges eran dalam skala global o leh Fitch (1972) atau McCaffrey (1991). Beberapa penelitian telah mencoba untuk memetakan s ecara detail aktifitas s esar Sumatra, tetapi pada area yang s angat terbatas, s eperti Katili dan Hehuwat (1967), Sieh dkk (1994) menges timasi bes arnya slip pada bagian tengah dari sesar Sumatra sebesar 11 s ampai 28 mm/tahun berdasarkan analisa dari data SPOT.
Gambar 2.2. Pe ta kenampakan Sesar Sumate ra bagian Utara
Genrich dkk (2000) menggunakan jaring GPS untuk mendifis ikan pergeseran sesar Sumatra hanya s aja kualitas data dan jaringan GPS-nya sangat terbatas. Sieh dan Natawidjaya (2000) memberikan deskripsi detail yang pertama dari perges eran sesar Sumatra dan membaginya menjadi 19 s egmen utama. Tetapi hanya sedikit des kripsi yang menjelaskan pergerakan dari bagian Utara dari s es ar Sumatra.
2.3 Peningkatan aktifitas seis mis itas di daratan Aceh ses udah gempa Ace h tahun 2004
Gempa Aceh, pada tanggal 26 Desember 2004 mempengaruhi kondisi s tress, tidak hanya di s epanjang zona s ubduksi tetap i juga pada sesar Sumatra yang lokas inya paralel terhadap zona s ubduks i. Sebagai hasil dari peningkatan stress ini maka aktifitas seis mik di s epanjang patahan Sumatra meningkat secara s is tematik.
Gambar I.3 memperlihatkan perbandingan kondis i seis mic s ebelum dan sesudah gempa Aceh 2004. Data solusi dari momen tensor (CMT) untuk kegempaan di Sumatra didapatkan dari Harvard CMT. Faktor dari gempa Aceh yag mengakibatkan meningkatnya kondis i seis mic di sepanjang sesar Sumatra yaitu: besar dan distribusi dari perges eran koseismik gempa Aceh serta pos tseis mik dari gempa Aceh.
Gambar 2.3. Peningkatan kondisi seis mik sepanjang
patahan Sumatra sesudah gempa Aceh 2004 2.4 De formasi dan Survey Geode tik untuk Studi
Patahan Aktif
Deformasi adalah perubahan kedudukan/pergerakan s ecara absolute atau relative dari posisi s uatu materi atau perubahan kedudukan dalam dimensi yang linier. Ini merupakan perubahan bentuk materi yang terbagi dalam tiga fenomena, yaitu :
(1) Secular (perubahan linier, lambat dan merambat)
(2) Periodik (perubahan mempunyai s elang waktu antara detik sampai perubahan tahun)
(3) Epis odik (perubahan secara tiba-tiba dan cepat)
3. METODOLOGI
3.1 Survey Geodetik untuk Studi Patahan Aktif Pengamatan geodetik merupakan fungs i dari parameter-parameter deformasi yang dilakukan dengan survey deformas i. Survey tersebut dapat dilakukan dalam berbagai metoda seperti metoda fotogrametri, metoda teres trik, metoda GPS positioning dengan menggunakan peralatan pendukung seperti strainmeter, tiltmeter, GPS geodetic dan lain-lain.
Dalam kaitannya dengan potensi kegempaan di daratan yang d iakibatkan aktivitas patahan aktif, maka s urvey GPS merupakan salah satu metode yang sering digunakan dalam analisa deformas i. Metoda ters ebut mencoba mempelajari dan mengamati pola
di permukaan bumi. Salah s atu perangkat teknologi yang dapat memberikan informas i ters ebut adalah teknologi Global Positioning System (GPS). Sehingga s urvey GPS dapat menjadi salah satu acuan dalam studi geodinamika untuk mengamati pola dan perubahan arah pergerakan blok kerak bumi dalam menganalisa karakteristik patahan aktif di permukaan bumi.
GPS memiliki nama resmi NAVSTAR GPS (Navigation Satelit Timing and Ranging Global Positioning System). Dengan pengamatan satelit GPS, para pengguna GPS dapat memperoleh informas i mengenai pos isi secara akurat di permukaan bumi. Informas i lainnya yang dapat diperoleh dari pengamatan GPS adalah informas i mengenai kecepatan, arah, jarak dan waktu.
Pada dasarnya sinyal GPS terdiri dari 3 komponen [Abidin, 2000], yaitu :
• Penginformas ian jarak (kode) berupa kode-P dan kode-C/A
• Pes an navigasi yang beris i informas i mengenai s atelit dan orbit
• Gelombang pembawa (L1 dan L2) yang berfungs i membawa data kode dan pesan navigas i
Dari ketiga komponen ters ebut di atas terdapat dua data pengamatan dasar GPS yaitu waktu tempuh dari kode-P dan kode-C/A dan fas e dari gelombang L1 dan L2. Waktu tempuh tersebut akan menghasilkan jarak pseudorange, s edangkan fas e adalah data pengamatan GPS berupa jumlah gelombang penuh yang terhitung s ejak saat pengamatan dimulai dan data fas e ini yang digunakan dalam ap likasi-aplikasi yang menuntut ketelitian posis i yang s angat tinggi.
