Analisis Sedimen Kuarter Berdasarkan Pengukuran Mikrotremor (
Studi Kasus: Kabupaten
Gowa dan Kota Makassar
)
Ade Perdana S
1, Imran Ormar
2, Alimuddin Assegaf
31
Stasiun Geofisika Gowa, (BMKG)
2Jurusan Teknik Geologi, Prodi Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
3Jurusan Fisika, Prodi Geofisika, Fakultas MIPA, Universitas Hasanuddin
Sari
Penelitian ini bertujuan menganalisis ketebalan sedimen kuarter Kabupaten Gowa dan Kota Makassar, khususnya Delta Sungai Jeneberang. Pengukuran mikrotremor terhadap 112 titik dan dianalisis dengan metode HVSR (Horizontal to Vertical Spectrum Ratio) dan analisis kecepatan gelombang geser. Hasil pengukuran selanjutnya disandingkan peta geologi regional. Secara umum ketebalan sedimen kuarter Delta Sungai Jeneberang yang berada di Kelurahan Barombong, Kecamatan Barombong, kawasan Tanjung Bayang berkisar 39 m – 58 m. Pada Kota Makassar dan Kabupaten Gowa diperoleh ketebalan sedimen kuarter yang berada pada beberapa lokasi berkisar 211 m – 307 m di daerah Bukit Tamarunang, Kelurahan Tamarunang, Kecamatan Sombaopu, Kabupaten Gowa dan ketebalan sedimen kuarter berkisar 148 m – 291 m berada pada daerah Kelurahan Bontomanai, Kecamatan Bontomaranu, Kabupaten Gowa. Ketebalan sedimen Kota Makassar menipis dari timur kearah barat pada daerah Jl Areopala, daerah Citraland Celebes, ketebalan sedimen kuarter berkisar 60 m dan pada daerah Tanjung Bunga, Kota Makassar ketebalan sedimen kuarter berkisar 40 m dengan persebaran material yang tidak merata berupa sedimen kuarter lepas halus tidak masif terdiri dari kerikil, pasir, lempung, lumpur dan koral.
Kata Kunci: Sedimen kuarter, HVSR, mikrotremor dan Makassar & Gowa
Pendahuluan
Secara ringkas perbandingan spektra gelombang dari komponen horisontal terhadap vertikal pertama kali diaplikasikan untuk mengantisipasi bencana alam geologi yang diakibatkan gempabumi pada suatu kawasan. Teknik perbandingan spektra gelombang komponen horisontal terhadap vertikal (Horizontal-Vertical Spectra Ratio/HVSR) dari noise gelombang seismik dapat digunakan untuk memperkirakan kedalaman bedrock
secara cepat. (Lane, J.W, et.al., 2008). HVSR yang berasal dari nilai maksimum masing-masing komponen horisontal dan vertikal selaras dengan faktor amplifikasi tanah lunak (Nakamura, 2008) dan mempunyai kemiripan dengan fungsi transfer pergerakan horisontal lapisan permukaan (Nakamura, 1989).
Teknik penyelidikan terhadap daya tahan struktur dan permukaan tanah terhadap resiko gempabumi secara cepat
dan tepat dengan menggunakan pengukuran mikrotremor adalah suatu hal menarik. Keabsahan metode ini diperiksa dengan membandingkan hasil penyelidikan daya tahan struktur dan permukaan tanah terhadap kawasan yang rusak akibat gempabumi (sebelum atau sesudah kejadian) dengan kerusakan akibat gempabumi secara aktual (Nakamura, 1997). Kerusakan akibat bencana gempabumi tergantung pada periode dan lama penjalaran gelombang seismik. Parameter yang sangat berpengaruh terhadap dampak dari gelombang seismik termasuk: kondisi permukaan tanah & struktur bangunan (Nakmura, 2000) dan indeks kerentanan (K). Nilai K secara sederhana berasal dari regangan dan struktur tanah. Formula nilai K untuk tanah (Kg) dan beberapa aplikasi sederhana telah digunakan untuk memperkirakan kerentanan berbagai tipe dari struktur tanah sebelum terjadi bencana gempabumi yang sebenarnya (Nakamura, 2000). Pengukuran mikrotremor dapat pula digunakan untuk menentukan ketebalan sedimen lunak. Perhitungan perbandingan frekuensi resonansi berasal dari pengukuran noise yang tergantung pada fungsi kecepatan gelombang shear (Von Seht dan Wohlenberg, 1999). Terdapat kecocokan distribusi kecepatan gelombang shear
dengan kedalaman bedrock, hubungan antara rata-rata kecepatan gelombang shear dan ketebalan sedimen telah dirumuskan fr=Vs/4m (Nakamura, 2008) dan (Parolai, et.al., 2002). Dengan memetakan data seismisitas, maka kecepatan gelombang dapat diperoleh.
