RELOKASI HIPOSENTER DENGAN METODEDOUBLE DIFFERENCE DI WILAYAHJAWA TENGAH,JAWA BARAT
DAN SUMATRA SELATAN
MUHAMAD RIZKI (1113097000021)
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2017 M/1438 H
RELOKASI HIPOSENTER DENGAN METODEDOUBLE DIFFERENCE DI WILAYAH JAWA TENGAH,JAWA BARAT
DAN SUMATRA SELATAN
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
MUHAMAD RIZKI (1113097000021)
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2017 M/1438 H
ii
Dan Musa memilih tujuh puluh orang dari kaumnya untuk (memohonkan tobat kepada Kami) pada waktu yang telah Kami tentukan. Maka ketika mereka digoncang gempa bumi, Musa berkata:"Ya Tuhanku, kalau Engkau kehendaki, tentulah Engkau membinasakan mereka dan aku sebelum ini. Apakah Engkau membinasakan kami karena perbuatan orang-orang yang kurang akal di antara kami? Itu hanyalah cobaan dari Engkau, Engkau sesatkan dengan cobaan itu siapa yang Engkau kehendaki dan Engkau beri petunjuk siapa yang Engkau kehendaki.
Engkaulah Yang memimpin kami, maka ampunilah kami dan berilah kami rahmat dan Engkaulah Pemberi ampun yang sebaik-baiknya.”
Q.S. Al-A’raf [7]: 155
iii
RELOKASI HIPOSENTER DENGAN METODE DOUBLE DIFFERENCE DI WILAYAH JAWA TENGAH, JAWA BARAT DAN SUMATRA
SELATAN
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Muhamad Rizki 1113097000021
Menyetujui,
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
Dr. Agus BudionoDr. Asep Nur Rachman
NIP. 196202201990031001NIP. 197811182006041003
Mengetahui,
Kepala Program Studi Fisika
Arif Tjahjono, M.Si NIP 197511072007011015
iv
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN
Skripsi yang berjudul “Relokasi Hiposenter Dengan Metode Double- Difference Di Wilayah Jawa Tengah, Jawa Barat dan Sumata Selatan” yang ditulis oleh Muhamad Rizki dengan NIM 1113097000021 telah diuji dan dinyatakan lulus dalam siding Munaqasyah Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 26 Juli 2017.
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Fisika.
Menyetujui,
Pembimbing 1 Pembimbing II
DR. Agus Budiono, MTDr. Asep Nur Rachman
NIP. 196202201990031001 NIP. 197811182006041003
Penguji I Penguji II
Tati Zera, M.SiDr. Ambran Hartono, M.Si
NIP. 196906082005012002 NIP. 197104082002121002
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Kepala Program Studi Fisika
Dr. Agus Salim, M.Si Arif Tjahjono, S.T, M.Si NIP. 197208161999031003 NIP. 197511072007011015
v
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa:
1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di UIN Syarif Hidayaullah Jakarta.
2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya cantumkan dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3. Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya atau merupakan jiplakan dari karya orang lain, maka saya bersedia untuk menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Jakarta, 10 Mei 2017
vi
ABSTRAK
Gempa di Indonesia bukanlah sesuatu yang bisa dianggap jarang terjadi, untuk itu perlu upaya mitigasi agar Indonesia menjadi negara yang aman serta terlindung dari bahaya gempa, diperlukan penelitian mengenai relokasi hiposenter, yaitu mengetahui fokus gempabumi yang lebih akurat agar semua masyarakat yang tinggal dalam lokasi rawan gempa bisa awas akan adanya gempabumi. Salah satu metode yang dipakai agar dapat merelokasi hiposenter yaitu metode Double-Difference yang dalam aplikasinya diterapkan di software hypoDD, Prinsipnya yaitu dengan membandingkan dua event (atau lebih) yang berdekatan terhadap stasiun pencatat dengan asumsi bahwa jarak keduaevent tersebut harus lebih dekat dibandingkan dengan jarak eventtersebut ke stasiun pengamat. Dalam penelitian ini digunakan data gempa yang didapatkan dari stasiun-stasiun Gempa di daerah Jawa, Selat Sunda dan Sumatra Selatan pada 1 Januari 2015 sampai dengan 30 Juli 2015.
Didapatkan hasil event episenter terjauh setelah direlokasi berada pada tanggal 4/15/2015 (4:16:18) yang perubahan pada jaraknya 29.92 Km ke Selatan.
Sebelum = ( -3.47▫LS, 102.97 ▫BT ), Sesudah Relokasi = (-3.73926▫LS, 102.96919▫BT ) di Sumatra Selatan. Dan Perubahan kedalaman terdalam setelah direlokasi ada pada event pada tanggal 5/22/2015 (15:21:01) sejauh 48.1 Km lebih dalam, event ini berada di Sumatra Selatan
Kata Kunci : Relokasi, Hiposenter, Double Difference, HypoDD
vii
ABSTRACT
Earthquake in Indonesia is not something that we can tell rare, and for that reason we must take action about mitigating, so Indonesian people will save if the earthquake occur. The research about hypocenter relocation is needed, for discovering thefocusof an earthquake due to high accuracy and to make sure the people living in the certain region will have awareness. One of the methods that we can use to relocating hypocenter is Double-Difference Method and the software that represents this method is called hypoDD, The principle is to compare the two nearer events or more between the earthquake station with assumption that the nearer events must closer than the distance between the events and the stations. In this research the data we used is Earthquakes that occurred in Java Island, Sunda Strait and Sumatra between First of January until 30rd of July 2015. The result after relocation is the longest distance epicenter from 4/15/2015 (4:16:18), the distance is about 29.92 Km into South. Before relocation = ( -3.47▫LS, 102.97 ▫BT ), after relocation = (-3.73926▫LS, 102.96919▫BT ), this event located in South Sumatra. And the deepest depth changing is in the event from 5/22/2015(15:21:01) the comparison is 48.1 Km deeper, this event occurred in Sumatra Selatan
Key Word : Relocation, Hypocenter, Double Difference, HypoDD
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan rasa syukur mendalam penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat limpahan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya maka skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Salam dan salawat semoga selalu tercurah pada baginda Rasulullah Muhammad SAW.Skripsi yang berjudul "Relokasi Hiposenter Dengan Metode Double-Difference di Wilayah Jawa Tengah, Jawa Barat Dan Sumatra Selatan" ini kami susun untuk memenuhi persyaratan kurikulum sarjana strata-1 (S-1) pada Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.Penulis mengucapkan rasa terimasih yang sebesar-besarnya atas semua bantuan yang telah diberikan, baik secara langsung maupun tidak langsung selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai. Secara khusus rasa terimakasih tersebut kami sampaikan kepada:
1. Bapak Dr. Asep Nur Rachman dan Ibu Tati Zera M.Siselaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan dan dorongan dalam penyusunan tugas akhir ini.
2. Bapak Darman S.E selaku Kepala Sub Bidang Pelayanan dan JasaGeofisika yang telah memberikan perizinan kepada saya agar bisa melakukan penelitian.
3. Bapak Dr. Agus Salim selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan izin dalam penulisan skripsi ini.
4. Bapak Arif Tjahjono M.Si selaku Kepala Program Studi Fisika yang telah memberikan kesempatan kepada penulis.
ix
5. Mas Agung dan Mas Iqbal yang selalu memberikan bantuan serta ilmu yang membuat penulis bisa lebih paham dan dapat menyelesaikan permasalahan dalam penelitian.
6. Seluruh Pegawai Sub Bidang Pelayanan Jasa Geofisika yang senantiasa menerima penulis.
7. Seluruh teman-teman seperjuangan Fisika 2013 yang telah memberikan semangat serta tawa sehingga mengurangi sedikit beban pada penulis dalam menyelesaikan penelitian.
8. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Fisika, atas ilmu dan bimbingan yang diberikan.
9. Ayah dan Ibu, yang telah membesarkan dan mendidik, serta memberikan dukungan moril, materil dan doa kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini belum sempurna, baik dari segi materi meupun penyajiannya. Untuk itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dalam penyempurnaan tugas akhir ini.Terakhir penulis berharap, semoga tugas akhir ini dapat memberikan hal yang bermanfaatdan menambah wawasan bagi pembaca dan khususnya bagi penulis.
