1
ANALISIS SINYAL DARI GEMPA TORNILO DI GUNUNG PAPANDAYAN PERIODE BULAN APRIL-MEI 2013
Muhammad Alfauzi1, Muhammad Hamzah1, Bambang Hari Mei1, Hetty Triastuty2
1
Universitas Hasanuddin, 2PVMBG [email protected]
SARI BACAAN
Gunung Papandayan merupakan salah satu gunungapi aktif di Pulau Jawa yang memiliki bentuk strato-campuran. Aktifitas gunungapi yang berpotensi menimbulkan ancaman berupa erupsi freatik. Erupsi ini disebabkan oleh adanya fluida yang berhubungan langsung dengan magma. Perkiraan massa jenis fluida yang terkandung dalam system hydrothermal Gunungapi Papandayan dilakukan dengan menggunakan estimasi spektral. Penelitian dilakukan pada periode April-Mei 2013 untuk menganalisis gempa Tornillo/monokromatik. Berdasarkan data rekaman seismic gunung Papandayan yang telah diseleksi menggunakan LS7 WVE, terdapat 25 kejadian gempa Tornillo/monokromatik yang tercatat pada 2 stasiun. Nilai frekuensi dominan gempa Tornillo/monokromatik berkisar antara 1.3-4.9 Hz untuk stasiun 010h dan 1.3-9.8 Hz untuk stasiun 011h. Adapun nilai massa jenis fluida gempa Tornillo/monokromatik untuk stasiun 010h adalah 0.054 x 103-0.22 x 103 kg/m3dan untuk stasiun 011h adalah 0.057 x 103-0.327 x 103 kg/m3. Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bahwa pengaruh gempa Tornillo/monokromatik pada periode April-Mei 2013 disebabkan adanya fluida berupa Gas-Uap Air.
Kata Kunci: Gunungapi Papandayan, Gempa Tornillo/monokromatik, Massa
jenis fluida
ABSTRACT
Papandayan Volcano is one of the active volcano in Java island that has strato-mix form. Vulcanic activity of Papandayan can occur Phreatic eruption. The eruption is caused by presence fluid which directly related to magma. Density estimate of the fluid contained in Papandayan hydrothermal system Papandayan has done by using spectral estimation. The research has conducted since April-May 2013 to analize Tornillo/monochromatic earthquake. Based on seismic
recording data that have been selected using LS7 WVE, There
recorded at 2 station. Dominant frequency of tornillo earthquake around 1.3 Hz in station 010h and 1.3
Earthquake fluid for the station 010h is 0.054 x 10 station 011h is 0.057 x 10
that Tornillo earthquake in April
Keyword :Papandayan Volcano, Tornillo/Monochromatic Earthquake, Fluid
Density
PENDAHULUAN Gunung Papandayan
gunungapi yang memiliki strato-campuran dengan 2665 mdpl yang berada
Garut provinsi
Gunungapi ini termasuk
kategori tipe A yaitu pernah meletus pada
Erupsi yang pernah
Gunungapi Papandayan tahun 1772 yang korban jiwa sekitar du melenyapkan banyak
di sekitar wilayah
Papandayan. Jenis erupsi yang
terdapat pada gunungapi ini yaitu erupsi freatik, dimana e
terjadi karena adanya air tanah, air danau (kawah), atau air hujan yang menyentuh magma di dalam bumi, sehingga membentuk uap panas bertekanan tinggi yang akhirnya menjebol penghalang di atasnya
Salah satu gempa yang
memungkinkan terjadinya erupsi
freatik yaitu tercatat sebuah gempa Tornillo/monokromatik.
2
recording data that have been selected using LS7 WVE, There
recorded at 2 station. Dominant frequency of tornillo earthquake around 1.3 Hz in station 010h and 1.3-9.8 Hz in station 011h. The density of the Tornillo
thquake fluid for the station 010h is 0.054 x 103-0.22 x 103 kg/m
station 011h is 0.057 x 103-0.327 x 103 kg/m3. Result of the research concluded that Tornillo earthquake in April-May 2013 is caused by fluid as Gas
Papandayan Volcano, Tornillo/Monochromatic Earthquake, Fluid
PENDAHULUAN
adalah salah satu gunungapi yang memiliki bentuk dengan ketinggian 2665 mdpl yang berada di kabupaten
Jawa Barat.
termasuk dalam
Gunungapi yang pada tahun 1600.
