NILAI PERCEPATAN MAKSIMUM GERAKAN TANAH DAERAH JAWA BAGIAN BARAT

NILAI PERCEPATAN MAKSIMUM GERAKAN TANAH

DAERAH JAWA BAGIAN BARAT

Suharno

Jurusan Fisika, FMIPA,Universitas Lampung

Jl. S. Brojonegoro No.1 Bandar Lampung 35145

Diterima 23 September 2005, perbaikan 5 Januari 2007, disetujui untuk diterbitkan 2 Februari 2007

ABSTRACT

Research of the maximum horizontal acceleration of the ground motion was conducted in western of Java within 103o_–

110o _{long, 5}o _{– 10}o _{lat. The earthquakes data were collected in 1975 -1990 period, with parameters of epicenters, focal}

depths and magnitudes. Gridding of the research area within interval 0,1o _{due to calculate and distribute of the maximum}

vertical acceleration of the ground motion. The calculation is using Fukushima and Tanaka formula. Furthermore, the maximum horizontal acceleration of the ground motion can be calculated from of the maximum vertical acceleration of ground motion. The highest of the maximum horizontal acceleration of the ground motion is 0,055 cm s-2 _{situated at}

mostly around of 7, 48o _{long, 107,2}o _{lat (surrounding of the Cidaun area) and the lowest is 0,010 cm s}-2 _{situated at mostly}

around of 6,6o _{long, 108}o _{lat (surrounding of the Indramayu area). The distribution of the maximum horizontal}

acceleration of ground motion constrained by geological and structure situation.

Keywords: maximum horizontal acceleration, maximum vertical acceleration, ground motion, geological and structure.

1. PENDAHULUAN

Indonesia termasuk wilayah yang rawan terjadi gempa bumi, termasuk Pulau Jawa. Jawa bagian barat merupakan daerah yang laju pembangunannya cukup pesat. oleh karena itu dalam rangka melaksanakan pembangunan perlu memperhatikan resiko akibat gempa. Atas dasar tersebut penulis melakukan penelitian mengenai nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah yang ditimbulkan oleh getaran gempa. Dengan mengetahui distribusi nilai tersebut dapat digunakan untuk melakukan perencanaan pembangunan berdasarkan tingkat resiko akibat gempa bumi. Penelitian ini bermaksud untuk menggambarkan distribusi percepatan maksimum gerakan tanah di daerah Jawa bagian barat.

2. METODE PENELITIAN

2.1. Tinjauan Geologi Derah Penelitian

Geologi daerah ini dikelompokkan menjadi 4 lajur1,2)

(Gambar 1) yang terdiri dari:

A. Lajur Utara, meliputi dataran rendah Jakarta, memanjang dari Serang s.d. Losari, sepanjang + 300 km. Batuan lajur ini sebagian besar terdiri dari endapan alluvial dari endapan laut Tersier, endapan sungai dan lahar gunung api pedalaman.

B. Lajur Bogor, terletak di selatan Lajur Utara, memanjang dari Jasinga (dekat perbatasan Banten)

sampai ke sungai Pemali, Bumiayu (Jawa Tengah), terdiri dari perbukitan dan pegunungan sepanjang ± 350 km. Wilayah ini merupakan antiklinorium dari pelipatan lapisan Neogen dengan banyak intrusi vulkanik. Pada bagian timur banyak terdapat gunung api muda, seperti Sunda Komplek.

C. Lajur Gunungapi Tengah, terdiri dari jalur depresi longitudinal, memanjang dari Labuhan melalui lembah Citandui (Tasikmalaya), dan berakhir di Segara Anakan, sepanjang ± 350 km. Menurut bentuk subyeknya merupakan bagian atas dari geoantiklinal Jawa yang telah terjadi patahan pada masa Tersier-Akhir. Lajur ini sebagian besar terdiri dari endapan vulkanik muda dan endapan alluvial, diselingi bukit batuan Tersier.

D. Lajur Pegunungan Selatan, adalah pegunungan di selatan Jawa bagian barat yang memanjang dari Ujung Kulon sampai ke Nusa Kambangan, sebelah selatan Cilacap. Lajur ini memanjang sekitar ± 450 km. Daerah ini meliputi daerah: (a) Jampang, (b) Pengalengan dan (c) Karangnunggal.