Jakarta, Februari 2017 Penulis,
(Muhamad Rizki)
x
DAFTAR ISI
JUDUL SKRIPSI ... ii
AYAT SUCI AL-QUR’AN ... iii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iv
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN ... v
LEMBAR PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Rumusan Masalah ... 3
1.3.Batasan Masalah ... 3
1.4.Tujuan Penelitian ... 4
1.5.Manfaat Penelitian ... 4
1.6.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1.Gempabumi Akibat Sistem Tektonik ... 8
2.1.1.Teori Tektonik Lempeng ... 8
2.1.2 Karakteristik Batas Lempeng Tektonik ... 9
2.2.Tatanan Tektonik di Indonesia ... 12
2.3.Gempabumi ... 14
2.3.1 Skala Kekuatan Gempa ... 15
2.4.Gelombang Seismik ... 18
2.4.1 Gelombang Badan ... 18
2.4.2 Gelombang Permukaan ... 20
2.5.Aplikasi Pencatatan Gempa SeisComP ... 21
2.6.Metode Double Difference ... 29
2.6.1 Algoritma Double-Difference ... 31
xi
BAB III METODE PENELITIAN ... 37
3.1.Daerah Penelitian ... 37
3.2.Data Penelitian ... 38
3.3.Perangkat Lunak Pengolahan Data ... 39
3.4.Pengolahan Data ... 40
BAB IV PEMBAHASAN ... 46
4.1.Parameter Hasil Sebelum dan Sesudah ... 48
4.2.Peta Sebaran Gempabumi Sebelum dan Sesudah Relokasi ... 49
4.3.Cross-Section Sebelum dan Setelah Relokasi ... 52
4.4.Residual Sebelum dan Setelah Relokasi ... 55
4.5.Perbandingan Hasil Relokasi Gempa Diatas 5 SR (Instansi) ... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 60
5.1.Kesimpulan ... 60
5.2.Saran ... 61
DAFTAR PUSTAKA ... 62
LAMPIRAN ... 65
LAMPIRAN 1 ... 65
Format Data Arrival Time BMKG ... 65
LAMPIRAN 2 ... 66
Format Data hypoDD ... 66
LAMPIRAN 3 ... 67
Stasiun Perekam Data Gempa ... 68
LAMPIRAN 4 ... 69
Input phdt.inp dan hypoDD.inp ... 69
LAMPIRAN 5 ... 70
Hasil Pengolahan hypoDD.reloc ... 70
Hasil hypoDD.res ... 73
xii
DAFTAR GAMBAR
ambar 2.1 Lempeng Tektonik di Dunia (Elnashai dan Sarno, 2008)
8
Gambar 2.2 Macam-macam jenis batas lempeng di Bumi. (USGS) 10 Gambar 2.3 Lempeng aktif yang mengelilingi kepulauan Indonesia
(Robert McCaffrey, 2009)
13
Gambar 2.4 Gelombang P (a) dan Gelombang S (b). (Elnashai dan Sarno, 2008)
19
Gambar 2.5 Gelombang Rayleigh (a) dan Gelombang Love (b) (Elnashai dan Sarno, 2008)
20
Gambar 2.6 Contoh Ruang Kerja SeisComP 22
Gambar 2.7 Contoh Display MapView SeisComP 23
Gambar 2.8 Contoh 2 Display MapView SeisComP 24
Gambar 2.9 Display TraceView SeisComP 25
Gambar 2.10 Display EventSummaryView Pada SeisComP 26 Gambar 2.11 Display OriginLocatorView pada SeisComP 27 Gambar 2.12 Gambaran Metode Double Difference (Waldhauser&
Ellsworth 1999)
30
Gambar 2. 13 Parameter Penting Dalam Software HypoDD (Dunn, 2004)
35
Gambar 3. 1 Peta Seismisitas Daerah Penelitian 37 Gambar 3. 2 Stasiun pencatat gempabumi yang digunakan dalam
data penelitian
37
Gambar 3. 2 Stasiun pencatat gempabumi yang digunakan dalam data penelitian.
38
Gambar 3. 3 Model Kecepatan ak135-F ( http://rses.anu.edu.au diakses tanggal 3/8/2017 pukul 10.28)
39
Gambar 3. 4 Contoh display setelah running program ph2dt di software RedHat VMware
41
xiii
Gambar 3. 5 Contoh display setelah running hypoDD 42 Gambar 3. 6 Contoh histogram hasil residual hypoDD 44 Gambar 3. 7 Contoh Script GMT untuk distribusi gempabumi 45 Gambar 4.1 Peta Persebaran Gempabumi Sebelum Direlokasi 50 Gambar 4. 2 Peta Persebaran Gempabumi Setelah Direlokasi. 50 Gambar 4. 3 Hasil Overlay Sebelum dan Setelah Relokasi 51 Gambar 4. 4 Hasil Cross-Section Sebelum dan Sesudah Relokasi A-
A’
52
Gambar 4. 5 Hasil Cross-Section Sebelum dan Sesudah Relokasi B- B’
53
Gambar 4. 6 Hasil Cross-Section Sebelum dan Sesudah Relokasi C- C’
54
Gambar 4. 7 Grafik Residual Sebelum Relokasi 56 Gambar 4. 8 Grafik Residual Sebelum Relokasi 57 Gambar 4. 9 Perbandingan Antara Episenter Event Gempabumi 59
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Skala SIG BMKG (bmkg.go.id) 16
Tabel 2. 2 Kecepatan Gelombang P dan S sesuai dengan Tipe Lapisan dan Kedalaman (Elnashai dan Sarno, 2008)
19
Tabel 4. 1 Parameter gempabumi sebelum direlokasi 46
Tabel 4. 2 Parameter gempabumi sesudah direlokasi 47
Tabel 4. 3 Perbandingan Parameter dari BMKG, Setelah di Relokasi, dan USGS
57
xv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Negara Indonesia adalah salah satu negara yang berlokasi di zona geologi tektonik yang sangat aktif di dunia. Tiap tahun ribuan gempa telah terjadi di Indonesia karna adanya lempeng-lempeng tektonik. Di kepulauan Indonesia terbentang lempeng tektonik Eurasia, Indo-Australia, Pasifik, dan Laut Filipina yang menyebabkan topografi yang tidak datar juga seringnya terjadi gempabumi dan aktifnya gunung meletus. Sayangnya, negara Indonesia yang terkenal akan daerah Ring of Fire tersebut tidak mempunyai teknologi secanggih seperti negara lain contohnya Jepang. Tiap rumahdi Jepang didesain untuk tahan akan goncangan akibat gempa dan gedung-gedung tinggi.Negara tersebut juga banyak teknologi untuk mengantisipasi gempabumi dan tsunami. Maka dari itu, Indonesia harus mempunyai pengetahuan terhadap gempabumi serta mitigasi.
Lempeng tektonik merupakan bagian dari kerak bumi yang bergerak dengan kecepatan tertentu dan mengakibatkan struktur bumi berubah pada jutaan tahun yang lalu.Teori ini di canangkan oleh Alfred Wegener yang berfikir bahwa bentuk ukiran batas pantai timur Amerika Selatan sesuai dengan pantai barat Afrika sehingga seolah-olah mereka terhubung sejak lalu. Saat ini teori tersebut telah dikembangkan hingga sekarang, sehingga telah ditemukan terdapat sedikitnya 15 lempeng besar yang ada di seluruh permukaan Bumi. Sampai saat ini lempeng-lempeng tersebut terus bergerak beberapa sentimeter setiap tahun. [1]
1
Lempeng-lempeng tektonik di Indonesia berkaitan besar dengan plat tektonik pada zaman kuarter yang mengapit di berbagai wilayah. Hal ini menimbulkan banyak sekali terjadi gunung api yang aktif. Terdapat tiga lempeng tektonik yang sangat berperan dalam proses geodinamika di Indonesia, yaitu lempeng Pasifik, lempeng Indo-Australia dan lempeng Asia Tenggara.Lempeng- lempeng tersebut dapat dipecah menjadi lempeng kecil yang bertemu di Papua Barat dan mengakibatkan seringnya terjadi gempabumi dan tsunami. Indonesia dikelilingi berbagai sesar dan juga daerah subduksi yang bergerak setiap tahun.Sedikitnya setiap tahun ribuan gempa terjadi di berbagai daerah di Indonesia. Data dari Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) menyebutkan bahwa korban meninggal akibat gempabumi dan juga tsunami dari tahun 1815 - 2017 di Indonesia hampir mencapai 170.000 jiwa.[1][2][3]
Baru-baru ini,Indonesia dikejutkan oleh gempa berekuatan 6.5 SR yang terjadi di Kabupaten Pidie Jaya Aceh dan menyebabkan korban ratusan dan kerugian materil yang tidak sedikit. Tentunya ini semua berkaitan dengan bagaimana cara kita agar bisa meminimalisir korban gempa dan kerugian materil yang ditimbulkan oleh gempa tersebut dan gempa-gempa yang akan terjadi nantinya. Kawasan Pidie Jaya menjadi sasaran gempa dengan guncangan besar yang memicu gempa susulan karena termasuk dalam zona merah. Dalam peta kebencanaan, daerah Sumatra, Jawa juga Selat Sunda termasuk kategori merah karena terdapat patahan aktif. Oleh karna itu, diperlukan suatu metode untuk meningkatkan keakuratan hiposenter dalam menganalisa suatu pusat gempa di seluruh daerah tersebut.[4]
2
Hiposenter/episenter gempa digunakan sebagai acuan mengenai lokasi gempa dan juga prediksi mengenai patahan atau daerah subduksi di suatu daerah.Hiposenter tersebut biasanya ditentukan menggunakan dasar gelombang Primer dan menggunakan korelasi silang (Geiger’s Method). Akan tetapi, hiposenter di suatu daerah sering kali mengalami kesalahan atau error yang disebabkan oleh penentuan waktu tiba gelombang P dan S.Tercatat 22 dari 30 gempabumi yang dilaporkan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dari tahun 2007 sampai 2010 salah dalam memberi informasi mitigasi mengenai tsunami. Hal ini dikarenakan magnitude dan lokasi yang tidak terlalu akurat. Maka dari itu,hypoDDsoftware yang menggunakan metode Double- Difference bekerja secara iterasi (pengulangan) yang membuat lokasi titik gempa
akan semakin akurat danakan sangat membantu dalam mitigasi bencana di daerah rawan gempa tersebut.[4][5]
Negara Indonesia adalah salah satu negara yang berlokasi di zona geologi tektonik yang sangat aktif di dunia. Tiap tahun ribuan gempa telah terjadi di Indonesia karna adanya lempeng-lempeng tektonik. Di kepulauan Indonesia terbentang lempeng tektonik Eurasia, Indo-Australia, Pasifik, dan Laut Filipina yang menyebabkan topografi yang tidak datar juga seringnya terjadi gempabumi dan aktifnya gunung meletus. Sayangnya, negara Indonesia yang terkenal akan daerah Ring of Fire tersebut tidak mempunyai teknologi secanggih seperti negara lain contohnya Jepang. Tiap rumahdi Jepang didesain untuk tahan akan goncangan akibat gempa dan gedung-gedung tinggi.Negara tersebut juga banyak
3
teknologi untuk mengantisipasi gempabumi dan tsunami. Maka dari itu, Indonesia harus mempunyai pengetahuan terhadap gempabumi serta mitigasi.
