22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini berlokasi di daerah sesar Cimandiri, Jawa Barat. Dan pengolahan data dikerjakan di kampus Institut Teknologi Sumatera (ITERA) dengan perkiraan periode penelitian dari Oktober 2020-Juli 2021. Penelitian ini memiliki tahapan pengerjaan yang bisa dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3. 1 Timeline dan schedule penelitian
No Kegiatan Bulan O kt obe r N ovem b er D es em ber Ja nua ri Febr ua ri Ma ret A pr il
Mei Juni Jul
i 1. Studi Literatur 2. Pengumpulan Data 3. Pengolahan Data 4. Interpretasi 5. Seminar Proposal
6. Ujian Kompre + Review Draft 7. Sidang Akhir
3.2 Instrumen dan Data
3.2.1 Instrumen
Jaringan seismometer yang digunakan pada penelitian ini yaitu, Federation of Digital Seismograph Network (FDSN) yang terdiri dari beberapa stasiun gempa bumi seperti UGM, CISI, MNAI, SMRI, JAGI, PMBI dan XMI. FDSN sendiri merupakan suatu organisasi global yang bertanggung jawab atas pemasangan dan pemeliharaan seismograf. Organisasi ini memberikan akses terbuka dan gratis untuk mendapatkan data yang mereka miliki untuk membantu memajukan ilmu kebumian khususnya tentang aktivitas seismik global. Tujuan dari FDSN dengan
23
menentukan lokasi dan instrumentasi stasiun adalah untuk menempatkan stasiun dengan distribusi geografi yang baik, sehingga rekaman data dengan resolusi 24 bits dan waktu yang berkelanjutan dengan setidaknya 20 sampel sampling rate per detik didapatkan dengan baik. FDSN juga berperan dalam pengembangan standar universal untuk distribusi data bentuk gelombang broadband dan informasi parametrik, yang memiliki format Standart for Exchange of Earthquake Data (SEED) (FDSN, 2021).
Instrumen seismometer dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu (IRIS, 2004): (1) long period seismometer, (2) short period seismometer, dan (3) broadband seismometer. Sedangkan pada penelitian kali ini menggunakan tipe instrumen broadband seismometer STS-2 pada jaringan FDSN, yang merupakan sebuah alat seismograf dengan sebuah pendulum inersia yang didesain untuk memberikan mekanisme gaya umpan balik. Instrumen ini merekam sinyal seismik dengan frekuensi 0,02 Hz sampai 10 Hz. Pada penelitian kali ini juga menggunakan frekuensi natural sebesar 0,02 Hz, serta instrumen ini pula memiliki tingkat pengambilan sampel sebesar 20 sampel/s.
3.2.2 Data
Penelitian ini menggunakan data event gempa bumi dari katalog gempa bumi Incorporated Research Institution for Seismology (IRIS), berjenis data waveform dengan tiga komponen, yaitu komponen horizontal (N dan E), dan komponen vertikal (Z) dengan format SAC. Data yang digunakan untuk penentuan mekanisme fokus gempa bumi ada lima data dari rentang tahun 2009-2019, atau lebih detailnya dapat dilihat pada Tabel 3.2. Penggunaan kelima data gempa bumi tersebut dalam penelitian ini dikarenakan kelima data gempa bumi ini memiliki magnitudo ≥ 4 Mw dan kedalaman yang cukup dangkal dari 7,1-61,55 km, dibandingkan dengan data gempa bumi yang lainnya yang memiliki kedalaman dangkal akan tetapi magnitudo rendah ataupun sebaliknya. Pemilihan kelima data gempa bumi tersebut juga dilihat dari posisi episenter gempa bumi yang terletak didekat Sesar Cimandiri ataupun sesar-sesar kecil yang berada disekitar Sesar Cimandiri. Persebaran gempa bumi yang terjadi disekitar Sesar Cimandiri juga dapat dilihat pada Gambar 3.1, serta
24
stasiun gempa bumi dan persebaran stasiunnya dapat dilihat pada Tabel 3.3 dan Gambar 3.2.