2.2. Gempa Bumi

Stress didefinisikan sebagai gaya per luas tempat gaya bekerja. Ketika gaya diaplikasikan pada suatu bagian, stress adalah rasio dari gaya terhadap luas tempat gaya diaplikasikan. Bila bumi mengalami perubahan secara terus menerus baik dari dalam ataupun luar, maka batuan di dalam bumi akan mengalami tekanan

Labuhan

Serang

Jasinga

Losari

Tasikmalaya

Lajur Utara

Lajur Bogor

Lajur Gunungapi Tengah

Lajur Pegunungan Selatan

4

U

0 50 km

Jakarta

Tangerang

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

Bogor

Gambar 1. Lajur geologi daerah Jawa bagian barat atau stress. Jika stress itu berlangsung terus menerus

dan dalam waktu yang cukup lama, maka terjadi akumalasi (penimbunan) energi. Bila batuan tersebut tidak mampu lagi menahan stress, maka akan terjadi pelepasan energi yang dapat berupa panas atau gelombang elastis yang menjalar melalui bagian dalam bumi. Hal ini yang kita kenal sebagai gempa bumi. Gempa bumi dibedakan menjadi 3 sesuai dengan sebab terjadinya yaitu: (1) Gempa Runtuhan atau Terban, gempa yang terjadi karena adanya aktivitas runtuhan. Biasanya terjadi pada daerah pertambangan dan daerah longsor di lereng gunung. Gempa ini digolongkan sebagai gempa kecil. (2) Gempa Vulkanik, gempa yang terjadi akibat aktivitas magma pada gunung berapi. Gempa ini bersifat lokal. (3) Gempa Tektonik, gempa yang terjadi karena adanya pelepasan energi yang disebabkan aktivitas lempeng tektonik. Gempa ini mempunyai energi besar, sehingga dapat tercatat sekalipun jaraknya cukup jauh. Biasanya gempa ini terjadi di daerah pertemuan lempeng, patahan atau daerah penyusupan lempeng (Subduction)3, 4, 5)_.

2.3. Parameter Gempa

Parameter gempa yang penting antara lain: (1) Episenter adalah pusat gempa di permukaan bumi, biasanya dinyatakan dengan lintang dan bujur. (2) Kedalaman fokus (pusat gempa). Fokus gempa bumi disebut hiposenter, dinyatakan dalam kilometer dari permukaan bumi atau dinyatakan dengan jari-jari bumi. (3) Magnitudo adalah energi gelombang seismik yang dipancarkan sumber gempa (kekuatan gempa bumi), dapat dihitung dari jumlah energi yang dilepaskan sumber gempa. (4) Kekuatan gempa juga dinyatakan dalam skala intensitas. Intensitas dapat dihitung berdasarkan pengamatan langsung terhadap kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Intensitas dapat menggambarkan harga kekuatan pada pusat gempa. Magnitudo gempa dihitung dari catatan alat, sedangkan

intensitas didasarkan atas akibat langsung dari getaran gempa bumi. Magnitudo mempunyai harga untuk sebuah gempa, tapi intensitas berubah dengan perubahan tempat. Intensitas terbesar pada umumnya terdapat di daerah episenter, biasanya menurun fungsi jarak ke semua jurusan. Untuk dapat menentukan secara tepat besarnya intensitas diperlukan tenaga ahli yang berpengalaman. Di Indonesia, intensitas biasanya dinyatakan dalam skala MMI (Modified Mercally

Intensity). (5) Magnitudo surface wave (Ms) adalah

magnitudo yang dihitung berdasarkan atas gelombang-gelombang permukaan.

Secara historis, magnitudo surface wave pertama kali dihitung oleh Gutenberg dan Richter6)_{. Gutenberg}7)

memberikan persamaan yang didasarkan atas amplitudo gerakan tanah maksimum, dan dari tahun 1949 sampai 1959 para pengikutnya menghitung amplitudo empiris yang serupa untuk berbagai stasiun8)_.

