Pengaruh Sumber Gempa Bumi Terhadap Deformasi (Studi Kasus: Gempa Bumi Bengkulu 12 September 2007 Mw 8,5)

(1)

1197

Pengaruh Sumber Gempa Bumi Terhadap Deformasi

(Studi Kasus: Gempa Bumi Bengkulu 12 September 2007 Mw 8,5)

Erlan Sumanjaya, Rida Samdara dan Ashar Muda Lubis*

*corresponding author. Email:asharmudalubis@yahoo.com

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Bengkulu, Indonesia

Diterima 25 April 2016; Disetujui 15 Mei 2016

Abstrak -Pengaruh sumber gempa bumi terhadap deformasi telah dilakukan dengan menggunakan sumber dari Lubis et al.

(2013), Konca et al. (2008) dan GNS Broadband. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh sumber gempa bumi terhadap pola deformasi. Penelitian ini menggunakan grid search method. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sumber Lubis et

al. (2013) untuk komponen horizontal bergerak kearah timur dan selatan, kemudian komponen vertikal bergerak naik sebesar

12 cm. Sedangkan sumber Konca et al. (2008) pada komponen horizontal bergerak ke arah barat dan selatan selanjutnya komponen vertikal bergerak turun sebesar 11 cm. Sementara itu, sumber GNS Broadband pada komponen horizontal bergerak ke arah barat dan selatan kemudian komponen vertikal bergerak naik sebesar 2 cm .Berdasarkan hasil tersebut, itu artinya sumber gempa sangat mempengaruhi pola dan besar deformasi.

Kata Kunci: sumber gempa bumi; deformasi; grid search method.

1. Pendahuluan

Pada tahun 2007 tepatnya tanggal 12 september terjadi gempa bumi besar dengan kekuatan Mw 8,5 di Bengkulu. Gempa ini merupakan gempa dengan kekuatan terbesar yang terjadi wilayah Bengkulu setelah gempa 4 Juni 2000. Gempa ini terjadi dikarenakan adanya pertemuan antar lempeng yakni lempeng Indo-Australia yang menunjam kebawah lempeng Eurasia akibatnya terjadilah patahan tiba-tiba sehingga menimbulkan getaran yang menghasilkan gempa bumi tektonik [1].

Disamping itu, gempa bumi besar semacam ini dapat menimbulkan deformasi baik saat terjadi gempa bumi maupun pasca gempa bumi. Penelitian mengenai deformasi merupakan suatu bagian yang sangat esensial sekali dalam memahami mekanisme gempa bumi serta dapat memberikan informasi kondisi material bawah permukaan seperti ketebalan litosfer dan viskositas pada bagian astenosfer . [2,3] telah mengamati pengaruh viskositas dan ketebalan terhadap deformasi pada kasus gempa bumi besar dengan kekuatan Mw 8,5. Hasil yang mereka peroleh menunjukkan bahwa viskositas dan

ketebalan mengambil peranan penting atau cukup signifikan dalam mempengaruhi pola deformasi. Sedangkan untuk kasus gempa bumi 12 September 2007 terdapat beberapa sumber gempa bumi seperti source model [4], source model [5] dan GNS Broadband (http://earthquake.usgs.gov). Melihat ada beberapa sumber akibat gempa bumi 2007 sehingga perlu untuk dilakukan penelitian mengenai pengaruh sumber gempa bumi terhadap pola deformasi.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah dapat mengetahui pengaruh sumber terhadap pola deformasi yang diakibatkan gempa bumi 12 September 2007 Mw 8,5. Sementara itu, dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan dasar pertimbangan dalam mengamati pola deformasi yang ditimbulkan dari gempa-gempa besar yang tejadi disekitar zona subduksi.

2. Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode grid search

methoddalam menentukan model untuk beberapa nilai

(2)

1198

mengikuti garis besar dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1. Membuat model struktur lapisan dengan menginput kecepatan gelombang primer, gelombang sekunder, densitas batuan dan ketebalan lapisan litosfer. 2. Ketebalan yang digunakan 45 km dan dengan nilai

viskositas sebesar _Pa∙s.

3. Menggunakan source model Lubis et al. (2013), Konca et al. (2008) dan GNS Broadband dimana source model tersebut meliputi beberapa parameter seperti dip, slip, rake dan strike.

4. Untuk menghitung deformasi digunakan persamaan yang telah diungkapkan oleh [6] :

Untuk lapisan elastik













































1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 , , , ; ; , ( ) ; ; ; , , ; ; ; ; ' , ; 4 1 , , , ; ; , ( ) ; ; ; , , ; ; ; ; ' , ; 4 , , , ; ; , ( ) E E E r l l l l r E E E l l l l r E z l l u u r z t j H t Y z j J r d Y z j J r d r u u r z t j H t Y z j J r d Y z j J r d r u r z t j H t                                             _    _       _    _    





 



2 0 ; ; ; , , ; 4 E l l u Y z j   J r  d            



Untuk lapisan viskoelastik







  





 









 





 







  

1 1 0 0 1 1 0 0 2 0

1 , , , ;

, ;

,

'

, ;

'

,

4

1 , , , ;

, ;

,

'

, ;

'

,

4 , , , ;

, ;

,

4

r r r r z

u

u r

z s j

Y z s j

J r

d

Y z s j

J

r

d

r

u

r

z s j

Y z s j

J r

d

Y z s j

J

r

d

r

u

r

z s j

Y

z s j J r

d

 



 





 







 



    



_





_

_

_















_

_





_

_

_

_













_



_





(

2)

Dimana sudut kemiringan dan slip angle . Disini, H(t) merupakan unit step function. Sementara itudeformasi untuk komponen elastik ( ) dan deformasi viskoelastik ̃( ).

