Gambar 2.1 Hubungan Pulau Jawa dan Sumatra A=Miosen Awal dan B=Miosen Akhir (telah diolah kembali dari [5]).

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kondisi Geologi Regional Selat Sunda 2.1.1 Pembentukan Selat Sunda

Berbagai pendapat telah dikemukakan tentang model pembentukkan Selat Sunda, salah satu pendapat adalah menurut Rannefit yang berpendapat bahwa Selat Sunda terbentuk akibat adanya Kelurusan Bantam yaitu pergeseran di sepanjang sesar yang melintang pada bagian barat-Indonesia menuju ke arah utara-timur laut. Pergerakan Sesar Sumatra dengan arah barat laut-tenggara menghubungkan sistem sesar yang mendatar dengan Selat Sunda. Sesar Sumatra yang bergerak memisahkan sebagian potongan lempeng dari paparan Sunda. Menurut Hamilton, 1979; Huchon dan Le Pichon, 1984; Malod drr., 1995 Selat Sunda yang berlokasi di antara Pulau Sumatra dan Pulau Jawa merupakan zona transisi yang diakibatkan oleh perubahan arah dan kecepatan subduksi Lempeng Indo-Australia terhadap Lempeng Eurasia [5].

Gambar 2.1 Hubungan Pulau Jawa dan Sumatra A=Miosen Awal dan B=Miosen Akhir (telah diolah kembali dari [5]).

5

Menurut pendapat Hall tahun 1977 yang menyatakan bahwa awal mula Pulau Jawa dan Pulau Sumatra tergabung menjadi satu sebelum Miosen Atas yang digambarkan dengan Gambar 2.1 dan kemudian kedua pulau tersebut terpisah akibat adanya penyobekan. Pemisahan Pulau Jawa dan Sumatra akibat penyobekan menimbulkan celah sempit di antara kedua pulau tersebut. Sedangkan menurut pendapat Huchon dan Le Pichon (1991) terbentuknya Selat Sunda terjadi akibat adanya pergeseran menuju ke arah barat laut blok Sumatra-barat daya di sepanjang Sesar Sumatera bagian tengah [5].

Pada tahun 2008, Lina Handayani dan Hery Harjono melakukan rekonstruksi perkembangan tektonik daerah busur muka pada Selat Sunda bagian selatan. Rekonstruksi tersebut diaplikasikan untuk mengembangkan penelitian pembentukan geologi Selat Sunda. Hasil dari penelitian diperoleh bahwa daerah tektonik busur muka di bagian selatan Selat Sunda dapat dinterpretasikan dan diperoleh struktur bawah permukaan yang menjelaskan proses pembentukan Selat Sunda serta proses tektonik di area tersebut yang sesuai dengan Gambar 2.1 [5]. 2.1.2 Kondisi Geologi Daerah Penelitian

Daerah Kompleks Krakatau tersusun dari beberapa pulau yaitu Pulau Rakata, Pulau Panjang, Pulau Sertung dan gunung api Anak Krakatau yang tumbuh pada bibir kaldera gunung api Krakatau dan terletak di antara ketiga pulau tersebut. Morfologi pada gunung api Anak Krakatau dan Rakata memiliki bentuk morfologi kerucut yang ditemukan mulai dari ketinggian 500 hingga 813 meter yang terukur dari bagian muka laut. Morfologi kerucut gunung api Anak Krakatau tersusun oleh kerucut vulkanik tua dan kerucut vulkanik muda yang aktif. Bagian kerucut vulkanik tua telah menghilang akibat erupsi, yang kemudian menyatu kembali dengan kerucut vulkanik muda dan membentuk kerucut vulkanik aktif akibat tersusun oleh lapisan jatuhan piroklastik dan aliran lava pada gunung api Anak Krakatau [10].

Daerah Kompleks Krakatau tersusun dari formasi aluvial yang berasal dari sedimen klastik dengan batuan penyusun berupa krakal, krikil, pasir, lanau dan lempung. Secara umum batuan penyusun daerah Kompleks Krakatau adalah

6

batuan beku dengan densitas tinggi yang terdiri dari basalt hingga dasit yang dijumpai dalam aliran lava. Sedangkan batuan dengan densitas rendah merupakan batuan yang berasal dari batuan sedimen penyusun yang terdiri dari pasir, krikil, lempung, dan gamping [5].

Gambar 2.2 Peta geologi daerah Kompleks Krakatau [11].

