pemetaan mikrozonasi daerah rawan gempabumi menggunakan

PEMETAAN MIKROZONASI DAERAH RAWAN
GEMPABUMI MENGGUNAKAN METODE HVSR DAERAH
PAINAN SUMATERA BARAT
(Skripsi)
Oleh:
ASRI WULANDARI
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2016
MICROZONATION MAPPING THE PRONE EARTHQUAKE AREAS OF
PAINAN REGIONAL WEST SUMATERA USING HVSR METHOD
By:
ASRI WULANDARI
ABSTRACT
Regional Painan, the distric of Pesisir Selatan, the province of west Sumatera is one
of the areas with high risk disaster prone. This study aims attempts to maped the
disaster prone area of the Painan region based on the dominant frequency value, Vs30,
PGA and amplification and to know the value of ground movement from the area. By
using the HVSR method (Horizontal to Vertical Spectra Ratio) expected to assist to
zone the regions. Based on the research that has been done, it is known that the
Painan area, West Sumatera, have values of dominant frequency between 0.6 to 12.07
Hz. As for the value Vs30 between 73.08 to 1449 m/s and the amplification values
between 0.47 to 6.01. The PGA value for Painan region between 0.034 to 0.063 g.
Based on the analysis that has been done by correlating the four zoning map, it is
known that the area which has a high risk of earthquake disaster that is estimated to
coastal areas. This is supported by the dominant low frequency value and the value
Vs30 small and PGA of high value. The amplification value of this region is divided
into four zones, areas that have amplification is very high being around the beach and
composed by rock alluvial, the value of amplification of high contained in nearly all
the regions Painan while amplification medium and low are the small area of Painan
and the small area of Bungo Pasang Salido because based on the geological map of
the area is composed of two types of rocks are alluvial and rock Painan Formations.
Key Word: Painan, HVSR, Microzonation, PGA
i
PEMETAAN MIKROZONASI DAERAH RAWAN GEMPABUMI
MENGGUNAKAN METODE HVSR DAERAH PAINAN SUMATERA BARAT
Oleh:
ASRI WULANDARI
ABSTRAK
Daerah Painan, Kabupaten Pesisir Selatan, Provinsi Sumatera Barat merupakan salah
satu daerah yang memiliki tingkat resiko rawan bencana yang tinggi. Penelitian ini
bertujuan untuk menzonasikan daerah rawan bencana di daerah Painan berdasarkan
nilai frekuensi dominan, Vs30, PGA (Peak Ground Acceleration) dan amplifikasi serta
untuk mengetahui nilai pergerakan tanah daerah tersebut. Dengan menggunakan
metode HVSR (Horizontal to Vertical Spectra Ratio) diharapkan dapat membantu
dalam penzonasian daerah penelitian ini. Berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan, maka diketahui bahwa daerah Painan, Sumatera Barat, memiliki nilai nilai
frekuensi dominan antara 0,6 - 12,07 Hz. Sedangkan untuk nilai Vs30 antara 73,08 1449 m/s dan nilai amplifikasinya antara 0,47 - 6,01. Nilai PGA untuk daerah Painan
antara 0,034 - 0,063 g. Berdasarkan analisis yang telah dilakukan dengan
mengkorelasikan keempat peta zonasi, diketahui bahwa daerah yang memiliki tingkat
resiko bencana gempabumi yang tinggi diperkirakan adalah daerah pesisir pantai. Hal
ini didukung dengan nilai frekuensi yang rendah dan nilai Vs30 yang kecil serta nilai
PGA yang besar. Nilai amplifikasi daerah ini terbagi menjadi empat zona yaitu
daerah yang memiliki amplifikasi sangat tinggi berada disekitar pantai dan tersusun
oleh batuan alluvial, nilai amplifikasi yang tinggi terdapat hampir diseluruh daerah
Painan sedangkan amplifikasi sedang dan rendah terdapat disebagian kecil daerah
Painan dan disebagian kecil daerah Bungo Pasang Salido karena berdasarkan peta
geologinya daerah tersebut tersusun atas dua jenis batuan yaitu batuan alluvial dan
Formasi Painan.
Kata kunci: Painan, HVSR, Mikrozonasi, PGA
ii
PEMETAAN MIKROZONASI DAERAH RAWAN
GEMPABUMI MENGGUNAKAN METODE HVSR DAERAH
PAINAN SUMATERA BARAT
Oleh
ASRI WULANDARI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Geofisika
Fakultas Teknik Universitas Lampung
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Seputih Raman pada tanggal 27 Juni
1993 dan merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara dari
pasangan Bapak Ari Marno dan Ibu Sademi.
Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) di TK Satya
Dharma Sudjana Gunung Madu diselesaikan tahun 1999,
Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SD N 4 Gunung Madu
pada tahun 2005, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Satya Dharma
Sudjana pada tahun 2005 sampai kelas VIII semester 1 dan pada semester kedua
pindah ke SMP Ma’arif 01 Seputih Raman hingga selesai pada tahun 2008, dan
Sekolah Menengah Atas (SMA) diselesaikan di SMA N 1 Seputih Raman pada
tahun 2011.
Tahun 2011, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Geofisika
Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN Undangan. Selama
menjadi mahasiswa penulis terdaftar dan aktif di beberapa Organisasi
Kemahasiswaan, seperti Forum Silaturahmi dan Studi Islam sebagai anggota pada
tahun 2012-2013, Selain itu juga penulis aktif dalam organisasi kampus yaitu
Himpunan Mahasiswa Teknik Geofisika (HIMA TG) pada periode 2012/2013 dan
2013/2014 sebagai anggota SBM (Sosial Budaya Masyarakat).Pada bulan
vi
November-Desember 2014 penulis melaksanakan praktek kerja lapangan di
Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG), Bandung dengan
judul “Analisa Energi Gempa Kumulatif Gunung Sinabung Sumatera
Utara Berdasarkan Hasil Perhitungan Nilai Amplitudo Rekaman
Gelombang Gempa Oktober–November 2013” selama kurang lebih satu
bulan. Pada tahun 2015 penulis melaksanakan Tugas Akhir (TA) selama
kurang lebih 2 bulan di Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi
(PVMBG), Bandung dengan judul “Pemetaan Mikrozonasi Daerah Rawan
Gempabumi
Menggunakan Metode Hvsr Daerah Painan Sumatera
Barat”. Hingga akhirnya penulis berhasil menyelesaikan pendidikan
sarjananya pada bulan September tahun 2016.
vii
Aku persembahkan karya kecil ini untuk:
Allah SWT
Ayahanda tercinta, Bapak Ari Marno
Ibunda tersayang, Ibu Sademi
Kakak-kakakku terkasih,
Mas Joko dan Mbak Ina, Mbak Beti dan Mas Aji
Dan Keluarga besarku
Teknik Geofisika UNILA 2011
Keluarga Besar Teknik Geofisika UNILA
Almamater Tercinta UNILA
Sahabat-sahabatku dan orang-orang terkasih.
viii
“Untuk mendapatkan kesuksesan, keberanianmu harus
lebih besar daripada ketakutanmu”
“Datangnya kesulitan bersamaan dengan kemudahan”
~HR. Tirmidzi~
“Orang yang pernah gagal adalah orang yang sedang
melangkah menuju kesuksesan”
“Menuntut ilmu adalah taqwa, menyampaikan ilmu
adalah ibadah, Mengulang-ulang ilmu adalah dzikir,
mencari ilmu adalah jihad.”
~Al Ghazali~
ix
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji dan syukur bagi ALLAH SWT yang telah
memberikan nikmat, karunia dan perlindungan-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Skripsi yang berjudul “PEMETAAN MIKROZONASI DAERAH
RAWAN GEMPABUMI MENGGUNAKAN METODE HVSR DAERAH
PAINAN SUMATERA BARAT” sebagai salah satu bagian dari kurikulum dan
salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan studi sebagai Sarjana Teknik pada
Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Skripsi ini
merupakan hasil kegiatan Tugas Akhir di PVMBG (Pusat Vulkanologi dan Mitigasi
Bencana Geologi) Bandung. Namun demikian, penulis menyadari masih banyak
ketidaksempurnaan dan banyak kelemahan dalam laporan Tugas Akhir ini. Oleh
karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar dapat
memperbaiki dan menyempurnakan nya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi
kita semua.
Bandar Lampung, Desember 2016
Penulis,
Asri Wulandari
x
SANWACANA
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan
hidayah-Nya skripsi ini dapat diselesaikan.
Skripsi dengan judul “Pemetaan Mikrozonasi Daerah Rawan Gempabumi
Menggunakan Metode HVSR Daerah Painan Sumatera Barat” adalah salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Allah SWT yang selalu mengawasi dan meridhoi setiap proses sampai skripsi ini
selesai, sehingga tiada alasan bagi penulis untuk berhenti bersyukur
“Alhamdulillah”.
2. Nabi Muhammad saw yang memberikan teladan kepada seluruh umatnya,
terutama penulis untuk selalu ingin menjadi orang yang lebih baik lagi.
3. Bapak Ari Marno dan Ibu Sademi, kedua orang tua ku yang tiada henti
memberikan kasih sayang, doa, perhatian serta dukungan;
4. Mas Joko dan Mbak Ina, Mbak Beti dan Mas Aji, Mas Bambang dan istri,
kakak- kakakku yang selalu memberikan dukungan;
5. Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Unila
dan selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu dan memberikan
xi
nasihat, saran serta ilmu kepada penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan
skripsi ini,
6. Bapak Rustadi M. T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak
memberikan ilmu, saran dan nasihat serta koreksi-koreksi pada penulisan skripsi
ini,
7. Bapak Dr. H. Muh. Sarkowi, S.Si., M.Si., selaku dosen pembahas atas
kesediaannya untuk memberikan saran dan kritik dalam proses penyelesaian
skripsi ini;
8. Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, S. Si., M. T., selaku Ketua Jurusan Teknik
Geofisika Unila;
9. Bapak Syamsurijal Rasimeng, M.Si., sebagai dosen pembimbing akademik
penulis yang telah banyak memberikan ilmu dan saran kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini;
10. Bapak Rahayu Robiana selaku pembimbing Tugas Akhir di Pusat Vulkanologi,
Mitigasi dan Bencana Geologi (PVMBG) Bandung yang telah memberikan
banyak masukan. Terima kasih atas waktu, ilmu, saran, kritik, dan inspirasi yang
telah diberikan;
11. Dosen-dosen Jurusan Teknik Geofisika Unila, Bapak Prof. Drs. Suharno,
M.Sc., Ph.D., Bapak Bagus Sapto Mulyatno, S.Si., M.T., Bapak Dr. H. Muh.