Hubungan antara magnitudo body wave dan surface

wave 9) _{seperti tampak pada Persamaan (1):}

Mb = 2,5 + 0,63 Ms (1)

dengan Mb adalah magnitudo body wave dan Ms adalah

magnitudo surface wave. 2.4. Percepatan Tanah

Bila gempa terjadi, maka faktor yang berpengaruh langsung terhadap bangunan adalah faktor percepatan tanah permukaan akibat gelombang gempa. Faktor inilah yang merupakan titik tolak dari perhitungan bangunan tahan gempa. Dengan asumsi bahwa getaran gempa merupakan gelombang Sinusoida, maka per-cepatan tanah dapat dirumuskan seperti Persamaan (2): a = 4 2 ₂

T

A

dengan a adalah percepatan getaran tanah, A adalah amplitudo getaran, T adalah periode getaran.

Secara fisis percepatan tanah tergantung pada amplitudo getaran tanah di permukaan bumi dan periode getaran. Harga percepatan tanah dipengaruhi oleh magnitudo gempa, kedalaman sumber gempa, jarak episenter dan keadaan tanah. Beberapa cara untuk menentukan percepatan tanah akibat gempa bumi adalah: (1) Pengukuran menggunakan alat Strong Motion Accelerograph. (2) Pengamatan atau observasi berdasarkan hubungan antara percepatan dengan intensitas gempa. (3) Perhitungan empiris.

2.5. Perhitungan Analitik

Untuk mengetahui kekuatan goncangan suatu daerah diperlukan alat Accelerograph. Di Indonesia, jumlah alat yang sudah terpasang masih terlalu sedikit, sehingga data yang diperoleh kurang memadai. Padahal data percepatan tanah sangat dibutuhkan bagi rancang bangun infrastruktur tahan gempa. Karena pentingnya data tersebut, maka para ahli merumuskan secara empiris untuk menghitung nilai percepatan gerakan tanah. Rumus tersebut merupakan pengembangan dan penyempurnaan rumus-rumus sebelumnya, menjadi rumusan terbaru pada Persamaan (3) 10, 11)_.

Log a = 0,41 Ms – log (R + C(Ms)) – 0,0034 R – 1,69

a =(e0,41Ms-0,0034R–1,69_{)/(R+C(Ms)) (3)}

dengan C(Ms) = 0,032 x 100,41 Ms_{; R =}

∆

2

+

_h

2

dengan a adalah percepatan tanah (km s-2_{), Ms adalah} magnitudo surface wave (Skala Richter), C adalah

konstanta magnitudo surface wave, R adalah jarak

hiposenter (km),

∆

adalah jarak episenter (km) dan h adalah kedalaman (km).

Apabila magnitudo surface wave tidak diketahui, maka magnitudo surface wave dapat diperoleh dengan Persamaan (4): 63 , 0 25 − = Mb Ms (4)

Nilai percepatan yang dihitung di atas adalah percepatan vertikal (av), padahal percepatan gerakan

tanah yang lebih berbahaya terhadap bangunan adalah percepatan horizontal (ah). Besarnya percepatan

horizontal maksimum gerakan tanah dirumuskan pada Persamaan (5)10)_:

72

,

0

v h

a

a

=

5) 2.6. Prosedur Penelitian

Data gempa yang digunakan pada penelitian ini adalah data tahun 1975 s.d. 1990 yang tersebar pada daerah antara 103o_–110o _{BT dan 5}o_–10o _{LS (Gambar 1). Data}

tersebut dikumpulkan oleh Badan Meteorologi Geofisika Pusat Jakarta. Data gempa dihitung dan ditentukan terlebih dahulu magnitudo dan hiposenternya. Kemudian dipilih gempa yang > 4,5 Skala Richter dengan kedalaman 60 km, karena gempa tersebut sudah dapat menimbulkan dampak yang signifikan terhadap infrastruktur di permukaan bumi. Selanjutnya daerah yang diteliti dibuat grid dengan interval 0,1o.

Setiap titik grid dihitung percepatan vertikal maksimum gerakan tanahnya. Harga percepatan pada seluruh grid dipetakan menggunakan peta kontur berdasarkan nilai percepatan horizontal maksimum pergerakan tanah daerah penelitian.

