ANALISIS MEKANISME PUSAT GEMPA BUMI DI CILACAP JAWA
advertisement
ANALISIS MEKANISME PUSAT GEMPA BUMI DI CILACAP JAWA TENGAH PADA TANGGAL 04 APRIL 2011 Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains ( S.Si ) Disusun Oleh : Ahmad Zawawi 107097000233 PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011 LEMBAR PERNYATAAN DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI YANG SAYA BUAT INI ADALAH BENAR HASIL KARYA SAYA SENDIRI YANNG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH ORANG LAIN PADA PERGURUAN TINGGI,LEMBAGA,INSTANSI MANAPUN. Jakarta 09 Desember 2011 Pembuat pernyataan AHMAD ZAWAWI NIM : 107097000233 iii ABSTRAK Wilayah Indonesia merupakan daerah tektonik aktif karena terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik utama dunia yaitu Lempeng Eurasia, Indo-Australia, dan Pasifik. Kondisi letak ini yang mengakibatkan wilayah Indonesia rawan akan terjadinya gempa. Salah satu metode yang sering digunakan untuk mengetahui mekanisme pusat gempa bumi adalah Metode Fokal. Dalam penelitian ini yang digunakan adalah analisis data polaritas gelombang awal P yang dihasilkan oleh gempa bumi di Cilacap Jawa Tengah tanggal 04 April 2011 dengan magnitudo >7,1 SR untuk mendapatkan parameter sesar yaitu dip, strike, dan rake. Sehingga dapat di tentukan orientasi bidang sesar atau patahan yang ditimbulkan dan mengetahui jenis patahan yang terjadi berdasarkan data arah pergerakan gelombang awal P. Untuk penentuan mekanisme sumber gempa bumi dapat dilakukan dengan data polaritas gerakan gelombang awal P dengan program komputer AZMTAK. Adapun hasil yang di peroleh dari analisis mekanisme pusat gempa Cilacap Jawa Tengah adalah Subduksi di Palung Cilacap Jawa Tengah kemiringannya ke arah Barat, sehingga bidang nodal kedua lebih cenderung merupakan bidang sesar dan bidang nodal pertama merupakan bidang bantu. Arah strike menunjukan ke arah Barat – Timur sejajar dengan zona Cilacap Jawa Tengah dan Dip antara 60 – 80. Sumbu P (tekanan) terletak di sebelah Barat dan menyebar ke arah Timur dan Tenggara. Kata Kunci : fokal mekanisme, Strike, Dip, dan Rake, AZMTAK, Shallow Dip. iv ABSTRACT Indonesia region is an area of active tectonics because it lies at the confluence of three major tectonic plates of the world namely the Eurasian Plate, the Indo-Australia and the Pacific. Conditions that resulted in this lies the Indonesian region prone to earthquakes. One method often used to determine the mechanism of the earthquake center is a method of Focal. Used in this study is the analysis of the initial P wave polarity data generated by an earthquake in Central Java Cilacap dated April 4, 2011 with magnitude> 7.1 SR to get the parameters of fault dip, strike, and rake. So it can specify the orientation in the field of fault or faults caused and know what type of fracture that occurs based on the data direction of movement of the early wave of P. For the determination of earthquake source mechanism can be done with the data polarity initial P wave motion with a computer program AZMTAK. The results obtained from analysis of the mechanism of the epicenter is Subduction Cilacap in Central Java Central Java Trench Cilacap slope toward the West, so the second nodal areas were more likely is the fault area and the first nodal fields are auxiliary fields. Strike direction indicates the direction of the West - East parallel to the zone of Central Java and Dip Cilacap between 60-80. Axes P (pressure) is located on the west and spread toward the East and Southeast. KEYWORD : focal mechanism, Strike, Dip, and Rake, AZMTAK, Shallow Dip. v KATA PENGANTAR Bismillahirahmanirrahim, SPuji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “ ANALISA MEKANISME PUSAT GEMPA BUMI DI CILACAP JAWA TENGAH 04 APRIL 2011” dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat kelulusan menempuh perkuliahan jenjang Sarjana (S1) di Program Studi Fisika, Jurusan Geofisika - Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah - yang telah memberikan izin penulisan skripsi. 2. Bapak Drs. Sutrisno, M.Si. selaku Ketua Jurusan Program Studi Fisika Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah yang telah memberikan izin, bimbingan dan arahan kepada penulis. 3. Ibu Tati Zera, M.Si. Selaku Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, mengarahkan, memberikan saran kepada penulis sampai selesai penulisan skripsi ini. 4. Orang tua atas do’a dan dukunganya yang tak terhingga sehingga terselesaikanya skripsi dan kuliah di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. vi 5. Saudara – saudara sekandung saya kaka Hafizoh,kaka Fia,adik Pepah yang selalu memberi semangat,dukungan dan doanya kepada saya. 6. Sahabat-sahabat setia Satria,andri,fajar,tio,pangki,romi,david,adam,ozy,taufiq dan atar yang bersama - sama dalam suka duka menjalani kuliah di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 7. Teman - teman Fisika UIN yang tidak bisa disebutkan disini terutama Angkatan 2007 yang dengan kebersamaan dan kekompakanya selama dalam menjalani perkuliahan di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 8. Para saudara – saudaraku sekalian, anak-anak CEMAPAKA MOTOR EXSLUSIVE yang selalu memberi masukan dan bimbingannya. 