Sarkowi, S.Si., Bapak Syamsurijal R., M.Si., Bapak Alimuddin Muchtar,
M.Si., Bapak Rustadi, M.T., Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T.,
Bapak Ordas Dewanto, M.Si., Bapak Karyanto, M.T., Bapak Nandi H.,
M.Si., dan yang telah memberikan ilmu yang luar biasa dan memotivasi penulis
xii
untuk selalu menjadi lebih baik selama di perkuliahan Jurusan Teknik Geofisika
Unila;
12. Seluruh Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Geofisika Unila, Pak Marsuno, Mbak
Dewi, dan Mas Pujiono, yang telah memberi banyak bantuan dalam proses
administrasi;
13. Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi sebagai institusi yang telah
memberi kesempatan untuk melaksanakan Tugas Akhir.
14. Ibu Sri Hidayati selaku Kepala Subbidang Gempabumi dan Tsunami yang telah
mengizinkan dan membantu penulis dalam melaksanakan Tugas Akhir.
15. Penghuni ruangan 711 di Subbidang Gempabumi dan Tsunami (Pak Gangsar,
Pak Deden, Pak Heri, Pak Juanda, Pak Sugiharto, Pak Fatoni) dan Penghuni
ruangan 713 (Pak Imam, Pak Cecep, Pak Afif, Pak Pandu, Pak Ahmad dan
Pak Robi). Terima kasih atas bantuannya selama 2 bulan penulis melaksanakan
Penelitian Tugas Akhir di PVMBG;
16. Teman seperjuangan selama melaksanakan tugas akhir di PVMBG yaitu Rahmi
dan Yeni yang telah berbagi ilmu dan memotivasi penulis.
17. Doni dan Bagas TG12, terima kasih karena sudah sabar banget mengajari
penulis dalam pembuatan peta, Nanda, Fitri Wahyu, Yeni dan Lia terima
kasih sudah membantu penulis dalam bertukar pikiran,
18. Teman seperjuangan Teknik Geofisika Unila angkatan 2011, Yeni, Lia, Rika,
Ami, Hilda, Mala, Achmadi, Alwi, Agung, Fitri Wahyu, Nanda, Yunita,
Annisa, Ratu, Arenda, Mezrin, Bagus, Cici, Titi, Dhi, Hardeka, Sari, Ucup,
Willian, Keto, Guspri, Tri, Sibu, Samsul, Herwanda, Farid, Leo, Doni, kalian
xiii
adalah keluargaku, terimakasih untuk setiap pahit manis cerita yang terukir sejak
hari pertama upacara PROPTI. Semangat dan sukses untuk kita semua;
19. Kakak tingkat dan senior Teknik Geofisika angkatan 2007, 2008, 2009, 2010
khususnya Kak Deka, Kak Satria dan Kak Farhan yang telah memberikan
banyak dukungan dan masukan yang sangat bermanfaat untuk penulis;
20. Adik-adik tingkat angkatan 2012, 2013, dan 2014, 2015 yang selalu memberi
semangat;
Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan
tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna bagi kita
semua. Aamiin.
Bandar Lampung, 12 Desember 2016
Asri Wulandari
xiv
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT ......................................................................................................... i
ABSTRAK ...........................................................................................................ii
PERSETUJUAN .................................................................................................. iii
PENGESAHAN ................................................................................................... iv
PERNYATAAN ................................................................................................... v
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vi
PERSEMBAHAN ..............................................................................................viii
MOTTO ............................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ......................................................................................... x
SANWACANA .................................................................................................... xi
DAFTAR ISI .......................................................................................................xv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xvii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xviii
I. PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah ..............................................................................1
B. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2
C. Batasan Masalah ......................................................................................... 2
D. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 4
A. Gambaran Umum Lokasi Penelitian ........................................................... 4
xv
B. Geologi Daerah Painan ............................................................................... 5
C. Stratigrafi dan Struktur Daerah Painan ....................................................... 8
D. Sejarah Kegempaan Provinsi Sumatera Barat ............................................9
III. TEORI DASAR ........................................................................................... 11
A. Gempa Bumi .............................................................................................. 11
B. Teori Gelombang ....................................................................................... 14
C. Persamaan Gelombang Seismik .................................................................16
D. Gelombang Seismik ................................................................................... 19
E. Mikrotremor. .............................................................................................. 22
1. Frekuensi Dominan ............................................................................... 24
2. Vs30 (kecepatan gelombang geser hingga kedalaman 30 m) ................ 26
3. Amplifikasi ............................................................................................ 29
4. Fast Fourier Transform (FFT) .............................................................. 31
F. Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) ............................. 32
G. Peak Ground Acceleration (PGA) ............................................................. 34
IV. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................38
A.Waktu dan Tempat Penelitian .....................................................................38
B. Data Penelitian .......................................................................................... 38
C. Perangkat penelitian .................................................................................. 39
D.Diagram Alir ............................................................................................... 40
E.Pengolahan Data.......................................................................................... 41
V. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................44
A. Hasil ...........................................................................................................44
B. Pembahasan................................................................................................ 50
1. Analisis Nilai Frekuensi Dominan ........................................................ 51
2. Analisis NilaiVs30 .................................................................................. 52
3. Analisis NilaiPGA................................................................................. 54
4. Analisis NilaiAmplifikasi......................................................................56
VI. KESIMPULAN ............................................................................................ 59
A. Kesimpulan ............................................................................................... 59
B. Saran .........................................................................................................60
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 61
LAMPIRAN ....................................................................................................... 64
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Peta administrasi Kabupaten Pesisir Selatan .....................................6
Gambar 2. Peta Geologi Daerah Painan .............................................................. 7
Gambar 3. Peta katalog sebaran gempa merusak Sumatera Barat ....................10
Gambar 4. Sketsa jenis pertemuan lempeng tektonik.........................................12
Gambar 5. Perambatan gelombang di dalam suatu medium .............................. 14
Gambar 6. Gelombang-P ....................................................................................20
Gambar 7. Gelombang-S ....................................................................................20
Gambar 8. Gelombang Reyleigh ........................................................................22
Gambar 9. Gelombang Love ..............................................................................22
Gambar 10. Perbedaan sinyal tremor dan gempa bumi ......................................24
Gambar 11. Prinsip dasar respon lokasi mikrotremor ........................................27
Gambar 12. Konsep dasar amplifikasi gelombang seismik................................ 30
Gambar 13. Contoh spektra H/V ........................................................................34
Gambar 14. Peta Sebaran Titik Pengukuran ....................................................... 39
Gambar 15. Diagram Alir ...................................................................................40
Gambar 16. Contoh software Phyton .................................................................41
Gambar 17. Contoh software Geopsy .................................................................42
Gambar 18. Contoh software Arcgis ..................................................................43
Gambar 19. Peta nilai frekuensi daerah Painan ..................................................45
Gambar 20. Peta nilai Vs30 daerah Painan .......................................................... 46
Gambar 21. Peta nilai PGA daerah Painan ......................................................... 47
Gambar 22. Peta nilai amplifikasi daerah Painan ...............................................48
Gambar 23. Peta penggabungan nilai frekuensi, Vs30, PGA dan amplifikasi .....49
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Kecepatan rambat gelombang P dan S pada medium rambatnya .........21
Tabel 2. Klasifikasi Tanah berdasarkan Nilai Frekuensi Dominan Mikrotremor
oleh Kanai .......................................................................................... 25
Tabel 3. Klasifikasi tanah oleh Kanai berdasarkan nilai frekuensi dominan
mikrotremor modifikasi .........................................................................26
Tabel 4. Klasifikasi Jenis Batuan berdasarkan National Earthquake Hazard
Reduction Program (NEHRP) ............................................................... 29
xviii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara yang rentan terhadap ancaman
gempabumi. Letak Indonesia berada pada tiga lempeng aktif yaitu Lempeng
Benua Eurasia, Lempeng Samudera Hindia-Australia, dan Lempeng Samudera
Pasifik merupakan salah satu indikasi bahwa Indonesia memiliki potensi
gempabumi yang cukup besar (Irsyam, dkk, 2010). Sebagian besar gempabumi
disebabkan pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan dari lempeng yang
bergerak. Gempabumi biasanya terjadi pada perbatasan lempeng-lempeng aktif
tersebut. Namun ada beberapa gempabumi lain yang terjadi karena pergerakan
magma di dalam gunungapi.
Gempabumi merupakan suatu kejadian alami yang sampai saat ini belum dapat
diprediksi waktu, kapan dan seberapa kuat intensitas gempabumi yang akan
terjadi secara akurat. Gempabumi menjadi salah satu bencana yang perlu
diwaspadai karena selain tidak dapat diprediksi, gempabumi juga dapat
menimbulkan kerusakan yang parah bahkan dapat menimbulkan korban jiwa.
2
Provinsi Sumatera Barat termasuk ke dalam zona beresiko tinggi terhadap dampak
gempa dan tsunami. Hal ini terjadi karena Sumatera Barat relatif dekat dengan
zona subduksi Lempeng Indo-Australia terhadap Lempeng Eurasia dan Sesar
Besar Sumatera (Sumatera Fault Zone). Sebagai upaya mitigasi perlu dilakukan
kajian daya dukung terhadap usulan penelitian. Oleh karena itu dilakukan
perhitungan nilai PGA (Peak Ground Acceleration) dan Vs30 (kecepatan
gelombang geser hingga kedalaman 30 meter) untuk mengetahui site class dari
daerah penelitian.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mendapatkan peta zonasi berdasarkan nilai PGA (Peak Ground Acceleration)
dari daerah penelitian untuk mengetahui percepatan pergerakan tanah di
daerah penelitian, frekuensi dominan, Vs30 (kecepatan gelombang geser hingga
kedalaman 30 meter) dan nilai amplifikasi perediksi.