Lingkup & Tujuan Penelitian
Penelitian ini menitik beratkan pada analisis ketebalan sedimen pada daerah pengukuran mikrotremor. Titik – titik pengukuran yang di ukur mewakili seluruh daerah penelitian ketebalan sedimen kuarter. Parameter yang diperoleh terdiri atas: frekuensi dominan, amplifikasi dan kecepatan gelombang shear pada tiap-tiap titik lokasi pengukuran. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Menganalisis ketebalan rata–rata lapisan sedimen
kuarter delta Sungai Jeneberang.
2. Menganalisis ketebalan rata – rata sedimen kuarter Kabupaten Gowa dan Kota Makassar.
Metode Penelitian
Daerah penelitian merupakan pengembangan pembangunan Kota Makassar dan Kabupaten Gowa yang merupakan delta Sungai Jeneberang yang berhulu di Kabupaten Gowa (pegunungan Malino) dan berhilir di Pantai Barombong, Kota Makassar. Batas wilayah penelitian adalah dalam
koordinat geografis 119.30 BT - 120.00 BT dan 5.00 LS - 5.60 LS.
Pengukuran mikrotremor dilakukan dengan alat seismograph tipe TDL 303 untuk mendapatkan frekuensi natural dan amplifikasinya. Pengukuran mikrotremor dilakukan pada 112 titik di daerah sekitar Kota Makassar dan Kabupaten Gowa. Untuk mengukur ketebalan sedimen sepanjang Sungai Jeneberang, dilakukan pula pengukuran lapangan melintasi aliran sungai Jeneberang yang berhulu di Kabupaten Gowa sampai ke daerah hilir di Kota Makassar.(Gambar 1).
1. Teknik Perbandingan Spektra Mikrotremor Teknik ini pertama kali digunakan oleh Nakamura (1989) untuk menginterpretasi pengukuran mikrotremor. Hipotesis awalnya adalah bahwa rekaman mikrotremor umumnya terdiri dari gelombang Rayleigh, dan amplifikasi respon lokasi didasarkan pada kehadiran gelombang ini pada permukaan yang melapisi half-space (Lermo dan Chaves-Garcia, 1993). Dari keadaan ini, maka akan diperoleh empat komponen dari getaran tanah yaitu: komponen horisontal dan vertikal untuk getaran pada half-space, serta komponen horisontal dan vertikal untuk getaran pada permukaan. Menurut Nakamura (1989), efek amplitudo dari sumber As, dapat dihitung dengan perbandingan:
)
(
V
)
(
V
)
(
A
B S S
(1)dimana, VS adalah spektrum amplitudo dari komponen vertikal getaran pada permukaan dan VB adalah spektrum amplitudo dari getaran pada half space. Respon lokasi, SE, diperoleh dari perbandingan:
)
(
H
)
(
H
)
(
S
B S E
(2)dimana, HS adalah spektrum amplitudo komponen horisontal dari getaran pada permukaan dan HB adalah spektrum amplitudo komponen horisontal dari getaran pada dasar dari lapisan tanah. Untuk mengimbangi SE dengan efek dari sumber, Lermo dan Chaves-Garcia (1993) menghitung fungsi respon lokasi modifikasi, SM, dengan:
) ( A ) ( S ) ( S S E M atau ) ( V ) ( H ) ( V ) ( H ) ( S B B S S M (3)
Dengan mengasumsikan bahwa HB() VB()1, maka fungsi respon lokasi yang dikoreksi dengan efek sumber menjadi: S S M
V
H
S
(4)yang telah diverifikasi melalui percobaan oleh Nakamura (1989) menggunakan rekaman mikrotremor yang diperoleh pada lubang bor (Lermo dan Garcia,op.cit). Lermo dan Garcia (1993) telah membuktikan bahwa hasil yang diperoleh dari teknik analisis gelombang Rayleigh akan relatif sama jika diaplikasikan pada gelombang geser. Perbandingan spektra H/V [TH/V(ω)] diperoleh dengan membagi spektra rata-rata komponen horisontal [SNS(ω+SEW(ω)] dan spektra rata-rata komponen vertikal [ Sv(ω)] lokasi sedimen:
)
(
S
2
/
)
(
s
)
(
s
)
(
V EW NS /
V HT
(5) 2. Perhitungan KetebalanPrinsip dasar dari hubungan antara respon lokasi dan ketebalan sedimen dapat dijelaskan melalui sebuah model dua lapisan sederhana, sebuah basement hardrock yang ditutupi oleh sedimen dengan ketebalan (m) dan kecepatan gelombang geser (vs). Frekuensi resonansi dari sistem terdapat pada lapisan yang ketebalannya merupakan kelipatan dari λ/4 atau biasa disebut lapisan half-space.