Dari Gambar 2.2 diketahui bahwa produk vulkanik dari gunung api Anak Krakatau terdiri atas lava dan jatuhan piroklastik yang lebih mendominasi pada bagian barat dan timur gunung api Anak Krakatau dan Pulau Rakata. Kompleks Krakatau yang terletak di Selat Sunda memiliki kondisi batimetri yang sangat kompleks. Hal tersebut ditandai dengan adanya rangkaian tinggian (ridges) yang terdiri dari Semangko Horst, Tinggian Tabuan dan Tinggian Panaitan yang terdiri dari Graben Semangko bagian timur dan Graben Semangko bagian barat serta Graben Krakatau. Kedalaman yang dimiliki oleh zona Graben Semangko sekitar kurang dari 800 meter hingga lebih dari 1500 meter sedangkan zona Graben Krakatau berada pada kondisi yang lebih mendatar akibat pengendapan dari klastik vulkanik [5].

7 2.2 Zona Graben

Menurut Zenn, 1983 zona sesar Sumatra terputus di Selat Sunda dan tidak berlanjut ke Pulau Jawa. Pada Selat Sunda terjadi penunjaman dari oblig Sumatra dan Jawa serta adanya Kompleks Krakatau yang terletak di antara pertemuan zona rekahan dan dua zona graben [12]. Zona graben secara umum merupakan hasil dari patahan yang terjadi akibat adanya tenaga endogen. Graben memiliki ketinggian lebih rendah dan berada di antara dua daerah yang lebih tinggi [4]. Beberapa zona graben yang berada pada Selat Sunda di antaranya yaitu:

2.2.1 Graben Semangko

Letak posisi Graben Semangko yang berada pada Selat Sunda memiliki posisi antara Ujung Kulon dan Teluk Semangko serta berada di bagian barat dari gunung api Anak Krakatau. Graben Semangko dibagi menjadi dua yaitu Graben Semangko timur dan Graben Semangko bagian barat. Graben Semangko bagian timur yang terletak di bagian barat dari gunung api Anak Krakatau dipisahkan oleh Tinggian Krakatau. Luas Graben Semangko bagian timur yang meliputi dari utara, barat laut hingga selatan tenggara sekitar 20 km. Sedangkan Graben Semangko bagian barat memiliki luas sekitar 17 km yang tersebar dari arah utara-selatan. Graben Semangko memiliki struktur graben yang miring dan menunjam menuju bagian selatan dan berakhir di cekungan busur muka. Graben Semangko barat dibatasi oleh Tinggian Tibuan pada bagian timur dan Semenanjung Semangko pada bagian barat [5].

8

Gambar 2.3 Peta batimetri Selat Sunda dan sekitarnya (telah diolah kembali dari [5]).

Gambar 2.3 di atas menunjukkan posisi dan letak pembagian dari zona Graben Semangko bagian barat dan timur yang dipisahkan oleh Tinggian Tibuan dan Tinggian Krakatau.

9 2.2.2 Graben Krakatau

Graben Krakatau berada hampir sepanjang Ujung Kulon bagian utara hingga area Kompleks Krakatau di bagian selatan. Batas Graben Krakatau adalah sesar normal (sesar Krakatau timur) yang berorientasi dengan arah utara-selatan. Pada bagian barat Graben Krakatau dibatasi dengan Tinggian Krakatau [5]. Pembagian Graben Krakatau yang berada di Kompleks Krakatau terlihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Peta struktur Kompleks Krakatau (telah diolah kembali dari [5]). Pada Gambar 2.4 Graben Krakatau terbagi menjadi dua, yaitu Graben Krakatau bagian barat dan Graben Krakatau bagian timur. Graben Krakatau bagian barat terletak di antara Pulau Sertung dan Pulau Rakata. Sedangkan Graben Krakatau bagian timur terletak di antara Pulau Panjang dan Pulau Rakata.

10 2.3 Gunung Api Anak Krakatau

Gunung api adalah rekahan yang terdapat pada kerak bumi yang merupakan tempat dari cairan magma, gas maupun cairan lainnya yang keluar menuju permukaan bumi. Gunung api memiliki bentuk yang terbagi menjadi beberapa bagian yaitu:

1. Kerucut (terbentuk akibat endapan piroklastik maupun lava, ataupun dapat terbentuk dari kedua hal tersebut).

2. Kubah (terbentuk akibat adanya lava yang menerobos pada kawah dan membentuk sebuah kubah).

3. Kerucut Sinder (terbentuk akibat adanya scoria atau lapisan-lapisan material).

4. Maar (terbentuk karena akibat dari letusan freatik maupun freatomagnetik pada lereng atau kaki gunung api).

5. Pletau (terbentuk akibat lemparan leleran lava yang membentuk dataran tinggi).

Menurut teori tektonik lempeng menjelaskan bahwa lempeng-lempeng terluar dari bumi selalu bergerak secara relatif terhadap lempeng lainnya. Pergerakan dari lempeng tersebut terbagi menjadi tiga macam yaitu transform, divergen dan konvergen. Pergerakan transform terjadi akibat adanya dua lempeng tektonik yang saling bergerak sejajar dengan arah yang berlawanan. Kemudian pada pergerakan divergen terjadi akibat adanya pergerakan lempeng yang saling menjauhi satu dengan yang lainnya. Pada pergerakan ini terdapat zona subduksi yang menyebabkan manujamnya lempeng Samudra menuju ke dalam mantel bumi dan zona tumbukan yang menyebabkan terbentuknya pegunungan yang tinggi, seperti yang terjadi pada pegunungan daerah Himalaya [1].

Sedangkan pada pergerakan konvergen terjadi akibat adanya dua lempeng tektonik yang saling mendekat dan saling menumpu, mengakibatkan salah satu lempeng lebih menujam ke bawah maupun terdorong menuju ke permukaan. Pada pergerakan konvergen memiliki batas-batas tersendiri. Batas-batas yang terdapat pada pergerakan konvergen yaitu, batas antara lempeng benua dengan lempeng samudra. Terjadinya penunjaman lempeng samudra ke bawah lempeng benua memicu terjadinya jajaran gunung api. Sedangkan batas antara dua lempeng benua

11

yang meleleh di dalam astenosfer kemudian mulai membeku membentuk jajaran pegunungan non-vulkanik. Perbatasan antara dua lempeng samudra, dengan salah satu lempeng samudra yang menujam ke arah lempeng samudra lainnya akan memicu terbentuknya palung pada dasar laut dan jajaran gunung api vulkanik aktif [1].

Gunung api terbentuk oleh empat busur seperti pada Gambar 2.5 yang terdiri dari busur tengah benua, busur tepi benua, busur tengah samudra dan busur dasar benua. Busur tengah benua terbentuk akibat pemekaran pada kerak benua. busur tepi benua terbentuk akibat penunjaman kerak samudra menuju kerak benua. Busur tengah samudra terbentuk akibat pemekaran pada kerak samudra, sedangkan busur tepi samudra terbentuk karena terobosan magma pada daerah tepi kerak samudra.

Gambar 2.5 Proses pembentukan gunung api di permukaan bumi dan mekanisme peleburan batuan membentuk busur gunung api, busur gunung api tengah samudra, busur gunung api tengah benua dan busur gunung api dasar samudra

(telah diolah kembali dari [13]).

Menurut Katili pada tahun 1974 gunung api daerah Sumatra dan Jawa terbentuk akibat tumbukan yang terjadi antara kerak Samudra Hindia dan kerak Benua Asia. Pada daerah Sumatra terjadi penunjaman yang lebih kuat dan dalam sehingga

12

bagian akresi muncul menuju ke permukaan yang kemudian menciptakan pulau-pulau di atasnya yang dapat dilihat pada Gambar 2.6. Pada daerah di antara Pulau Sumatra dan Pulau Jawa terdapat gunung api yang muncul, yaitu gunung api Anak Krakatau.

Gambar 2.6 Tumbukan kerak benua dan kerak samudera yang menimbulkan munculnya gunung api (telah diolah kembali dari [13]).

Menurut Zen (1983) gunung api Anak Krakatau terletak di antara pertemuan zona graben dan zona rekahan dengan arah utara-selatan. Kompleks Krakatau dikontrol oleh pergerakan tektonik sistem Sesar Sumatra bagian selatan. Hal ini ditunjukkan dengan adanya dike dan rekahan di Pulau Rakata dan adanya struktur graben di Anak Krakatau [5].

Pada tahun 1883, gunung api Anak Krakatau terbentuk pada letusan proksimal dan terletak di dalam kaldera Krakatu. Titik letusan berada pada kedalaman 188 meter di bawah muka laut bagian selatan Kaldera dan segaris dengan kawah Danan dan Perbuatan. Letusan yang ditimbulkan oleh gunung Krakatau merupakan salah satu letusan yang dahsyat dengan adanya bencana dari awan panas dan tsunami. Suara letusan yang dahsyat pada saat itu terdengar hingga Alice Springs, Australia dan Pulau Rodrigues yang berlokasi dekat dengan Benua Afrika dengan jarak sejauh 4653 km serta debu vulkanik yang tampak di langit Paman Syam, New York, Amerika Serikat.