2. Menentukan zonasi daerah rawan bencana berdasarkan analisis nilai frekuensi
dominan, Vs30 (kecepatan gelombang geser hingga kedalaman 30 meter), PGA
(Peak Ground Acceleration) dan amplifikasi prediksi.
C. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah pada penzonasian daerah Painan,
Sumatera Barat dengan menentukan nilai PGA untuk mengetahui percepatan
3
batuan dasar dan perhitungan nilai Vs30 serta frekuensi dominan untuk mengetahui
site class daerah rawan bencana untuk selanjutnya membuat peta rawan bencana
gempabumi daerah penelitian.
D. Manfaat Penelitian
Pemetaan mikrozonasi daerah Painan, Sumatera Barat merupakan salah satu usaha
untuk menyediakan data penzonasian daerah yang rawan terhadap bahaya
gempabumi. Penzonasian daerah rawan bencana ini diharapkan dapat digunakan
sebagai acuan dalam pembangunan gedung-gedung agar tahan terhadap bahaya
gempabumi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Kabupaten Pesisir Selatan merupakan salah satu kabupaten yang berada di
provinsi Sumatera Selatan. Luas daerah Pesisir Selatan ± 5.794,95 km² atau 13,70
persen dari luas total wilayah Provinsi Sumatera Barat. Kabupaten Pesisir Selatan
terletak antara 0°59’ - 2°28,6’ Lintang Selatan dan 100°19’ - 101°18’ Bujur Timur
dan terletak pada UTMY 10108716,51 - 10273970,08 dan UTMX 646503,94 755763,85 yang memanjang dari Utara ke Selatan dengan panjang garis pantai
234 km, dengan batas wilayah:
1. Sebelah utara berbatasan dengan Kota Padang.
2. Sebelah selatan dengan Kabupaten Muko-Muko (Provinsi Bengkulu).
3. Sebelah timur dengan Kabupaten Solok, Solok Selatan dan Kerinci (Provinsi
Jambi).
4. Sebelah barat dengan Samudera Indonesia.
Kabupaten Pesisir Selatan memiliki lima belas kecamatan yaitu kecamatan Koto
XI Tarusan, kecamatan Bayang, kecamatan Bayang Utara, kecamatan IV Jurai,
kecamatan Batang Kapas, kecamatan Sutera, kecamatan Lengayang, kecamatan
5
Ranah Pesisir, kecamatan Linggo Sari Baganti, kecamatan Pancung Soal,
kecamatan Air Pura, kecamatan Basa IV Balai Tapan, kecamatan Ranah Ampek
Hulu Tapan, kecamatan Lunang, dan kecamatan Silaut. Pusat pemerintahan
kabupaten Pesisir Selatan terletak di Painan yang berada di kecamatan IV Jurai
dan merupakan daerah penelitian ini (Gambar 1).
B. Geologi Daerah Painan
Pada peta geologi daerah Painan (Gambar 2) terdiri dari beberapa formasi dan
batuan yaitu: formasi Painan, batuan Granit, batuan Gunungapi Kuarter dan
batuan Breksi volkanik serta Alluvial. Formasi Painan terdiri dari batuan
gunungapi dengan sejumlah kecil batuan sedimen. Batuan gunungapi yang terdiri
dari lava, breksi, breksi tuf. Dalam formasi ini termasuk batuan sedimen berumur
Miosen Awal di sebelah selatan Gunung Kerinci. Umur formasi ini dinyatakan
sebagai Oligo-Miosen dan tebalnya mencapai 700 meter.
Batuan lain yang terdapat dalam peta geologi Painan adalah batuan Granit. Batuan
Granit ini dinyatakan berumur Miosen Tengah. Batuan Aluvial merupakan hasil
pelapukan dari batuan yang lebih tua dan endapan sungai, terdiri dari kerakal,
kerikil, pasir, lempung dan lumpur. Batuan Breksi volkanik terdiri dari breksi
gunungapi, lahar, breksi tufa dan tufa bersusunan basal sampai andesitan.
Umurnya diperkirakan Kuarter (Sumaatmadja, 1999).
6
Gambar 1. Peta administrasi Kabupaten Pesisir Selatan
7
Gambar 2. Peta Geologi Daerah Painan
8
C. Stratigrafi dan Struktur Daerah Painan
Tabrakan dari kerak Samudera Pasifik dan Samudera Indonesia telah
menghasilkan penekukan lempeng (plate subduction), pertemuan lempeng (strike
slip transform) dan juga terjadi pemisahan tarikan (pull apart). Stratigrafi daerah
Painan terdiri dari Batuan Sedimen, Batuan Gunungapi dan Batuan Intrusi. Pada
daerah Painan banyak terdapat batuan gunungapi yang terdiri dari lava, breksi,
breksi tufa, tufa dengan sisipan tipis batuan sedimen (serpih, serpih karbonan,
batu lanau, batu lempung, arkosa, batu pasir tufaan dengan sisipan tipis batu bara).
Batuan Sedimen pada umumnya tersingkap disebelah Barat yang termasuk
kedalam Cekungan Sumatera Tengah yang umurnya Permo-Karbon sampai PlioPistosen. Batuan Gunungapi sebagian besar menempati bagian sebelah Barat dari
Cekungan Sumatera Tengah yang terdiri dari batuan hasil gunungapi yang
umurnya Perm-Kuarter.
Batuan Intrusi tersebar diseluruh daerah terdiri dari intrusi granit, granodiorit,
diabas dan diorit; yang umurnya Karbon-Miosen Tengah. Secara regional sesar
utama yang mempengaruhi daerah ini adalah Sesar Sumatera yang berupa sesar
geser menganan dan sesar normal, dengan arah barat laut tenggara. Daerah ini
mengalami beberapa kali tektonik sejak Perm Akhir dimana Formasi Ngaol dan
Formasi
Barisan
mengalami
(Sumaatmadja, 1999).
pengangkatan,
perlipatan
dan
pensesaran
9
D. Sejarah Kegempaan Provinsi Sumatera Barat
Provinsi Sumatera Barat merupakan daerah dengan tingkat resiko bencana
gempabumi yang tinggi sehingga sering terjadi bencana gempabumi maupun
tsunami. Sejarah gempabumi merusak yang pernah terjadi di Provinsi Sumatera
Barat ditunjukkan oleh tabel yang terlampir pada lampiran. Sedangkan Gambar 3
menunjukkan peta sebaran titik sumber gempabumi yang terjadi di Provinsi
Sumatera Barat.
10
Gambar 3. Peta katalog sebaran gempa merusak Sumatera Barat
III. TEORI DASAR
A. Gempabumi
Gempabumi merupakan salah satu hal yang dapat menimbulkan penjalaran
gelombang seismik. Gempabumi merupakan gejala alam yang disebabkan oleh
pelepasan energi regangan elastis batuan yang disebabkan adanya deformasi
batuan yang terjadi di litosfer. Deformasi batuan terjadi akibat adanya tekanan
(stress) dan tarikan (strain) pada lapisan bumi. Tekanan atau tarikan yang terus
menerus menyebabkan daya dukung pada batuan akan mencapai batas maksimum
dan mulai terjadi pergeseran dan akhirnya terjadi patahan secara tiba-tiba. Energi
stress yang tersimpan akan dilepaskan dalam bentuk getaran yang dikenal dengan
sebutan gempabumi (Fulki, 2011).
Gempabumi dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain: tectonic force yang
berkaitan erat dengan pembentukan patahan (fault), interaksi antar lempeng
pembentuk kulit bumi, gempa vulkanik yang berkaitan dengan aktivitas gunung
api, jatuhan atau runtuhan massa batuan/tanah yang berukuran besar dan ledakan
konvensional dan nuklir serta dampak tumbukan meteorit (Villavarde, 2009).
12
Batas lempeng tektonik dapat dibedakan atas tiga bentuk utama yaitu konvergen,
divergen dan sesar mendatar. Pada bentuk konvergen lempeng yang satu relatif
bergerak menyusup di bawah lempeng yang lain. Pada bentuk divergen kedua
lempeng saling menjauh sehingga selalu terbentuk material baru dari dalam bumi
yang menyebabkan munculnya pegunungan di dasar laut yang disebut punggung
tengah samudera. Sedang pada tipe jenis sesar mendatar kedua lempeng saling
bergerak mendatar. Sketsa jenis pertemuan lempeng tektonik dapat dilihat pada
Gambar 4.
Gambar 4. Sketsa jenis pertemuan lempeng tektonik (Ibrahim, 2005)
Akibat pergerakan lempeng tektonik, maka di sekitar perbatasan lempeng akan
terjadi akumulasi energi yang disebabkan baik karena tekanan, regangan ataupun
gesekan. Energi yang terakumulasi ini jika melewati batas kemampuan atau
ketahanan batuan akan menyebabkan patahnya lapisan batuan tersebut (Ibrahim,
2005). Gempabumi yang sering menimbulkan kerugian dan korban jiwa adalah
13
gempa bumi tektonik. Gempabumi tektonik disebabkan oleh pergeseran lempenglempeng tektonik. Lempeng-lempeng tersebut bergerak dengan arah dan
kecepatan berbeda. Menurut teori konveksi pergerakan lempeng-lempeng ini
disebabkan arus konveksi (Fulki, 2011).
Ada beberapa jenis gempabumi yang dapat diklasifikasi berdasarkan berbagai
aspek. Menurut sumber terjadinya, gempabumi dikelompokkan menjadi:
1. Gempa tektonik adalah gempabumi yang berasal dari pergeseran lapisanlapisan batuan sepanjang bidang sesar di dalam bumi.
2. Gempa vulkanik adalah gempabumi yang berasal dari pergerakan magma
karena aktivitas gunungapi.
3. Gempa longsoran atau runtuhan adalah gempabumi yang terjadi karena
aktivitas runtuhan pada daerah pertambangan atau daerah tanah longsor.
4. Gempa buatan adalah gempabumi yang terjadi karena adanya aktivitas
manusia di kulit bumi yang menyebabkan getaran yang cukup kuat.