Lempeng tektonik merupakan bagian dari kerak bumi yang bergerak dengan kecepatan tertentu dan mengakibatkan struktur bumi berubah pada jutaan tahun yang lalu.Teori ini di canangkan oleh Alfred Wegener yang berfikir bahwa bentuk ukiran batas pantai timur Amerika Selatan sesuai dengan pantai barat Afrika sehingga seolah-olah mereka terhubung sejak lalu. Saat ini teori tersebut telah dikembangkan hingga sekarang, sehingga telah ditemukan terdapat sedikitnya 15 lempeng besar yang ada di seluruh permukaan Bumi. Sampai saat ini lempeng-lempeng tersebut terus bergerak beberapa sentimeter setiap tahun. [1]
Lempeng-lempeng tektonik di Indonesia berkaitan besar dengan plat tektonik pada zaman kuarter yang mengapit di berbagai wilayah. Hal ini menimbulkan banyak sekali terjadi gunung api yang aktif. Terdapat tiga lempeng tektonik yang sangat berperan dalam proses geodinamika di Indonesia, yaitu lempeng Pasifik, lempeng Indo-Australia dan lempeng Asia Tenggara.Lempeng- lempeng tersebut dapat dipecah menjadi lempeng kecil yang bertemu di Papua Barat dan mengakibatkan seringnya terjadi gempabumi dan tsunami. Indonesia dikelilingi berbagai sesar dan juga daerah subduksi yang bergerak setiap tahun.Sedikitnya setiap tahun ribuan gempa terjadi di berbagai daerah di Indonesia. Data dari Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) menyebutkan bahwa korban meninggal akibat gempabumi dan juga tsunami dari tahun 1815 - 2017 di Indonesia hampir mencapai 170.000 jiwa.[1][2][3]
4
Baru-baru ini,Indonesia dikejutkan oleh gempa berekuatan 6.5 SR yang terjadi di Kabupaten Pidie Jaya Aceh dan menyebabkan korban ratusan dan kerugian materil yang tidak sedikit. Tentunya ini semua berkaitan dengan bagaimana cara kita agar bisa meminimalisir korban gempa dan kerugian materil yang ditimbulkan oleh gempa tersebut dan gempa-gempa yang akan terjadi nantinya. Kawasan Pidie Jaya menjadi sasaran gempa dengan guncangan besar yang memicu gempa susulan karena termasuk dalam zona merah. Dalam peta kebencanaan, daerah Sumatra, Jawa juga Selat Sunda termasuk kategori merah karena terdapat patahan aktif. Oleh karna itu, diperlukan suatu metode untuk meningkatkan keakuratan hiposenter dalam menganalisa suatu pusat gempa di seluruh daerah tersebut.[4]
Hiposenter/episenter gempa digunakan sebagai acuan mengenai lokasi gempa dan juga prediksi mengenai patahan atau daerah subduksi di suatu daerah.Hiposenter tersebut biasanya ditentukan menggunakan dasar gelombang Primer dan menggunakan korelasi silang (Geiger’s Method). Akan tetapi, hiposenter di suatu daerah sering kali mengalami kesalahan atau error yang disebabkan oleh penentuan waktu tiba gelombang P dan S.Tercatat 22 dari 30 gempabumi yang dilaporkan oleh Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) dari tahun 2007 sampai 2010 salah dalam memberi informasi mitigasi mengenai tsunami. Hal ini dikarenakan magnitude dan lokasi yang tidak terlalu akurat. Maka dari itu,hypoDDsoftware yang menggunakan metode Double- Difference bekerja secara iterasi (pengulangan) yang membuat lokasi titik gempa
5
akan semakin akurat danakan sangat membantu dalam mitigasi bencana di daerah rawan gempa tersebut.[4][5]
1.2.Rumusan Masalah
Masalah pada penelitian ini adalah:
1. Bagaimana perbandingan hiposenter sebelum dan setelah direlokasi?
2. Seberapa besar perbedaan hiposenter sebelum dan setelah direlokasi?
3. Bagaimana perbandingan hiposenter antar instansi internasional?
1.3.Batasan Masalah
Batasan pada masalah diatas adalah:
1. Wilayah yang di teliti yaitu meliputi Jawa, Sumatra serta Selat Sunda, rentang waktunya yaitu dari 1 Januari 2015 sampai dengan 30 Juli 2015.
2. Data yang digunakan merupakan data perubahanarrival-time dari seluruh stasiun pencatat berdasarkan gempa yang terjadi di wilayah penelitian yang terekam di Regional 2 Balai Besar Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika Wilayah II Ciputat.
3. Digunakan software ph2dt dan hypoDD dalam menerapkan metode Double- Difference dalam merelokasi kesemua event gempabumi.
1.4.Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Mendapatkan relokasi hiposenter gempabumi yang lebih akurat.
2. Mendapatkan persebaran lokasi hiposenter yang sudah terelokasi.
6
1.5.Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah:
1. Sebagai perbandingan hiposenter sebelum dan sesudah direlokasi.
2. Sebagai perbaikan hiposenter yang lebih akurat dan mempresentasikan lokasi seismisitas sesuai dengan daerah penelitian
1.6.Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari 5(lima) bab, yaitu:
1. Bab 1 Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang penulisan, judul, tujuan, rumusan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
2. Bab 2 Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan teori metode yang digunakan yaitu metode Double- Difference.
3. Bab 3 Metode Penelitian
Bab ini berisikan tentang hasil yang didapatkan dari pengolahan data dan pembahasan mengenai hasil pengolahan data yang didapatkan.
4. Bab 4 Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisikan tentang hasil yang didapatkan dari pengolahan data dan pembahasan mengenai hasil pengolahan data yang didapatkan.
5. Bab 5 Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang didapatkan dari hasil analisis dan perhitungan data.
7
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Gempabumi Akibat Sistem Tektonik 2.1.1. Teori Tektonik Lempeng
Munculnya gempabumi bisa dipaparkan dengan teori skala besar lempeng atau lempeng tektonik. Teori dari lempeng tektonik ini adalah teori yang diambil dari teori apungan benua dan penjalaran dasar laut
.