13

diperkirakan 30000 kali lebih besar dari letusan bom atom yang terjadi di Hirosima dan Nagasaki, Jepang. Korban jiwa yang ditimbulkan akibat letusan gunung api Krakatau menewaskan lebih dari 36000 jiwa. Akibat dari letusan Krakatau juga sangat berdampak pada lingkungan dan iklim dunia karena debu vulkanis yang menyelimuti atmosfer dari matahari, hingga akhirnya sinar matahari dengan daya yang redup bersinar kembali seletah satu tahun lamanya. Tsunami yang terjadi menjadi bencana tsunami terbesar yang terjadi hingga tahun 2004 pada daerah Samudra Hindia [1].

2.4 TOPEX

Konsep yang mendasar dari satelit gravitimeter adalah mendeteksi perubahan medan gravitasi bumi dengan cara megontrol perubahan jarak yang terjadi antara pasangan dua satelit gravitimeter pada orbitnya. Kedua satelit ini saling bergerak pada lintasan orbit dengan jarak satelit satu ke satelit kedua sejauh 220 km. Satelit gravitimeter mempunyai akurasi satu cm untuk tinggi geoid dan satu mGal untuk anomali gravitasi pada spasi grid 100 km di permukaan bumi atau dapat kurang dari 100 km [14]. Pada penelitian ini menggunakan data sekunder dari satelit TOPEX. TOPEX merupakan satelit terbesar kedua dan masuk ke dalam misi National Aeronautics and Space Administration (NASA) Planet bumi yang memiliki program berjangka panjang dan terkoordinasi mempelajari bumi secara utuh. Awal mula misi NASA dijalankan pada September 1991 dengan meluncurkan Satelit Riset Atmosfer Atas kemudiain berlanjut pada bulan Maret 1992 yang membawa misi Pesawat Ulak-Alik ATLAS-1 [15].

2.5 Metode Gravitasi

Metode gravitasi yaitu salah satu metode geofisika yang dapat menggambarkan daerah bawah permukaan berdasarkan pada perbedaa medan gravitasi bumi akibat adanya variasi densitas batuan dengan densitas lingkungan sekitar batuan tersebut [7, 16].

14 2.5.1 Prinsip Dasar Metode Gravitasi

Metode gravitasi adalah sebuah metode dengan berdasarkan pada konsep Hukum Newton mengenai gaya tarik menarik antara dua buah benda. Maksud dari konsep tersebut adalah gaya tarik menarik antara dua buah partikel atau benda yang memiliki massa sebesar M dan m dengan jarak antar partikel yang memisahkan sebesar r dari pusat massa sebanding dengan perkalian kedua partikel tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat dari r (jaraknya) [17]. Prinsip yang mendasari metode gravitasi dapat dituliskan melalui persamaan (2.1).

2 ˆ

(r) Mm

F G r

r

 (2.1)

Dari persamaan (2.1) menjelaskan bahwa 𝐹 (𝑟 ) merupakan gaya yang bekerja pada massa M yang disebabkan karena adanya m dan dengan arah M menuju m. G merupakan nilai konstanta gravitasi secara umum dengan nilai G=6,672×10-11 Nm2/kg2. Percepatan gravitasi bumi merupakan percepatan pada massa benda m akibat M dengan membagikan gaya dengan massa benda. Menggunakan persamaan dari Hukum Newton II untuk menemukan percepatan g dan mensubtitusikan gaya 𝐹 (𝑟 ) ke dalamnya serta mengganti variabel a menjadi g, maka: 2 ˆ GM g r r  (2. 2)

Dengan memasukkan asumsi dari nilai konstanta gravitasi G=6,672×10-11 Nm2_/kg2_{, massa bumi sebesar M=5,9742×10}24

kg dan jari-jari bumi sebesar r=6367×103 m3, maka nilai percepatan gravitasi bumi dapat diasumsikan sebesar g=9,8 m/s2. Medan gravitasi merupakan medan yang menyebabkan suatu benda bermassa m mengalami gaya gravitasi bumi. Medan gravitasi dari partikel yang memiliki massa m merupakan besar suatu gaya per satuan massa pada suatu titik tertentu dengan jarak sejauh r2 _{dari M, yang ditunjukkan dengan persamaan} sebagai berikut [7]:

15

 

2 2 (r) _{ˆ ˆ} F Mm m E r G r G r M Mr r    (2.3) Potensial gravitasi merupakan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya yang bergantung pada percepatan gravitasi bumi, potensial gravitasi juga menimbulkan medan yang bersifat konservatif [7].