Berdasarkan kekuatannya atau magnitudo (M), gempabumi dapat dibedakan:
1. Gempabumi sangat besar dengan magnitudo lebih besar dari 8 SR.
2. Gempabumi besar magnitudo antara 7 hingga 8 SR.
3. Gempabumi merusak magnitudo antara 5 hingga 6 SR.
4. Gempabumi sedang magnitudo antara 4 hingga 5 SR.
5. Gempabumi kecil dengan magnitudo antara 3 hingga 4 SR.
6. Gempabumi mikro magnitudo antara 1 hingga 3 SR .
7. Gempabumi ultra mikro dengan magnitudo lebih kecil dari 1 SR (Ibrahim,
2005).
14
B. Teori Gelombang
Gelombang adalah suatu gejala terjadinya perambatan suatu gangguan
(disturbance) melewati suatu medium dimana setelah gangguan ini lewat keadaan
medium akan kembali pada keadaan semula seperti sebelum gangguan itu datang.
Misalkan gangguan ini merupakan suatu besaran sembarang y (berada pada
sumbu Y pada koordinat kartesian) yang merambat dalam suatu medium dengan
kecepatan v sepanjang sumbu X seperti ditunjukan pada Gambar 5.
Gambar 5. Perambatan gelombang di dalam suatu medium.
Pada saat t = 0, dan y adalah suatu fungsi dari x maka dapat dituliskan sebagai
berikut:
𝑦 = 𝑦(𝑥)
(1)
Setelah selang waktu t gangguan tersebut akan menjalar sejauh vt. Fungsi
gangguan (gelombang) y yaitu (𝑥 − 𝑣𝑡) dan (𝑥 + 𝑣𝑡) memenuhi persamaan
gelombang. Diambil 𝑢 = (𝑥 − 𝑣𝑡) dan ditinjau sembarang fungsi gelombang.
15
Besar dan bentuk gangguan selama penjalaran dianggap tetap, sehingga
persamaan y menjadi:
𝑦 = 𝑦(𝑥 – 𝑣. 𝑡) = 𝑦(𝑢)
(2)
Jika persamaan (2) diturunkan dua kali dengan menggunakan notasi y´ untuk
turunan y terhadap u , maka akan diperoleh:
𝜕𝑦
𝜕𝑥
𝜕𝑦 𝜕𝑢
𝜕𝑢
𝜕𝑦 𝜕𝑢
𝜕𝑢
= 𝜕𝑢 𝜕𝑥 = 𝑦′ 𝜕𝑥
(3)
dan
𝜕𝑦
𝜕𝑡
= 𝜕𝑢 𝜕𝑡 = 𝑦′ 𝜕𝑡
(4)
karena 𝜕𝑢/𝑑𝑥 = 1 dan 𝜕𝑢/𝑑𝑡 = -v , maka;
𝜕𝑦
= 𝑦′
𝜕𝑥
𝜕𝑦
= −𝑣𝑦′
𝜕𝑡
𝜕2 𝑦
𝜕𝑥 2
𝜕𝑦 2
𝜕𝑡
=
𝜕𝑦 ′
= 𝑦′′
𝜕𝑥
= −𝑣
𝜕𝑦′
𝜕𝑡
(5)
𝜕𝑦′ 𝜕𝑢
= −𝑣 𝜕𝑥
𝜕𝑡
= 𝑣 2 𝑦′′
(6)
Dari dua persamaan di atas diperoleh hubungan antara turunan kedua y terhadap x
dan turunan kedua y terhadap t:
𝜕2 𝑦
𝜕𝑡 2
𝜕2 𝑦
= 𝑣 2 𝜕𝑥 2
(7)
Persamaan diferensial yang ditunjukan pada persamaan (7) adalah persamaan
dasar dari suatu gelombang. Jadi jika ada persamaan yang menyerupai persamaan
di atas maka persamaan tersebut adalah suatu bentuk gelombang. Fungsi 𝑦 =
𝑓(𝑥 + 𝑣𝑡) juga merupakan suatu gelombang karena juga memenuhi persamaan
16
(7). Berbeda dengan gelombang 𝑦 = 𝑓(𝑥 − 𝑣𝑡) yang merambat dalam arah x
positif, 𝑦 = 𝑓(𝑥 + 𝑣𝑡) adalah gelombang yang merambat dalam arah x negatif.
C. Persamaan Gelombang Seismik
Dasar teori yang digunakan dalam pengamatan gempa adalah persamaan
gelombang elastik untuk media yang homogen isotropik. Benda yang dilalui
digambarkan sebuah kubus sehingga memiliki nilai regangan dan tegangan.
Dalam bentuk tiga dimensi, komponen perpindahan titik P (x, y, dan z) ditulis
dengan (u, v dan w), sehingga regangan normal tunjukkan oleh persamaan (8),
regangan geser persamaan (9), sedangkan komponen regangan pada benda yang
mengalami perpindahan secara rotasional ditunjukkan oleh persamaan (10).
𝜕𝑢
Ԑxx =𝜕𝑥 ; Ԑyy=
𝜕𝑣
𝜕𝑣
𝜕𝑣
𝜕𝑦
; Ԑzz =
Ԑxy= 𝜕𝑥+ 𝜕𝑦; Ԑyz=
𝜃x=
1
2
(
𝜕𝑤 𝜕𝑣
𝜕𝑤
𝜕𝑦
1
𝜕𝑤
(8)
𝜕𝑧
𝜕𝑣
𝜕𝑢
+𝜕𝑧 ; Ԑzx= 𝜕𝑧 +
𝜕𝑢 𝜕𝑤
1
𝜕𝑤
𝜕𝑥
𝜕𝑣 𝜕𝑣
- ); 𝜃x= 2 ( 𝜕𝑧 - 𝜕𝑥 ); 𝜃z= 2 ( 𝜕𝑥-𝜕𝑦)
𝜕𝑦 𝜕𝑦
(9)
(10)
Perubahan dimensi yang disebabkan oleh strain normal akan mengakibatkan
perubahan volume. Perubahan volume per satuan volume disebut dilatasi , misal
∆= 𝜃
𝜃= Ԑxx + Ԑyy+ Ԑzz =
𝜕𝑢
𝜕𝑥
𝜕𝑣
+ 𝜕𝑥 +
𝜕𝑤
𝜕𝑥
(11)
Hubungan antara tegangan dan regangan yang menimbulkan pergeseran
sederhana disebut modulus Rigiditas dinyatakan dalam persamaan (12).
17
Hubungan antara konstanta elastik pada medium homogen isotropik saling terkait
membentuk persamaan (13).
𝜇=
𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟
𝑟𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛
σxx
= Ԑxx
(12)
𝜆
σ = 2(𝜆+μ)
(13)
dengan λ disebut konstanta Lame, dan 𝜇 menyatakan hambatan regangan geser.
Persamaan rambat gelombang P dan S dapat diturunkan dari Hukum Hooke yang
menyatakan hubungan tegangan (gaya per satuan luas) dan regangan (perubahan
dimensi) sebagai:
σii= λ𝜃 + 2𝜇 Ԑii ; i= x, y, z
(14)
σij= 𝜇 Ԑij
(15)
; j= x, y, z dan i≠ j
Dalam hukum II Newton, gaya (F) adalah perkalian antara massa (m) dan
percepatannya (a). Misal terdapat pergeseran (μ) sebagai akibat dari
tekanansepanjang sumbu-x, maka hukum Newton dapat dinyatakan dalam
persamaan (16).
𝜕2 μ
𝜕θ
ρ 𝜕𝑡 2 = ( λ+𝜇 )𝜕𝑥+ 𝜇∇2 u
(16)
𝜕2 μ
F= mɑ = 𝜌dxdydzɑ = 𝜌dxdydz 𝜕𝑡 2
(17)
dengan ρadalah massa jenis bahan. Persamaan (18) merupakan tekanan sepanjang
sumbu-y dengan pergeseran v dan persamaan (19) merupakan tekanan dalam arah
sumbu-z dengan pergeseran w.