9. Buat rekan – rekan di BMKG Pusat terutama mas Bayu Pranata S,Si terima kasih telah membantu dan memberi sarannya. 10. Bapak Wahyudi M.Si selaku dosen Lab Terpadu UIN yang selalu memberi semangat dan masukannya dan tempat ketika membuat skripsi. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan yang ada pada diri penuis, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Jakarta 09 Desember 2011 Penulis Ahmad Zawawi vii DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING .............................................. i LEMBAR PENGESAHAN UJIAN .............................................................. ii LEMBAR PERNYATAAN........................................................................... iii ABSTRAK ..................................................................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................................... vi DAFTAR ISI ................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x BAB 1 PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3 1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 4 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................. 4 1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 5 1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI ................................................................................ 7 2.1 Teori Tektonik Lempengan ................................................................... 7 2.2 Gempa Bumi ........................................................................................ 8 2.3 Gelombang Seismik .............................................................................. 10 2.4 Teori Bingkai Elastik ............................................................................ 12 2.5 Mekanisme Sumber Gempa Bumi......................................................... 14 viii 2.5.1 Parameter Bidang Sesar ................................................................. 14 2.5.2 Deskripsi Matematis Bidang Sesar dan Kemiringan ...................... 16 2.5.3Penentuan Mekanisme Sumber Gempa Bumi Dengan Menggunakan Gerakan Gelombang P ...................................................... 17 2.5.4 Teori Kopel Ganda ........................................................................ 19 2.5.5 Bola Fokus Diagram Sumber Gempa Bumi ................................... 20 2.6 Pola Tektonik Cilacap Jawa Tengah dan Sekitarnya ......................... 28 BAB III METODE PENELITIAN ...................................................... 30 3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian .......................................................... 30 3.2 Alat Dan Bahan ................................................................................ 30 3.3 Pengolahan Dan Analisa Data .......................................................... 31 3.4 Prosedur Kerja ................................................................................. 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN............................................... 37 4.1 Penyebaran Pusat Gempa Bumi ........................................................ 37 4.2 Penampang Melintang ...................................................................... 39 4.3 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi ......................................... 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 47 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 47 5.2 Saran................................................................................................ 48 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................... 49 LAMPIRAN ......................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lempengan Tektonik .................................................................. 2 Gambar 2.1 Pergerakan Lempengan Tektonik ................................................ 8 Gambar 2.2 Penjalaran Gelombang P ............................................................. 11 Gambar 2.3 Penjalaran Gelombang S ............................................................. 11 Gambar 2.4 Sifat Penjlaran Gelombang Seismik ............................................ 12 Gambar 2.5 Proses Deformasi batuan ............................................................. 13 Gambar 2.6 Parameter Bidang sesar ............................................................... 15 Gambar 2.7 Jenis Bidang Sesar ...................................................................... 15 Gambar 2.8 Orientasi Sesar dengan arah Pergerakan sesar ............................. 16 Gambar 2.9 Polarisasi Gerakan Pertama Gelombang P di saitama .................. 18 Gambar 2.10 Sistem Kopel Ganda .................................................................. 20 Gambar 2.11 Bola Pusat Gempa bumi yang menyebabkan hyposenter ............ 