ISSN 1979-1208 9
SURVEI MIKROTREMOR DI PULAU BELITUNG
UNTUK KAJIAN TAPAK PLTN
Sunarko, Hadi Suntoko
Pusat Pengembangan Energi Nuklir- BATAN
Jl. Kuningan Barat, Mampang Prapatan, Jakarta Selatan12710 Email: sunarko@yahoo.com
ABSTRAK
SURVEI MIKROTREMOR DI PULAU BELITUNG UNTUK KAJIAN TAPAK PLTN.
Pengukuran mikrotremor untuk mendapatkan estimasi respons tapak telah dilakukan. Survey dilakukan pada 13 titik di pulau Belitung. Analisis spektral horisontal dan vertikal dilakukan untuk semua titik pengamatan untuk mendapatkan estimasi frekuensi resonansi fundamental dan amplifikasinya terhadap getaran tanah. Hanya beberapa lokasi menunjukkan amplitudo spektra berbentuk nyata yang mencirikan adanya kontras impedansi yang besar. Pada lokasi lain terdapat beberapa puncak yang menandakan adanya beberapa kontras impedansi pada lapisan bawah permukaan. Berdasarkan hasil pengolahan data, frekuensi fundamental yang didapatkan berkisar dari 0,85 hingga 17,9 Hz. Peningkatan frekuensi fundamental seiring dengan menurunnya ketebalan lapisan diatas lapisan basement. Estimasi terhadap nilai amplifikasi menghasilkan nilai antara 1,3 hingga 5,5, dimana nilai besar didapatkan pada daerah tengah agak ke arah selatan pulau Belitung (Bl 10 – Desa Bantaian). Analisa terhadap data menunjukkan bahwa parameter frekuensi fundamental dan nilai amplifikasinya sedikit bervariasi untuk daerah sekitar pulau Belitung. Hal ini terjadi karena adanya variasi lateral kedalaman sedimen dan/atau adanya variasi pada tipe batuan yang ada. Hasil juga menunjukkan efek geometri basin.
Kata kunci : kejadian eksternal alamiah, pra-survi tapak, standar IAEA,
ABSTRACT
MIKROTREMOR SURVEY ON THE BELITUNG ISLAND TO A NPP SITE ASSESSMENT,. Microtremor survey has been measured to estimates of a site response . The survey was conducted at 13 points on the Belitung island. Horizontal and vertical spectral analysis performed for all points of observation to obtain an estimates of the fundamental resonance frequency and amplification of ground vibration. Only a few sites show the real shape of the amplitude spectra which characterize the existence of a large impedance contrast. At another location there are several peaks which indicate the presence of some impedance contrast at the subsurface layer. Based on the results of data processing, fundamental frequency obtained ranged from 0.85 to 17.9 Hz. Improved fundamental frequency along with decreasing the thickness of the layer above the basement layer. Estimates of the value of amplification produces values between 1.3 to 5.5, where the large value obtained in the middle area slightly to the south Belitung island (Bl 10 - Village massacre). Analysis of data showed that the parameters of fundamental frequency and amplification value varies slightly for the area around the Belitung island. This occurs because of lateral variations in depth of sediment and / or of variations in rock type exists. The results also show the effects of basin geometry.
Keywords: natural external events, pre-survey site, the IAEA standards,
1. PENDAHULUAN
Untuk menentukan tapak Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dilakukan serangkaian kegiatan pra-survei, survei tapak dan evaluasi tapak. Kegiatan pra-survei menggunakan referensi standar Safety Guide No. 50-SG-S9 dan Safety Standards Series Safety
ISSN 1979-1208 10 antara lain mengharuskan untuk melakukan kajian dan evaluasi tapak PLTN terhadap kondisi kegempaan[1].
Gempa bumi diartikan sebagai suatu getaran atau guncangan yang umumnya terjadi di permukaan bumi akibat pergerakan kerak bumi (lempeng bumi) dan aktivitas gunung api. Gempa bumi dapat mempengaruhi keselamatan bangunan dan keselamatan jiwa pada umumnya. Aspek kegempaan yang dikaji meliputi peta geologi yang mengandung data stratigrafi, peta tektonik, peta geofisik (anomali magnet dan gravitasi), foto satelit, katalog gempa, peta isoseismik dan peta zona kegempaan[1]. Efek gempa bumi bukan hanya
dipengaruhi oleh besaran magnitudonya dan jarak dari gempa, serta dipengaruhi oleh kondisi lokal. Karakteristik kondisi lokal tersebut dapat diketahui dengan mengukur respon getaran untuk mendapatkan nilai periode dominan. Salah satu akibatnya dapat memicu terjadinya likuifaksi pada material bawah permukaan
Maksud penelitian adalah untuk mengetahui karakteristik material bawah permukaan yang meliputi penyebaran tanah/batuan, nilai periode dominan tanah terkait dengan rencana penetapan calon tapak PLTN di Propinsi Kepulauan Bangka Belitung. Sedangkan tujuannya adalah mengetahui nilai periode dominan tanah/batuan, mengidentifikasi pengaruh gempa bumi pada material bawah permukaan dan memperoleh pangkalan data (database) di Propinsi Kepulauan Bangka belitung.
Lokasi penelitian untuk mikrotremor terutama dipusatkan di sekitar pantai (3 km) ke arah darat, meliputi seluruh pantai Pulau Belitung.
2.
METODOLOGI
Metode Nakamura adalah metode yang umum digunakan untuk menentukan faktor penguatan gempa pada lapisan tanah atas relatif terhadap getaran pada batuan dasar. Survei mikrotremor diperlukan untuk mendapatkan rekaman getaran tanah ambien. Rasio antara spektrum horizontal terhadap vertikal kemudian dapat digunakan untuk menentukan frekuensi predominan/ resonansi (
f
0) serta faktor penguatan gempa (H/V). Dalam rangka kegiatan identifikasi terhadap kedua parameterf
0 dan H/V di Pulau Belitung, telah dilakukan survei berupa pengukuran getaran tanah di 13 lokasi di sekitar Pulau Belitung.Data getaran tanah mikro (mikrotremor) diperoleh menggunakan data logger Q330 yang diset untuk pengukuran seismometer 3 kanal dengan kerapatan sampling 100 sps. Sensor yang digunakan adalah seismometer triaksial Lennartz dengan frekuensi natural 1 Hz. Pengukuran dilakukan selama sekitar 20 menit untuk setiap titik untuk mendapatkan rentang tanggapan frekuensi minimum
f
0=0,5 - 25 Hz. Data mentah yang dihasilkan masihdalam bentuk miniSEED dan terlebih dahulu dikonversi ke format SAF (SESAME Ascii
Format).
Sensor harus ditempatkan secara mendatar sesuai rekomendasi pabrikan dengan tingkat penguatan maksimum tanpa saturasi. Sensor harus ditempatkan langsung diatas permukaan batuan. Permukaan yang lunak seperti lumpur, rerumputan atau tanah yang basah karena hujan harus dihindari. Penempatan sensor harus pula memperhatikan keberadaan bangunan, pohon dan sebagainya, karena pada kecepatan angin lebih dari 5 m/detik dapat mempengaruhi hasil H/V pada daerah frekuensi rendah. Struktur bawah tanah seperti pemipaan dan bangunan bawah tanah juga harus dihindari. Selain itu, faktor meteorologi seperti hujan, temperatur dan gangguan meteorologi yang disebabkan karena tekanan udara harus pula diperhatikan. Sumber-sumber derau monokromatis seperti alat konstruksi, mesin industri, pompa, generator, dsb harus dihindari. Apabila terhadap sumber transien seperti kendaraan, maka waktu pengukuran dapat diperpanjang sehingga
ISSN 1979-1208 11 terdapat jendela pengukuran yang cukup setelah getaran karena sumber transien tadi dipotong. Konfigurasi peralatan secara skematik diberikan sebagai berikut (Gambar 1):
Gambar 1. Konfigurasi alat
Dari rekaman data mikrotremor, dipilih data dengan tingkat derau yang rendah untuk dianalisa menggunakan FFT. Amplitudo relatif Fourier, rasio spektral dan amplitudo variasi kemudian dihitung. Program dapat pula diset untuk memfilter menggunakan high-pass filter 0,5 Hz.
Gambar 2. Titik pengukuran mikrotremor di Pulau Belitung
Sinyal yang didapatkan kemudian diolah menggunakan Fourier Transform dengan parameter sebagai berikut: penapisan lebar-jalur 0,5 – 25 Hz, jendela pengukuran 10 detik, 5% cosinus tapering, penghalusan Konno-Ohmachi dengan nilai-b sebesar 40.
ISSN 1979-1208 12
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Kondisi Geologi Daerah Belitung
Kegiatan survei geologi dan pengamatan tanah/batuan di Pulau Belitung dilakukan pada seluruh lokasi yang mewakili formasi batuan serta lokasi-lokasi yang dianggap penting. Batuan yang tersingkap meliputi sebagai berikut:
3.1.1 Formasi kelapa kampit
Formasi Kelapa Kampit merupakan formasi yang memiliki penyebaran yang paling luas di Pulau Belitung. Pengamatan geologi dilakukan di Desa Terong Kecamaan Sidjuk, Desa Sukamandi. merupakan daerah yang mewakili daratan di dekat pantai barat Pulau Belitung. Pada daerah ini tersingkap batuan yang merupakan perwakilan dari keterdapatan batuan yang termasuk dalam formasi Kelapa Kampit.
Gambar 3. Batuan di Desa Terong, Kec. Sidjuk 3.1.2 Formasi tajam
Fiormasi Tajam tersusun atas batupasir, sebagian telah terubah menjadi metabatupasir. Formasi ini terutama membentuk perbukitan yang terpisah dan memiliki kelerengan terjal. Pengamatan geologi dilakukan di Gunung Tajam dan Desa Bantaian. Batupasir berwarna abu-abu berlapis dengan ketebalan lapisan 3-5 m, masif, keras, kompak, dengan ukuran butir pasir sedang hingga kasar. Setempat terdapat perlapisan batu lanau dan batu lempung tipis.
ISSN 1979-1208 13
Gambar 4. Singkapan Batu pasir di Gunung Tajam dan Batu pasir Sisipan Batu lanau di Desa Bantaian
3.1.3 Granit tanjung pandan
Granit Tanjung Pandan tersingkap di bagian baratdaya pulau Belitung antara lain Desa Tanjung Binga dan Tanjung Tinggi. Singkapan berupa granit berwarna abu-abu dengan ukuran kristral kasar, kompak, masif dan keras. Singkapan batuan berupa bongkah yang besar dan umumnya membentuk perbukitan. Batuan ini memiliki kekerasan dan daya dukung yang tinggi, sehingga sangat baik untuk konstruksi.
Gambar 5. Singkapan Granit Tanjung Pandan di Desa Terong, Kecamatan Sidjuk 3.1.4 Adamelit baginda
Adamelit Baginda tersingkap di bagian selatan Pulau Belitung, berupa hamparan batuan di tepi pantai dari Tanjung Plumpang, Tanjung Rusa dan Tanjung Kiras. Batuan ini juga tersingkap di Pulau Seliu. Pengamatan dilakukan di Desa Tanjung Rusa dan Desa Tanjung Kiras. Batuan adamelit berwarna putih, dengan ukuran kristal kasar, kompak dan sangat keras.
ISSN 1979-1208 14
Gambar 6. Singkapan Adamelit Baginda di Tanjung Rusa
Adamelit Baginda juga tersingkap di Desa Tanjung Kiras. Batuan ini merupakan batuan ini tersingkap di sekitar rumah penduduk hingga ke pinggir pantai.
Gambar 7. Singkapan Adamelit Baginda di Tanjung Kiras 3.1.5 Granodiorit burungmandi
Batuan ini tersingkap di Desa Sukamandi, dan membentuk perbukitan yang memanjang hingga pinggir pantai. Singkapan dijumpai di Desa Sukamandi berupa bongkah yang berukuran matrik dan membentuk perbukitan.
Gambar 8. Singkapan Granodiorit Burung Mandi dan Bentukan Bukit dengan Batuan Garnodiorit.
3.1.6 Diorit batubesi
Satuan ini tersingkap di Desa sebagian besar telah terubah menjadi Kalolin dengan warna putih, bersih, lunak dengan fragmen kuarsa heksagonal.
ISSN 1979-1208 15
Gambar 9. Singkapan Diorit Batubesi di Desa Sukamandi. 3.1.7 Formasi Kutacane
Formasi Kutacane tersingkap di Desa lasar tersusun atas endapan batupasir. Batuan ini merupakan batuan yang banyak tersingkap di sekitar rumah penduduk, tempat penambangan timah, dan ladang penduduk. Batuan di daerah ini sebagian besar belum terkonsolidasi dengan baik dan sebagian besar merupakan areal tambang rakyat karena banyak mengandung kasiterit.
Gambar 10. Singkapan batupasir Formasi Kutacane di Desa Lasar. 3.2 Hasil Pengolahan Predominan Periode
Data mentah yang diperoleh diolah untuk mendapatkan grafik spektrum seperti diberikan pada Gambar 11. Informasi frekuensi predominan dan faktor penguatan gempa (H/V) diekstraksi dari gambar tersebut dan dirangkum dalam Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengolahan data
Kode Tanggal Lon Lat Elev.
(m) Nama daerah f0 T0 HVmax
Bl01 4-Oct-10 107.6377 -2.6592 22 Ds. Terong 9.093 0.110 3.310
Bl02 4-Oct-10 107.6432 -2.5927 43 Ds. Tj Binga 5.130 0.195 1.350
Bl03 4-Oct-10 107.8831 -2.5857 25 Ds. S. Padang 0.851 1.175 1.950
Bl04 4-Oct-10 107.8586 -2.7807 159 G. Tajam 17.900 0.056 2.910
Bl05 5-Oct-10 108.1863 -2.7261 32 Ds. Air Kelik 4.336 0.231 2.420
Bl06 5-Oct-10 108.2302 -2.7803 32 Ds. Sukamandi 2.201 0.454 2.880
Bl07 5-Oct-10 108.1754 -2.9729 15 Ds. Gantung 3.583 0.279 2.010
Bl08 5-Oct-10 107.9772 -3.2636 18 Tg. Plumpang 12.920 0.077 3.490
Bl09 6-Oct-10 108.0386 -2.8793 19 Ds. Renggiang 1.242 0.805 3.860
ISSN 1979-1208 16
Bl11 6-Oct-10 107.8347 -3.1559 16 Tg. Rusa 10.556 0.095 1.303
Bl12 6-Oct-10 107.5868 -3.1989 15 Tg. Kiras 13.709 0.073 1.720
Bl13 6-Oct-10 107.6185 -3.0341 25 Ds. Lasar 3.624 0.276 3.330
Ditinjau dari bentuk spektrumnya (Gambar 11), hampir seluruhnya menunjukkan spektrum yang cenderung datar atau memiliki puncak yang landai. Jarang sekali terdapat puncak tunggal yang tajam dan bisa disebabkan oleh tidak adanya kontras pada struktur bawah permukaan. Hanya ada beberapa lokasi saja yang menunjukkan grafik puncak spektrum yang agak tajam, yaitu pada BL 10 (Desa Bantaian) pada sekitar titik tengah Pulau Belitung sedikit ke arah selatan dengan nilai H/V tertinggi bila dibandingkan dengan titik-titik pantau lainnya, yang mungkin disebabkan karena tanah dilokasi pemantauan yang memang merupakan daerah pembukaan lahan baru dengan lapisan tanah atas yang lunak. Hal ini menunjukkan bahwa pada hampir keseluruhan pulau Belitung tidak terdapat beda impedansi atau beda derajat kekerasan batuan yang mencolok antara lapisan batuan. Beberapa lokasi bahkan memiliki spektrum yang cenderung rata, menandakan tingkat kekerasan yang relatif tinggi dan hampir merata hingga ke lapisan bawah, seperti ditunjukkan oleh nilai H/V yang kecil (<2) pada titik-titik BL 02, BL 03, BL 07, BL 11 dan BL 12, yang kesemuanya terletak pada tepian pulau Belitung. Melihat kontur pulau Belitung yang relatif datar, dengan beberapa bukit-bukit pada bagian interior, diduga efek geometri cekungan menjadi determinan utama dalam membentuk pola penguatan gempa seperti dicirikan oleh kontur nilai frekuensi predominan dan H/V. Pada lokasi pemantauan Gunung Tajam (Gambar 12) (BL 04, elevasi 159 meter), frekuensi resonansi tetap tinggi yang disebabkan karena jenis batuan yang relatif keras (batupasir) hingga ke daerah puncak gunung, dengan lapisan bawah yang agak lebih keras lagi seperti terindikasi pada spektrum dengan puncak yang cukup terlihat jelas, meskipun berada pada daerah frekuensi yang relatif tinggi.
ISSN 1979-1208 17
Gambar 12. Prakiraan Distribusi Frekuensi Predominan (Hz)
4.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengukuran mikrotremor untuk mengetahui nilai periode dominan tanah/batuan terkait dengan rencana penetapan calon tapak PLTN serta untuk mengidentifikasi pengaruh gempa bumi pada material bawah permukaan di Propinsi Pulau Belitung, dapat disimpulkan bahwa pada hampir keseluruhan pulau Belitung tidak terdapat beda impedansi atau beda derajat kekerasan batuan yang mencolok antara lapisan batuan. Beberapa lokasi bahkan memiliki spektrum yang cenderung rata, menandakan tingkat kekerasan yang relatif tinggi dan hampir merata hingga ke lapisan bawah.