𝜕2 v
𝜕θ
𝜕2 w
𝜕θ
ρ 𝜕𝑡 2 = ( λ+𝜇 )𝜕𝑦+ 𝜇∇2 v
ρ 𝜕𝑡 2 = ( λ+𝜇 )𝜕𝑧 + 𝜇∇2 w
(18)
(19)
18
Gelombang yang merambat pada suatu media ke segala arah, secara tiga dimensi
arah perambatan gelombang dinyatakan dengan sumbu x, y, dan z. Untuk
menentukan persamaan gelombang ini, persamaan (16), (18), dan (19) masingmasing dideferensialkan terhadap x, y, dan z, sehingga diperoleh persamaan (21),
(23), dan (25):
𝜕2 μ
𝜕
𝜕
𝜕θ
(ρ 𝜕𝑡 2 )= 𝜕𝑥 {( λ+𝜇 )𝜕𝑥+ 𝜇∇2 u}
𝜕𝑥
𝜕2
𝜕𝑢
𝜕 𝜕θ
(20)
𝜕𝑢
ρ𝜕𝑡 2 (𝜕𝑥 )= (λ+𝜇) 𝜕𝑥(𝜕𝑥)+𝜇∇2 (𝜕𝑥 )
𝜕2 v
𝜕
𝜕
(21)
𝜕θ
(ρ 𝜕𝑡 2 )= 𝜕𝑦 {( λ+𝜇 )𝜕𝑥+ 𝜇∇2 v}
𝜕𝑦
ρ
𝜕2
2
𝜕𝑡
𝜕
(ρ
𝜕𝑧
ρ
𝜕2
2
𝜕𝑡
𝜕𝑣
𝜕 𝜕θ
𝜕𝑢
𝜕𝑦
𝜕𝑦 𝜕𝑦
𝜕𝑦
( )= (λ+𝜇)
𝜕2 w
𝜕𝑡2
)=
𝜕
𝜕𝑧
( )+ 𝜇∇2 ( )
(23)
𝜕θ
{( λ+𝜇 ) + 𝜇∇2 w}
(24)
𝜕𝑥
𝜕𝑤
𝜕 𝜕θ
𝜕𝑤
𝜕𝑧
𝜕𝑧 𝜕𝑧
𝜕𝑧
(
(22)
)= (λ+𝜇)
( )+ 𝜇∇2 (
)
(25)
Dengan menjumlahkan persamaan (21), (23), dan (25), maka:
ρ
𝜕2
2
𝜕𝑡
𝜕2 θ
𝜕𝑡2
𝜕𝑢
𝜕𝑣
𝜕2 θ
𝜕𝑤
( 𝜕𝑥 + 𝜕𝑦 + 𝜕𝑧 )= (λ+𝜇) ( 𝜕𝑥2 +
=
((λ+ 2μ)
ρ
𝜕2 θ
2
𝜕𝑦
𝜕2 θ
𝜕𝑢
𝜕𝑣
𝜕𝑤
+ 𝜕𝑧2 )+ 𝜇∇2 ( 𝜕𝑥 + 𝜕𝑦 + 𝜕𝑧 )
∇2 𝜃
(26)
(27)
persamaan (27) merupakan persamaan gelombang P dengan kecepatan rambat ɑ
yang ditunjukkan pada persamaan (28):
( λ+2μ )
ɑ= √
(28)
𝜌
Untuk mendapatkan persamaan gelombang S pada sumbu x, persamaan (18)
diturunkan terhadap z, sehingga menghasilkan persamaan (29):
ρ
𝜕2
2
𝜕𝑡
(
𝜕𝑣
𝜕2 θ
𝜕𝑣
)= (λ+𝜇) 𝜕𝑦𝜕𝑧 + 𝜇∇2 ( 𝜕𝑧)
𝜕𝑧
(29)
19
dan persamaan (19) diturunkan terhadap y,
ρ
𝜕2
(
2
𝜕𝑡
𝜕2 θ
𝜕𝑤
𝜕𝑤
)= (λ+𝜇) 𝜕𝑧𝜕𝑦 + 𝜇∇2 ( 𝜕𝑦)
𝜕𝑦
(30)
dengan mengurangkan persamaan (29) dan persamaan (30) maka:
2 𝜕2 (
𝜕𝑤 𝜕𝑣
− )
𝜕𝑦 𝜕𝑧
𝜕𝑡2
𝜕2 𝜃𝑥
𝜕𝑡2
𝜇
𝜕𝑤
= 2𝜌 ∇2 ( 𝜕𝑦 −
𝜕𝑣
𝜕𝑧
)
𝜇
= 𝜌 ∇2 𝜃𝑥
(31)
Persamaan (31) merupakan persamaan gelombang S dengan kecepatan rambat
𝛽(Telford, 1992) yang ditunjukkan pada persamaan (32):
𝜇
𝛽= √𝜌
(32)
D. Gelombang Seismik
Gelombang seismik ada yang merambat melalui interior bumi disebut sebagai
body wave, dan ada juga yang merambat melalui permukaan bumi yang disebut
surface wave. Sumber gelombang seismik ada dua yaitu alami dan buatan.
Sumber alami terjadi karena adanya gempa tektonik, gempa vulkanik dan
runtuhan atau longsoran, sedangkan buatan menggunakan gangguan yang sengaja.
Pada dasarnya ada dua jenis gelombang ini yang dilepas pada saat terjadi gempa
(Susilawati, 2008).
1. Gelombang badan (body wave)
Gelombang badan adalah gelombang yang menjalar dalam media elastik dan
arah perambatannya keseluruh bagian di dalam bumi. Berdasarkan gerak
20
partikel pada media dan arah penjalarannya gelombang dapat dibedakan
menjadi gelombang P dan gelombang S.
Gelombang P disebut dengan gelombang kompresi/gelombang longitudinal.
Gelombang ini memiliki kecepatan rambat paling besar dibandingkan dengan
gelombang seismik yang lain, dapat merambat melalui medium padat dan cair,
seperti lapisan batuan, air atau lapisan cair bumi.
Gambar 6. Gelombang-P (Elnashai dan Sarno, 2008)
Gelombang S disebut juga gelombang shear atau gelombang transversal.
Gelombang ini memiliki cepat rambat yang lebih lambat bila dibandingkan
dengan gelombang P dan hanya dapat merambat pada medium padat saja.
Gelombang S tegak lurus terhadap arah rambatnya. Perambatan dari gelombang
S ini disertai juga dengan gerakan berputar sehingga dapat lebih membahayakan
dibandingkan gelombang P.
Gambar 7. Gelombang-S (Elnashai and Sarno, 2008)
21
Pada Tabel 1 merupakan perbandingan kecepatan rambat gelombang primer
dengan kecepatan gelombang sekunder jika melalui material tertentu.
Tabel 1. Kecepatan rambat gelombang P dan S pada medium rambatnya
(Febriana, 2007)
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Material
Udara
Air
Minyak bumi
Besi
Semen
Granit
Basalt
Batu pasir
Batu gamping
Pasir (tidak jenuh)
Pasir (jenuh)
Tanah liat
Kecepatan Vp (m/s)
332
1400-1500
1300-1400
6100
3600
5500
6300
1400-4300
5900-6100
200-1000
800-2200
1000-2500
Kecepatan Vs (m/s)
3500
2000
2800-3000
3200
700-2800
2800-3000
80-400
320-880
400-1000
2. Gelombang permukaan
Gelombang permukaan merupakan salah satu gelombang seismik selain
gelombang badan. Gelombang ini ada pada batas permukaan medium.
Berdasarkan pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan
merupakan gelombang yang kompleks dengan frekuensi yang rendah dan
amplitudo yang besar, yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana
terdapat perbedaan sifat elastik (Susilawati, 2008). Jenis dari gelombang
permukaan ada dua yaitu gelombang Reyleigh dan gelombang Love.
Gelombang
Reyleigh
merupakan
gelombang
permukaan
yang
orbit
gerakannya elips tegak lurus dengan permukaan dan arah penjalarannya.
Gelombang jenis ini adalah gelombang permukaan yang terjadi akibat adanya
interferensi antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara
konstruktif (Gambar 8).
22
Gelombang Love yang ditunjukkan oleh Gambar 9 merupakan gelombang
permukaan yang menjalar dalam bentuk gelombang transversal yang
merupakan gelombang S horizontal yang penjalarannya paralel dengan
permukaannya (Gadallah and Fisher, 2009).
Gambar 8. Gelombang Reyleigh (Elnashai dan Sarno, 2008)
Gambar 9. Gelombang Love (Elnashai and Sarno, 2008)
E. Mikrotremor
Mikrotremor merupakan getaran tanah yang sangat kecil dan terus menerus yang
bersumber dari berbagai macam getaran seperti, lalu lintas, angin, aktivitas
manusia dan lain-lain (Kanai, 1983). Mikrotremor dapat juga diartikan sebagai
getaran harmonik alami tanah yang terjadi secara terus menerus, terjebak dilapisan
23
sedimen permukaan, terpantulkan oleh adanya bidang batas lapisan dengan
frekuensi yang tetap, disebabkan oleh getaran mikro di bawah permukaaan tanah
dan kegiatan alam lainnya. Penelitian mikrotremor dapat digunakan untuk
mengetahui karakteristik lapisan tanah berdasarkan parameter frekuensi
dominannya dan faktor penguatan gelombangnya (amplifikasi).
Pada frekuensi rendah yaitu dibawah 1 Hz, sumber mikrotremor adalah alam.
Gelombang laut menimbulkan ambient vibration dengan frekuensi sekitar 0,2 Hz
sedangkan frekuensi sekitar 0,5 Hz dihasilkan oleh interaksi antara gelombang
laut dan pantai. Pada frekuensi di bawah 0,1 Hz, mikrotremor diasosiasikan
dengan aktivitas di atmosfer. Frekuensi tinggi, lebih dari 1 Hz bisa ditimbulkan
oleh angin dan aliran air. Pada frekuensi tinggi yaitu lebih dari 1 Hz, sumber
utamanya adalah aktifitas manusia seperti lalu lintas kendaraan, mesin dan lainnya
(Takai dan Tanaka, 1961).
Dalam kajian teknik kegempaan, litologi yang lebih lunak mempunyai resiko yang
lebih tinggi bila digoncang gelombang gempa bumi, karena akan mengalami
penguatan (amplifikasi) gelombang yang lebih besar dibandingkan dengan batuan
yang lebih kompak. Gempa bumi dan tremor dapat dibedakan dengan mudah bila
dilihat pada rekaman
seismograf. Getaran tremor berupa getaran yang terus
menerus, tidak dapat ditentukan dimana awal getarannya secara jelas. Getaran
gempa bumi berupa getaran yang besar dan secara tiba-tiba, seperti pada Gambar
10.
24
Gambar 10. Perbedaan sinyal tremor dan gempa bumi (Ibrahim dan
Subardjo, 2004)
1. Frekuensi Dominan
Frekuensi dominan adalah nilai frekuensi yang kerap muncul sehingga diakui
sebagai nilai frekuensi dari lapisan batuan di wilayah tersebut sehingga nilai
frekuensi dapat menunjukkan jenis dan karakterisktik batuan tersebut. Lachet
dan Brad (1994) melakukan uji simulasi dengan menggunakan 6 model
struktur geologi sederhana dengan kombinasi variasi kontras kecepatan
gelombang geser dan ketebalan lapisan soil. Hasil simulasi menunjukkan nilai
puncak frekuensi berubah terhadap variasi kondisi geologi. Dari nilai frekuensi
dominan yang terukur dipermukaan, dapat diketahui karakteristik batuan
dibawahnya, hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 tentang klasifikasi tanah
berdasarkan nilai frekuensi dominan mikrotremor. Lalu pada tahun 1981,
25
Kanai melakukan modifikasi pada pengkalsifikasian tanah berdasarkan
frekuensi dominan, hasil modifikasi tersebut ditunjukkan oleh Tabel 3.
Tabel 2. Kalisifikasi Tanah Berdasarkan Nilai Frekuensi Dominan
Mikrotremor Oleh Kanai (Dikutip dari Buletin Meteorologi dan Geofisika
No.4, 1998)
Klasifikasi Tanah
Tipe
Jenis
Jenis I
Frekuensi
Dominan
(Hz)
6,667-20
Tipe IV
Jenis II
Tipe III
4,0-10,0
Jenis
III
2,5-4,0
Jenis
IV
kurang
dari 2,5
Tipe II
Tipe I
Klasifikasi Kanai
Batuan tersier atau
lebih tua. Terdiri
dari batuan Hard
sandy, gravel, dan
lainnya.