21 Gambar 2.12 Proyeksi Bola Fokus Gempa Bumi ............................................. 22 Gambar 2.13 Orthogonalitas Dua Bidang Nodal.............................................. 23 Gambar 2.14 Kertas Proyeksi Luasan Sama .................................................... 24 Gambar 2.15 Pengukuran Sudut Strike,Dip,Rake Pada Diagram ..................... 25 Gambar 2.16 Penentuan Sumbu P dan T 45º Dari Dua Kutub Pada Garis Nodal 26 Gambar 2.17 Penentuan Sudut Rake Pada Reserve Fault (kiri) dan Normal Fault (kanan)............................................................................................................ 26 Gambar 2.18 Penentuan Tipe Sesar Berdasarkan Nilai Rake (λ) ...................... 27 x Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Peta Seismisitas Dan Penampang Melintang ....................................................................................................................... 35 Gambar 3.2 Diagram Alir Penentuan Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi 36 Gambar 4.1 Pusat Penyebaran Gempa Bumi di Cilacap dan Sekitarnya .......... 37 Gambar 4.2 Irisan Penampang Melintang ....................................................... 39 Gambar 4.3 Penampang Melintang A- A’ ...................................................... 40 Gambar 4.4 Penampang Melintang B- B’ ...................................................... 40 Gambar 4.5 Penampang Melintang C- C’ ....................................................... 41 Gambar 4.6 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi Cilacap Jawa Tengah .. 44 Gambar 4.7 Hasil USGS ................................................................................ 45 xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian Wilayah Indonesia merupakan daerah tektonik aktif karena terletak pada pertemuan tiga lempeng tektonik utama dunia yaitu Lempeng Eurasia, IndoAustralia, dan Pasifik. Lempeng-lempeng tersebut senantiasa bergerak yaitu Lempeng Eurasia bergerak ke arah tenggara, Lempeng Indo-Australia bergerak ke arah utara, dan Lempeng Pasifik bergerak ke arah barat. Pergerakan relatif ketiga lempeng tersebut mengakibatkan terjadinya gempa bumi di daerah perbatasan pertemuan antar lempeng dan mengakibatkan terjadinya sesar-sesar regional yang menjadi daerah pusat sumber gempa bumi. Salah satu zona yang mempunyai aktivitas gempabumi di Indonesia adalah Cilacap Jawa tengah. Hal ini karena Jawa tengah merupakan salah satu daerah dengan kondisi tektonik sangat kompleks. Pertemuan tiga lempeng besar Indo-Australia, Eurasia dan Pasifik, aktifitas lempeng-lempeng mikro serta terbentuknya sesar-sesar menjadi bukti kompleksitasnya. Kompleksnya proses tektonik dan tingginya tingkat seismisitas di Cilacap Jawa Tengah maka perlu dilakukan penelitian. dilakukan adalah menganalisis Penelitian yang seismotektonik di Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya berdasarkan pola penyebaran hiposenter dan mekanisme sumber gempabumi. Bentuk atau pola penunjaman serta mekanisme dari lempeng dapat diestimasi dari penyebaran hiposenter dan analisis mekanisme sumber 1 gempabumi. Data gempabumi yang digunakan diperoleh dari State Geological Survey (USGS). Gambar 1.1 Lempengan tektonik Indonesia Gempa di Cilacap terjadi pada tanggah 4 april 2011 pukul 03.06 WIB dengan magnitudo sebesar 7.1 SR dan kedalaman sekitar 293 km Barat Daya cilacap atau 10.01 LS dan 107.69 BT pusat gempa berada pada kedalaman 10 km, data ini di dapat dari berdasarkan informasi BMKG. Setelah dianalisis gempa bumi di cilacap terjadi di dalam permukaan Eurasia,bukan akibat terjadinya kontak anatara lempengan Indo_Australia dan Eurasia. Mekanisme gempa di Cilacap tergolong normal setelah dilakukan analisis sebab gempa tersebut. Kompleksnya proses tektonik dan tingginya seismisitas di Cilacap maka perlu diperlakukan penelitian. Penelitian yang dilakukan adalah menganalisis seismotektonik di Cilacap dan sekitarnya berdasarkan pola penyebaran hiposenter dan mekanisme dari lempengan dapat diestimasi dari penyebaran hiposenter dan analisis mekanisme 2 sumber gempa bumi.Data gempa bumi yang digunakan diperoleh dariState Geological Survey (USGS). Metode yang di lakukan adalah mengeplot hiposenter dan membuat penampang melintang (cross section) hiposenter yang arahnya tegak lurus trench,dari rangkaian penampang melintang akan diketahui penyebaran hiposenter dan gambaran model tektonik serta penunjamnya. Penentuan mekanisme sumber gempa bumi menggunakan polaritas gerakan pertama golongan P. Mekanisme sumber gempa bumi merupakan metode yang digunakan untuk mengindentifikasi sesar dan pergerakan dengan cara menentuka parameterparameter sesar berupa strike,dip,dan rake. 1.2 Rumusan masalah A. Bagaimana cara penentuan mekanisme vocal gempa di Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya. B. Bagaimana karakteristik (pola dan tipe patahan)gempa berdasarkan mekanisme fokal gempa di Cilacap Jawa Tengah sehigga dapat di ketahui parameter-parameter