Hal ini disadari oleh pengamatan bahwa aktivitas seismik yang sering terjadi adalah pada batas lempeng tektonik. Lempeng tektonik dibagi menjadi 20 lempeng besar dengan tebal mencapai 70 sampai100 km yang bisa dilihat seperti gambar di bawah ini:Gambar 2. 1Lempeng Tektonik di Dunia(Elnashai dan Sarno, 2008)
Lempeng tektonik adalah lempengen batu kaku yang besar dan stabil dengan ketebalan mencapai 100 Kilometer, membentuk kerak atau litosfer dan
8
bagian dari mantel atas bumi. Kerak adalah batu lapisan luar dengan internal struktur geologi yang kompleks dan mempunyai ketebalan yang tidak seragam, 25 - 60 km di bawah benua dan 4 - 6 kmdi bawah lautan.Mantel adalah bagian dari interior bumi di bawah kerak, membentang dari kedalaman sekitar 30 km sampai 2.900 kmterdiri dari batuan silikat padat. Litosfer bergerak berbeda-bedapada astenosfer, yang merupakan lapisan yang tidak lebih kasar tetapi lebih panas dan tebalnya sekitar 400 km di kedalamansekitar 50 km dari mantel atas. Gerakan horizontal litosfer disebabkan oleh arus konveksipemindahan melalui zat cair atau gas yang terdapat di dalam mantel. Kecepatan gerakan adalah sekitar satu sampai sepuluh cm per tahun. Pergerakan lempeng saat ini dapat dilacak langsung berdasarkan pengukuran geodetik, seperti interferometri panjang, laser satelit dan sistem penentuan posisi global (GPS).
Gaya tektonik yang lumayan besarterjadi di tepi lempeng. Hal ini disebabkankarena gerakan relatif litosfer-astenosfer yang kompleks. Kekuatan ini terjadi karena perubahan secara fisika dan kimia dan mempengaruhi geologi dari lempeng yang saling berdekatan. Akan tetapi, hanya litosfer yang memiliki kekuatan yang besar dan sifat yang rapuh serta patah sehingga menyebabkan gempa bumi.
2.1.2. Karakteristik Batas Lempeng Tektonik
Menurut teori pergeseran benua, litosfer dipecah menjadi 15 lempeng tektonik termasuk benua dan kerak samudera. Batas-batas lempeng tersebut juga bisa disebut sebagai zona cincin api.
9
Gambar 2. 2Macam-macam jenis batas lempeng di Bumi. (USGS)
Batas-batas lempeng diatas dapatdijelaskan sebagai berikut ini:
a. Batas divergen (zona patahan)
Batas divergen merupakan lempeng tektonik yang memecahdiri satu sama lain dan mengakibatkan efusi magma atau litosfer yang menyimpang dari interior bumi. Peretakan/patahanyang terjadi similar dengan terjadinya susunan gunung bawah laut (mid-ocean ridge), yang dimana kerak samudera baru dan litosfer yang terjadi dikarenakan pergerakan lantai samudera (sea floor spreading).Sebaliknya di tempat patahan tersebut tidak ada kerak atau litosfer yang dihasilkan.Gunung bawah laut bisa saja akan terbentuk apabila keretakan terus berlanjut secara terus menerus yang menandai batas divergen antara dua lempeng tektonik. Pegunungan bawah laut Atlantik adalah contoh dari batas lempeng divergen. Luas permukaan bumi tidak berubahdengan waktu. Hal ini menyebabkan penciptaan litosfer baru
10
yang akan berakibat kepada rusak nya lempeng tektonik yang lain akibat gaya yang diakibatkan di kerak.
b. Batas konvergen (zona subduksi)
Yaitu lempeng tektonik yang berdekatan, bertemu dan bertabrakan. Pada proses subduksi lempeng tipis akan tertimpa oleh lempeng yang lebih besar, yang dikenal sebagai 'dorongan bagian bawah pelat', menjadi zona tumpang-tindih yang juga disebut sebagai 'Zona Benioff-Wadati' yang kedalaman nya mencapai 650- 700 Km, jenis zona zona konvergen di Bumi ada 2 macam. Jenis pertama terjadi ketika dua lempeng yang terdiri dari litosfer di samudera bertabrakan. batuan di samudera bersifat mafik, dan berat dibandingkan dengan batuan di benua; Oleh karena itu,lempeng tersebut tenggelam dengan mudah dan hancur di zona subduksi. Tipe kedua dari batas konvergen terjadi ketika kedua lempeng yang saling bertubrukan terdiri dari dua batasan dari litosfer benua. Contoh dari tipe kedua adalah sirkum pasifik.
c. Zona transform
Yaitu dua lempeng yang saling berdekatan dan melewati satu sama lain tetapi sama sekali tidak membentuk litosfer baru atau mensubduksi litosfer lain.
Zona transform dapat ditemukan baik dibenua atau di samudera. Lempeng- lempeng yang bertemu tersebut bisa menutup kemungkinan pegunungan bawah laut, Batas slip dapat menghubungkan zona baik divergen dan konvergenatau dua zona konvergen. Patahan San Andreas di California adalah contoh dari batas transform yang menghubungkan gunung-gunung.
Gaya yang diakibatkan lempeng yang cukup tinggi dan rekahan pada kerak disebabkan oleh proses subduksi. Pada permukaan lempeng tersebut akan 11
terjadi rapuhan akibat gesekan pada retakan dan ketika gempabumi terjadi maka gaya pada lempeng akan sangat berkurang. Normalnya gempabumi akan terjadi pada kedalaman ratusan kilometer. batas lempeng divergen membentuk ikatan sempit pada gempabumi dangkal di pegunungan bawah laut dan magnitudenya pun rata-rata lumayan besar.gempabumi dangkal dan menengahterjadi pada zona konvergen yang kedua batas lempeng nya bisa mencapai ratusan kilometer.
Teori tektonik lempeng memberikan penjelasan geologi sederhana dan umum untuk batas lempeng atau gempa bumi yang terjadi pada batas lempeng yang berkontribusi 95% dari pelepasan energi seismik di seluruh dunia. Namun, gempa bumi tidak terbatas hanya pada batas lempeng. Bisa juga terjadi di bibir lempeng atau patahan yang disebabkan karna pergerakan lempeng.[3]
2.2 Tatanan Tektonik di Indonesia
Letak terjadinya gempabumi berawal dari Sumatera, Jawa, Bali, NusaTenggara, sebagian berbelok ke Utara di Sulawesi, kemudian datang NusaTenggara sebagian ke timur Maluku dan Irian. Hanya pulauKalimantan yang jarang sekali ada sumber gempa kecuali sedikit. Hal ini dipengaruhi oleh kegiatan aktif lempeng tektonik antara Indo‐Australia yangbergerak menyusup di bawah lempeng dengan lempeng Eurasia, juga lempengPasifik yang bergerak ke arah barat.
Pertemuan antara lempeng-lempeng tektonik khususnya Indo-Australia dan Eurasia mempunya klasifikasi lempeng yaitu subduksi, dimana lempeng tersebut saling menindih satu sama lain menghadap ke utara yang menyebabkan
12
gempa sedang dan dangkal, tetapi pada daratan klasifikasi gempa yang terjadi ialah gempa sedang dan dalam.
Gambar 2. 3Lempeng aktif yang mengelilingi kepulauan Indonesia (Robert McCaffrey, 2009)
Beberapa tempat seperti di Jawa, Sumatra, Nusa Tenggara, Maluku, Irian Jaya, dan Sulawesi rawan terhadap goncangan gempa akibat daerah-daerah tersebut, berdekatan dengan kondisi geologi tektonik, yang menyebabkan tidak hanya zona subduksi, tetapi juga zona-zona sesar, terbentuknya gunung api aktif, tanah longsor dan lain-lain. Kedalaman dari gempabumi di Jawa bisa mencapai 700 Km dan di Sulawesi kedalaman nya bisa mencapai 300 Km. Semakin dangkal gempabumi maka efek yang ditimbulkan gempa semakin besar.
13
Peristiwa gempabumi di Indonesia didasarkan kepada lempeng tektonik yang dimulai pada masa Kenozoikum yang dalam prosesnya terbagi menjadi beberapa tahapan tabrakan (collision) tektonik. Tabrakan tersebut kira-kira terjadi 50 juta tahun yang lalu di lempeng benua India dan Asia dan terus berjalan selama 7 juta tahun, dimana busur sunda bagian timur mulai terbentuk.
2.3. Gempabumi
Gempabumi atau gempa adalah peristiwa bergetarnya bumi akibat pergerakan lapisan batuan pada kulit bumi secara tiba‐tiba akibat pergerakan lempeng‐lempeng tektonik di kerak. Gempabumi yang disebabkan oleh aktivitas pergerakan lempeng tektonik disebut gempabumi tektonik. Tetapi, gempabumi bisa saja terjadi akibat aktifitas gunung berapi yang disebut sebagai gempabumi vulkanik yang dijelaskan dibawah ini:
a. Gempa vulkanik:Gempa ini adalah akibat dari gaya yang diakibatkanoleh letusan gunungapi. Getaran tanah hanya terasa di lereng gunung atau di daerah sekitar kaki gunung.
b. Gempa tektonik:Gempa ini terjadi sebagai akibat peristiwa patahnya lapisanbatuan pada lempeng tektonik akibat stress yang sudah mencapai batas elasitas pergerakan lempeng tektonik, di dalam bumi terjadi proses geologi yang mengakibatkan tegangan tegangan dan regangan-regangan. Jika tegangan dan regangan ini meningkat dan melampaui batas kekuatannya lapisan bumi tersebut patah. Akibat dari patahan, tenaga yang dikekang akhirnya lepas dalam bentuk getaran ke seluruh permukaan bumi. Getaran yang seperti ini disebut gempa bumi tektonik.