Batuan alluvial,
dengan ketebalan
5m. Terdiri dari
sandy-gravel,
sandy hard clay,
loam, dan lainnya.
Batuan alluvial,
dengan ketebalan
lebih dari 5m.
Terdiri dari sandygravel, sandy
hard clay, loam,
dan lainnya.
Batuan alluvial,
yang terbentuk
dari sedimentasi
delta, top soil,
lumpur, dan
lainnya. Dengan
kedalaman 30m
atau lebih.
Deskripsi
Ketebalan sedimen
permukaannya sangat
tipis, di dominasi
oleh batuan keras.
Ketebalan sedimen
permukaannya masuk
dalam kategori
menengah 5-10
meter.
Ketebalan sedimen
permukaan masuk
dalam kategori tebal,
sekitar 10-30 meter.
Ketebalan sedimen
permukaannya
sangatlah tebal.
26
Tabel 3. Klasifikasi tanah oleh Kanai berdasarkan nilai frekuensi dominan
mikrotremor modifikasi (Kanai, 1983).
1981 (Revised)
Frekuensi
Klasifikasi
Dominan
Jenis 1
lebih dari 5
1950
Klasifikasi
Jenis I
Jenis 2
Jenis 2
1,33-5
Jenis 3
Jenis 3
kurang dari 1,33
Jenis 4
Kondisi Tanah
Batuan tersier atau lebih tua.
Terdiri dari batuan Hard sandy,
garvel.
Sebagian besar lapisan dilluvium
atau lapisan alluvium dengan
perbandingan ketebalan lapisan
gravel pada area yang luas.
Terdiri dari gravel, sandy hard
clay dan loam.
Sebagian besar sangat didominasi
oleh lapisan alluvium. Terdiri
dari sand, sandy clay dan clay.
Tanah yang sangat lunak yang
terbentuk pada rawa dan lumpur
terutama lapisan alluvium.
2. Vs30 (kecepatan gelombang geser hingga kedalaman 30 m)
Vs30 adalah rata-rata kecepatan gelombang geser hingga kedalaman 30 meter
dari permukaan tanah yang telah banyak digunakan di Ground Motion
Prediction Equations (GMPEs), meskipun Vs30 sendiri tidak bisa mewakili
site effect karena kecepatan gelombang shear hingga kedalaman 30 meter dari
permukaan, kedalaman bedrock dan rasio impedansi antara lapisan tanah dan
bedrock, semuanya berkontribusi secara signifikan terhadap respon site
(Castellaro et al, 2008).
Nilai Vs30 ini dapat dipergunakan dalam penentuan standar bangunan tahan
gempa. Nilai Vs30 digunakan untuk menentukan klasifikasi batuan berdasarkan
kekuatan getaran gempabumi akibat efek lokal serta digunakan untuk
keperluan dalam perancangan bangunan tahan gempa. Vs30 merupakan data
27
yang penting dan paling banyak digunakan dalam teknik geofisika untuk
menentukan karakteristik struktur bawah permukaan hingga kedalaman 30
meter (Roser dan Gosar, 2010). Hanya lapisan-lapisan batuan sampai
kedalaman 30 meter saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa
(Wangsadinata, 2006).
Pada umumnya daerah rawan kerusakan bangunan akibat gempa bumi terjadi
pada daerah sedimen lunak (misal: pasir, pasir lanauan, gambut) yang tebal
atau sedimen lapuk yang terdapat di atas batuan yang keras. Prinsip dasar dari
hubungan antara respon lokasi (frekuensi resonansi) dan ketebalan sedimen
dapat dijelaskan melalui sebuah model dua lapisan yang sederhana. Prinsipnya
dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Prinsip dasar respon lokasi mikrotremor (Syahruddin dkk, 2014)
Nilai Vs30 dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 35.
∑𝑚 𝑡
𝑖
Vs30 = ∑𝑚𝑖−1𝑡 /𝑉𝑠
𝑖−1 𝑖
(35)
28
Dengan i adalah indeks pelapisan, m
merupakan jumlah lapisan hingga
kedalaman 30 meter, ti adalah ketebalan lapisan ke-i dan Vs30 adalah kecepatan
gelombang geser hingga kedalaman 30 meter.
Terdapat sebuah basement hardrock yang ditutupi oleh sedimen dengan
ketebalan m dan kecepatan gelombang geser Vs. Frekuensi resonansi dari
sistem terdapat pada lapisan yang ketebalannya adalah λ/4 atau biasa disebut
lapisan half-space. Hal tersebut disebabkan karena pada ketebalan λ/4 terjadi
amplitudo maksimum, maka akan terperangkapnya getaran gelombang geser
(gelombang SH) pada medium sedimen di atas bedrock.
Diasumsikan bahwa kecepatan gelombang geser melewati lapisan pada
ketebalan 30 meter dari permukaan, dikarenakan terjadi resonansi pada
amplitudo maksimum sebesar λ/4 di lapisan sedimen. Sehingga persamaan
yang terbentuk menjadi:
Vs = f . λ
H = λ/4
(36)
sehingga,
λ = 4H
(37)
Vs30 = f . 4h
(38)
Dengan f, Vs dan ℎ berturut-turut menunjukkan frekuensi natural, kecepatan
gelombang SH dan ketebalan sedimen. Dari persamaan tersebut, dapat
disimpulkan bahwa frekuensi natural berbanding lurus terhadap kecepatan
gelombang SH dan berbanding terbalik terhadap ketebalan sedimen
(Syahruddin dkk, 2014). Berikut ini merupakan tabel klasifikasi jenis batuan
berdasarkan nilai Vs30 (Tabel 4).
29
Tabel 4. Klasifikasi Jenis Batuan berdasarkan National Earthquake Hazard
Reduction Program (NEHRP) (Ambarrini, 2014)
Tipe batuan
Profil Jenis Batuan
Vs30
A
Hard rock (batuan keras)
>1500 m/s
B
Rock (Batuan Sedang)
760-1500 m/s
C
Very dense soil and soft soil (tanah
keras dan batuan lunak)
360-760 m/s
D
Stiff soil (tanah sedang)
180-360 m/s
E
Soft soil (tanah lunak)
<180 m/s
3. Amplifikasi
Amplifikasi merupakan perbesaran gelombang seismik yang terjadi akibat
adanya perbedaan yang signifikan antar lapisan, dengan kata lain gelombang
seismik akan mengalami perbesaran, jika merambat pada suatu medium ke
medium lain yang lebih lunak dibandingkan dengan medium awal yang
dilaluinya. Semakin besar perbedaan itu, maka perbesaran yang dialami
gelombang tersebut akan semakin besar (Arifin, 2013).
Nilai faktor penguatan (amplifikasi) tanah berkaitan dengan perbandingan
kontras impedansi lapisan permukaan dengan lapisan di bawahnya. Bila
perbandingan kontras impedansi kedua lapisan tersebut tinggi maka nilai
faktor penguatan juga tinggi, begitu pula sebaliknya (Nakamura, 2000).
30
Gambar 12. Konsep dasar amplifikasi gelombang seismik (Arifin, 2014)
Berdasarkan pengertian tersebut, maka amplifikasi dapat dituliskan sebagai
suatu fungsi perbandingan nilai kontras impedansi, yaitu:
A0 = {(ρb.vb) / (ρs.vs)}
(33)
dimana ρb adalah densitas batuan dasar (gr/ml), vb adalah kecepatan rambat
gelombang di batuan dasar (m/dt), ρs adalah rapat massa dari batuan lunak
(gr/ml) dan vs adalah kecepatan rambat gelombang di batuan lunak (m/dt).
Amplifikasi berbanding lurus dengan nilai perbandingan spektral horizontal
dan vertikalnya (H/V). Nilai amplifikasi bisa bertambah, jika batuan telah
mengalami deformasi (pelapukan, pelipatan atau pesesaran) yang mengubah
sifat fisik batuan. Pada batuan yang sama, nilai amplifikasi dapat bervariasi
sesuai dengan tingkat deformasi dan pelapukan pada tubuh batuan tersebut
(Marjiyono, 2010). Gejala amplifikasi pada suatu daerah disebabkan adanya
gelombang seismik yang terjebak di dalam suatu perlapisan sedimen. Besaran
amplifikasi tanah dapat dihitung secara teoritis, seperti yang dilakukan oleh
31
Wakamatsu (2006) dalam membuat Hazard Zoning Map
untuk wilayah
Jepang. Amplifikasi dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Log Amp = 2.367-0.82 log Vs30
(34)
4. Fast Fourier Transform (FFT)
Transformasi fourier merupakan metoda yang sangat cocok untuk menganalisis
fungsi atau sinyal, karena transformasi fourier dapat mengubah fungsi atau
sinyal dalam domain waktu menjadi domain frekuensi. Biasanya sebuah fungsi
digambarkan dalam domain waktu. Artinya yang diukur dari fungsi tersebut
adalah waktu. Dengan kata lain, jika kita gambarkan fungsi tersebut pada
sumbu simetri, maka sumbu x (sebagai variabel bebas) mewakili waktu, dan
sumbu y (sebagai variabel tak bebas) mewakili nilai pada waktu t tertentu, atau
nilai amplitudo nya.
Transformasi Fourier (Fourier Transform atau FT) dapat mengubah fungsi atau
sinyal dalam domain waktu ke dalam domain frekuensi. Jika kita menerapkan
FT pada sebuah fungsi dalam domain waktu, maka kita akan mendapatkan
repesentasi frekuensi amplitudo fungsi tersebut. Dengan transformasi fourier,
sebuah fungsi dapat digambarkan dalam sumbu x yang menunjukkan spectrum
frekuensi dan sumbu y menunjukkan amplitudo.