 

 

U r E r    (2.4) sehingga U menjadi: Gm U r  (2. 5)

2.5.2 Koreksi Udara Bebas

Koreksi udara bebas adalah salah satu koreksi dalam metode gravitasi. Koreksi ini dipakai untuk menghilangkan perbedaan percepatan gravitasi bumi karena adanya perbedaan pada ketinggian di setiap titik pengukuran yang diambil [6]. Koreksi udara bebas dapat ditulis sebagai berikut:

2h ( )

FAA g r

r

  (2. 6)

Jika diasumsikan nilai g=980,625 mGal dan r=6367×103 _{m, maka nilai koreksi} udara bebas atau Free Air Corection (FAC) adalah sebesar -0,308h mGal/m [18]. 2.5.3 Koreksi Bouguer

Koreksi Bouguer digunakan untuk menghilangkan adanya efek kepadatan medan yang berada di atas geoid [19]. Nilai dari koreksi Bouguer tergantung dari massa jenis batuan dan ketinggian pada suatu titik pengukuran. Secara matematis dapat dituliskan dengan [20]:

2

BA  G h

(2.7)

Dengan mengasumsikan nilai π=3,14, π = 3.14 , G=6,672×10-11 _Nm2_/kg2_{, maka} nilai anomali Bouguer memiliki nilai sebesar 0,04190016_{ρh mGal [21].}

16 2.5.4 Koreksi Terrain

Koreksi Terrain atau koreksi medan dibutuhkan untuk mengoreksi adanya ketidakteraturan pengaruh sebaran massa pada suatu titik pengukuran [22]. Koreksi terrain dilakukan untuk menghilangkan pengaruh pada pengukuran yang diakibatkan oleh adanya efek topografi dan elevasi disekitar daerah penelitian serta mengurangi nilai pada pembacaan yang ideal [14]. Adanya bukit dan lembah mengakibatkan adanya pengaruh pada nilai gravitasi yang terukur. Bukit pada daerah penelitian mengakibatkan pegas pada alat gravitimeter mengalami penarikan ke atas yang menyebabkan pegas mengalami pemendekan dan dapat mempengaruhi nilai gravitasi pengukuran. Lembah pada daerah penelitian mengakibatkan berkurangnya nilai gravitasi yang terukur karena tidak adanya massa yang menarik pegas [23].

2.5.5 Anomali Bouguer Lengkap

Anomali gravitasi adalah selisish antara gravitasi observasi pada topografi dengan gravitasi teoritis pada topografi. Gravitasi teoritis merupakan nilai gravitasi yang diakibatkan oleh faktor non-geologi. Nilai gravitasi teoritis dipengaruhi oleh posisi lintang, masa di sekitar titik dan ketinggian. Anomali gravitasi dapat ditulis secara matematis sebagai berikut [7]:

obs teoritis

g g g

   (2.8)

dengan melibatkan nilai koreksi udara bebas maka gravitasi teoritis menjadi:

 

teoritis

g g  FAA (2.9)

Dengan g(ϕ) adalah gravitasi normal yang telah ditentukan oleh The International Association of Geodesy (IAG) yang secara matematis dapat dituliskan dengan g(ϕ)=978032,700(1+0,0053024sin2_{2ϕ) mGal. Serta FAA}

adalah koreksi udara bebas [7].

17

Massa yang terletak di antara datum dan permukaan tidak diperhitungkan. Grand dan West (1965) berpendapat bahwa massa yang terletak di antara permukaan topografi dengan bidang datum dibagi menjadi dua. Bagian pertama yaitu anomali gravitasi Bouguer sederhana. Dalam kata lain anomali yang dihasilkan setelah melakukan koreksi Bouguer dan koreksi udara bebas. Anomali gravitasi Bouguer sederhana dapat dituliskan dengan [7]:





obs teoritis

ABS g  g AB (2. 10)

Bagian kedua yaitu anomali gravitasi Bouguer lengkap dengan mendefinisikan bagian massa yang berada di atas bidang Bouguer dan massa yang hilang di bawah bidang Bouguer. Dengan kata lain anomali yang dihasilkan setelah melakukan koreksi medan dan anomali Bouguer sederhana. Maka anomali gravitasi Bouguer lengkap dapat ditulis secara matematis dengan [7]:

ABLABSTC (2.11)

dengan ABS adalah anomali Bouguer sederhana dan TC merupakan koreksi medan atau koreksi terrain.