pola bidang sesar dari gempa tersebut antara lain arah jenis sesar (strike), besar kemiringan (dip), besar sudut pergeseran (rake) sehingga dengan parameter tersebut dapat disimpulkan jenis patahan/pola sesarnya. C. Menganalisis seismotektonik zona Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya berdasarkan penampang mekanisme sumber gempa bumi. 3 melintang seismisitas dan 1.3 Batasan Masalah Penelitian ini dilakukan dengan membatasi permasalahan pada: 1. Parameter-parameter bidang sesar / patahan yang dicari berupa nilai strike, dip, dan rake dengan menggunakan polaritas awal gelombang P. 2. Masalah pendugaan pola sesar / mekanisme fokal dari gempa kuat di Cilacap, Jawa Tengah dengan magnitudo 7,1 Skala Ritcher dan kedalaman 10 km dengan metode polarisasi pertama gelombang P pada tanggal 04 april 2011. 3. Daerah penelitian di Cilacap, Jawa Tengah khususnya pada laut Selatan dari koordinat 10,01 LS dan 107,69 BT. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah: 1. Mengetahui cara penentuan mekanisme fokal gempa di Cilacap, Jawa Tengah. 2. Mengetahui karateristik (pola tipe patahan ) gempa berdasarkan mekanisme fokal gempa di Cilacap, Jawa Tengah sehingga dapat diketahui parameter-parameter pola bidang sesar dari gempa tersebut antara lain arah jenis sesar (strike), besar kemiringan (dip), besar sudut pergeserannya (rake) sehingga dengan parameter tersebut dapat disimpulkan jenis patahan / pola sesarnya. 3. Menganalisis seismotektonik zona Cilacap, Jawa Tengah dan sekitarnya berdasarkan penampang mekanisme sumber gempa bumi. 4 melintang seismisitas dan 1.5 Manfaat penelitian 1. Mengetahui potensi dan kekuatan gempa bumi yang terjadi didaerah penelitian,sebagai langkah awal untuk pengembangan lebih lanjut 2. Membuat pemetaan tektonik dari suatu daerah dengan informasi mekanisme sumber gempa 3. Mitigasi terhadap bencana gempa bumi di zona subduksi dan sesar yang ada di Cilacap dan sekitarnya. 4. Sebagai rujukan perencanaan pembangunan daerah di Cilacap dan sekitarnya. 1.6 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan rincian sebagai berikut BAB I : Pendahuluan Merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar belakanng penulisan,tujuan,manfaat,perumusan masalah,dan sistematika penulisan. BAB II : Landasan Teori Menjelaskan teori dasar yang menunjang pembahasan atau interpretasi data yang di dapat dari lapangan. BAB III : Metode Penelitian Menjelaskan tentang Waktu dan Tempat penelitian,Alat dan Bahan,Prosedur Pengambilan data,dan Pengolahan Data. 5 BAB IV : Hasil Dan Pembahasan Berisi tentang hasil pengolahan data, Pemodelan, dan Pembahasan Interpretasi Data. BAB V : Kesimpulan Dan Saran Mengenai kesimpulan dan saran untuk pengembangan penelitian berikutnya. 6 BAB II DASAR TEORI 2.1 Teori Tektonik Lempeng Teori ini menerangkan pergerakan kulit bumi yang bergerak secara dinamis, yang disebabkan oleh stress yang bekerja terus menerus dan melewati batas kekuatan batuan. Pergerakan lempeng-lempeng tersebut menurut teori tektonik lempeng disebabkan oleh arus konveksi yang terdapat di dalam bumi, dimana gerakannya bisa divergen, yaitu pergerakan dua buah lempeng tektonik atau lebih yang bergerak saling menjauh satu sama lainnya yang mengakibatkan material mantel naik keatas atau terjadi pergerakan mantel (mantel convection) membentuk lantai samudera (sea floor spreading). Pergerakan mantel ini terjadi karena adanya pendinginan dari atas dan pemanasan dari bawah sehingga mantel akan bergerak ke atas. Pergerakan lempeng yang kedua yaitu konvergen, pergerakan lempeng tektonik yang bergerak saling mendekat (bertemu). Pergerakan ini dapat menyebabkan salah satu lempeng menyusup di bawah lempeng yang lainnya, membentuk zona subduksi atau menyebabkan lempenglempeng saling bertumbukan ke atas, membentuk zona tumbukan. Pada zona subduksi, di kedalaman sekitar 150 – 200 km, karena gesekan dan tekanan yang tinggi, akan terjadi diferensiasi magma yang dapat naik ke permukaan bumi menjadi gunung api. Pergerakan yang terakhir yaitu transform atau konservatif yaitu pergerakan lempeng yang bergerak lateral satu sama lainnya atau bergerak saling bergesekan tanpa membentuk atau merusak lithosfer 7 Gambar 2.1.Pergerakan lempeng tektonik 2.2 Gempabumi Gempa bumi adalah peristiwa pelepasan energi di dalam bumi secara tiba- tiba yang ditandai dengan patahnya lapisan batuan pada kerak bumi. Akumulasi energi penyebab terjadinya gempa bumi dihasilkan dari pergerakan lempenglempeng tektonik. Pelepasan energi tersebut ditransmisikan ke segala arah sebagai gelombang seismik sehingga efeknya dapat dirasakan sampai ke permukaan bumi. Berdasarkan sumber terjadinya gempabumi dibedakan menjadi : 1. Gempabumi tektonik adalah gempabumi yang disebabkan oleh pergeseran atau pergerakan lempeng tektonik. Kekuatan gempabumi tektonik pada umumnya relatif lebih besar dibandingkan dengan gempabumi lainnya. 2. Gempabumi vulkanik adalah gempabumi yang terjadi akibat meningkatnya aktivitas gunung berapi, yang disebabkan aktivitas magma. 