J

_k

 



r

merupakan fungsi Bessel dan dan merupakan kernel matriks yang dapat dilihat pada Lampiran 1.

3. Hasil Dan Pembahasan

Hasil-hasil yang diperoleh pada penelitian ini ditampilkan pada gambar 1

.

(3)

1999

Gambar 1. Pengaruh sumber terhadap deformasi. (a) komponen horizontal untuk arah x (b) komponen horizontal untuk arah

y. (c) komponen vertikal. Warna merah menggambarkan sumber dari Konca et al. (2008), warna hijau

menggambarkan sumber dari Lubis et al. (2013) sedangkan warna biru menunjukkan sumber dari GNS Broadband

(4)

2000

Pada gambar diatas menunjukkan bahwa komponen x dan

y merupakan komponen horizontal. Komponen x itu

sendiri menunjukkan pola deformasi bergerak kearah barat atau timur. Sedangkan hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa untuk sumber Konca et al. (2013) dan GNS Broadband sama-sama bergerak kearah barat dengan besar deformasi masing-masing 2 cm dan 18 cm.

Namun tidak halnya dengan sumber Lubis et al. (2013) dimana arah pergeserannya bergerak kerah timur dengan besar deformasi 25 cm. Pada komponen y, pola deformasi menggambarkan pergeserannya bergerak kearah selatan atau utara. Sementara untuk hasil yang didapat bahwa sumber dari Lubis et al. (2013) bergerak ke utara sebesar 25 cm dan untuk sumber yang lain bergerak ke selatan walaupun besar deformasi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan Lubis et al. (2013).

Kemudian komponen z, menunjukkan pergerakannya naik atau turun. Untuk sumber Lubis et al. (2013) dan GNS Broadband sama-sama bergerak naik namun bedanya pada sumber Lubis et al. (2013) naiknya cukup signifikan apabila dibandingkan dengan GNS Broadband yang deformasinya relatif lebih kecil. Sementara itu, untuk sumber Konca et al. 2008 deformasi yang dihasilkan bergerak turun dengan besar deformasi 11 cm.

Berdasarkan data-data tersebut dapat dilihat bahwa adanya signifikansi sumber gempa bumi terhadap pola deformasi walau dengan magnitude yang sama. Hal tersebut dapat disebabkan distribusi slip yang diberikan tiap sumber berbeda-beda. Dimana pada sumber Lubis et al. (2013), maksimal slip yang digunakan sebesar 6 m. Nilai ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan Konca et al. (2008) dan GNS Broadband yakni masing-masing 7 m dan 8 m.

4. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian ini dapat dicermati bahwa sumber gempa bumi merupakan salah satu parameter yang sangat menentukan pola deformasi. Hal ini ditandai dengan adanya perbedaan besar dan pola deformasi secara signifikan antara sumber satu dengan sumber yang lain

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada pimpinan Kemenristek Dikti atas dukungan dan telah membantu kelancaran pelaksanaan kegiatan penelitian ini. Kegiatan ini didanai oleh Penelitian Hibah Bersaing Tahun 2016 dengan Nomor Kontrak 044/SP2H/LT/DRPM/II/2016.

Daftar Pustaka

[1] Natawidjaja, D.H., Sieh, K., Galetzka, J., Suwargadi, B.W., Cheng, H., Edward, R.L., Chlieh, M., 2006. Source parameters of the great Sumateran

megatheust earthquakes of 1797 and 1833 inferred from coral microatolls, J. Geophys. Res.,

111, B06403, doi:10.01029/02005JB004025. [2] Sumanjaya, E., Rida, S., dan Lubis, A.M., 2016a.

Pengaruh viskositas terhadap deformasi akibat gempa bumi besar (studi kasus: gempa bumi dengan kekuatan Mw 8,5). J.Gradien.

[3] Sumanjaya, E., Rida, S., dan Lubis, A.M., 2016b.

Pengaruh ketebalan terhadap deformasi akbat gempa bumi besar (studi kasus: gempa bumi dengan kekuatan Mw 8,5). J.Gradien.

[4] Lubis. A.M., Hashima, A. Dan Sato, T., 2013.

Analysis of afterslip distribution following the 2007 September Southern Sumatera earthquake using poroelastic and viscoelastic media. Geophys. J. Int., 192,18-37. doi: 10.1093/gji/ggs020.