Erupsi yang pernah terjadi di
Papandayan tercatat pada tahun 1772 yang mengakibatkan dua ribu jiwa dan banyak perkampungan
wilayah gunung
Jenis erupsi yang
terdapat pada gunungapi ini yaitu erupsi freatik, dimana erupsi freatik terjadi karena adanya air tanah, air danau (kawah), atau air hujan yang h magma di dalam bumi, sehingga membentuk uap panas bertekanan tinggi yang akhirnya menjebol penghalang di atasnya.
Salah satu gempa yang
memungkinkan terjadinya erupsi
freatik yaitu tercatat sebuah gempa Tornillo/monokromatik.
Gempa Tornillo/Monokromatik Gempa Tornillo/monokromatik pada umunya terjadi pada gunungapi yang berada pada wilayah sesar tepatnya pada zona rekahan dangkal (
fracture Zone) sebagaimana yang diilustrasikan pada Gambar
lokasi hiposenter dari gempa ini ditandai dengan garis putus yang menunjukkan zona rekahan (fracture zone), dan garis lurus adalah sesar normal (Normal fault
Tornillo/monokromatik terjadi karena adanya rekahan pada sesar normal (Gambar1) dimana rekahan tersebut mengalami getaran karena teri
fluida yang pada akhirnya merupakan bagian coda (coda part) dari Gempa ini (Leovina dkk, 2014).
(a)
recording data that have been selected using LS7 WVE, There are 25 event recorded at 2 station. Dominant frequency of tornillo earthquake around 1.3-4.9 9.8 Hz in station 011h. The density of the Tornillo kg/m3 and for the . Result of the research concluded May 2013 is caused by fluid as Gas-Steam. Papandayan Volcano, Tornillo/Monochromatic Earthquake, Fluid
Gempa Tornillo/Monokromatik onokromatik pada umunya terjadi pada gunungapi yang berada pada wilayah sesar tepatnya pada zona rekahan dangkal (shallow
) sebagaimana yang Gambar 1 dimana lokasi hiposenter dari gempa ini garis putus-putus yang menunjukkan zona rekahan ), dan garis lurus adalah
Normal fault). Gempa onokromatik terjadi karena adanya rekahan pada sesar normal ) dimana rekahan tersebut mengalami getaran karena terisi oleh fluida yang pada akhirnya merupakan bagian coda (coda part) dari Gempa
dkk, 2014).
3 Gambar 1 Ilustrasi Penyebab Gempa
Tornillo/Monokromatik (Triastuty dalam Leovinadkk, 2014)
METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini menggunakan
data sekunder berupa rekaman
gelombang gempa pada dua stasiun di Gunungapi Papandayan dalam kurun waktu April-Mei 2013.
Analisis Waveform dan Analisis Spektral
Analisis Waveform bertujuan untuk
mengetahui durasi gempa yang
selanjutnya akan dilakukan
pemotongan data sesuai dengan panjang gelombang atau sepanjang durasi gempa Tornillo/monokromatik,
hal ini dilakukan dengan
menggunakan LS7 WVE. Adapun analisis spectral dilakukan untuk
mengetahui lebar dari setengah
frekuensi tertinggi dan frekuensi dominan untuk setiap gempa yang telah diidentifikasi.
Properti Akustik dari Model Rekahan
Properti dari fluida dan padat dapat diketahui dari perbandingan dimensi antara /
a
, dan f/s. Perbandinganini disebut dengan perbedaan
impedansi (Impedance contrast)
antara fluida dan padat (Solid) yang sesuai dengan persamaan (1).
=
(1)Berdasarkan penelitian yang
dilakukan oleh Surono, dkk (1998)
pada Gunungapi Papandayan
diperoleh nilai ɑ = 2.0 x 103 m/s (Murasedan Birney, 1973), ρs= 2.5 x 103 kg/m3, dan α = 2.2 x 103 m/s, dimana batuan membentuk ruang fluida (rongga resonator).
Model dari fluid-filled-spherical-resonator dengan sebuah getaran,
dapat memperoleh hubungan
sederhana antara Q faktor dengan
Impedance contrast Z fluida dan batuan (Aki dkk, 1977).
=
(2)Q faktor merupakan simulasi dasar dari pergerakan fluida dalam model
rekahan untuk menggambarkan
resonansi hasil sumber getaran dari sebuah gempa. Faktor kualitas (Q Faktor) dapat dirumuskan dengan:
=
∆ (3)
Dimana: f0 yaitu frekuensi yang menjadi puncak pada sebuah spektral, dan f yaitu lebar luas bidang dari puncak frekuensi pengukuran pada
setengah amplitudo (Aki dan
Richards, 1980).