2.6 Analisis Spektral pada Data Anomali Gravitasi

Menurut Indriana, 2008 analisis spektral merupakan analisis harmonik pada fenomena osilator harmonik alam. Dalam penelitian metode gravitasi, analisis spektral digunakan untuk menentukan estimasi kedalaman. Secara matematis dapat dituliskan dengan:

( ) ( ) ikx F k f x e dx









(2.12)

dengan F(k) adalah fungsi spektum sebagai fungsi frekuensi, f(x) adalah fungsi spektrum sebagai fungsi waktu dan k adalah bilangan gelombang, maka analisis spektral pada suatu lintasan penampang melintang dapat ditulis sebagai:

1 ( ) F U G F r     _{ }   (2.13)

18 dengan nilai F 1 r       sebesar, ' 0 ( )

1

2

k z z

e

F

r



k



  

 

 

(2.14)

dimana U merupakan potensial gravitasi, μ merupakan anomali rapat massa, G merupakan konstanta gravitasi dan r adalah jarak. Dengan memasukkan persamaan (2.14) ke persamaan (2.13), maka F(U) menjadi:

' 0 ( )

( )

2

k z z

e

F U

G

k

 





(2.15)

Pada lintasan data Anomali Bouguer Lengkap (ABL) dapat dituliskan menjadi: '

( 0 )

(

)

2

k z z

F gz



 

G e

 (2.16)

dengan F(gz) merupakan anomali gravitasi yang memiliki satuan mGal, k merupakan bilangan gelombang, z0 merupakan ketinggian pada titik pengukuran yang memiliki satuan meter dan z’ merupakan kedalaman anomali benda dengan satuan meter.Jika distribusikan pada rapat massa memiliki sifat tidak tentu yang mengakibatkan tidak ditemukannya korelasi pada nilai gravitasi, maka nilai anomali rapat massa (μ) akan dianggap 1, sehingga tranformasi Fourier anomali gravitasi menjadi:

 '

0

k z z

ACe  (2.17)

dengan, A adalah amplitudo dan C adalah nilai konstanta. Untuk mendapatkan korelasi antara bilangan gelombang (k), kedalaman (z0-z’) dan amplitudo (A) dapat dilakukan dengan melakukan logoritma pada persamaan (2.17). Maka didapatkan gradien antara spektrum amplitude lnA dan bilangan gelombang (k) sebagai:

 



'



0 ln A  k z z

19

dari persamaan tersebut dapat digunakan dalam membuat grafik hubungan antara lnA dan k untuk memisahkan estimasi kedalaman regional dan residual pada data anomali gravitasi [24].

Gambar 2.7 Kurva hubungan antara lnA dengan k (bilangan gelombang). Pada Gambar 2.7 dapat menentukan estimasi kedalaman pada setiap daerah dengan melihat hasil dari gradien persamaan garis lurus pada tiap daerah dengan k (bilangan gelombang) sebagai sumbu x dan lnA sebagai sumbu y. Pada daerah regional estimasi kedalaman diperoleh dari gradien persamaan garis lurus pada daerah regional, begitupula dengan estimasi kedalaman pada daerah residual dan Noise.

2.7 Filter Frekuensi (Pemisahan Anomali)

Filter frekuensi dilakukan dengan melakukan transformasi Fourier pada data spasial menjadi data frekuensi. Transformasi Fourier berfungsi untuk menghilangkan komponen frekuensi tertentu dan melakukan transformasi lainnya, yaitu transformasi invers kembali dalam data spasial yang kemudian akan terbentuk tampilan berbentuk kontur-kontur anomali [7]. Prinsip metode filter frekuensi yaitu merupakan filter yang digunakan untuk memisahkakn anomali regional dan residual sesuai dengan pengelompokan frekuensi masing-masing. Pada penelitian ini menggunakan beberapa filter, di antaranya yaitu:

20 1. Butterworth filter

Merupakan suatu filter yang berfungsi untuk menghilangkan frekuensi atau bilangan gelombang yang tinggi serta menunjukkan tampilan anomali yang memiliki frekuensi atau bilangan gelombang yang rendah yang menunjukkan bagian dari anomali regional.

2. Bandpass filter

Merupakan suatu filter yang berfungsi untuk menghilangkan frekuensi atau bilangan gelombang pada rentang tertentu dan menghasilkan anomali regional dan memisahkan antara noise dan residual [23].