Pada penelitian ini kecepatan gelombang geser (vs) yang diperoleh dari analisis kcepatan gelombang gempabumi diasumsikan tidak berubah terhadap kedalaman dan ketebalan m dapat diperoleh:
r s
f
v
m
4
(6) Pengolahan DataData gempabumi merupakan hasil analisis dari beberapa gelombang gempabumi direkam dengan alat seismometer
broadband yang terinstal di beberapa lokasi pulau: Jawa (3 seismometer), Bali (4 seismometer), Sulawesi (18 seismometer), Kalimantan (3 seismometer), NTB (4 seismometer) dan NTT (3 seismometer), sehingga jumlah seismometer untuk analisis data sebanyak 35 seismometer. Gelombang seismik dengan format seed yang tercatat pada seismogram dianalisis dengan software Atlas untuk mendapatkan parameter gempabumi yang terdiri dari lokasi (lintang dan bujur), waktu kejadian, kedalaman dan kekuatan gempabumi, data tersebut dianalisis untuk mendapatkan kecepatan geolombang geser. Ketebalan sedimen diperoleh dari perbandingan kecepatan gelombang geser frekuensi resonansi.
Data mikrotremor merupakan data mentah (raw data) getaran tanah dalam fungsi waktu. Data yang terekam tersusun atas tiga komponen, yaitu komponen vertikal,
horisontal (utara-selatan), dan horisontal (timur-barat) dengan lama waktu pengambilan sinyal mikrotremor 30 menit yang sesuai petunjuk SESAME (2004). Data mikrotremor selanjutnya dianalisis dengan software
Geopsy (Wathelet, 2008) untuk mendapatkan nilai frekuensi dan amplifikasi gelombang.
Hasil dan Pembahasan
Secara umum sedimentasi kota Makassar dan kabupaten Gowa berarah utara-selatan (Gambar 4) dan ditemukan beberapa cekungan. Material sedimentasi pada daerah utara merupakan rombakan batuan lepas pegunungan bagian selatan Pulau Sulawesi, yaitu dari Gunungapi Bawakaraeng, Gunungapi Baturape-Cindako. Material pembentuk terdiri atas lava dan breksi dengan sisipan sedikit tufa dan konglomerat bersifat basa. Material sedimentasi dari arah selatan berupa percampuran aluvial yang terdiri kerikil, pasir, lanau, lumpur dan pasir koral dalam bentuk endapan pantai, rawa dan sungai dari bagian selatan Selat Makassar yang menutup tidak selaras batuan di bawahnya. Pada penampang melintang G-H (Gambar 5d) dan I-J (Gambar 5e) terdapat beberapa cekungan diindikasikan sebagai sungai purba.
Untuk mengetahui secara umum ketebalan sedimen berarah timur-barat, maka dibuat penampang melintang berarah timur ke barat diantaranya 3 penampang melintang berada di bagian utara aliran sungai Jeneberang dan 2 penampang melintang berada di selatan aliran sungai Jeneberang (Gambar 6). Pantai Makassar berada di bagian barat Sulawesi Selatan dimana terdapat proses abrasi dan proses pengendapan di darat dengan bentuk topografi relatif landai. Hal ini dipengaruhi oleh material sedimen yang asalnya dari darat sebagai hasil transportasi sungai Jeneberang yang kemudian diendapakan di daerah muara dan sekitarnya. Hasil analisis pengukuran mikrotremor menunjukan ketebalan sedimennya sedikit menipis ke arah muara dan barat, terdapat beberapa cekungan diindikasikan sebagai pantai purba (Gambar 7a,7b,7c,7d,7e).
Kesimpulan
1) Ketebalan sedimen kuarter delta Sungai Jeneberang yang berada di Kelurahan Barombong, Kecamatan Barombong, kawasan Tanjung Bayang diperoleh ketebalan sedimen kuarter berkisar 39 m – 58 m terdiri atas krikil, pasir, lempung, lumpur dan koral.
2) Ketebalan sedimen kuarter Kota Makassar dan Kabupaten Gowa terbesar berkisar 211m – 307 m di daerah Bukit Tamarunang, Kelurahan Tamarunang, Kecamatan Sombaopu, Kabupaten Gowa dan ketebalan terkecil berkisar 148 m – 291 m daerah Kelurahan Bontomanai, Kecamatan Bontomaranu, Kabupaten Gowa. Kedua daerah tersebut merupakan sedimen kuarter terdiri atas krikil, pasir, lempung, lumpur dan koral.
Daftar Pustaka
Ai-Lan, C., Takahiro, I., Yoshiya, O., and Xiu-Run, G. 2006. Study on The Applicability of Frequency Spectrum of Microtremor of Surface Ground in Asia area. Journal of Zhe Jiang University.