Transformasi fourier dari suatu fungsi f(t) didefinisikan sebagai:
∞
𝐹(𝜔) = ∫−∞ 𝑓(𝑡)𝑒 −𝑖𝜔𝑡 𝑑𝑡
(40)
dimana 𝜔 = 2𝜋𝑓 (variabel frekuensi sudut dengan satuan radian per detik)
Invers dari transformasi fourier dinyatakan sebagai:
32
∞
𝑓(𝑡) = ∫−∞ 𝐹(𝜔)𝑒 𝑖𝜔𝑡 𝑑𝜔
(41)
Kedua fungsi tersebut, f(t) dan F(ω), merupakan pasangan transformasi fourier
yang dinyatakan dengan:
𝑓(𝑡) ⟺ 𝐹(𝜔)
(42)
Secara umum spektral merupakan fungsi komplek, dapat dinyatakan dalam dua
bentuk berikut:
Penjumlahan bagian riil dan imajiner
𝐹(𝜔) = 𝑎(𝜔) + 𝑖𝑏(𝜔)
(43)
Hasil kali bagian riil dan kompleks
𝐹(𝜔) = 𝐴(𝜔)𝑒 𝑖𝜃(𝜔)
(44)
dimana :
𝐴(𝜔) = |𝐹(𝜔)| = {[𝑎(𝜔)]2 + [𝑏(𝜔)]2 }1/2
𝑏(𝜔)
∅(𝜔) = tan−1 [− 𝑎(𝜔)] + 2𝑛𝜋
(45)
(46)
dengan 𝐹(𝜔) adalah spectral, 𝑎(𝜔) adalah variabel riil, 𝑏(𝜔) adalah variabel
imajiner, 𝐴(𝜔)adalah spektrum amplitude, ∅(𝜔) adalah spektrum fase, 𝜔 adalah
frekuensi sudut (rad/s) dan f adalah frekuensi (Hz).
F. Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR)
Metode HVSR merupakan metode membandingkan spektrum komponen
horizontal terhadap komponen vertikal dari gelombang mikrotremor. Mikrotremor
terdiri dari ragam dasar gelombang Rayleigh, diduga bahwa periode puncak
perbandingan H/V mikrotremor memberikan dasar dari periode gelombang S.
Perbandingan H/V pada mikrotremor adalah perbandingan kedua komponen yang
33
secara teoritis menghasilkan suatu nilai. Periode dominan suatu lokasi secara
dasar dapat diperkirakan dari periode puncak perbandingan H/V mikrotremor.
Pada tahun 1989, Nakamura mencoba memisahkan efek sumber gelombang
dengan efek geologi dengan cara menormalisir spektrum komponen horizontal
dengan komponen vertikal pada titik ukur yang sama. Hasil pengamatan
menunjukkan bahwa rekaman pada stasiun yang berada pada batuan keras, nilai
maksimum rasio spektrum komponen horizontal terhadap vertical mendekati nilai
satu.
Teknik perbandingan spektra gelombang komponen horizontal terhadap vertikal
(Horizontal to Vertical Spectral Ratio) dari noise gelombang seismik dapat
digunakan untuk memperkirakan kedalaman bedrock secara cepat. Metode H/V
berguna untuk menunjukkan frekuensi resonansi dominan (fo) dan nilai puncak
HVSR (A), yang mempresentasikan karakteristik dinamis lapisan sedimen.
Nakamura merumuskan metode ini berdasarkan 3 hipotesis utama yaitu:
1.
Ambient noise atau bunyi alami yang ditimbulkan oleh refleksi dan refraksi
gelombang geser (shear wave) dalam lapisan tanah dangkal dan oleh
gelombang permukaan S.
2.
Sumber noise lokal tidak mempengaruhi ambient noise pada bagian bawah
struktur yang tidak terkonsolidasi.
3.
Lapisan tanah yang rapuh atau lunak tidak menguatkan komponen vertikal
dari ambient noise.
4.
Parameter penting yang dihasilkan dari metode HVSR ialah frekuensi natural
dan amplifikasi.
34
HVSR yang terukur pada tanah yang bertujuan untuk karakterisasi geologi
setempat, frekuensi natural dan amplifikasi berkaitan dengan parameter fisik
bawah permukaan. Sedangkan HVSR yang terukur pada bangunan berkaitan
dengan kekuatan bangunan dan keseimbangan bangunan.
Data mikrotremor tersusun atas beberapa jenis gelombang, tetapi yang utama
adalah gelombang Rayleigh yang merambat pada lapisan sedimen di atas batuan
dasar. Pengaruh dari gelombang Rayleigh pada rekaman mikrotremor besarnya
sama untuk komponen vertikal dan horizontal saat rentang frekuensi 0,2-20,0 Hz,
sehingga rasio spektrum antara komponen horisontal dan vertikal di batuan dasar
mendekati nilai satu.
Gambar 13. Contoh spektra H/V
G. Peak Ground Acceleration (PGA)
Salah satu faktor yang penting dalam analisis seismic hazard adalah penentuan
redaman (attenuation). Belum ada fungsi redaman yang cocok untuk wilayah
Indonesia, namun untuk daerah yang memiliki mekanisme yang mirip secara
geologi dan tektonik dapat digunakan beberapa model sumber gempabumi untuk
35
mentukan nilai peredamannya. Model sumber gempabumi yang diketahui adalah
model sumber gempa fault, model sumber gempa subduksi dan model sumber
gempa background (Irsyam, dkk, 2010).
Percepatan getaran tanah (ground acceleration) merupakan nilai percepatan
bergetarnya tanah akibat bencana gempabumi. Nilai percepatan getaran tanah
sering digunakan untuk menggambarkan tingkat resiko suatu kawasan terhadap
gempabumi yang terjadi. Namun yang lazim digunakan adalah percepatan tanah
maksimum (Peak Ground Acceleration, PGA) yaitu percepatan getaran tanah
yang tertinggi yang terjadi pada suatu kawasan akibat gempabumi. Satuan yang
digunakan dalam pengukuran PGA adalah centimeter per detik atau disebut gal
(Kirbani dkk., 2006). Para ahli Geofisika sering menggunakan nilai percepatan
tanah maksimum sebagai parameter untuk menentukan dan memetakan tingkat
resiko suatu kawasan terhadap bencana gempabumi (Supriatna dkk., 2010).
Dalam penelitian ini, persamaan atenuasi yang digunakan untuk menentukan nilai
PGA adalah fungsi atenuasi Campbell dan Bozorgnia (Douglas, 2011). Fungsi
atenuasi ini berlaku untuk sumber seismik yang terletak di daerah kerak dangkal
(strike slip atau normal). Model regresi persamaan dikembangkan menggunakan
data dari magnitude yang besar (0 ke 200 km) menggunakan data dari 1.56164
peristiwa gempa utama untuk M=4,3-7,9 dan patahan yang patah sejauh antara
0,1-199km. Data gempa dikombinasikan dari gempa bumi dangkal. Data yang
terletak didaerah tektonik aktif di seluruh dunia.
Parameter dan persamaan atenuasi adalah sebagai berikut:
LnY = ƒmag +ƒdis+ ƒflt + ƒhng +ƒ site+ ƒsed
dimana ƒmag adalah fungsi dasar pada magnitude
(47)
36
ƒmag = c0 + c1 M
M ≤ 5.5
5.5 < M ≤ 6.5
M > 6.5
c0 + c1 M + c2 ( M-5.5)
c0 + c1 M + c2 ( M-5.5) + c3 (M-6.5)
(48)
ƒdis merupakan fungsi dasar pada titik ukur ke sumber
ƒdis = (c4 + c5M) ln ( √𝑅𝑟𝑢𝑝² + 𝐶6² )
(49)
ƒ fault merupakan fungsi patahan pada patahan
ƒflt = c7 FRv. ƒflt.z + c8 FNM
ƒflt.z = Z Tor
(50)
Z Tor< 1
Z Tor≥ 1
1
ƒhng merupakan fungsi dasar pada efek hanging wall
ƒhng = c9 ƒhng .R + ƒhng M + ƒhng.Z + ƒhng.𝛿
ƒhng.R = 1
(51)
RJB 0
max( 𝑅𝑅𝑢𝑝+√𝑅𝑗𝑏²+1)−𝑅𝑗𝑏
[
max( 𝑅𝑅𝑢𝑝 ( √𝑅𝑗𝑏²+1
]
RJB >0, ZTor <1
(𝑅𝑅𝑢𝑝−𝑅𝑗𝑏)
RJB >0, ZTor ≥1
𝑅𝑅𝑢𝑝
ƒhng.M = 0
M ≤ 6.0
6.0 < M < 6.5
M ≥ 6.5
2 (M−6.0)
1
ƒhng. Z = 0
Z Tor ≥ 20
0 ≤ ZTor < 20
20−𝑍𝑇𝑜𝑟
20
ƒhng. 𝛿= 1
𝛿≤ 70
𝛿> 70
90− 𝛿
20
𝑉𝑠30
𝑉𝑠30
ƒsite = c10 ln ( 𝐾1 ) + k2 {ln [A1100 + c ( 𝐾1 )n ] – ln (A1100+c)} Vs30 < k1
𝑉𝑠30
(c10 + k2n) ln (
)
k1≤ Vs30 <1100
)
Vs30 ≥ 1100
𝐾1
1100
(c10 + k2n) ln (
𝐾1
(52)
37
ƒsed = c11 ( Z 2.5– 1)
0
c12 k3e-0.75 [1- e-0.25(Z 2.5 – 3)]
Z 2.5< 1
1≤ Z 2.5 ≤ 3
Z 2.5 > 3
(53)
dimana M adalah momen magnitudo, y adalah PGA (g);c0= -1,715; c1= 0,5;
c2= -0,53; c3= -0,262; c4= -2,118; c5= 0,17; c6= 5,6; c7= 0,28; c8= -0,12; c12=
0,61; k1= 865; k2= -1,186; k3= 1,839; Tc= 0,166; Fnm= 0; Ztor=3; c9= 0,49; η=
1,18; C=1,88; Frv= 0; VS30= 1500 m/s; c11=0,04; c10= 1,058; δ= 90; Z2,5= 1.
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian tugas akhir ini dilakukan pada tanggal 10 Agustus-10 Oktober 2015
bertempat di Pusat Vulkanologi Mitigasi dan Bencana Geologi, Bandung.
Selanjutnya penelitian dan penyusunan laporan dilanjutkan di Laboratorium
Teknik Geofisika Universitas Lampung.