Dalam kaitannya dengan deformasi akibat pergerakan kerak bumi, perubahan atau pergerakan yang dimaks ud adalah perubahan atau pergerakan titik-titik pengamatan yang diletakkan di s ekitar daerah-daerah patahan aktif yang diperkirakan berpotens i terjad i gempabumi (gambar 3.1).
Gambar 3.1. Penggunaan GPS untuk s tudi geodinamika
Untuk mengetahui pola dan kecepatan perubahan blok kerak bumi dapat dilakukan dengan survey GPS terhadap titik-titik pengamatan baik secara episodik maupun kontinu. Pengamatan dengan metode episodik adalah pengamatan yang dilakukan secara berkala dalam s elang waktu tertentu sedangkan dengan metode kontinu pengamatan dilakukan terus-menerus secara otomatis, dimana perangkat GPS disimpan di lokas i titik pengamatan.
3.2 Desain Pengukuran
Untuk mendapatkan parameter mekanisme perges eran Ses ar Aceh dan Ses ar Seulimum yang optimal yang akan digunakan dalam pemodelan dis lokas i elas tis tim peneliti akan mengkonsentrasikan penelitian pada suatu jalur survei yang melintang pada bidang sesar. Dan untuk efesiens i maka penelitian ini akan mengukur ulang pada 13 titik pengamatan yang telah ada di s ekitar Aceh Besar, Banda Aceh dan Aceh Jaya. Serta akan menambah tiga titik baru untuk merapatkan jaringan, s eperti yang ditujukkan pada gambar 3.2 berikut.
Gambar 3.2. Rancangan lokasi penelitian
3.3 Pengolahan Data
Untuk mengestimasi laju ges er (slip-rate) dan kedalaman s umber (locking-depth) dalam mengalisa potens i bahaya kegempaan (seismic hazard) di daratan Aceh menggunakan analis a deformas i dengan metoda dis lokasi elastic.
Proses pengolahan data GPS menggunakan perangkat lunak Bernes e 5.0. Perangkat lunak ilmiah Bernes e 5.0 merupakan perangkat lunak yang berlis ens i KK-Geodesi ITB. Penelitian yang dilakukan ini menjalin hubungan riset dengan KK – Geodesi ITB, sehingga terjadi distribusi data dan pemakaian perangkat lunak ilmiah ini.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data hasil pengamatan GPS diolah menggunakan metode diferensial dengan moda jaring. Titik-titik IGS terletak di luar objek pengamatan yang posis inya dianggap sebagai titik yang bebas akan pengaruh postseismic di Pulau Sumatera. Kemudian titik-titik tersebut diikatkan dengan dua titik bantu yaitu SAMP dan ACEH, selanjutkan titik bantu ters ebut diikatkan ke titik-titik pengamatan yang ada di Aceh dalam suatu jaring kerangka das ar. Titik-titik IGS yang dijadikan s ebagai titik referens i yaitu DGAR, PIMO, KUNM dan HYDE
Gambar 4.1. Lokasi titik IGS yang diikatkan dengan titik bantu, garis merah titik IGS yang diikatkan de ngan SAMP dan garis hitam titik IGS yang diikatkan ke ACEH
4.1 Deformasi Permukaan Daratan Aceh
Deformas i permukaan daratan Aceh mas ih sangat dipengaruhi oleh pos tseis mik akibat gempa Aceh 2004. Dari has il pengamatan GPS geodetik tahun 2010 dengan mengacu pada pengamatan tahun 2009 mas ih mencirikan bahwa vektor perges eran titik-titik pengamatan GPS geodetik s ecara dominan mengarah ke trench. Walaupun ada beberapa titik yang memberikan arah vektor tidak ke arah trench, hal ini sangat dipengaruhi oleh keakuratan pada saat pengukuran. Seperti pada titik UJKR, LDNG dan K510 arah vektornya tidak menunjukkan pola deformasi pos ts eis mik.
Gambar 4.1 memperlihatkan bahwa pergeseran daratan Aceh mas ih mas ih besar. Pada titik LMNO besar perges eran yang terjadi s ekitar 15 cm/tahun dan rata-rata pergeseran yang terjad i adalah sekitar 10 cm/tahun. Kondis i ini menjelaskan bahwa pengaruh postseismic akibat gempa Aceh tahun 2004 masih terus berlangs ung, dan berdampak peningkatan aktivitas tekanan pada patahan aktif yang ada di daratan Aceh.