14
Pergerakan yang mendadak dari lapisan batuan jauh di dalam bumi mengeluarkan energi yang dikeluarkan ke seluruh arah adalah berupa gelombang seismik. Gelombang tersebut menimbulkan getaran yang sanggupmenghancurkan segala sesuatu dipermukaan bumi seperti rumah dan insfrastruktur,ketika gelombang ini mencapaipermukaan bumi.Lain hal dengan letusan gunung api dan bencana alam lain yang didahului dengan bukti dan gejala yang muncul ketika belum terjadi, gempabumi selalu datang tanpa diduga dan mengejutkanyang berakibat pada kepanikan warga.
Akibatdari gempabumi luar biasa dahsyat lantaranmencakup wilayah yang sungguh luas di bumi, bahkan melintas batas teritorial negara dan antar‐benua.
Sifat getaran gempabumi yang sangat kuat danmerambat ke segala arah, dapatmembuat rusak dan hancur bangunan‐bangunansipil yang kuat sekalipun, sehingga banyakmemakan korban nyawa manusia. Bahkan gempabumi sering diikuti oleh bencana alam yang jauh menakutkan yaitu berupa tanah longsordan tsunami. [6]
2.3.1 Skala Kekuatan Gempa
Skala kekuatan gempa tidak hanya berdasarkan magnitude. Tetapi, banyak faktor selain magnitude yang menentukan besarnya kerusakan yang diakibatkan gempa contohnya pada fenomana alam biasanya yaitu jenis patahan, lokasi, pusat gempa, mekanisme fokal, dll. Juga pada jenis geologi dan morfologi yang menyebabkan bermacam-macam getaran gempa seperti pada kejadian retaknya permukaan tanah, tsunami dan juga longsor. Maka skala gempabumi dibagi menjadi dua yaitu yang didasarkan pada Magnitude dan Intensitas. [7][8]
15
a. Magnitudo
adalah ukuran kuantitatif ukuran gempa bumi dan dimensi sesar. Hal ini didasarkan pada amplitudo maksimum gelombang tubuh atau gelombang permukaan seismic. Yang pertama mencoba untuk menentukan skala besarnya dibuat di Jepang oleh Wadati dan di California oleh Richter pada 1930-an. Banyak dari skala ini adalah frekuensi yang bergantung karena mereka mengukur amplitudo gelombang seismik dengan sifat yang berbeda. Timbangan yang berhubungan langsung dengan parameter sumber juga telah diusulkan. Ini tidak tergantung pada gelombang spesifik dan karenanya frekuensi nya tidak bergantung. Timbangan besarnya paling umum dijelaskan di sini:
1. Magnitudo Lokal (ML): Magnitudo yang didasarkan kepada pengukuran alat yang jarak maksimal nya hanya 600 km metode ini dikenalkan oleh Richter untuk menghitung magnitude lokal. Nilai amplitudo yang digunakan untuk menghitung magnitudo lokal adalah amplitudo maximum gerakan tanah (dalam mikron) yang tercatat oleh seismograph torsi (torsion seismograph) Wood-Anderson
2. Magnitudo Gelombang Badan (MB): Magnitudo gempa yang diperoleh berdasar amplitudo gelombang badan (P dan S) disimbulkan dengan mb.
Dalam prakteknya, gelombang badan tidak tergantung pada kedalaman dan energi dari sumber. Sudah tentu rumus yang dipakai untuk menghitung mb ini dapat digunakan disemua tempat (universal). Tapi perlu dicatat bahwa faktor koreksi untuk setiap tempat (stasiun gempa) akan berbeda satu sama lain.
16
3. Magnitudo Gelombang Permukaan (MS): Magnitudo yang diukur berdasar amplitudo gelombang permukaan. secara praktis amplitudo gerakan tanah yang dipakai adalah amplitudo maksimum gelombang permukaan, yaitu gelombang Rayleigh. Magnitudo ini biasanya dipakai jika terjadi gempa yang besar.
Sayangnya pada perhitungan magnitude ini tidak bisa mengkarakteristikan gempa yang dalam maupun yang dangkal.[6]
b. Skala intensitas
yaitu skala yang tidak terpaku pada instrument apapun, skala ini hanya ditentukan oleh keadaan setelah gempa, contoh skala gempa berdasarkan skala intensitas yaitu skala SIG yang dibuat oleh BMKG.
Tabel 2. 1 Skala SIG BMKG (bmkg.go.id) Skala
SIG
Warna Deskripsi Sederhana Skala MMI PGA
I Putih Tidak Dirasakan (Not Felt) I-II <2.9
II Hijau Dirasakan (Felt) III-V 2.9-88
III Kuning Kerusakan Ringan (Slight Damage) VI 89-167
IV Jingga Kerusakan Sedang (Moderate Damage) VII-VIII 168-564
V Merah Kerusakan Berat (Heavy Damage) IX-XII >564
17
2.4. Gelombang Seismik
Gempa dihasilkan oleh dua jenis gelombang seismik: gelombang badan dan gelombang permukaan. Getaran yang terjadi umumnya merupakan kombinasi dari gelombang tersebut, terutama pada jarak yang dekat dengan sumber.
2.4.1 Gelombang Badan
gelombang tubuh menjalar melalui lapisan interior bumi. Mereka termasuk gelombang longitudinal atau primer (Juga dikenal sebagai 'gelombang P') dan melintang atau gelombang sekunder (juga disebut 'gelombang S').
(a)
(b)
Gambar 2. 4Gelombang P (a) dan Gelombang S (b).(Elnashai dan Sarno, 2008)
Gelombang Badan (P dan S) dinamakan karena waktu tiba kedua gelombang tersebut yang dihitung dengan seismograf. Gelombang P (Primer) relatif lebih cepat dibandingkan gelombang S, gelombang P dapat menempuh dari 1.5 sampai 8 kilometer per detik, sedangkan gelombang S (Sekunder) lebih
18
lambat, kira-kira sekitar 50% sampai 60% kecepatan gelombang P.Tetapi kecepatan gelombang tersebut merambat sesuai dengan densitas di lapisan bumi dan kedalaman nya.
Vp = �
𝜆𝜆+2𝜇𝜇𝜌𝜌= �
𝑘𝑘+𝜌𝜌43𝜇𝜇 km/sTabel 2. 2Kecepatan Gelombang P dan S sesuai dengan Tipe Lapisan dan Kedalaman(Elnashai dan Sarno, 2008)
Lapisan Bumi Kedalaman(KM) Gelombang P(KM/s)
Gelombang S(KM/s)
Kerak 10-30
40
6.57 8.12
3.82 4.42
Mantel Atas 220 400 670
8.06 9.13 10.75
4.35 5.22 5.95
Mantel Bawah 1,200 2,885 2,890
11.78 13.72 8.06
6.52 7.26 0.00
Inti Luar 3,800
5,150
9.31 10.36
0.00 0.00
Inti Dalam 5,155 6,371
11.03 11.26
3.50 3.67
19
2.4.2 Gelombang Permukaan
Satu lagi gelombang seismik adalah gelombang permukaan.
Gelombang permukaan menjalar di lapisan luar dari kerak bumi. Gelombang ini merupakan gelombang yang paling dominan di permukaan yang dangkal dibandingkan gelombang tubuh yang baik di gempang dangkal maupun gempa yang dalam kekuatan nya relatif sama karna durasi yang panjang yang dihasilkan oleh interferensi konstruktif dari gelombang tubuhyang sejajar dengan permukaan tanah dan berbagai batas yang mendasari.
(a)
(b)
Gambar 2. 5Gelombang Rayleigh (a) dan Gelombang Love (b) (Elnashai dan Sarno, 2008)
Gelombang tersebut menjalar ke permukaan bumi dengan amplitudo yang mengalami kesusutan. Gelombang yang paling diutamakan adalah yang biasa
20
disebut dengan gelombang Rayleigh dan gelombang Love. Gelombang Rayleigh, terbentuk akibat interaksi dari gelombang P dan S (vertikal) dengan Permukaan bumi. Sementara gelombang love terjadi akibat interaksi antara gelombang S (Horizontal) atau biasa disebut gelombang SH yaitu gelombang S yang terpolarisasi pada bidang horizontal dengan permukaan yang lunak.[4][9]
Vs = �
𝜇𝜇𝜌𝜌2.5Aplikasi Pencatatan Gempa SeisComP
SeisComP (The Seismological Communication Processor) adalah suatu konsep untuk jaringan system seismografik yang memungkinkan kombinasi dari perolehan data umum, protokal transfer data real time, pengolahan untuk menentukan lokasi, kedalaman, magnitude dan parameter-parameter lain, aplikasi ini dikembangkan oleh jaringan GEOFON dan projek lebih jauh dari MEREDIAN (“Mediterranean-European Rapid Earthquake Data Information and Archiving Network”) dan GITEWS (German-Indonesian Tsunami Early Warning System).