3. Gempabumi runtuhan adalah gempabumi yang disebabkan adanya reruntuhan lapisan batuan, seperti longsoran batuan atau atap gua bawah tanah yang runtuh. 8 4. Gempabumi buatan adalah gempabumi yang sengaja dibuat oleh manusia, seperti ledakan dinamit atau ledakan nuklir untuk mencari bahan tambang. Berdasarkan kedalaman sumber gempabumi, gempabumi dibedakan menjadi: 1. Gempabumi dangkal (kedalaman 0 - 60 km). Gempa bumi dangkal menimbulkan efek goncangan yang lebih dahsyat dibanding gempa bumi dalam, karena letak fokus lebih dekat ke permukaan. 2. Gempabumi menengah (kedalaman 61 - 300 km). Gempa bumi menengah terletak pada kedalaman di bawah kerak bumi, sehingga digolongkan sebagai gempabumi yang tidak berasosiasi dengan penampakan retakan atau patahan di permukaan, namun gempa bumi ini masih dapat diperkirakan mekanisme terjadinya. 3. Gempa bumi dalam (kedalaman > 300 km) Gempabumi dalam ini sebenarnya relatif sering terjadi, namun karena berada pada kedalaman lebih dari 300 km maka manusia tidak merasakan getarannya. Parameter Sumber Gempabumi 1. Waktu terjadinya gempabumi (origin time) adalah waktu terlepasnya akumulasi tekanan (stress) yang berbentuk penjalaran gelombang gempabumi. 2. Hiposenter yaitu lokasi terjadinya gempabumi (pusat gempabumi).Episenter yaitu proyeksi hiposenter ke permukaan bumi (lintang, bujur). 9 3. Magnitudo (kekuatan gempabumi) yaitu ukuran energi yang dipancarkan oleh sumber gempabumi, biasanya dinyatakan dalam Skala Richter (SR). 4. Intensitas yaitu skala dampak kerusakan yang dialami di permukaan bumi, akibat gempabumi, biasanya dinyatakan dalam skala MMI (Modified Mercally Intencity) dengan skala terendah I dan tertinggi VII. 2.3 Gelombang Seismik Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi, akibat ada lapisan batuan yang patah secara tiba-tiba. Gelombang seismik dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave). 1. Gelombang Badan (Body Wave) adalah gelombang yang menjalar melalui bagian dalam bumi. Berdasarkan perambatannya gelombang badan dibagi menjadi dua jenis yaitu: Gelombang Primer (gelombang P) dan Gelombang Transversal (S). Gelombang P merupakan gelombang longitudinal dimana pergerakan partikel medium yang dilewati searah dengan penjalaran gelombangya. Gelombang P dapat menjalar dalam segala medium baik padat, cair, maupun gas. Gelombang P mempunyai kecepatan paling tinggi diantara gelombang lainnya dan tiba paling awal tercatat pada seismogram. 10 Gambar 2.2. Penjalaran gelombang P (pressure wave)[8] 2. Gelombang S merupakan gelombang transversal dimana arah pergerakan partikelnya tegak lurus terhadap arah penjalaran gelombangnya. Gelombang S hanya dapat menjalar pada medium padat. Gelombang S tiba kedua setelah gelombang P. Gelombang ini dapat dipecah menjadi dua komponen yaitu: A. Gelombang SV adalah gelombang S yang gerakan partikelnya terpolaritasi pada bidang vertikal. B. Gelombang SH adalah gelombang S yang gerakan partikelnya terpolaritasi pada bidang horizontal. Gambar 2.3. Penjalaran gelombang S (shear wave)[8] 11 2. Gelombang Permukaan (Surface Wave) Gelombang permukaan adalah gelombang yang menjalar melalui permukaan bumi. Gelombang ini dibagi menjadi dua jenis yaitu: 1. Gelombang Rayleigh (R) adalah gelombang permukaan yang gerakan partikel mediumnya merupakan kombinasi gerakan partikel. 2. Gelombang Love (L) adalah gelombang permukaan yang menjalar dalam bentuk gelombang transversal. Gerakan partikel akibat penjalaran gelombang love mirip dengan gelombang SH. 3. Gelombang Channel, yang menjalar melalui lapisan yang berkecepatan rendah di dalam bumi. Gambar 2.4 sifat penjalaran gelombang seismik 2.4. Teori Bingkas Elastik Teori yang menjelaskan mekanisme terjadinya gempabumi akibat pensesaran adalah teori bingkas elastis (ellastic rebound theory). Konsep teori ini menyatakan bahwa gempabumi terjadi akibat proses pensesaran di dalam kerak bumi sebagai akibat pelepasan mendadak dari strain elastik yang melampaui kekuatan batuan. Strain elastik ini terakumulasi apabila batuan mengalami 12 deformasi yang terus menerus dan semakin besar. Apabila sesar terjadi, bagian yang bersebarangan dengan sesar meloncat ke posisi kesetimbangan yang baru, dan energi yang dilepaskan akan berbentuk getaran gelombang elastis yang menjalar dalam bumi dan dirasakan sebagai gempa bumi. Gambar 2.4 (a) menunjukan bentuk batuan awal, setelah batuan mengalami stress geser secara terus menerus, mengakibatkan batuan mengalami deformasi sehingga batuan melengkung seperti ditunjukan pada Gambar 2.4 (b). Arah stress tegak lurus terhadap perambatan gelombang. Jika stress masih terus bekerja maka batuan akan semakin melengkung sampai suatu saat stress akan melampaui kekuatan batuan sehingga batuan akan patah dan bergeser satu sama lain pada bidang sesar. Proses ini disebut pensesaran yang menyebabkan stress menghilang dan batuan akan mempunyai posisi kesetimbangan yang baru seperti ditunjukan pada Gambar 2.4 (c). Apabila stress bekerja lagi, maka batuan akan mengalami deformasi lagi pada bidang sesar, sehingga batuan akan bergeser berkali-kali pada bidang sesar disebut sesar aktif. (a) (c) (b) Gambar 2.5. Proses deformasi batuan[9] 13 2.5. Mekanisme Sumber Gempabumi Mekanisme sumber gempabumi atau focal mechanism adalah istilah yang digunakan untuk menerangkan sifat penjalaran energi gempabumi yang berpusat pada hiposenter atau fokus gempabumi itu terjadi. Sesar sering dianggap sebagai mekanisme penjalaran energi gelombang elastis pada fokus tersebut, sehingga dengan memperoleh arah gerakan sesar dan arah bidang sesar untuk suatu gempabumi diperoleh solusi mekanisme sumber gempabumi. 