69
Mikrozonasi Seismik Wilayah Sesar Lembang – Sesar
Cimandiri Kabupaten Bandung Barat Menggunakan
Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR)
Gabrio Hikma Januarta*a, Tedi Yudistirab, Adrin Toharic, Erlangga Ibrahim Fattahda Program Studi Teknik Geofisika ITERA b Institut Teknologi Bandung
c Puslit Geoteknologi LIPI Bandung d Institut Teknologi Sumatera
* Corresponding E-mail: gabriohikmajanuarta@gmail.com
Abstract: In the last five years, there has been an increase in tectonic activity in the southern region of Java. One of the active faults in the West Java region is the Cimandiri Fault and the Lembang Fault. The Cimandiri Fault is southwest-northeast, while the Lembang Fault is east-west. Through DEM (Digital Elevation Model) satellite imagery, continuity of the fault is estimated to be in Padalarang, West Bandung Regency. The existence of urban connecting infrastructure such as toll roads, railroads, and dense settlements makes the area of fault continuity as an area that has the potential to experience damage during an earthquake. Therefore, in the effort of disaster mitigation, microzonation studies are needed to determine the dynamic characteristics of the soil in the fault area. Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) method is used to estimate the value of dominant frequency and amplification factor from microtremor measurement data. From 42 measurement points, the dominant frequency value (f0) is divided into two zones, 1.4 - 4 Hz and 4-6 Hz. The amplification distribution (A0) ranges from 2-8, where the area with the highest amplification is around the Cipularang toll road and densely populated settlements. Areas with a high seismic vulnerability index (Kg) are in the villages of Sukatani and Bojongkoneng in Ngamprah District, Situ Ciburuy in Padalarang sub-district and Pasirhalang village in Cisarua sub-district..
Keywords: Lembang Fault, Cimandiri Fault, Microzonation, Microtremor, HVSR
Abstrak: Dalam kurun lima tahun terakhir, terjadi peningkatan aktivitas tektonik di wilayah selatan Jawa. Salah satu sesar aktif di wilayah Jawa Barat adalah Sesar Cimandiri dan Sesar Lembang. Sesar Cimandiri berarah barat daya-timur laut, sedangkan Sesar Lembang berarah timur-barat. Melalui data citra satelit DEM (Digital Elevation Model), kemenerusan sesar diperkirakan berada di wilayah Padalarang, Kabupaten Bandung Barat. keberadaan infrastruktur penghubung kota seperti jalan tol, rel kereta api, dan permukiman padat menjadikan wilayah Kemenerusan sesar merupakan daerah yang berpotensi mengalami kerusakan akibat gempabumi. Untuk itu, dalam upaya mitigasi bencana, diperlukan studi mikrozonasi untuk mengetahui karakteristik dinamis tanah di daerah penelitian. Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) digunakan untuk memperkirakan nilai frekuensi dominan dan faktor amplifikasi dari data pengukuran mikrotremor. Dari 42 titik pengukuran, nilai frekuensi dominan (f0) terbagi kedalam dua zona, 1.4 - 4 Hz dan 4-6 Hz. Distribusi amplifikasi (A0) berkisar antara 2-8, di mana area dengan amplifikasi tertinggi berada di sekitar jalan tol Cipularang dan pemukiman padat penduduk. Wilayah dengan indeks kerentanan seismik tinggi (Kg) berada di desa Sukatani dan Bojongkoneng di Kecamatan Ngamprah, Situ Ciburuy di kecamatan Padalarang dan desa Pasirhalang di kecamatan Cisarua.
70 Pendahuluan
Indonesia merupakan zona sesar aktif dengan aktivitas tektonik yang tinggi. Aktivitas tektonik di Indonesia dipengaruhi oleh pergerakan lempeng seperti: Lempeng Eurasia, Lempeng Indo-Australia, dan lempeng pasifik. Mekanisme pergerakan sesar menjadi salah satu penyebab terjadinya gempa bumi. Salah satu sesar aktif di wilayah Jawa Barat yaitu Sesar Cimandiri dan Sesar Lembang. Sesar Cimandiri berarah barat daya-timur laut, sedangkan Sesar Lembang berarah timur-barat. Melalui citra data DEM (Digital Elevation Model) kemenerusan kedua sesar diduga berada di wilayah Padalarang. Zona kemenerusan kedua sesar ini menjadi potensi bahaya gempa bumi yang sangat tinggi, dimana lokasi tersebut sangat dekat dengan aktivitas pemukiman penduduk yang padat serta infrastruktur transportasi penghubung kota seperti jalan tol dan rel kereta api.
Daerah penelitian merupakan daerah sedimentasi yang tebal dengan suplai sedimen berasal dari Gunung Tangkuban Parahu. Litologi daerah sedimentasi yang cenderung tidak kompak akan berdampak pada saat pelepasan energi gempa bumi yang dapat teramplifikasi. Hingga saat ini sesar lembang masih aktif dengan percepatan geser 3 sampai 5,5 mm/tahun dengan panjang sesar mencapai 29 kilometer dengan titik nol berada di daerah padalarang dekat jalan tol [1]. Jika seluruh segmen sesar lembang bergerak maka diperkirakan dapat menghasilkan gempa dengan magnitudo 6,5 sampai 7. Untuk itu perlu dilakukan studi mikrozonasi seismik pada daerah penelitian untuk mengetahui
karakteristik dinamis tanah berdasarkan nilai frekuensi dominan dan faktor amplifikasi. Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) dapat digunakan untuk mengestimasi nilai frekuensi dominan dan faktor amplifikasi geologi setempat dari data pengukuran mikrotremor [2].
Metode
Pengukuran data mikrotremor dilakukan pada tanggal 24-28 Juni 2019. Lokasi penelitian terletak di Kabupaten Bandung Barat yang terbagi kedalam tiga kecamatan yaitu Kecamatan Ngamprah, Kecamatan Cisarua, dan Kecamatan Padalarang. Penentuan posisi pengukuran difokuskan pada wilayah kemenerusan kedua sesar. Terdapat total 42 titik pengukuran di Kabupaten Bandung Barat, 27 titik pengukuran berada diwilayah kecamatan Ngamprah disekitar jalan Tol Purbaleunyi, 7 titik diwilayah Situ Ciburuy Kecamatan Padalarang dan 8 titik didesa pasirhalang Kecamatan Cisarua.
Gambar 1. Peta Lokasi Titik Pengukuran
Pengukuran mikrotremor dilakukan menggunakan instrumen pencatat data untuk survei mikrotremor dengan tipe McSEIS-MT NEO. Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) merupakan metode pengolahan data mikrotremor yang di populerkan oleh Nakamura pada tahun 1989 [2]. Nakamura
71 mengidentifikasi bahwa jika diasumsikan gelombang geser dominan pada mikrotremor, maka rasio spektrum horizontal terhadap vertikal (HVSR) pada data mikrotremor suatu tempat sama dengan fungsi transfer gelombang geser yang bergetar antara permukaan dan batuan dasar di suatu tempat.
(f) UD S (f) 2 EW S (f) 2 NS S HVSR (1) Keterangan: HVSR = Horizontal to Vertical Spectral Ratio SNS2 = Spektrum komponen
horizontal dengan arah utara – selatan
SEW2 = Spektrum komponen
horizontal dengan arah timur – barat
SUD2 = Spektrum komponen
horizontal dengan arah atas – bawah Pengolahan data dilakukan menggunakan software geopsy.org untuk mendapatkan kurva H/V. Adapun Window length yang digunakan pada pengolahan data sebesar 25 s yang berkaitan dengan kerapatan waktu yang digunakan dalam proses windowing. Selanjutnya dilakukan proses filtering pada raw signal menggunakan bandpass filter 1-10 Hz. Parameter nilai STA yang digunakan sebesar 0.5 s dan LTA sebesar 30.00 s. Kemudian dilakukan juga removing noise secara manual pada raw data yang tidak dapat dihilangkan oleh STA dan LTA.
Gambar 2.Windowing pada waveform dan kurva H/V stasiun McSEI_CL3
Indeks kerentanan seismik merupakan suatu parameter yang berhubungan dengan tingkat kerawanan suatu wilayah saat terjadi gempa [3]. Hal ini memperlihatkan hubungan liniear antara indeks kerentanan seismik terhadap tingkat kerusakan suatu wilayah akibat gempa bumi. Secara matematis hubungan indeks kerentanan seismik, frekuensi dominan dan faktor amplifikasi dapat dinyatakan sebagai berikut: 0 f Kg 2 0 A (2) Keterangan:
Kg = Indeks Kerentanan Seismik A02 = Faktor Amplifikasi
f02 = Frekuensi dominan Hasil dan Pembahasan
Dari peta persebaran nilai frekuensi dominan dapat dilihat bahwa rentang nilai frekuensi dominan yang di dapatkan berkisar antara 1.4 – 5.2 Hz. Frekuensi dominan erat hubungannya dengan kedalaman bedrock [4]. Keduanya memiliki hubungan berbanding terbalik, artinya nilai frekuensi dominan yang rendah berasosiasi dengan kedalaman bedrock yang dalam.
Tabel 1. Klasifikasi jenis tanah berdasarkan frekuensi dominan (Kanai, 1983)
Klasifikasi Tanah Frekuensi Dominan (Hz) Klasifikasi Kanai Tipe Jenis IV I 6,67 – 20,00 Batuan tersier atau lebih tua. Terdiri dari batuan Hard sandy, gravel II 10,00 – 4,00 Batuan alluvial, dengan ketebalan 5 meter, terdiri dari
sandy-72 gravel, sandy
hard clay, loam
III III 2,50 – 4,00 Batuan alluvial dengan ketebalan > 5 meter. Terdiri dari sandy-gravel, sandy hard clay, loam,dll II IV 1,00 – 2,50 Batuan alluvial yang terbentuk dari sedimentasi delta, top soil, lumpur, dll dengan kedalaman 30 meter atau lebih
Berdasarkan klasifikasi tanah [5] pada table 1 daerah penelitian termasuk kedalam jenis III dan jenis IV yang dicirikan dengan ketebalan sedimen permukaan yang sangat tebal berkisar 0 – 50 m. Dari hasil observasi langsung dilapangan perbedaan ketinggian antara puncak punggungan dan lembahan berkisar 20-70 m. Jika dilihat dari persebaran nilai frekuensi dominan daerah di sekitar Sesar Lembang dan Sesar Cimandiri memiliki karakteristik yang sama yaitu memiliki persebaran nilai frekuensi dominan yang berkisar antara 1.4 – 2.5 Hz. Daerah kecamatan Padalarang dan Kecamatan Cisarua memiliki rentang frekuensi dominan yang relatif sama. Nilai frekuensi dominan kedua daerah ini dipengaruhi oleh topografi yang cukup tinggi sehingga sedimentasi yang tebal memberikan respon frekuensi dominan yang rendah.
Gambar 3. Peta Frekuensi Dominan
Jika dilihat dari sebaran nilai frekuensi dan amplifikasi, tidak ada hubungan spesifik yang menyatakan perbandingan kedua nilai tersebut. Dari perbandingan Gambar 3 dan Gambar 4 dapat dilihat bahwa kedua nilai antara frekuensi dominan dan amplifikasi saling independen. Amplifikasi cenderung dipengaruhi oleh faktor geologi meliputi tingkat deformasi dan pelapukan batuan [6]. Selain itu aktivitas yang padat disekitar titik pengukuran dinilai dapat meningkatkan puncak amplitudo pada kurva HVSR. Nilai amplifikasi yang tinggi menunjukkan adanya potensi resonansi gelombang yang tinggi. Daerah dengan amplifikasi tinggi akan menjadi daerah yang cukup rawan karena saat terjadi gempa bumi daerah tersebut memiliki potensi lebih tinggi mengalami kerusakan bangunan akibat penguatan gelombang.
Gambar 4. Peta Faktor Amplifikasi Berdasarkan peta persebaran indeks kerentanan seismik pada daerah penelitian. Nilai indeks kerentanan seismik pada daerah penelitian berada pada rentang 1 – 30. Apabila dikorelasikan dengan nilai indeks kerentanan daerah Graben bantul. Daerah yang mengalami tingkat kerusakan yang parah akibat gempa bumi Bantul 2006 terjadi pada daerah yang memiliki nilai indeks kerentanan seismik diatas 10 [7]. Daerah yang memiliki nilai indeks kerentanan seismik sedang [3] pada daerah penelitian berada di desa
73 Sukatani dan desa Bojongkoneng di kecamatan Ngamprah, Situ Ciburuy di kecamatan Padalarang dan desa Pasirhalang di kecamatan Cisarua. Daerah tersebut berpotensi mengalami kerusakan yang parah saat terjadi gempa bumi.
Gambar 5. Peta Indeks Kerentanan Seismik
Kesimpulan
Distribusi frekuensi dominan (f0) di wilayah Bandung Barat dapat dibagi kedalam dua zona yaitu 1.4 – 4 Hz dan 4 – 6 Hz. Nilai frekuensi dominan pada penelitian ini dipengaruhi oleh topografi. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai frekuensi dominan dan faktor amplifikasi saling independen. Nilai amplifikasi yang didapat cenderung dipengaruhi oleh kondisi geologi meliputi sifat fisik batuan yang telah mengalami pelapukan. Selain itu aktivitas yang padat disekitar titik pengukuran dinilai dapat meningkatkan puncak amplitudo pada kurva HVSR. Daerah dengan indeks kerentanan seismik yang tinggi (Kg) berada di desa Sukatani dan desa Bojongkoneng di kecamatan Ngamprah, Situ Ciburuy di kecamatan Padalarang dan desa Pasirhalang di kecamatan Cisarua. Referensi
[1] Daryono, M. R., Natawidjaja, D. H., Sapiie, B., Cummins, P. 2019. Earthquake Geology of the Lembang Fault, West
Java, Indonesia.
Tectonophysics 751 (2019) 180 191
[2] Nakamura, Y. 1989. A method for dynamic
characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface.
Quarterly Report Railway Tech. Res. Inst., 30-1, 2530. [3] Nakamura, Y. 2000. Clear
Identification Of Fundamental Ideal Of Nakamura’s Technique And Its Application. Tokyo: The 14th World Conference on Earthquake Engineering. [4] Parolai, S., Grunthal, G.,
Wahlstrom, R., 2004, Site – spesific response spectra from the combination of microzonation with
probabilistic Seismic Hazard assessment: an example for the Cologne (Germany) area, 29th General Assembly European Seismological Commission.
[5] Kanai, K., 1983, Engineering Seismology, University of Tokyo Press, Japan.
[6] Mulyatno, B. S., Marjiyono, & Setianegara, R. (2013). Penentuan Zona Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi Berdasarkan Analisis Amplifikasi HVSR
Mikrotremor dan Analisis Periode Dominan Daerah Liwa dan Sekitarnya. Geofisika Eksplorasi, 1. [7] Sunardi, B., Daryono, Arifin,
J., & Susilanto, P. (2012). Kajian Potensi Bahaya Gempa Bumi Daerah
Sumbawa Berdasarkan Efek Tapak Lokal. Meteorologi dan Geofisika, 131-13.