2.8 Pemodelan Bawah Permukaan

Pemodelan bawah permukaan daerah penelitian dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode. Pada penelitian ini menggunakan metode-metode sebagai berikut:

2.8.1 Metode Forward Modeling

Metode forward modeling merupakan metode yang digunakan untuk menggambarkan bentuk penampang 2D dengan menghitung respon teoritis dan distribusi dari sifat sumber anomali gravitasi seperti pada Gambar 2.8 [25, 26]. Konsep forward modeling adalah mendapatkan data secara teori pada daerah penelitian dari pemodelan bawah permukaan. Interpretasi dari data gravitasi yang didapatkan dapat di analisis menggunakan konsep tersebut. Jika nilai error pada suatu model bawah permukaan kecil maka dapat diartikan bahwa hasil pemodelan tersebut sesuai atau mendekati bentuk bawah permukaan dari daerah yang diteliti [27].

21

Gambar 2.8 Proses forward modeling (telah diolah kembali dari [28]). 2.8.2 Metode Inversi

Pemodelan inversi merupakan model yang didapatkan secara langsung dari data penelitian [28]. Dengan mekanisme modifikasi pada model agar didapatkan kesamaan antara data hasil perhitungan dengan data pengamatan. Nama lain metode inversi disebut dengan data fitting karena mencari bentuk model yang sama dengan daerah yang diamati [27]. Pada penelitian metode inversi diaplikasikan ke dalam Grablox 16 dan Bloxer 1.6 [29].

Pemodelan inversi menggunakan software Bloxer 1.6 dilakukan dengan beberapa inversi, yang pertama adalah inversi base yang digunakan untuk mengurangi error dari data penelitian. Kemudian inversi densitas untuk mengetahui sebaran densitas di bawah permukaan daerah penelitian. Inversi terakhir adalah inversi ketinggian yang digunakan untuk mengurangi error ketinggian pada daerah penelitian [30]. 2.9 Densitas Batuan

Dengan menggunakan metode gravitasi, maka dapat memberikan gambaran struktur bawah permukaan bumi pada daerah yang diteliti berdasarkan pada variasi medan gravitasi bumi akibat adanya perbedaan densitas batuan yang ada pada daerah tersebut. Densitas atau rapat massa adalah suatu parameter fisis yang menggambarkan perubahan tipe batuan secara signifikan akibat adanya mineral

22

dan porositas yang dimiliki oleh suatu batuan. Densitas batuan atau rapat massa secara matematis dapat dituliskan dengan persamaan (2.19) [31].

m V

 

(2.19) dengan ρ adalah densitas dengan satuan kg/m3_{, m adalah massa dengan satuan kg} dan V adalah volume dengan satuan m3. Persamaan tersebut menjelaskan bahwa nilai densitas akan sebanding dengan massa batuan dan berbanding terbalik dengan volume batuan. Densitas rata-rata di bumi secara umum adalah sebesar 2,67 kg/m3. Namun karena bumi memiliki komponen yang tidak homogen maka densitas di setiap daerah akan berbeda-beda. Hal-hal yang menyebabkan nilai densitas batuan berbeda-beda adalah sebagai berikut:

1. Komposisi matrik batuan yang berbeda 2. Perbedaan porositas

3. Perbedaan saturasi

4. Perbedaan susunan kimia batuan

Densitas batuan yang didapatkan dari hasil penelitian dapat dicocokkan dengan peta geologi dan daftar densitas batuan pada Tabel 2.1 berikut:

Tabel 2.1 Daftar densitas batuan (telah diolah kembali dari [7]). Tipe Batuan Densitas

(g/cm3)

Densitas Rata-rata

(g/cm3)

Tipe Batuan Densitas (g/cm3) Densitas Rata-rata (g/cm3) Sedimen Lava 2,8-3-0 2,9 Tanah 1,2-2,4 1,92 Diabase 2,5-3,2 2,91 Lempung 1,62-2,6 2,21 Basalt 2,7-3,3 2,99 Gravel 1,7-2,4 2 Gabro 2,7-3,5 3,03 Pasir 1,7-3,2 2 Periodit 2,78-3,37 3,15