2.5.1 Parameter Bidang Sesar Mekanisme sumber gempabumi merupakan metode yang digunakan untuk menentukan jenis sesar dengan cara menentukan parameter-parameter sesar yang terdiri dari strike, dip dan rake[10]. Strike (Ф) adalah panjangnya pergeseran patahan secara horizontal yaitu sudut yang dibentuk jurus sesar dengan arah utara. Strike diukur dari arah utara ke timur searah jarum jam sampai jurus sesar (0o≤Ф≤360o). Dip (δ) adalah besarnya pergeseran patahan ke arah bawah, yaitu sudut yang dibentuk oleh bidang sesar dengan bidang horizontal dan diukur pada bidang vertikal dengan bidang arahnya tegak lurus strike sesar (0o≤δ≤90o). Rake (λ) adalah sudut yang dibentuk oleh arah slip dan strike sesar. Rake bernilai positif pada sesar naik (reverse fault) dan bernilai negatif pada sesar turun (normal fault) (-180o≤λ≤180o). 14 Gambar 2.6. Parameter bidang sesar Berdasarkan genetis atau gaya yang bekerja padanya, jenis bidang sesar dibedakan menjadi: A. Sesar turun (normal fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif turun terhadap foot wall. B. Sesar naik (reverse fault) yaitu hanging wall pada sesar relatif naik terhadap foot wall. C. Sesar mendatar (strike slip fault) yaitu sesar dengan arah gerakan mendatar relatif satu sama lain. Sesar ini dibedakan menjadi dua yaitu: A. left lateral strike slip fault (sinistral strike slip fault), apabila hanging wall bergerak ke kiri. B. Right lateral strike slip fault (dextral strike slip fault), apabila hanging wall bergerak ke kanan. (a) (b) (c) Gambar 2.7. Jenis bidang sesar: (a). Sesar turun, (b). Sesar naik, (c). Sesar mendatar 15 2.5.2. Deskripsi Matematis Bidang Sesar dan Kemiringan Bidang sesar kemiringan dapat didiskripsikan secara matematis dengan ilustrasi bidang sesar sebagai berikut. Gambar 2.8. Orientasi sesar dan arah pergerakan sesar Gambar 2.8 menunjukan orientasi bidang sesar yang terdiri dari strike, dip dan rake dalam sistem koordinat (x,y,z)=(North,East,Down) dengan nilai n sebagai berikut: n Nˆ sin sin s Eˆ sin cos s Dˆ cos .......................................(2.1) Sedangkan nilai strike-nya adalah: c Nˆ cos s Eˆ sin s .......................................................................................(2.2) Vektor e adalah bidang vertikal antara dua bidang sesar yang saling berpotongan, terletak pada: e n c Nˆ cos sin s Eˆ cos cos s Dˆ sin 16 ................................(2.3) Vektor e dan c merupakan bidang sesar yang saling tegak lurus, sehingga nilai sudut rake ditentukan dengan: d c cos e sin ...................................(2.4) Dari persamaan di atas diperoleh nilai vektor kemiringan (slip) antara dua bidang sesar yang saling tegak lurus sebagai berikut: d Nˆ (cos cos s sin cos sin s ) Eˆ ( cos sin s sin cos cos s ) Dˆ cos sin ............................................................................................................................(2.5) 2.5.3. Penentuan Mekanisme Sumber Gempabumi Menggunakan Polaritas Gerakan Pertama Gelombang P. Mekanisme sumber gempabumi merupakan metode yang digunakan untuk menentukan jenis sesar dengan cara menentukan parameter-parameter sesar yang terdiri dari strike, dip dan rake. Mekanisme sumber gempabumi dapat ditentukan dengan beberapa cara, antara lain dengan menggunakan polaritas gerakan pertama gelombang P. Berdasarkan sifat radiasi gelombang P, polaritas gerakan pertama gelombang P dibedakan dalam bentuk gerakan kompresi dan dilatasi. Gerakan kompresi ditandai arah gerakan pertama naik, sedangkan gerakan dilatasi ditandai arah gerakan pertama turun. 17 Gambar 2.9 Polaritas gerakan pertama gelombang P pada gempabumi Saitama di Jepang 1931[0] Gambar 2.9 menunjukan contoh polaritas gerakan pertama gelombang P. Lingkaran penuh menggambarkan gerakan pertama gelombang P ke atas (kompresi) dan lingkaran kosong menggambarkan gerakan pertama gelombang P ke bawah (dilatasi). Dua garis putus-putus yang saling tegak lurus memisahkan kelompok gerakan kompresi dan dilatasi. Kedua garis tersebut dinamakan garis nodal dimana tidak terdapat gerakan gelombang P di sepanjang garis tersebut. Kelompok gerakan kompresi dan dilatasi yang dipisahkan oleh garis nodal dinamakan kuadran yang letaknya saling berhadapan, saling tegak lurus dan luasnya sama besar. Sejak model ini ditemukan tahun 1917 banyak sekali analisis telah dilakukan terhadap gempabumi yang hampir semuanya menggambarkan pola-pola sistematis gerakan pertama gelombang P. Pengamatan ini menunjukan bahwa hampir semua mekanisme pergerakan sumber gempabumi dapat dijelaskan dengan sistem gaya sederhana. Sejak tahun 1960-an model kopel ganda telah ditetapkan dan banyak digunakan oleh para pakar di bidang seismologi sebagai 18 sistem gaya yang dapat menjelaskan polarisasi gerakan pertama gelombang P secara ilmiah. 