HASIL DAN PEMBAHASAN Data gempa Tornillo yang terbaca pada software LS 7WVE kemudian
dikonversi dalam domain frekuensi, dan nilai frekuensinya ditunjukkan pada grafik berikut:
Gambar 2 Frekuensi
Gempa Tornillo/monokromatik periode
April-Grafik pada Gambar rentang nilai frekuensi
010h adalah 1.3-4.9 Hz dan stasiun 011h berkisar 1.3 Pada grafik juga menunjukkan e titik yang memiliki
dominan sama untuk kedua stasiun, terjadi pada waktu 04: 01 April 2013, 13: 01 April 2013, 02: 04 April 2013, 17: 04 April 2013, 07: 28 April 2013, dan 03: 29 April 2013.
yang memiliki nilai
dominan dijadikan
perhitungan nilai Q faktor Impedansi (Z).
Estimasi Massa Jenis Fluida
Dari hasil analisis spektral terhadap
gempa tornillo/monokromatik,
dilakukan perhitungan terhadap
properti akustik model rekahan untuk mengetahui massa jenis fluida faktor
4 dikonversi dalam domain frekuensi, dan nilai frekuensinya ditunjukkan
Frekuensi Dominan Tornillo/monokromatik
-Mei 2013
Gambar 2 menunjukkan frekuensi pada stasiun 4.9 Hz dan pada stasiun 011h berkisar 1.3-9.8 Hz. Pada grafik juga menunjukkan enam titik yang memiliki nilai frekuensi sama untuk kedua stasiun, waktu 04: 01 April 2013, 13: 01 April 2013, 02: 04 April 2013, 17: 04 April 2013, 07: 28 April 2013, dan 03: 29 April 2013. Enam titik nilai frekuensi
dasar untuk
nilai Q faktor dan
Jenis Fluida
Dari hasil analisis spektral terhadap
gempa tornillo/monokromatik,
dilakukan perhitungan terhadap
properti akustik model rekahan untuk mengetahui massa jenis fluida faktor
terjadinya gempa tornillo/
monokromatik.
Kejadian Gempa pada 02: 04 2013
(a)
(b)
Gambar3(a) Analisis Waveform dan (b) Analisis Spektral
Tornillo/Monokromatik 02: 04 April 2013 Pada Gambar 3 menunjukkan
frekuensi dominan
stasiun yaitu sebesar 4.27 Hz massa jenis fluida (ρ stasiun yaitu = 0.057 x 10 0.066 x 103 kg/m3.
terjadinya gempa tornillo/
pada 02: 04 April
(a) Analisis Waveform dan Spektral dari Gempa Tornillo/Monokromatik pada waktu
02: 04 April 2013
ambar 3 menunjukkan nilai
untuk kedua
sebesar 4.27 Hz dan nilai ρf) untuk kedua
Kejadian Gempa pada 03: 29 April 2013
(a)
(b)
Gambar 4(a) Analisis Waveform dan (b) Analisis Spektral
Tornillo/Monokromatik 03: 29 April 2013
Nilai frekuensi dominan pada kedua stasiun yaitu 1.36 Hz
jenis fluida (ρf) untuk kedua stasiun
yaitu 0.12 x 103 kg/m
kg/m3 dimana nilai ɑ = 2.0 x 10 (Murase dan Birney, 1973), 103 kg/m3, dan α = 2.2 x 10
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan pada penelitian ini yaitu:
5 pada 03: 29 April
(a) Analisis Waveform dan Spektral dari Gempa Tornillo/Monokromatik pada waktu
03: 29 April 2013
Nilai frekuensi dominan pada kedua 1.36 Hz, dan nilai massa untuk kedua stasiun kg/m3 - 0.16 x 103
ɑ = 2.0 x 103 m/s dan Birney, 1973), ρs= 2.5 x
= 2.2 x 103 m/s.
Adapun kesimpulan pada penelitian
1. Berdasarkan data rekaman
Gunungapi Papandayan
periode April-Mei 2013 terdapat
25 kejadian gempa
monokromatik yang
rentang nilai frekuensi 1,3 – 4,9 Hz untuk dan1,3 – 9,8 Hz 011h. Namun hanya
kejadian gempa
monokromatik yang memiliki frekuensi dominan
keduastasiun. Frekuensi
dari keenam gempa
mempunyai rentang 1.36 - 4.27 Hz.