Akibat mas ih besarnya pengaruh deformasi pos ts eis mik pada daratan Aceh, maka untuk
Gambar 4.1. Vektor pe rgeseran yang mas ih dipengaruhi oleh Block Motion
Pada makalah ini es timasi laju geser belum d ilakukan karena mas ih melakukan pengolahan data untuk stasiun ACEH dan TDMR. Stas iun ACEH merupakan stasiun kontinu yang berada di Lab Geofisika Unsyiah, dan TDMR merupakan stas iun kontinu yang berada di gedung TDMRC. Kedua stas iun ters ebut diharapkan akan memberikan data yang baik dalam estimas i s liprate patahan aktif s egmen Aceh dan segmen Seulimum karena pengukuran dilakukan secara realtime dan terus menerus .
5. KESIMPULAN
Daratan Aceh masih dipengaruhi oleh aktivitas posts eismic, dengan rata bes aran perges erannya adalah
berlangsung akibat gempa Aceh 2004 akan berimplikasi pada potens i kegempaan pada patahan aktif yang ada di daratan Aceh. Es timasi laju geser dan kedalaman sumber gempa belum dilakukan karena proses pengolahan data stas iun ACEH dan stasiun TDMR masih dalam proses pengolahan.
Analis is bahaya kegempaan dengan metode PSHA berdas arkan data s kunder dari Tim 9 penyusunan peta bahaya kegempaan Indonesia didapat bahwa PGA untuk kota Banda Aceh adalah sekitar 0.3 – 0.4 g.
Saran
77 untuk mengetahui bes aran pergeseran postseismik setiap tahun
Pe mbelajaran
Gambaran umum manifes tasi patahan aktif bagian utara dari S is tem Patahan Sumatera yang berpotensi menghasilkan kegempaan dan gerakan tanah
Potens i kegempaan pada patahan sumatra s esudah gempa Aceh 2004 sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: Bes ar dan distribusi dari pergeseran koseis mik gempa Aceh, pos ts eismik dari gempa Aceh, dan perubahan Coulomb stre ss dari pergeseran koseis mik dan pos ts eimik.
Analis is bahaya kegempaan masih menggunakan data sekunder dari Tim 9 penyus unan peta kegempaan Indones ia, harapan dalam riset ini akan ada pembahuruan data slip rate dan locking depth yang merupakan input dalam penyusunan peta tersebut.
Tindak Lanjut
Melakukan pengolahan untuk stas iun ACEH dan TDMR untuk menges timasi laju geser dan kedalaman sumber gempa. Membuat peta PSHA Aceh berdas arkan laju geser dan kedalaman sumber gempa hasil perhitungan
Peta PSHA menjadi masukan dalam penyusunan peta ris iko gempabumi dan menjadi mas ukan untuk Pemerintah Aceh dalam penyusunan tata ruang dan upaya mitigasi gempabumi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Tim peneliti dari Peer Group Geohazard - TDMRC mengucapkan banyak terimakasih atas pendanaan menyeluruh dari p ihak MDF dan UNDP melalui project DRR-A dengan nomor kontrak: 537.B / TDMRC-UNSYIAH / TU / XI / 2010, dan juga atas kerjasama TDMRC dengan Pemerintah Daerah Aceh dan Departemen Dalam Negeri.
DAFTAR PUSTAKA
Abidin, H.Z. (2000). Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. PT Pradnya Pramita, Jakarta. Cetakan kedua.
Danny Hilman Natawidjaja, 2008, Evaluas i Bahaya Patahan Aktif, Tsunami dan Goncangan Gempa, Laboratorium Riset Bencana Alam (LARIBA) Geoteknologi LIPI Bandung.
Genrich et al., 2000, Distribution of slip at the northern Sumatran fault system, Journal of Geophysical Research, Vol. 105, No. B12, Pages 28,327-28,341, December 10, 2000.
John McCloskey et al., 2007, Tsunami threat in Ind ian ocean from a future magathurust earthquake west
of Sumatera, Science Direct, Earth and Planetary Letter 265 (2008) 61 – 81 (www.sciencedirect.com)
Kerry Sieh dan Danny Natawidjaja, 2000, Neotectonic of the Sumatran fault, Indonesia., Journal of Geophysical Research, Vol. 105, No. B12, Pages 28,295-28,326, December 10, 2000.
Masyhur Irsyam et al., 2008, Propos ed seismic hazard maps of Sumatra and Java is lands and microzonation study of Jakarta city, Indonesia, J. Earth Syst. Sci. 117, S 2, November 2008, pp. 865–878
Robert McCaffrey, 2009, The Tectonic Framework of the Sumatran Subduction Zone, Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2009.37:345-366. Downloaded from arjournals.annualreviews.org by Nagoya University
Seth Stein and Michael Wysession, 2003, An Introduction to Seismology, Earthquake and Earth Structure, Blackwell Publishing, UK. 99