[5] Konca, A.O., Avouac, J.P., Sladen, A., Meltzner, A.J., Sieh, K., Fang, P., Li, Z., Galetzka, J., Genrich, J., Chlieh, M., Natawidjaja, D.H., Bock, Y., Fielding, E.J., Ji, C., Helmberger, D.V., 2008.

Partial rupture of a locked patch of the Sumatra megathrust during the 2007 earthquake sequence, Nature, 456, 631-635, doi: 10.10368/nature07572.

[6] Fukahata, Y., dan Matsu’ura, M., 2006. Quasi-static

intrnal deformation due to a dislocation source in a multilayered elastic/viscoelastic half-space and equivalence theorem.Geophys. J. Int, 166,

418-433. doi: 10.1111/j.1365-246X.2006.02921.x.

(5)

2001

Lampiran 1

Pers. (1) yang telah diungkapkan oleh [6] dapat diketahui bahwa huruf E yang ditulis diatas menunjukkan jumlah

penyelesaian elastik terkait. dan yang tidak bergantung-z dapat didefinisikan sebagai:





   





   

0 0 1 1 ' 1 1 2 2 2 2

, ;

,

, ;

a

J

r

a

J

r

J r

a

J

r

J r

a

J

r

a

J

r









 





 



























  

_



_













(3)

dengan

 

0 1 2

1 sin

sin 2

4 sin

cos 2 sin

cos

cos cos

1

1 sin

sin 2 cos 2

cos

sin sin 2

4

2 a

a



































_



 













disini,

J

_k

 



r

merupakan fungsi Bessel dalam

k. ( )dan _{( )merupakan kernel}

vectors yang bergantung-z dengan mengubah dan perubahan matriks dan , masing-masing menjadi:

































1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 2 1 1 4 1 1

; ;

,

; ;

,

'

; ;

,

; ;

,

, '

; ;

,

; ;

,

'

; ;

,

; ;

,

E E E E E E E E

Y

z j

Y

z j

Y

z j

Y

z j

Y

z j

Y

z j

Y

z j

Y

z j

 



















_

_

 

_



_

















(5)

Selanjutnya faktor



dihilangkan agarmenjadi lebih sederhana. Untuk memperoleh matriks deformasi seperti ini digunakan downgoing algorithm untuk

danupgoing algorithm untuk untuk menekan ketidakstabilan. Kemudian,matriks deformasi dapat diungkapkan sehingga membentuk:







 



























 

1 1 1 1 ' 1 1

; ;

,

exp

;

,

exp

;

; ;

exp

'

;

exp

'

E s jm nj nm n E s jm nj nm

Y

z j

q

s

z

d

Y

z

Y

z j

q

s

z

d

Y

z

 



 

 











 











 











 



(6)

dengan 1

2

_n

z

d

q

z

d

H



 



 

_{ }















j

n atau m

n

j

m

n



 

(7)

Dimana sebagai Kronecker delta. Berdasarkan pers.(2) diketahui bahwa:









1 1 1

1 , ;

; ;

,

1 '

, ;

'

; ;

E k k E k k

Y

z s j

Y

z j

s

Y

z s j

Y

z j

s

 





_























_

_

_



_

_







 

1, 2, 3, 4

1, 2

k



(8) dengan

 

l l l

s

k

s

k







(9)

(6)

2002

dan

4

1

3

l l l

k









(10)

Disini, dapat diasumsikan lapisan ke-j merupakan elastik. Diperlihatkan pada bagian selanjutnya,

; ;

,

E k l l

Y

z j

 

 













dan '

;

,

E k l l

Y

z

 

 













dalam pers. (2.14) dapat

diungkapkan sebagai fungsi rasional dari tranformasi Laplace dengan variabel dalam domainspada bentuk berikut:       ' 0 0

; ;

,

i M i E i l k l _M i _i i

a s

Y

z j

b s

 

   



_{ }











(

11

)

dengan

     '

; ;

,

M E l l k M

a

Y

z j

b

 

 







_

_





(

12

)

Disini, perlu diketahui bahwa sebenarnya

Y

_k' Etidak bergantung pada ̂, sehingga derajat M dari polinomial

' E

k

Y

berbeda dengan

Y

_kE. Ketika sumber diletakkan pada lapisan elastik yang terletak di atas lapisan viskoelastik half-space, sebagai contohnya, derajat M pada polinomialtiga untuk

Y

_kEdansatu untuk

Y

_k' E. Setelah diberikan ungkapan eksplisit pada fungsi rasionalnya maka dapat diperoleh penyelesaian viskoelastik dalam domain waktu sehingga pers. (8) dapat ditulis ulang menjadi:

 '

_

_

 '

_

_

1

1 , ;

; ;

;

M E E k k l l i i i

Y

z s j

Y

z j

c

s

 



s

d









_



_









(13)

dimana

 

_

_

    0 1

1

M

1

M l l i m i l l l i i l i

c

a d

d

b

d

  









(

14

)

dan di merupakan akar-akar dari pers. aljabar

 

0

M _i _i

i

b s





, yang selalu bernilai negatif. Operasi dari invers transformasi Laplace pada ̃( ) diperoleh: