ANALISIS SINYAL DARI GEMPA TORNILO DI GUNUNG

ANALISIS SINYAL DARI GEMPA TORNILO DI GUNUNG
PAPANDAYAN PERIODE BULAN APRIL-MEI 2013
Muhammad Alfauzi1, Muhammad Hamzah1, Bambang Hari Mei1, Hetty
Triastuty2
1
Universitas Hasanuddin, 2PVMBG
[email protected]
SARI BACAAN
Gunung Papandayan merupakan salah satu gunungapi aktif di Pulau Jawa yang
memiliki bentuk strato-campuran. Aktifitas gunungapi yang berpotensi
menimbulkan ancaman berupa erupsi freatik. Erupsi ini disebabkan oleh adanya
fluida yang berhubungan langsung dengan magma. Perkiraan massa jenis fluida
yang terkandung dalam system hydrothermal Gunungapi Papandayan dilakukan
dengan menggunakan estimasi spektral. Penelitian dilakukan pada periode AprilMei 2013 untuk menganalisis gempa Tornillo/monokromatik. Berdasarkan data
rekaman seismic gunung Papandayan yang telah diseleksi menggunakan LS7
WVE, terdapat 25 kejadian gempa Tornillo/monokromatik yang tercatat pada 2
stasiun. Nilai frekuensi dominan gempa Tornillo/monokromatik berkisar antara
1.3-4.9 Hz untuk stasiun 010h dan 1.3-9.8 Hz untuk stasiun 011h. Adapun nilai
massa jenis fluida gempa Tornillo/monokromatik untuk stasiun 010h adalah 0.054
x 103-0.22 x 103 kg/m3dan untuk stasiun 011h adalah 0.057 x 103-0.327 x 103
kg/m3. Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bahwa pengaruh gempa
Tornillo/monokromatik pada periode April-Mei 2013 disebabkan adanya fluida
berupa Gas-Uap Air.
Kata Kunci: Gunungapi Papandayan, Gempa Tornillo/monokromatik, Massa
jenis fluida
ABSTRACT
Papandayan Volcano is one of the active volcano in Java island that has stratomix form. Vulcanic activity of Papandayan can occur Phreatic eruption. The
eruption is caused by presence fluid which directly related to magma. Density
estimate of the fluid contained in Papandayan hydrothermal system Papandayan
has done by using spectral estimation. The research has conducted since AprilMay 2013 to analize Tornillo/monochromatic earthquake. Based on seismic
1
recording data that have been selected using LS7 WVE, There are 25 event
recorded at 2 station. Dominant frequency of tornillo earthquake around 1.3
1.3-4.9
Hz in station 010h and 1.3-9.8
1.3 9.8 Hz in station 011h. The density of the Tornillo
Earthquake
thquake fluid for the station 010h is 0.054 x 103-0.22 x 103 kg/m3 and for the
station 011h is 0.057 x 103-0.327 x 103 kg/m3. Result of the research concluded
that Tornillo earthquake in April
April-May
May 2013 is caused by fluid as Gas-Steam.
Gas
Keyword :Papandayan
Papandayan Volcano, Tornillo/Monochromatic Earthquake, Fluid
Density
PENDAHULUAN
Gempa Tornillo/Monokromatik
Gunung Papandayan adalah salah satu
gunungapi yang memiliki bentuk
strato-campuran dengan ketinggian
2665 mdpl yang berada di kabupaten
Garut
provinsi
Jawa
Barat.
Gunungapi ini termasuk dalam
kategori tipe A yaitu Gunungapi yang
pernah meletus pada tahun 1600.
Erupsi yang pernah terjadi di
Gunungapi Papandayan tercatat pada
tahun 1772 yang mengakibatkan
korban jiwa sekitar dua
du ribu jiwa dan
melenyapkan banyak perkampungan
di
sekitar
wilayah
gunung
Papandayan. Jenis erupsi yang
terdapat pada gunungapi ini yaitu
erupsi freatik, dimana eerupsi freatik
terjadi karena adanya air tanah, air
danau (kawah), atau air hujan yang
menyentuhh magma di dalam bumi,
sehingga membentuk uap panas
bertekanan tinggi yang akhirnya
menjebol penghalang di atasnya.
atasnya
Salah
satu
gempa
yang
memungkinkan terjadinya erupsi
freatik yaitu tercatat sebuah gempa
Tornillo/monokromatik.
Gempa Tornillo/monokromatik
onokromatik pada
umunya terjadi pada gunungapi yang
berada pada wilayah sesar tepatnya
pada zona rekahan dangkal (shallow
(
fracture Zone)) sebagaimana yang
diilustrasikan pada Gambar 1 dimana
lokasi hiposenter dari gempa ini
ditandai dengan garis putus
putus-putus
yang menunjukkan zona rekahan
(fracture zone),
), dan garis lurus adalah
sesar normal (Normal
Normal fault).
fault Gempa
Tornillo/monokromatik
onokromatik terjadi karena
adanya rekahan pada sesar normal
(Gambar1)) dimana rekahan tersebut
mengalami getaran karena terisi
teri oleh
fluida yang pada akhirnya merupakan
bagian coda (coda part) dari Gempa
ini (Leovina dkk, 2014).
(a)
2
(b)
Gambar 1 Ilustrasi Penyebab Gempa
Tornillo/Monokromatik
(Triastuty dalam Leovinadkk, 2014)
Dalam penelitian ini menggunakan
data sekunder berupa rekaman
gelombang gempa pada dua stasiun di
Gunungapi Papandayan dalam kurun
waktu April-Mei 2013.
Analisis Waveform bertujuan untuk
mengetahui durasi gempa yang
selanjutnya
akan
dilakukan
pemotongan data sesuai dengan
panjang gelombang atau sepanjang
durasi gempa Tornillo/monokromatik,
hal
ini
dilakukan
dengan
menggunakan LS7 WVE. Adapun
analisis spectral dilakukan untuk
mengetahui lebar dari setengah
frekuensi tertinggi dan frekuensi
dominan untuk setiap gempa yang
telah diidentifikasi.
dari
(1)
Model dari fluid-filled-sphericalresonator dengan sebuah getaran,
dapat
memperoleh
hubungan
sederhana antara Q faktor dengan
Impedance contrast Z fluida dan
batuan (Aki dkk, 1977).
Analisis Waveform dan Analisis
Spektral
Akustik
Berdasarkan
penelitian
yang
dilakukan oleh Surono, dkk (1998)
pada
Gunungapi
Papandayan
diperoleh nilai ɑ = 2.0 x 103 m/s
(Murasedan Birney, 1973), ρs= 2.5 x
103 kg/m3, dan α = 2.2 x 103 m/s,
dimana batuan membentuk ruang
fluida (rongga resonator).
METODE PENELITIAN
Properti
Rekahan
=
=
(2)
Q faktor merupakan simulasi dasar
dari pergerakan fluida dalam model
rekahan
untuk
menggambarkan
resonansi hasil sumber getaran dari
sebuah gempa. Faktor kualitas (Q
Faktor) dapat dirumuskan dengan:
=
Model
∆
(3)
Dimana: f0 yaitu frekuensi yang
menjadi puncak pada sebuah spektral,
dan f yaitu lebar luas bidang dari
puncak frekuensi pengukuran pada
setengah
amplitudo
(Aki
dan
Richards, 1980).
Properti dari fluida dan padat dapat
diketahui dari perbandingan dimensi
antara /a, dan f/s. Perbandingan
ini disebut dengan perbedaan
impedansi
(Impedance
contrast)
antara fluida dan padat (Solid) yang
sesuai dengan persamaan (1).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data gempa Tornillo yang terbaca
pada software LS 7WVE kemudian
3
dikonversi dalam domain frekuensi,
dan nilai frekuensinya ditunjukkan
pada grafik berikut:
terjadinya
gempa
monokromatik.
tornillo/
Kejadian Gempa pada 02: 04 April
2013
Gambar 2 Frekuensi Dominan
Gempa Tornillo/monokromatik
periode April--Mei 2013
(a)
Grafik pada Gambar 2 menunjukkan
rentang nilai frekuensi pada stasiun
010h adalah 1.3-4.9
4.9 Hz dan pada
stasiun 011h berkisar 1.3
1.3-9.8 Hz.
Pada grafik juga menunjukkan eenam
titik yang memiliki nilai frekuensi
dominan sama untuk kedua stasiun,
terjadi pada waktu 04: 01 April 2013,
13: 01 April 2013, 02: 04 April 2013,
17: 04 April 2013, 07: 28 April 2013,
dan 03: 29 April 2013. Enam titik
yang memiliki nilai frekuensi
dominan dijadikan dasar untuk
perhitungan nilai Q faktor dan
Impedansi (Z).
(b)
Gambar3(a)
(a) Analisis Waveform dan
(b) Analisis Spektral dari Gempa
Tornillo/Monokromatik pada waktu
02: 04 April 2013
Estimasi Massa Jenis Fluida
Pada Gambar
ambar 3 menunjukkan nilai
frekuensi dominan untuk kedua
stasiun yaitu sebesar 4.27 Hz dan nilai
massa jenis fluida (ρ
ρf) untuk kedua
stasiun yaitu = 0.057 x 103 kg/m3 0.066 x 103 kg/m3.
Dari hasil analisis spektral terhadap
gempa
tornillo/monokromatik,
dilakukan
perhitungan terhadap
properti akustik model rekahan untuk
mengetahui massa jenis fluida faktor
4
1. Berdasarkan data rekaman seismic
Gunungapi
pi
Papandayan
pada
periode April-Mei
Mei 2013 terdapat
25 kejadian gempa Tornillo/
monokromatik yang memiliki
rentang nilai frekuensi dominan
1,3 – 4,9 Hz untuk stasiun 010h
dan1,3 – 9,88 Hz untuk stasiun
011h. Namun hanya terdapat 6
kejadian
gempa
Tornillo/
monokromatik yang memiliki nilai
frekuensi dominan sama pada
keduastasiun. Frekuensi dominan
dari keenam gempa tersebut
mempunyai rentang nilai yaitu
1.36 - 4.27 Hz.
2. Hasil perhitungan Q faktor dan
Impedansi (Z) gempa Tornillo/
monokromatik dari nilai frekuensi
dominan adalah 19,6 – 79,3 dan
12,5 – 50,5 untuk stasiun 010h,
sedangkan untuk stasiun 011h
adalah 13,2 – 75,5 dan 8,3 – 48,1.
Dari nilai Q faktor dan Impedansi
(Z) diperoleh massa jenis fluida
untuk stasiun 010h adalah 0,054 x
103 – 0,22 x 103 kg/m3 dan untuk
stasiun 011h adalah 0,057 x 103 –
0,32 x 103 kg/m3. Berdasarkan
hasil dari nilai massa jenis fluida
tersebut, dapat diketahui bahwa
jenis fluida yang menyebabkan
gempa
Tornillo/monokromatik
ornillo/monokromatik
pada periode April
April-Mei 2013
adalah Uap Air dengan kandungan
prensentase berkisar 6 - 42 %.
Kejadian Gempa pada 03: 29 April
2013
(a)
(b)
Gambar 4(a)
(a) Analisis Waveform dan
(b) Analisis Spektral dari Gempa
Tornillo/Monokromatik pada waktu
03: 29 April 2013
Nilai frekuensi dominan pada kedua
stasiun yaitu 1.36 Hz,
Hz dan nilai massa
jenis fluida (ρf) untuk kedua stasiun
yaitu 0.12 x 103 kg/m3 - 0.16 x 103
kg/m3 dimana nilai ɑ = 2.0 x 103 m/s
(Murase dan Birney, 1973), ρs= 2.5 x
103 kg/m3, dan α = 2.2 x 103 m/s.
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan pada penelitian
ini yaitu:
5
Geophys. Res., No 95, pp. 21,87121,884
DAFTAR PUSTAKA
Aki K, dan Richards, P.G. 1980.
Quantitative Seismology.W II
Freeman. San Francisco
Kumagai, H.,dan Chouet,B.A. 2000.
Acoustic Properties of a Crack
Containing
Magmatic
or
Hydrothermal Fluids.Journal of
Geophysical Research, Vol. 105,
No. B11, Pages 25,493-25,512.
Aki, K.,Fehler.M., dan S, Das. 1977.
Source Mechanism of Volcanic
Tremor:
Fluid-Driven
Crack
Models and Their Application to
the 1963 Kilauea Eruption.
J.Volcanol. Geotherm, Res., 2,
259-287.
Levoina, P.P., Suharno.,Mulyatno,
B.S., dan Kristiato. 2014. Analisis
Karakteristik Dan Klasifikasi
Gempa Pada Gunung Lokon
Berdasarkan
Rekaman
Data
Seismogram April – Mei 2012.
Jurusan Teknik Geofisika Fakultas
Teknik. Universitas Lampung,
PVMBG.
Asmoro, P., Wachyudin, D., dan
Mulyadi, E. 1989. Peta Geologi
Gunungapi Papandayan, Garut,
Jawa Barat.
Baptiste, T.J., Mikro, V.B., Bruce, S.,
dan
David,
W.E.
2014.
Characteristic of Fluid-Induced
Resonances Observed During
Microseismic Monitoring. AGU
Publications,
Journal
of
Geophysical
Research:
Solid
Earth,
8207-8222,
doi:
10.1002/2014JB011263
Lourdes, N. M., A, Roberto., C,
Torres., M, Diego., M, Gómez.,
Patricia Cortés J, Gloria., Cepeda
V, Héctor., Stix, John. 1996.
‘Tornillo’-type Seismic Signals at
Galeras Volcano, Colombia, 19921993. Journal of Vulcanology and
Geothermal Research 77 (1997)
159-171
Farmana, P.R. 2012. Analisis Anomali
Medan
Magnetik
Gunungapi
Papandayan
Menggunakan
Metode
Magnetik.
Skripsi.
Program Studi Fisika. ITB.
Bandung.
PVMBG,
2011.
Data
Dasar
Gunungapi Indonesia (Edisi II).
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi
Bencana Geologi, Bandung.
Sheriff, R.E dan Geldart, L.P. 1995.
Exploration
Seismology.
Cambridge
University
Press.
America.
Ferrazini, V., Chouet, B. dan Aki, K.
1990.Quantitative Analisys of
Long-Period Events Recorded
during Hydrofracture Experiments
at Fenton Hill, New Mexico. Jour.
6
Suprapto, B.M. 2009. Modul Analisis
Sinyal. Universitas Hasanuddin.
Makassar.
Surono, Triastuty, H.S., Hadayani, G.,
dan Kurnia, P.N. 1998.Low
Frequency
Earthquakes
(Hydraulic
Fracturation)
on
Papandayan Volcano. Symposium
on
Japan-Indonesia
IDNDR
Project. Hal 137-145. Bandung.
Susilawati.
2008.
Penerapan
Penjalaran Gelombang Seismik
Gempa pada Penelaahan Struktur
Bagian dalam Bumi. Jurusan
Fisika.
Universitas
Sumatera
Utara. Medan.
7