Labuhan

Serang

Jasinga

Losari

Tasikmalaya

4

U

0 50 km

Jakarta

Tangerang

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

Bogor

0,045 0,045 0,055 0,035 0,025 0,015

Selat

Sunda

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa Bagian Barat ditunjukkan pada Gambar 2. Skala terbesar adalah 0,055 cm s-2 _{yang terletak di}

sekitar daerah Cidaun, berada pada sekitar koordinat 7,48o _{LS, 107,2}o _{BT. Skala yang cukup besar}

(0,035-0,045 cm s-2_{), meliputi wilayah Selat Sunda,}

Panimbangan, Labuhan dan Garut. Daerah yang

memiliki nilai percepatan horizontal maksimum gerakan

tanah sekitar 0,025 -0,030 cm s-2 _{meliputi wilayah}

Bogor, Bandung dan sekitarnya. Daerah yang nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanahnya (0,020-0,025 cm s-2_{) meliputi wilayah sekitar Tangerang,}

Jakarta dan Kuningan. Sedangkan harga percepatan horizontal maksimum yang paling kecil adalah 0,010 cm s-2 _{terletak di sekitar Indramayu, pada kordinat sekitar}

6,6o _{LS, 108}o _{BT. Daerah dengan nilai percepatan}

horizontal maksimum gerakan tanah antara 0,050-0,030 cm s-2 _{meliputi Garut, Tasikmalaya, Sukabumi, Cianjur}

dan Labuhan.

Labuhan

Serang

Losari

Tasikmalaya

4

U

0 50 km

Jakarta

Tangerang

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

Bogor

Selat

Sunda

Gambar 3. Peta jalan di wilayah Jawa bagian barat. Garis selain batas tepi wilayah menunjukkan jalan raya.

Losari

Tasikmalaya

4

U

0 50 km

Jakarta

Tangerang

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

Selat

Sunda

Labuhan

Serang

Losari

Tasikmalaya

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

0,045 0,045 0,055 0,035 0,025 0,015

Lajur Utara

Lajur Bogor

Lajur Gunungapi Tengah

Lajur Pegunungan Selatan

4

U

0 50 km

Labuhan

Serang

Jasinga

Losari

Tasikmalaya

Jakarta

Tangerang

Cidaun

Bandung

Cirebon

Kuningan

Bogor

0,045 0,045 0,055 0,035 0,025 0,015

Selat

Sunda

Gambar 5. Korelasi penyebaran batuan geologi dan distribusi percepatan maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa bagian barat.

3.1. Analisis Berdasarkan Struktur Geologi

Relief budaya seperti jalan dan tempat pemukiman hampir dapat dipastikan mengikuti keadaan struktur geologi suatu daerah. Secara garis besar struktur pembangunan jalan daerah Jawa bagian barat dapat dilihat pada Gambar 3.

Pada masa lampau pembangunan wilayah pemukiman (perkampungan dan jalan) biasanya selalu mengikuti keadaan struktur geologi yang ada. Struktur geologi ini terbentuk akibat proses geologi dalam waktu cukup lama. Gempa bumi termasuk salah satu proses geologi yang dominan. Gempa-gempa besar biasanya memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap terbentuknya struktur suatu wilayah tertentu.

3.2. Analisis Berdasarkan Peta Geologi

Secara geologi, Jawa bagian barat terbagi atas 4 lajur yaitu Lajur Utara, Lajur Bogor, Lajur Gunungapi Tengah dan Lajur Pegunungan Selatan. Pada Gambar 5 terlihat bahwa distribusi percepatan gerakan tanah tampak berkorelasi kuat dengan penyebaran batuan geologi yang diwakili oleh empat lajur geologi di wilayah penelitian ini.