2.5.4. Teori Kopel Ganda Konsep dasar penentuan mekanisme sumber gempabumi berkembang dari teori kopel ganda. Sejak tahun 1960-an model kopel ganda telah ditetapkan dan banyak digunakan oleh para pakar di bidang seismologi sebagai sistem gaya yang dapat menjelaskan polarisasi gerakan pertama gelombang P secara ilmiah. Hasil studi para pakar sesmologi teoritis mengungkapkan bahwa karakteristik gelombang seismik lebih disebabkan oleh sistem gaya yang berkerja pada pusat gempabumi daripada oleh sesarnya itu sendiri. Hal ini karena sistem gaya tersebut lebih sederhana dan mudah dianalisis secara ilmiah. Teori kopel ganda menyatakan bahwa di dalam sumber gempabumi bekerja empat gaya yang sama besar dan berlawanan arah yang berlaku sebagai sepasang momen gaya yang tegak lurus. Sistem ini menerangkan posisi gaya yang bekerja pada akhir proses sesar atau bergesernya suatu lapisan sesuai teori bingkas elastis (ellastic rebound theory). Teori ini juga dapat menerangkan polaritas gelombang P dari tempat terjadinya gempabumi.[10] Sistem kopel ganda merupakan sistem gaya yang berpasangan antara gaya tarikan (tension) dan gaya tekanan (pressure). Setiap pasangan gaya mempunyai nilai yang sama dan arah yang berlawanan. Kedua pasang gaya tersebut menghasilkan gerakan pertama berupa gerakan kompresi dan dilatasi yang terdistribusi dan terpisah dalam empat kuadran. Keempat kuadran tersebut dipisahkan oleh dua bidang nodal yang saling tegak lurus satu dengan yang 19 lainnya. Salah satu dari bidang nodal tersebut adalah bidang sesar (fault plane) dan yang lain adalah bidang bantu (auxiliary plane). Gambar 2.10. Sistem kopel ganda[10] 2.5.5. Bola Fokus dan Diagram Mekanisme Sumber Gempabumi Bola fokus merupakan ilustrasi penjalaran gelombang yang berpusat pada sumber gempabumi. Bola fokus meliputi penjalaran gelombang seismik yang menjalar dari sumber gempabumi sampai ke stasiun penerima. Untuk menentukan titik pada suatu bola fokus yang memuat informasi polaritas gerakan pertama gelombang P (kompresi dan dilatasi) diperlukan koordinat sudut sinar (i,∆) lihat Gambar 2.11. koordinat i menyatakan sudut keberangkatan sinar atau disebut incident angle. Sudut ini diukur dari arah vertikal sampai arah sinar, besarnya sudut i dapat dihitung dengan persamaan: sin i PV (h) ( R h) ........................................................................................(2.6) dengan: P : Parameter gelombang gempabumi /waktu kejadian detik (s). V (h) : Kecepatan gelombang pada kedalaman h (m/det). R : Jari-jari bumi (m). 20 h : Kedalaman sumber gempabumi (m). Untuk menggambarkan distribusi polaritas gerakan pertama gelombang P secara global, hiposenter diasumsikan sebagai bola dengan radius sangat kecil yang disebut bola fokus gempabumi (Gambar 2.11). Gelombang gempabumi mencapai stasiun seismograf S meninggalkan bola fokus gempa dengan koordinat sudut elevasi i dan azimuth ∆. Koordinat i menyatakan sudut keberangkatan sinar atau take off, sudut ini dibentuk dari arah vertikal sampai arah sinar. Sedangkan ∆ menyatakan sudut yang dibentuk dari episenter searah jarum jam hingga stasiun penerima. S’ ditentukan pada bola fokus gempabumi dengan polaritas gelombang P kompresi atau dilatasi yang diamati di stasiun seismograf S. Prosedur ini dilakukan untuk semua stasiun yang merekam getaran gempa bumi sehingga diperoleh polaritas gelombang P secara global yang dipancarkan dari hiposenter. Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa polaritas gerakan pertama gelombang P tidak berubah selama penjalarannya, sehingga polaritas pada bola pusat gempa bumi masih sama dengan polaritas pada hiposenter. Gambar 2.11. Bola fokus gempa bumi yang menggambarkan hiposenter 21 Bola fokus gempabumi yang didapatkan dari hasil analisa polaritas gerakan pertama gelombang P adalah dalam bentuk tiga dimensi, sehingga sulit untuk diinterpretasikan secara visual. Untuk itu perlu diproyeksikan ke dalam bentuk dua dimensi dengan cara membagi bola fokus gempa bumi menjadi dua bagian yang simetris memotong hiposenter, yaitu setengah bagian atas dan setengah bagian bawah. Proyeksi potongan bola pusat gempa bumi bagian bawah berupa diagram mekanisme sumber gempabumi (focal mechanism) dua dimensi. Gambar 2.12. Proyeksi bola fokus gempabumi Sebelum membuat diagram mekanisme sumber gempabumi perlu ditentukan terlebih dahulu bagaimana cara menginterpretasikannya. Gambar 2.12 menunjukan cara memproyeksikan dari bola fokus gempabumi ke diagram fokus gempabumi. Pada model kopel ganda pola radiasi gelombang seismik simetri 22 dengan hiposenter sehingga yang dapat diproyeksikan hanya setengah bola fokus gempa bumi. Bola fakus gempabumi dibelah menjadi dua (bagian