2. Hasil perhitungan Q faktor Impedansi (Z) gempa monokromatik dari dominan adalah 19,6 12,5 – 50,5 untuk sedangkan untuk adalah 13,2 – 75,5 dan 8,3 Dari nilai Q faktor
(Z) diperoleh massa
untuk stasiun 010h adalah 0,054 x 103 – 0,22 x 103 kg/m
stasiun 011h adalah 0,057 x 10 0,32 x 103 kg/m
hasil dari nilai massa tersebut, dapat diketahui
jenis fluida yang menyebabkan
gempa Tornillo/monokromatik
pada periode April adalah Uap Air dengan prensentase berkisar 6
Berdasarkan data rekaman seismic
pi Papandayan pada Mei 2013 terdapat gempa Tornillo/ yang memiliki frekuensi dominan untuk stasiun 010h 8 Hz untuk stasiun hanya terdapat 6 gempa Tornillo/
monokromatik yang memiliki nilai dominan sama pada keduastasiun. Frekuensi dominan
gempa tersebut
rentang nilai yaitu
perhitungan Q faktor dan Impedansi (Z) gempa Tornillo/ dari nilai frekuensi adalah 19,6 – 79,3 dan 50,5 untuk stasiun 010h, stasiun 011h 75,5 dan 8,3 – 48,1. Dari nilai Q faktor dan Impedansi massa jenis fluida stasiun 010h adalah 0,054 x kg/m3 dan untuk stasiun 011h adalah 0,057 x 103 – kg/m3. Berdasarkan massa jenis fluida diketahui bahwa fluida yang menyebabkan ornillo/monokromatik periode April-Mei 2013 Uap Air dengan kandungan
6 DAFTAR PUSTAKA
Aki K, dan Richards, P.G. 1980.
Quantitative Seismology.W II Freeman. San Francisco
Aki, K.,Fehler.M., dan S, Das. 1977.
Source Mechanism of Volcanic Tremor: Fluid-Driven Crack Models and Their Application to the 1963 Kilauea Eruption. J.Volcanol. Geotherm, Res., 2, 259-287.
Asmoro, P., Wachyudin, D., dan Mulyadi, E. 1989. Peta Geologi Gunungapi Papandayan, Garut, Jawa Barat.
Baptiste, T.J., Mikro, V.B., Bruce, S.,
dan David, W.E. 2014.
Characteristic of Fluid-Induced Resonances Observed During Microseismic Monitoring. AGU
Publications, Journal of
Geophysical Research: Solid
Earth, 8207-8222, doi:
10.1002/2014JB011263
Farmana, P.R. 2012. Analisis Anomali Medan Magnetik Gunungapi
Papandayan Menggunakan
Metode Magnetik. Skripsi.
Program Studi Fisika. ITB.
Bandung.
Ferrazini, V., Chouet, B. dan Aki, K.
1990.Quantitative Analisys of
Long-Period Events Recorded during Hydrofracture Experiments at Fenton Hill, New Mexico. Jour.
Geophys. Res., No 95, pp. 21,871-21,884
Kumagai, H.,dan Chouet,B.A. 2000.
Acoustic Properties of a Crack
Containing Magmatic or
Hydrothermal Fluids.Journal of Geophysical Research, Vol. 105, No. B11, Pages 25,493-25,512. Levoina, P.P., Suharno.,Mulyatno,
B.S., dan Kristiato. 2014. Analisis Karakteristik Dan Klasifikasi Gempa Pada Gunung Lokon Berdasarkan Rekaman Data Seismogram April – Mei 2012. Jurusan Teknik Geofisika Fakultas
Teknik. Universitas Lampung,
PVMBG.
Lourdes, N. M., A, Roberto., C, Torres., M, Diego., M, Gómez., Patricia Cortés J, Gloria., Cepeda V, Héctor., Stix, John. 1996.
‘Tornillo’-type Seismic Signals at Galeras Volcano, Colombia, 1992-1993. Journal of Vulcanology and Geothermal Research 77 (1997) 159-171
PVMBG, 2011. Data Dasar
Gunungapi Indonesia (Edisi II). Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Bandung. Sheriff, R.E dan Geldart, L.P. 1995.
Exploration Seismology.
Cambridge University Press.
7 Suprapto, B.M. 2009. Modul Analisis
Sinyal. Universitas Hasanuddin. Makassar.
Surono, Triastuty, H.S., Hadayani, G.,
dan Kurnia, P.N. 1998.Low
Frequency Earthquakes
(Hydraulic Fracturation) on Papandayan Volcano. Symposium
on Japan-Indonesia IDNDR
Project. Hal 137-145. Bandung.
Susilawati. 2008. Penerapan
Penjalaran Gelombang Seismik Gempa pada Penelaahan Struktur Bagian dalam Bumi. Jurusan
Fisika. Universitas Sumatera