Tabel 3. 2 Daftar data katalog gempa bumi
Location Magnitudo
(Mw)
Depth
(Km)
Origin Time ket
Lat Lon Hour Min Sec
-6,764 106,328 4,7 35 20 23 12 2011-06-11
-6,683 106,669 4,8 16,5 18 27 14 2012-09-08
-6,85 106,83 4,3 10 14 14 28 2013-12-18
-6,823 106,823 4,2 7,1 05 12 54 2014-09-13
-7,137 106,896 4,3 61,55 20 11 12 2017-03-06
Gambar 3. 1 Peta persebaran gempa bumi (Sumber: Peta Basemap QGIS, SHP patahan QGIS &
Data gempa bumi IRIS)
Tabel 3. 3 Stasiun yang merekam event gempa bumi daerah sesar Cimandiri tahun 2009-2019
No Network Stasiun Latitude Longitude
1 GE CISI -7.5557 107.8153
2 GE JAGI -8.4702 114.1521
25
4 GE PMBI -2.9024 104.6993
5 GE SMRI -7.0492 110.4407
6 GE UGM -7.9125 110.5231
7 AU XMI -10.4501 105.6884
Gambar 3. 2 Peta persebaran stasiun gempa bumi (Sumber: Peta Basemap QGIS & Data stasiun
gempa bumi IRIS)
3.3 Prosedur Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan proses pegolahan data menggunakan Software ISOLA Package, dimana ISOLA Package merupakan Graphic User Interface dari Matlab dengan tujuan untuk mempermudah perhitungan Fortran dengan cepat seperti persiapan data, perhitungan Fungsi Green dan proses inversi serta hasil dalam bentuk grafis dari mekanisme fokus (Zahradnik dkk., 2008). Software ini digunakan untuk melakukan inversi momen tensor. Secara umum pengolahan menggunakan ISOLA Package dibagi menjadi empat yaitu, persiapan data, input data, inversi waveform, dan plot hasil.
Yang pertama kali dipersiapkan adalah data Pole-Zero dimana file ini digunakan untuk melakukan pengkoreksian respon dari instrumen. Selanjutnya adalah data
26
waveform yang telah diunduh dari website IRIS berupa data dalam format SAC. Data tersebut kemudian diimpor dan diubah menjadi .DAT, kemudian ISOLA Package akan mengkalkulasi nilai Signal to Ratio (SNR) yang digunakan untuk menentukan stasiun dengan frekuensi gelombang yang baik sehingga menghasilkan sinyal yang terbaik pada tahap inversi.
Tahap selanjutnya pada Event Info diisi dengan informasi mengenai gempa bumi berupa koordinat gempa bumi, kedalaman gempa bumi, ukuran gempa bumi, waktu kejadian gempa bumi dan rentang waktu terjadinya gempa bumi. Kemudian dilakukan definisi model bumi (crustal model) dimana pada penelitian kali ini menggunakan model bumi dari Haslinger-santosa dikarenakan model bumi ini bersesuaian dengan parameter kecepatan bumi yang ada di Pulau Jawa. Kemudian tahap selanjutnya dilakukan Station Selection, dimana pada tahap ini melakukan pemilihan stasiun yang digunakan untuk melakukan pengolahan data selanjutnya. Pada tahap selanjutnya dilakukan filter frekuensi low-cut (0.03-0.04) dan high-cut (0.07-0.08) sehingga hasil gelombang didapatkan dengan baik. Data tersebut disimpan menjadi data .RAW pada menu Raw Data Preparation. Kemudian melakukan pengisian jumlah sumber gempa bumi pada menu Seismic Source Definition dimana nilai yang diinput adalah starting depth, yaitu kedalaman awal yang diasumsikan untuk menghitung kedalaman awal dan posisi hiposenter, depth step merupakan kedalaman langkah selanjutnya, dan no of source yaitu total sumber seismik yang dipakai.
Kemudian dilakukan Green Function Computation yang bertujuan untuk mengetahui respon tanah terhadap suatu sumber gempa bumi, dan Inversi Waveform yang bertujuan untuk mengetahui kurva displacement dengan cross correlation dari data observasi dengan data sintetik seismogram, yang selanjutnya akan mendapatkan nilai momen tensor. Dimana pada tahap penelitian ini data waveform akan difilter menggunakan filter band-pass yang bergantung pada kualitas data waveform yang dilihat dari jarak antara episenter gempa dengan stasiunnya, sehingga mendapatkan hasil inversi berupa kurva fitting, nilai varian reduksi dan nilai strike, rake dan dip dari auxiliary plane dan fault plane (Zahradnik
27
dkk., 2008). Apabila kurva tidak saling berkorelasi tinggi dan misfit error terlalu besar maka perlu dilakukan kembali proses inversi dengan mengubah nilai filter pada menu Raw Data Preparation hingga nilai varian reduksi mendekati 1.
Pada tahap Inversi Waveform ini menggunakan inversi linier dengan metode Least-Square yang bersifat overodetermined dikarenakan jumlah data lebih banyak daripada jumlah model parameter. Pada tahap akhir penelitian dilakukan ploting hasil inversi pada software python dengan menjalankan modul obs.py dimana modul ini merupakan open source project yang digunakan untuk processing data seismologi. Data hasil inversi sebelumnya akan diplot menjadi suatu gambar beachball, sehingga dapat ditentukan jenis mekanisme sumber gempa buminya.
3.1 Diagram Alir Penelitian