Lajur Pegunungan Selatan merupakan lajur geologi yang memiliki distribusi percepatan gerakan tanah paling tinggi, sehingga daerah ini dapat dikatakan daerah yang paling labil. Lajur Bogor termasuk daerah yang memiliki nilai percepatan gerakan tanah sedang, dengan nilai yang relatif tinggi berada di sekitar Labuhan, Puncak-Cianjur dan sebelah selatan Bandung. Puncak dan sekitarnya merupakan semacam

pusat konsentrasi percepatan gerakan tanah dengan nilai percepatan > 0,030 cm s-2_{. Besarnya nilai}

percepatan gerakan tanah pada lajur Bogor dan Pegunungan Selatan, erat hubungannya dengan banyaknya sesar pada daerah tersebut. Berdasarkan distribusi nilai percepatan maksimum horizontal pergerakan tanah, daerah Lajur Pengunungan Selatan merupakan daerah paling rawan terhadap resiko gempa.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Berdasarkan analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa:

1. Harga percepatan horizontal gerakan tanah terbesar adalah 0,055 cm s-2 _{terletak pada sekitar koordinat}

7,48o _{LS, 107,2}o _{BT (daerah Cidaun dan sekitarnya).}

Harga yang paling kecil adalah 0,010 cm s-2 _terletak

pada sekitar koordinat 6,6o _{LS, 108}o _{BT (daerah}

Indramayu dan sekitarnya).

2. Jalur jalan dan pemukiman penduduk berkorelasi positif dengan pola distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah, berarti bahwa distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah pada penelitian ini dapat menggam-barkan efek gempa yang terjadi pada masa lampau dan mendatang.

3. Pada Lajur Bogor dan Pegunungan Selatan tampak ada korelasi timbal balik antara banyaknya sesar dan rumitnya tatanan geologi dengan pola kontur distribusi harga percepatan horizontal maksimum gerakan tanah.

4. Semakin besar harga percepatan horizontal maksimum gerakan tanah mengisyaratkan bahwa semakin besar resiko gempa terhadap infrastruktur daerah Jawa bagian barat.

4.2. Saran

Perlu dilakukan penelitian mengenai nilai percepatan maksimum gerakan tanah akibat gempa bumi di seluruh wilayah Indonesia untuk mengantisipasi resiko kerusakan infrastruktur akibat gempa bumi.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Manajemen Badan Meteorologi Geofisika (BMG) Pusat Jakarta yang telah bersedia memberikan data gempa bumi yang dipakai untuk penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. Faruchi dan Santoso, B. 1995. Atlas Indonesia

dan Dunia, CV. Simplex, Jakarta.

2. Sagita, L. 2006. Distribusi Percepataj Gerakan

Tanah di Propinsi Lampung Akibat Gempa Bumi,

Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA Unila, Bandar Lampung.

3. Bahtiar. 1998. Pola Tektonik Zona Subduksi

Sumatra Bagian Selatan. Universitas Indonesia,

Jakarta.

4. Mitchell, B.J. 1976. An-elasticity of the crustal upper mantle beneath the Pacific Ocean from the inversion of observed surface wave attenuation, J.

Geophys. 46:. 521-533.

5. Mikumo, T dan Miyatake, T. 1979. Earthquake sequence on functional fault model with non uniform strengths and relaksation times, Geophys.

J. R. Astr. Soc. 59 : 497-522.

6. Guternberg, B. dan Richter, C.F. 1936. On seismik waves, Beitr. Geophys, 47: hal 73-131.

7. Guternberg, B. 1943. Seismological evidence for roots of mountains, Bull. Geol. Soc. Amer., 38 : 473-498.

8. Wibowo, B, H, K. 1997. Perhitungan Percepatan

Tanah Maksimum pada Struktur Permukaan di Daerah Pulau Jawa dan Sekitarnya, Skripsi Badan

Meteorologi dan Geofisika, Jakarta.

9. Bullen, K.E. dan Bolt, B.A. 1987. An introduction to

the theory of seismology, 4th _{Edition, Cambridge}

University Press, New York.

10. Dewi, R.M. 2004. Penentuan Percepatan

Horizontal Maksimum Gerakan Tanah di Daerah Jawa Bagian Barat Berdasarkan Rumus Fukusima dan Tanaka, Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA

Unila, Bandar Lampung.

11. Adi, S, P., 1993, Percepatan Tanah Maksimum di

Daerah Menado dan Sekitarnya, Balai Diklat