Aplikasi SeisComP mempunyai beberapa sub paket yang diantaranya:
1. Acquisition (Akuisisi)= Yang termasuk didalamnya server SeedLink dan plugins untuk memperoleh data dari bermacam layar pengolahan. Dan yang
termasuk juga adalah slarchive-SeedLink klien untuk mengarsif data di penyimpanan lokal menggunakan SDS (SeisComP Data Structure)
2. Autopick (Picking Data Otomatis) = Membuat daftar pickyang digunakan sebagai penentuan lokasi otomatis dari kejadian gempa dan merekam bentuk gelombang yang terjadi.
21
3. Autoloc = Digunakan untuk membuat daftar lokasi gempa secara otomatis.
4. Slmon = Membuat halaman situs web yang menampilkan data dan kejadian umpan latensi dari stasiun
5. Seisgram = Menampilkan waktu real-timebentuk gelombang dari beberapa stasiun.
6. Qplot = Menampilkan bentuk gelombang dalam format yang menyerupai perekam, bisa juga untuk membuat file berformat GIF yang ditampilkan di halaman situs web.
7. Analysys = Berguna untuk menganalisa bentuk gelombang dan mengkoreksi pickingmanual.
Gambar 2. 6.Contoh Ruang Kerja SeisComP Yang Berada di PGN Jakarta
Komponen SeisComP adalah sebagai berikut:
22
1. Retrieve: Mengambil data bentuk gelombang dari stasiun jarak jauh, Arsipkan dan kirimkan ke klien berdasarkan permintaan.Modul: SeedLink, slarchive dan ArcLink
2. Processes: Proses data waveform secara otomatis dan memancarkan parameter yang diturunkan seperti picks, amplitudo, besaran, hiposenter dan kejadian.Modul: scmaster, scautoloc, scautopick, scamp,Scmag dan scevent 3. Provides:Menyediakan antarmuka pengguna grafis untuk dianalisis dan
diverifikasiHasil dan bentuk gelombang secara interaktif baik secara realtime maupunSebagai post event analysis, Modul: scrttv, scmv, scolv dan scesv
Gambar 2. 7 Contoh Display MapView SeisComP3
Gambar di atas adalah contoh salah satu displaydari aplikasi SeisComP, MapView disini berguna sebagai langkah awal dari pencatatan gempa ketika gempa itu terjadi, Pada table “Groung Motion Legend” disana adalah letak dan kecepatan gelombang dari gempa, pada table “Triggering Station” adalah letak
23
terjadinya suatu gempa yang terekam oleh stasiun, pada tabel “Station Showing The Recent Ground Motion” adalah perekaman sementara dari pergerakan dari gelombang gempa.
Gambar 2. 8Contoh 2 Display MapView SeisComP3
Pada tabel “Epicentre” berisi lokasi gempa sementara yang terekam oleh stasiun, pada tabel “ Associated Station” berisi lokasi stasiun terkait yang merekam kejadian gempa, tabel “Spreading S-Wave” menginformasikan besar cakupan gelombang S, tabel “Spreading P-Wave” menginformasikan besar cakupan gelombang P, dan tabel “Earthquake Information” berisi data gempa dengan parameter-parameter seperti Origin Time, Magnitudo, Tipe Magnitudo, Lintang, Bujur, dan Kedalaman.
24
Gambar 2. 9Display TraceView SeisComP3
Gambar diatas adalah contoh gambar dari bagian Aplikasi SeisComP yaitu TraceView, fungsi dari TraceView disini adalah secara khusus mendeteksi adanya getaran gempa yang terjadi di permukaan bumi, ketika gempa terjadi, maka pada tab traceview terlihat ada gelombang yang memiliki amplitude yang berbeda dari gelombang-gelombang pada umumnya. yang memungkinkan agar kita melihat besar gempa, maka kita perlu mem-picking gelombang tersebut agar dapat terlihat parameter-parameter gempa yang kita baru saja pick.
25
Gambar 2. 10Display EventSummaryView Pada SeisComP3
Setelah kita tadi masuk ke dalam tab TraceView kita mendapatkan pick dari gelombang gempa yang terjadi maka selanjutnya pada tab EventSummaryView kita mendapatkan parameter-parameter gempa yang terjadi, pada kotak yang bertuliskan “OriginTime” adalah waktu terjadiya gempa yang berisi tanggal dan waktu dalam satuan UTC. Pada kotak yang berisi “Prefered magnitude+depth” adalah magnitudo gempa dan kedalaman. Pada kotak yang berisi “Magnitude Information” adalah tipe magnitudo dan informasi magnitudo.
Pada kotak “Epicenter” berisi letak episenter gempa pada peta. Pada kotak yang berisi “Hypocenter information” adalah letak lokasi dalam latitude,longitudeserta kedalaman.
26
Gambar 2. 11Display OriginLocatorView pada SeisComP3
Pada kotak “Event summary” berisi ringkasan parameter kejadian gempa yang tadi sudah ditentukan. Pada kotak “Phase table” berisi gelombang- gelombang yang sampai ke permukaan bumi akibat gempa, berisi gelombang P dan gelombang S. Pada “Distance residual plot” adalah jarak residual. Pada tabel
“Import picks” adalah untuk memasukkan gelombang yang telah di olah sebelumnya, option ini hanya untuk melihat kembali hasil yang sudah dikerjakan.
Pada tabel “Manual Picker” berguna untuk memilih pickingevent gempa secara manual.[10]
2.5 Perbandingan Metode Double Difference Dengan Metode Lain
Metode awal yang biasa paling standar yaitu metode SED, metode ini adalah metode classic yang pernah dikembangkan oleh Geiger (1910) yang merupakan iterasi numerik dengan optimasi Gauss-Newton. Metode SED merupakan suatu metode pengolahan data gempa mikro untuk menentukan relokasi hiposenter,
27
pada umumnya digunakan model kecepatan 1-D yang harus ditentukan sebelum penghitungan relokasi atau bisa juga dengan literature dari model kecepatan global. Metode ini jikamempunyai hasil yang tidak cukup baik dibandingkan metode Double Difference dalam segi keakuratan, hal itu dikarenakan metode Double Differencemenganalisis koherensi semua hiposenter dalam satu cluster
dan mempunyai koherensi yang sangat mirip (mendekati satu). Dalam hal statistik, hasil metode Double-Difference juga memiliki tingkat kepercayaan yang lebih besar, karena memiliki nilai RMS waktu tempuh yang lebih mendekati 0.
[11][12]
Selanjutnya metode JHD (Joint Hypocentre Determination), metode JHD secara simultan akan menginversi waktu tempuh sekelompok hiposenter untuk mendapatkan lokasi hiposenter. Perbandingan metode SED dan JHD terletak pada besaran pada koreksi stasiun sebagai koreksi terhadap kesalahan akibat model kecepatan 1-D yang digunakan. Metode JHD terbukti mengurangi error akibat kesalahan lateral model kecepatan dan memberikan posisi hiposenter yang lebih baik dibandingkan metode SED. Dibandingkan metode JHD, metode Double- Difference dalam proses untuk mencari hiposenter lebih efisien karna data-data
dapat direlokasi dengan baik tanpa koreksi stasiun.[8][12]
Metode SED dan JHD hampir sama, maksimal perbedaan lokasi relokasi hiposenter kedua metode tersebut adalah 20m (dalam penelitian gempa vulkanik gunung kelud) dan terkonsentrasi disekitar Kawah Gunug Kelud. Persebaran hiposenter setelah direlokasi keseluruhan memiliki pola yang teratur.
28
Secara sifat fisika hasil relokasi metode Double Difference mempunyai hasil yang lebih baik dari metode JHD dan SED. Karena, metode Double- Difference mempunyai koherensi yang sangat mirip dan mempunyai residual yang
lebih baik walaupun tidak harus menghitung koreksi stasiun seperti metode JHD.[8][12]
2.6 Metode Double Difference
Metode Double-Difference pada umunya adalah teknik yang memungkinkan relokasi hiposenter secara simultan pada jumlah besar gempabumi. Teknik ini memungkinkan untuk menggunakan data gempabumi yang jaraknya berjauhan maupun berdekatan dengan cara menggabungkan perbedaan waktu perjalanan gelombang P dan gelombang S dari metode Cross- Correlation atau koreksi silang yang menghitung kesamaan antara 2 buah data
yang serupa.dapat menentukan jarak yang tak dapat ditentukan antara peristiwa terkorelasi yang membentuk multiplet yang berfungsi untuk keakuratan data korelasi silang sekaligus menentukan lokasi relatif dari multiplet lainnya.