Daryono, Sutikno, Junun., dan S, Dulbahri. 2009. Local Site Effect of Bantul Graben Based on Microtremor Measurement for Seismic Hazard Assessment. 2nd International Conference on Geoinformation Technology for Natural Disaster Management and Rehabilitation, Bangkok, Thailand. Enomoto, T., Kuriyama, T., Abeki, N., Iwatate, T.,
Navarro, M., and Nagumo, M. 2000. Study Microtremor Characteristics Base on Simultaneous Measurements Between Basement and Surface Using Borehole. 12WCEE 2000.
Hussein, S., and Pramumijio, S. 2010. Application of Microtremor for Estimating Loose Sediment Thickness: Literature Reviews and Examples from Bantul, Yogyakarta. The International Symposium and 2nd AUN/Seed-Net Regional Conference on Geo Disaster Mitigation in ASEAN.
Ibs-Von Seht, M., and Wohlenberg, J. 1999. Microtremor Measurement Used to Map Thickness of Soft Sediments. Bull. Seism. Soc. Am.89, 250-259. Kanai, K., and Tanaka T. 1961. On Microtremor VIII.
Bull.Earthq. Res. Inst., Tokyo University, Vol.39, pp.97-114.
Lane, J.W., Jr.,White, E.A., Steele, G.V.,dan J.C. 2008.
Estimation of Bedrock Depth Using the Hrizontal to Vertical Ambient Noise Seismic Method. in Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems.
Lermo, J., and J. Ch~vez-Garcia. 1993. Site Effect Evaluation Using Spectral Ratios With Only One Station. Bull. Seism. Soc. Am. 83, 1574-1594. Wathelet, M., D. Jongmans, M. Ohrnberger., and S.
Bonnefoy-Claudet. 2008. Array performances for ambient vibrations on a shallow structure and consequences over Vs inversion. Journal of Seismology, 12, 1-19.
Nakamura, Y. 1997. Seismic Vulnerability Indices For Ground and Structures Using Microtremor. World Conggress on Railway Research 1997.
Nakamura, Y. 1989, A Method for Dynamic Characteristic Estimatimation of Subsurface Using Microtremor on the Ground Surface. Q.R. of R.T.I. 30-1, p. 25-33.
Nakamura, Y., Sato, T., and Nishinaga, M. 2000. Local Site Effect of Kobe Based on Microtremor Measurement. Proceeding of the Sixth International Conference on Seismic Zonation EERI, Palm Springs California.
Nakamura, Y.2007. Development of Vulnerability Assessment for Ground and Structures Using Microtremor. System and Data Research Co., Ltd. Nakamura, Y. 2000. Clear Identification of
Fundamental Idea of Nakamura’s Technique and its Applications. 12 World Conference on Earthquake Engineering 2000.
Nakamura, Y. 2008. On The H/V Spectrum. 14 World Conference on Earthquake Engineering 2008.
Parolai, S., Borman, P., and Milkerit, C. 2002. New Relationships between Vs, Thickness of Sediments, and Resonance Frequency Calculated by the H/V Ratio Seismic Noise for the Cologne Area (Germany). Bulletin of Seismological Society of America, Vol. 92, No. 6, pp. 2521-2527, August 2002. R. Sukamto, dan S. Supriatna. 1982. Geologi Lembar
Ujung Pandang, Benteng dan Sinjai. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.
SESAME (Site EffectS assessment using AMbient Excitations). 2004. Guidelines for the Implementation of the H/V Spectral Ratio Technique on Ambient Vibrations Measurements. Processing and Interpretation, European Commission– Research General Directorate.
Lampiran
Gambar 1. Peta Lokasi Pengukuran Mikrotremor Sungai Jeneberang
Gambar 2. Model Ketebalan Sedimen Sungai Jeneberang
Gambar 3a. Penampang Melintang 15 Sungai Jeneberang
Gambar 4. Garis Penampang Melintang pada Kota Makassar dan Kabupaten Gowa arah Utara-Selatan
Gambar 5a. Penampang Melintang Lintasan A-B
Gambar 5b. Penampang Melintang Lintasan C-D
Gambar 5c. Penampang Melintang Lintasan E-F
Gambar 5d. Penampang Melintang Lintasan G-H
Gambar 6. Garis Penampang Melintang pada Kota Makassar dan Kabupaten Gowa arah Timur-Barat
Gambar 7a. Penampang Melintang Lintasan A-B
Gambar 7b. Penampang Melintang Lintasan C-D
Gambar 7c. Penampang Melintang Lintasan E-F
Gambar 7d. Penampang Melintang Lintasan G-H