Batu Pasir 1,61-2,76 2,35 Batuan Beku Asam

23

Shale 1,77-3,2 2,4 Batuan Beku

Dasar

2,09-3,17 2,79

Batu Kapur 1,93-2,9 2,55 Batuan Metamorf

Dolomite 2,28-2,9 2,7 Quartzise 2,5-2,7 2,6

Batuan Sedimen

2,5 Schist 2,39-2,9 2,64

Batuan Beku Graywacke 2,6-2,7 2,65

Ryolite 2,35-2,7 2,52 Marble 2,6-2,9 2,75

Andesit 2,4-2,8 2,61 Serpentine 2,4-3,1 2,78

Granit 2,5-2,81 2,64 Slatte 2,7-2,9 2,79

Granodiorite 2,67-2,79 2,73 Gneiss 2,59-3,0 2,8 Phorphory 2,6-2,89 2,74 Amphibolite 2,9-3,04 2,98 Quartz Diorit 2,62-2,96 2,79 Eclogite 3,2-3,54 3,37

24 2.10 Penelitian-Penelitian Terdahulu

Beberapa penelitian telah dilakukan pada daerah Kompleks Krakatau, di antaranya yaitu sepeprti pada Tabel 2.2 berikut:

Tabel 2.2 Penelitian-penelitian terdahulu.

No Tahu

n Peneliti

Metode

Penelitian Hasil Penelitian

1 2016 Purna Sulastya dan Eko Yulianto

Metode survei lapangan dan analisis laboratorium.

Stratigrafi pada daerah tersebut memiliki endapan pasir di bagian bawah, endapan abu gunung api di bagian tengah dan endapan batu apung di bagian atas.

2 2018 Cholisina Anik Perwita, dkk. Metode gabungan pemantauan jarak jauh dengan pemantauan seismik.

Nilai Korelasi Pearson dengan nilai 0,53 pada gempa tremor, 0,47 untuk gempa akibat letusan dan temperatur maksimal yang tercatat pada puncak gunung api Anak Krakatau dengan rentang kenaikan 300 C hingga 700 _C.

3 2019 D. V. Oemaya

dan D Santoso Metode Gravitasi

Posisi ruang magma gunung api Anak Krakatau memiliki posisi miring yang berada di bawah kawah gunung api dan terdapat beberapa kubah dengan posisi barat laut menuju arah tenggara

Tabel di atas menunjukkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan di daerah Kompleks Krakatau dari tahun 2016 hingga 2019. Pada daerah Kompleks gunung api Anak Krakatau telah dilakukan beberapa penelitian. Pada 2016 telah dilakukan penelitian dengan menggunakan metode survey lapangan dan analisis

25

laboratorium. Hasil yang didapatkan menunjukkan secara umum bahwa stratigrafi pada daerah tersebut memiliki endapan pasir di bagian bawah, endapan abu gunung api di bagian tengah dan endapan batu apung di bagian atas. Sedangkan secara karakteristik didapatkan hasil bahwa besar butiran, mineral dan endapan dikelompokkan menjadi beberapa fasies, yaitu fasies pasir dari endapan tsunami, fasies abu gunung api yang ikut terangkat oleh tsunami dan fasies batu apung yang turut terangakat oleh tsunami [8].

Pada tahun 2018 telah dilakukan penelitian dengan memanfaatkan gabungan pemantauan jarak jauh dengan pemantauan seismik pada gunung api Anak Krakatau untuk mengetahui gambaran dari aktivitas gunung api Anak Krakatau. Penelitian tersebut memanfaatkan data sekunder yang berasal dari citra satelit Landsat 8. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah nilai korelasi Pearson dengan nilai 0,53 pada gempa tremor, 0,47 untuk gempa akibat letusan dan temperatur maksimal yang tercatat pada puncak gunung api Anak Krakatau dengan rentang kenaikan 300 _{C hingga 70}0 _{C serta tergambarkannya lelehan lava} pada gunung api Anak Krakatau di Lans Surface Temperatur (LST) [32].

Tahun 2019 penelitian telah dilakukan untuk memodelkan bawah permukaan 3D yang menunjukkan lokasi dan dimensi ruang magma menggunakan data gravitasi. Pemodelan 3D memanfaatkan peta anomali residual dan peta geologi pada daerah kompleks gunung api Anak Krakatau. Hasil yang diperoleh berupa posisi ruang magma gunung api Anak Krakatau memiliki posisi miring yang berada di bawah kawah gunung api dan terdapat beberapa kubah dengan posisi barat laut menuju arah tenggara [9]. Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan tersebut dapat diketahui bahwa pada daerah Kompleks Krakatau belum tersedia penelitian metode gravitasi menggunakan data sekunder TOPEX. Maka dari itu penelitian ini dilakukan untuk lebih mengetahui dan memahami struktur bawah permukaan daerah Kompleks Krakatau menggunakan data sekunder TOPEX.