Metode double difference berasal pada keadaan jika jarak hiposenter antara dua gempa bumi atau lebih, lebih pendek dibandingkan dengan jarak antara event dengan stasiun pencatatnya, maka ray path(Penjalaran Gelombang)antara
sumber gempa dan stasiun pencatat dapat dianggap sama.[15]
29
Gambar 2. 12Gambaran Metode Double Difference (Waldhauser& Ellsworth 1999)
Lingkaran kosong dan lingkaran yang hitam pada gambar di atas menunjukkan hiposenter yang terhubung dengan hiposenter yang ada di sekitarnya dengan data korelasi silang dan katalog. Garis putus-putus menunjukkan data katalog sedangkan garis utuh menunjukkan data korelasi silang. Lingkaran putih menunjukkan event gempa i dan j yang terekam pada stasiun i dan k dengan selisih waktu tempuh. Garis panah tebal (Δx) menunjukan hasil relokasi gempa yang dihitung menggunakan metode double-difference. Dan dt adalah perbedaan waktu perjalanan antara kejadian gempa I dan J yang terekam pada stasiun K dan I.[1]
I dan j yang tercatat pada stasiun pencatat yang sama (k & l) menghasilkan residual yang nilainya berbeda-beda tergantung keakuratannya, pada hypoDD perhitungan akan terus dilakukan sampai mendapatkan nilai residual terbaik.
30
2.6.2 Algoritma Double-Difference
Jika mengikuti Waldhausser & Ellsworth (2000), langkah awal dalam metode Double-Difference adalah mencari waktu tempuh dan hiposenter ke stasiun seismik.
𝑻𝑻𝒌𝒌𝒊𝒊 = 𝒕𝒕𝒊𝒊 + ∫ 𝒖𝒖𝒖𝒖𝒖𝒖𝒊𝒊𝒌𝒌 (2.1)
Dimana T, adalah Arrival Time, k adalah Stasiun, i adalah jumlah gempa, t’
adalah Origin Time. k adalah penjalaran gelombang. u adalah keadaan medan dan ds adalah panjang elemen lintasan. Karena hubungan antara travel-time dan lokasi gempa tidak linier, maka harus dilinierkan dengan ekspansi taylor.
𝝏𝝏𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊
𝝏𝝏𝝏𝝏∆𝝏𝝏𝒊𝒊 = 𝒓𝒓𝒌𝒌𝒊𝒊 (2.2) Dimana:
𝒓𝒓𝒌𝒌𝒊𝒊 = (𝒕𝒕𝒐𝒐𝒐𝒐𝒖𝒖 − 𝒕𝒕𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄𝒄)𝒌𝒌𝒊𝒊(2.3)
Persamaan (2) menghubungkan residual waktu tempuh, r, untuk satu kejadian, i, secara linier terhadap perturbasi Vektor ∆𝐦𝐦𝒊𝒊, yang merupakan perubahan parameter hiposenter x, y, z, dan waktu tempuh tsebagai waktu tempuh perjalanan didefinisikan sebagai selisih antara waktu tempuh yang terkalkulasi (tcal) dan waktu tempuh teramati (tobs). Persamaan ini hanya relevan untuk satu gempa.
𝝏𝝏𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝒊𝒊
𝝏𝝏𝝏𝝏∆𝝏𝝏𝒊𝒊𝒊𝒊= 𝒖𝒖𝒓𝒓𝒌𝒌𝒊𝒊𝒊𝒊(2.4)
Persamaan (4) menghubungkan parameter hiposenter relatif dua gempa bumi, i dan j. Perubahan dalam parameter, relatif dilambangkan dengan ∆𝐦𝐦𝒊𝒊𝒊𝒊, dimana
∆𝐦𝐦𝒊𝒊𝒊𝒊 =(∆dx𝑖𝑖𝑖𝑖, ∆dy𝑖𝑖𝑖𝑖, ∆dz𝑖𝑖𝑖𝑖, ∆dt𝑖𝑖𝑖𝑖). Derivatif parsial waktu, t, sehubungan dengan 𝐦𝐦𝒊𝒊𝒊𝒊 adalah komponen dari vektor kelambatan, Yang merupakan ray yang
31
menghubungkan sumber dan penerima. waktu perjalanan dua peristiwa, dengan asumsi kelambatan konstan Vektor, adalah:
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊
𝜹𝜹𝝏𝝏 ∆𝝏𝝏𝒊𝒊−𝜹𝜹𝒕𝒕𝜹𝜹𝝏𝝏𝒌𝒌𝒊𝒊 ∆𝝏𝝏𝒊𝒊=𝒖𝒖𝒓𝒓𝒌𝒌𝒊𝒊𝒊𝒊(2.5)
Waktu perjalanan residual dari dua kejadian, i dan j, untuk setiap fase, k (P atau S), ditentukan oleh Menghitung selisih waktu perjalanan yang diamati dan dihitung untuk kedua gempa tersebut. Selanjutnya, perbedaannya diambil antara waktu perjalanan yang diamati dan dihitung dari keduanya Acara. Jika kelambatan tidak konstan, maka Jika dijabarkan lebih spesifik maka dapat dihasilkan sebagai berikut:
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊
𝜹𝜹𝝏𝝏∆𝒙𝒙𝒊𝒊
+
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝜹𝜹𝜹𝜹 ∆𝜹𝜹𝒊𝒊
+
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝜹𝜹𝜹𝜹 ∆𝜹𝜹𝒊𝒊 + ∆𝒕𝒕𝒊𝒊
-
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝜹𝜹𝒙𝒙∆𝒙𝒙𝒊𝒊
-
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝜹𝜹𝜹𝜹∆𝜹𝜹𝒊𝒊
-
𝜹𝜹𝒕𝒕𝒌𝒌𝒊𝒊𝜹𝜹𝜹𝜹∆𝜹𝜹𝒊𝒊
-
∆𝒕𝒕𝒊𝒊 = ∆𝒖𝒖 (2.6)Proses perhitungan terus dilakukan sampai nilairesidual mendekati nol[13][16]
Waldhauser dan Ellsworth (2000)telah melakukan penelitian dengan metode double-differencedan membuat aplikasi nyata hypoDDdengan studi kasus patahan Hayward utara di California, iamenjadikan hasil struktur yang lebih fokus dibandingkan dengan metode sebelumnya. Begitu juga Dunn(2004) dalam tesisnya, ia telah mencoba menggunakan software hypoDD untuk menguji relokasi hiposenter gempa bumidalam melihat bentuk patahan yang lebih jelas terhadap tektonik zona seismikTennessee Timur. Dan juga Miyazawa (2007) yang juga dapat memperlihatkan metode double difference dapat meningkatkan lokasi gempa bumi mikro pada Cold Lakedan hasilnya pun tidak sembarangan.[16]
32
2.7. HypoDD
HypoDD adalah paket program computer dari fortran untuk merelokasi gempabumi dengan menggunakan metode Double-Difference(Waldhauser dan Ellsworth, 2000) Prosedur dasar dibalik relokasi hypoDD adalah untuk mengidentifikasi peristiwa yang bisa dipasangkan menjadi multiplet (pasangan gempa), dan mengidentifikasi stasiun yang dapat dihubungkan untuk melakukan koreksi waktu perjalanan terhadap stasiun yang lain, akhirnya sekelompok pasangan gempa dihubungkan bersama dalam kelompok dan solusi kuadrat terkecil untuk setiap cluster ditemukan untuk mencapai lokasi relatif. hypoDD berguna untuk relokasi gempa berkekuatan kecil, sering digunakan di daerah dengan sangat sedikit gempa besar[13][15]
Pada hypoDD ada 3 langkah yang sangat esensial dan penting untuk dilakukan,
1) Yang pertama yaitu pembentukan pasangan gempa dan hubungan nya ke gempa yang lain.
2) Selanjutnya, pembentukan cluster, dan terakhir
3) Menghitung relokasi gempa secara iterasi dengan metode double-difference.
Langkah yang paling awal dilakukan adalah menggunakan software ph2dt.