B. Data Penelitian
Data yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini berupa data rekaman
mikrotremor di daerah Painan, Sumatera Barat pada tanggal 15-17 Mei 2013.
Selain itu juga digunakan katalog gempabumi yang diperoleh dari USGS. Data ini
digunakan sebagai sumber dari gempabumi yang diteliti. Berikut merupakan
sebaran titik pengukuran yang ditunjukkan oleh Gambar 14.
39
Gambar 14. Peta sebaran titik pengukuran
C. Perangkat Penelitian
Adapun perangkat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Laptop
2. Software Spyder-Phyton
3. Software Geopsy
4. Software Surfer 10
5. Software GlobalMmapper
6. Software Arcgis
7. Peta geologi daerah Painan
40
D. Diagram Alir
Mulai
Studi Literatur
Data rekaman
mikrotremor
Konversi data ke
format SAC
Data rekaman
dalam format SAC
Menentukan nilai
amplitudo dan frekuensi
Menghitung nilai Vs30, PGA
dan amplifikasi prediksi
Nilai amplitudo
dan frekuensi
Nilai Vs30, PGA dan
amplifikasi prediksi
Membuat peta rawan bencana dari
nilai frekuansi dominan, Vs30 dan
PGA
Peta zonasi daerah
rawan bencana
Selesai
Gambar 15. Diagram Alir
41
E. Pengolahan Data
1. Mengonversi data rekaman gempa bumi
Dalam melakukan konversi data rekaman mikrotremor ini menggunakan
software Anaconda. Pada software Anaconda ini program yang digunakan
adalah program Spider. Didalam program Spider ini digunakan program
Phyton untuk melakukan konversi data. Konversi data ini dilakukan agar
gelombang yang direkam oleh alat pengukuran mikrotremor dapat dibaca pada
software Geopsy untuk diolah ketahap selanjutnya (Gambar 16).
Gambar 16. Contoh software Phyton
2. Menentukan nilai frekuensi dan amplitude dari data gempa bumi
Untuk menentukan nilai frekuensi dan nilai amplitude dari data rekaman
mikrotremor daerah penelitian, dapat menggunakan software Geopsy. Pertama
kita perlu untuk mengiput data rekaman mikrotremor kedalam software
42
tersebut. Lalu dilakukan filter menggunakan bandpass filter dengan nilai
frekuensi antara 0,50 Hz sampai 20,00 Hz tujuannya adalah agar gelombang
dengan nilai frekuensi dari 0,50 sampai 20,00 Hz saja yang dibaca oleh
software. Setelah itu akan diperoleh nilai frekuensi dan amplitudo kemudian
menghitung nilai amplifikasi prediksi, Vs30 dan nilai PGA (Gambar 17).
Gambar 17. Contoh software Geopsy
3. Membuat peta zonasi rawan bencana
Setelah memperoleh nilai amplifikasi prediksi, Vs30 dan nilai PGA, selanjutnya
adalah melalukan grid nilai yang diperoleh. Setelah itu lalu membuat peta
zonasi daerah rawan bencana mengunakan grid yang diperoleh dari surfer.
43
Setelah penzonasian peta selesai dilakukan selanjutnya adalah menganalisis
daerah yang telah dizonasikan. Pada penzonasian dan analisis dapat
menggunakan tabel dari masing-masing nilai seperti nilai frekuensi dominan
dan nilai Vs30.
Gambar 18. Contoh software Arcgis
VI. KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan data rekaman
mikrotremor daerah Painan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Diperoleh nilai frekuensi diperoleh nilai yang paling tinggi adalah 12,07 Hz
dan nilai yang paling rendah adalah 0,6 Hz. Sedangkan untuk nilai amplifikasi
diperoleh nilai yang paling tinggi adalah 6,01 kali dan nilai amplifikasi
terendahnya adalah 0.47 kali. Nilai Vs30 yang paling tinggi adalah 1449 m/s
sedangkan untuk nilai Vs30 terendah adalah 73,08 m/s. Kemudian untuk nilai
PGA, didaerah penelitian diperoleh nilai PGA yang paling tinggi adalah 0,063
g dan nilai PGA yang paling rendah adalah 0,034 g.
2. Setelah dilakukan analisis korelasi antara keempat peta, diketahui bahwa
daerah yang memiliki nilai frekuensi rendah menunjukkan bahwa daerah
tersebut memiliki lapisan alluvial sehingga karakter tanahnya sangat lunak
tersebar disebagian besar daerah Painan. Nilai Vs30 rendah dan nilai PGA
tinggi serta nilai amplifikasinya tinggi. Daerah tersebut merupakan daerah
dengan tingkat rawan bencana gempabumi yang tinggi.
60
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diajukan saran sebagai
berikut:
1. Untuk mendapatkan nilai Vs30 yang lebih akurat, diperlukan data bor daerah
penelitian.
2. Untuk memperoleh hasil peta zonasi yang lebih maksimal dapat menggunakan
parameter lain seperti ketebalan sedimennya.
DAFTAR PUSTAKA
Ambarrini, A. R. 2014. Skripsi: Studi Kawasan Rawan Bencana Gempa Bumi di
Kota Jayapura dan Sekitarnya Berdasarkan Data Mikrotremor dengan
Metode GMPE Boore dan Atkinson 2008. Universitas Gajah Mada.
Yogyakarta.
Arifin, S. S., Mulyatno, B. S., Marjiyono, Setianegara, R. 2013. Penentuan Zona
Rawan Guncangan Bencana Gempa Bumi Berdasarkan Analisis Nilai
Amplifikasi HVSR Mikrotremor dan Analisis Periode Dominan Daerah
Liwa dan Sekitarnya. Universitas Lampung. Bandar Lampung.
BMKG. 1998. Sumberdaya Geologi. Buletin Meteorologi dan Geofisika No. 4.
BMKG. Jakarta.
Castellaro, S., Mulargia F., dan Rossi, P. L. 2008. Vs30: Proxy for Seismic
Amplification? Seismol. Res. Letters; 79: 4. 540-543.
Douglas, J. 2011. Ground-motion Prediction Equations 1964–2010. PEER Report
2011/102. Pacific Earthquake Engineering Research Center College of
Engineering University of California. Berkeley
Elnashai, S.A dan Sarno, D.L. 2008. Fundamental of Earthquake Engineering.
Wiley. Hongkong
Febriana. 2007. Eksplorasi Seismik. Unpad. Bandung
Gadallah, R.M dan Fisher, R. 2009. Exploration Geophysics. Springer. Berlin
Irsyam, M., Sengara, W., Aldiamar, F., Widiyantoro, S., Triyoso, W., Hilman, D.,
Kertapati, E., Meilano, I., Suhardjono, Asrurifak, M., dan Ridwan, M.
2010. Development of Seismic Hazard Maps of Indonesia for Revision of
Seismic Hazard Map in SNI 93-1726-2002. Bandung.
Fulki, A. 2011. Skripsi Analisis Parameter Gempa, b Value dan PGA di Daerah
Papua. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta.
Ibrahim, G. dan Subardjo. 2004. Seismologi. BMKG. Jakarta
62
Kanai, K. 1983. Engineering Seismology. Tokyo University. Japan.
Kirbani S.B., Prasetya, T., dan Widigdo, F.M. 2006. Percepatan Getaran Tanah
Maksimum Daerah Istimewa Yogyakarta 1943 – 2006. Jurnal Geofisika
2006/1.
Lachet, C., dan Brad, P. Y. 1994. Numerical and Theoretical Investigation on The
Possibilities and Limitations of Nakamura’s Technique. J. Phys. Earth, 42,
377-397.
Marjiyono. 2010. Estimasi Karakteristik Dinamika Tanah Dari Data Mikrotremor
Wilayah Bandung. Thesis ITB. Bandung.
Nakamura, Y. 2000. Clear Indentification of Fundamental Idea of Nakamura’s
Technique and Its Application. Tokyo University. Japan.
Partono, W., Irsyam, M., Prabandiyani, S. R. W., dan Maarif, S. 2013. Komparasi
Nilai Faktor Amplifikasi Tanah dengan Pendekatan SSA dan HVSR pada
Wilayah Kecamatan Tembalang Kota Semarang. Vol. 34 No.3 Tahun
2013, ISSN 0852-1697
Rošer, J. dan Gosar, A. 2010. Determination of Vs30 for seismic ground
classifications in the Ljubljana area. Slovenia. Acta Geotechnica Slovenia.
Sumaatmadja, E. R. 1999. Eksplorasi Endapan Batubara di Daerah Painan
Kabupaten Painan Propinsi Sumatera Barat. Subdit. Eksplorasi Batubara
dan Gambut. DSM
Supriatna, J.M., Semedi, dan Nurmala, C. 2010. Peak Ground Acceleration (PGA)
of Destructive Earthquake in Cimandiri Fault, Sukabumi West Java.
International Symposium and Exhibition. 26 – 28 July 2010. Kualalumpur.
Susilawati. 2008. Penerapan Penjalaran Gelombang Seismik Gempa pada
Penelaahan Struktur Bagian dalam Bumi. Universitas Sumatera Utara.
Sumatera Utara
Syahruddin, M.H., Aswad, S., Palullungan, E.F., Maria, dan Syamsuddin. 2014.
Penentuan Profil Ketebalan Sedimen Lintasan Kota Makassar Dengan
Mikrotremor. Makassar:UNHAS
Takai dan Tanaka, 1961. On Microtremors VIII. Tokyo: Bull. Earthquake Res.
Inst. 39, 97-114
Villaverde. R. 2009. Fundamental Concepts of Earthquake Engineering. CRC
Press-Taylor and Francis Group. Boca Raton. FL. USA
Wakamatsu, K. dan Matsuoka, M. 2006. Development of the 7,5-Arc-Second
Engineering Geomorphologic Classification Database and its Application
to Seismic Microzoning. Buletin
63
Wangsadinata, W. 2006. Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Berdasarkan SNI
1726-2002. Shortcourse HAKI 2006. Jakarta.
Zhao, J. dan Xu, H. 2012. Calibration of a Combinated Site Parameter of Vs30
and Bedrock Deth for Ground-Motion Prediction Equations Using StrongMotion Record from Japan. Southwest Jiaotong University. Chengdu.
Sichuan. China.