Ph2dt membuat link pada setiap pasangan gempa untuk mendekatkan pasangan gempayang lain(neighboring) yang antara lain dapat membuat klaster yang digunakan dalam relokasi gempa. Output dari ph2dt ini antara lain adalah :
a. Event.dat b. Dt.ct c. Stasiun.dat
33
Neighboring disini adalah suatu pasangan gempa yang mempunyai hubungan
dengan pasangan gempa lain pada radius tertentu.[15]
Parameter-parameter yang digunakan dalam ph2dt ini yaitu:
1. MAXDIST: yaitu adalah jarak maksimal antara pasangan gempa dan stasiun 2. MAXSEP: yaitu adalah jarak maksimal antara hiposenter gempa
3. MAXNGH: yaitu maksimal neighbors per pasangan gempa
4. MINLNK: minimal angka dalam menentukan pasangan gempa yang dibutuhkan neighbors.
Setelah mendapatkan outpun analisis dari program ph2dt, pasangan gempa yang berkaitan erat telah teridentifikasi dan terekam, dan selanjutnya dapat digunakan dalam input relokasi oleh program hypoDD
HypoDD dapat memproses kombinasi dari katalog dan korelasi silang.
Sementara tujuannya adalah untuk merelokasi gempa bumi dengan menggabungkan semua data yang tersedia, relokasi kejadian gempa menggunakan setiap data berguna untuk menilai konsistensi dan kualitas relatif antara keseluruhan data untuk menentukan bobot yang tepat yang diperlukan untuk menggunakan kumpulan data gabungan.
34
Gambar 2. 13. Parameter Penting Dalam Software HypoDD (Dunn, 2004) Parameter lain dalam menguatkan keakuratan software hypoDD antara lain adalah:
1. IDAT(Tipe data yang diolah): 1 = hanya mengambil data korelasi silang; 2 = hanya data yang terdapat pada katalog gempa ; 3 = data korrelasi dan katalog 2. IPHA(Fase gelombang yang diolah) 1 = gelombang P saja; 2= gelombang S
saja; 3 = gelombang P dan S
3. DIST: Maksimal jarak antara kejadian gempa dan stasiun
4. OBSCC, OBSCT: Minimal nilai dari korrelasi dan katalog data per kejadian gempa yang dibuat klaster, 0=tidak terbentuk klaster.
5. ISTART lokasi awal: 1 = mulai dari pertengahan klaster; 2 = mulai dari lokasi katalog.
35
6. ISOLV: solusi kuadrat terkecil, 1 = dekomposisi nilai singular (SVD); 2 = gradien konjugat (LSQR).
7. NSET: jumlah iterasi.
HypoDD meminimalkan residu antara perbedaan waktu tempuh yang diamati dan dihitung dalam prosedur iterasi, dan, setelah setiap iterasi, residu mengecil dan lokasi hiposenter gempa mengalami perbaikan. Jumlah kejadian gempa mungkin tidak akan sama sebelum dan sesudah direlokasi. Kejadian gempa bisa saja berkurang dikarenakan hubungan gempa yang lemah antara satu dan yang lain. [13]
36
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Daerah Penelitian
Daerah yang dijadikan sebagai acuan relokasi hiposenter yang penulis gunakan disini adalah seluruh stasiun yang tercatat pada regional II BBMKG Wilayah II Ciputat diambil dari Repositori BMKG pada tahun 2017. Batas wilayah pada penelitian ini wilayah Jawa Barat, Jawa Tengah, Sumatera Selatan dan juga Selat Sunda. Berikut adalah gambar peta seismisitas yang dijadikan sebagai data kejadian gempa yang direlokasi.
Gambar 3. 1 Peta Seismisitas Daerah Penelitian
37
3.2 Data Penelitian
Batasan magnitude pada data persebaran diatas yaitu 2.0 – 6.0 SR yang di didominasi oleh gempa yang kedalamannya kurang dari 100 Km, data tersebut adalah data gempa yang diambil dari proses penghitugan dengan gelombang P dan S oleh seismograf sampai pada tahap didapatkan hiposenter pada masing-masing gempa pada tanggal 1 Januari 2015 sampai dengan 30 Juli 2015. Keseluruhan data gempa bumi yang digunakan yaitu sebanyak 142 eventgempabumi dan total fase sebanyak 1645 yang diambil dari data Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika pada Januari 2017 yangmeliputi waktu kejadian gempa (UTC), longitude, latitude, kedalaman, magnitude, dan juga daerah terjadinya gempa.
Pada data penelitian ini digunakan 58 stasiun yang letaknya di regional II.
Berikut adalah gambar stasiun yang mencatat pada penelitian ini.
Gambar 3. 2Stasiun pencatat gempabumi yang digunakan dalam data penelitian. Selain dilengkapi dengan data stasiun penelitan ini juga menggunakan data kecepatan global, yaitu kecepatan global ak135-F.
38
Gambar 3. 3Model Kecepatan ak135-F (www.iris.edu)
3.3 Perangkat Lunak Pengolahan Data
Pada penelitian ini penulis menggunakan berbagai aplikasi yang memudahkan penulis dalam melakukan pengolahan data dan seluruh data pendukung dalam penelitian. Software dan aplikasi tersebut ialah:
1. Ms. Excel : Ms. Excel disini digunakan sebagai perhitungan data perbandingan arrival time, yang digunakan sebagai data input untuk software ph2dt (yang berekstensi .pha), selain itu perangkat lunak ini juga sangat membantu untuk membuat grafik model kecepatan dan juga histogram.
2. Generic Mapping Tool (GMT) : perangkat lunak yang berdasarkan pada script untuk membuat pemetaan distribusi gempa, stasiun, dan juga cross section.
39
3. Notepad++ : perangkat lunak yang dipakai agar bisa merubah dan mengedit script pada GMT.
4. VMware Player: software ini memberi keistimewaan kepada pengguna OS Windows dalam menggunakan OS Linux sebagai virtual machine yang digunakan untuk menjalankan perangkat lunak hypoDD.
5. RedHat Enterprise Linux: software yang dapat menyerupai OS linux dan membuatnya menjadi lebih stabil dan sederhana digunakan dalam runninghypoDD.
6. HypoDD versi 1.3 : software ini adalah software yang menerapkan metode Double-Difference, software ini juga termasuk aplikasi ph2dt yang berguna
sebagai file input hypoDD, software ini hanya berjalan hanya di terminal linux atau OSyang serupa.
7. GeoRose : Aplikasi yang digunakan untuk membuat diagram rose.
3.4 Pengolahan Data
a. Relokasi gempabumi dengan metode Double-Difference
Data gempabumi yang telah diperoleh sebelumnya harus didapatkan perbedaan travel-time antara event gempa dengan fase dan ditulis berdasarkan file input ph2dt (berekstensi .pha) dan juga stasiun yang merekam (berekstensi .sta).
Lalu selanjutnya menentukan file ph2dt.inp yang digunakan sebagai Input dari program ph2dt yang digunakan sebagai parameter pada aplikasi ph2dt. Output dari program ph2dt merupakan file-file yang digunakan sebagai masukan untuk mengolah data menggunakan program hypoDD, yaitu diantaranya file dt.ct, event.sel, event.dat, dan ph2dt.log. Kemudian untuk menjalankan program ph2dt
40
digunakan RedHat dengan virtual player WMware berbasis Linux. didapatkan tampilan pada aplikasi ph2dt setelah di running adalah seperti berikut:
Gambar 3. 4Contoh display setelah running program ph2dt di software RedHat VMware
Kemudian tahap selanjutnya yaitu menganalisa file output dari ph2dt, biasanya file output tidak akan baik jika langsung menggunakan file ph2dt.inp dari contoh yang disediakan. Yang perlu di perhatikan dari tampilan output running di atas adalah pada baris yang bertuliskan “outliers” dan “weakly linked
events”. Semakin kecil nilai persen hasil outliersnya maka data akan semakin maksimal. Dan juga pada baris “weakly linked events” semakinkecil presentasenya maka errornya semakin kecil. Maka pada file input ph2dt yaitu ph2dt.inp harus di edit, yang harus di edit adalah maxsept(jarak maksimum antar
41
event) juga maxdist (jarak antar gempa ke stasiun). Jika sudah didapatkan nilai
yang baik maka didapatkan output:
1. Dt.ct : data katalog waktu tempuh gempa yang terhubung
2. Event.dat : data parameter gempabumi yang sudah terproses di ph2dt 3. Ph2dt.log : Laporan hasil running ph2dt
Setelah didapatkan nilai “outliers” dan “weakly linked event” yang bagus maka selanjutnya adalah memindahkan file output dari ph2dt yaitu dt.ct event.dat dan stasiun.dat ke folder hypoDD yang digunakan sebagai input pada aplikasi hypoDD. Lalu running aplikasi hypoDD yang hasil displaynya sebagai berikut :
Gambar 3. 5Contoh display setelah running hypoDD
Ketika selesai di run maka yang harus di perhatikan pertama adalah nilai CND yang bisa diperhatikan pada gambar diatas, nilai CND yang tertera belum
42