atas dan bawah) oleh bidang horizontal yang melalui hiposenter. Polaritas data S (kompresi dan dilatasi) pada belahan bola bagian bawah diproyeksikan ke titik pada diagram. Polaritas data pada belahan bola bagian atas simetri dengan data bagian bawah. Dua bidang nodal dinyatakan pada diagram sebagai dua garis (Gambar 2.13), karena dua bidang tersebut tegak lurus satu sama lain maka masing-masing bidang saling berpotongan melalui pusatnya. Pusat ini merupakan vektor yang saling tegak lurus. Arah vektor yang menjauhi hiposenter ditandai dengan titik potong antara vektor dan bola fokus gempabumi yang dinyatakan titik pada diagram. Gambar 2.13 menunjukan titik potong tersebut sebagai titik A dan B pada garis nodal b dan a. Gambar 2.13. Orthogonalitas dua bidang nodal[10] 23 Dua garis nodal membagi diagram mekanisme sumber gempabumi ke dalam empat kuadran yang memisahkan daerah kompresi dan dilatasi. Dua bidang nodal tersebut adalah bidang patahan (fault plane) dan bidang bantu (auxilary plane). Pada diagram dapat dibaca parameter bidang sesar yang terdiri dari strike, dip dan rake. Gambar 2.14. Kertas proyeksi luasan sama Gambar 2.14 digunakan untuk menentukan parameter bidang patahan dari diagram mekanisme sumber gempabumi. Bagian kanan gambar tersebut digunakan untuk menggambarkan garis nodal, sedangkan bagian kiri digunakan untuk menentukan azimuth dan sudut busur pada garis nodal. Garis horizontal digunakan untuk menentukan sudut atau bidang nodal yang diukur dari garis vertikal. Gambar 2.14, 2.15, dan 2.16 menunjukan cara bagaimana menentukan 24 strike, dip, rake lokasi (plunge dan azimuth) sumbu P dan T pada diagram mekanisme sumber gempabumi yang merupakan parameter bidang sesar. Prosedur untuk menentukan parameter bidang sesar dapat dijelaskan sebagai berikut: Untuk menentukan strike, posisi hanging wall di sebelah kanan arah strike dan diukur searah jarum jam dari arah utara (Gambar 2.15). Dip diukur dengan menggunakan setengah lingkaran bagian kanan gambar (Gambar 2.15). Gambar 2.15. Pengukuran sudut strike dan dip pada diagram Sumbu tekanan P dan sumbu tarikan T terletak pada titik 45o dari tikik A dan B (Gambar 2.16). Sumbu P di kuadran dilatasi dan sumbu T di kuadran kompresi. Perpotongan antara dua garis nodal disebut sumbu N (null) yang merupakan arah 25 stress nol. Sumbu P, T, dan N ditentukan oleh sudut azimuth (diukur searah jarum jam dari arah utara) dan plunge (diukur ke bawah dari horizontal). Kedua sudut diukur dengan menggunakan kertas stereografis. Tekanan dan tarikan menunujukan arah gaya yang bekerja pada hiposenter, sedangkan kompresi dan dilatasi merupakan arah gerakan awal gelombang P yang tercatat pada seismogram. Gambar 2.16. Penentuan sumbu P dan T 45o dari dua kutub pada garis nodal Vektor slip untuk satu bidang nodal tegak lurus pada bidang nodal lainnya, sehingga vektor slip untuk bidang nodal berhubungan dengan kutub vektor bidang nodal lainnya. Rake dari strike slip didefinisikan dengan sudut antara arah strike dan vektor slip. Untuk sesar turun rake dari bidang nodal ditandai dengan nilai 26 negatif (-) sedangkan sesar naik rake dari bidang nodal ditandai dengan nilai positif (+). Gambar 2.17. Penentuan sudut rake pada reverse fault (kiri) dan normal fault (kanan) Untuk mengidentifikasi apakah tipe sesarnya naik, sesar turun atau sesar mendatar atau sesar oblik dapat menggunakan perbedaan nilai rake (λ) yang bersumber dari United State Geologikal Survey (USGS) Gambar 2.18. Penentuan tipe sesar berdasarkan nilai rake (λ) 27 2.6 Pola Tektonik Cilacap Jawa Tengah dan Sekitarnya Cilacap merupakan salah satu daerah dengan posisi geografis dan geologis termasuk daerah rawan bencana geologi. Daerah ini berada di Selatan pulau Jawa yang berhadapan langsung dengan jalur gempabumi yang bersumber dari zona subduksi antara Lempengan Indo_Australia dan Lempengan Eurasia. Dampaknya daerah Cilacap menjadi daerah yang rawan gempabumi dan tsunami. Selain itu, daratan Cilacap merupakan daerah yang di lewati jalur sesar yang kemungkinan masih aktif. Pergerakan sesar ini tentunya juga akan menjadi sumber gempa bumi di daerah ini. Kekuatan gempabumi yang bersumber dari sesar aktif biasa nya akan jauh lebih besar dan menyebabkan kerusakan besar pula karena kedalaman hiposenternya yang relatif dangkal. Wilayah jawa tengah dikenal mempunyai 7 lajur seismotektonik,yaitu lajur seismotektonik sesar mendatar mengiri Cilacap-Semarang-Jepara (Baratdata-Timur laut) lajur seismotektonik sesar mengiri Opak Progi (Baratdaya-Timur laut),lajur seismotektonik sesar mendatar mengiri Citanduy dan Bumiayu (Barat laut- Tenggara),lajur seismotektonik normal Merapi,Merbabu,Ungaran,Semarang (Utara-Selatan) lajur seismotektonik sesar naik pantai utara Jawa tengah (Barat-Timur) laju seismotektonik sesar naik tunjaman tua (Barat-Timur) serta lajur seismotektonik sesar naik Selatan Jawa (Barat-Timur). Gempa bumi-gempa bumi yang terjadi pada lajur seismotektonik sesar tersebut diatas memperlihatkan mekanismefokal sesar mendatar dan naik.Pada lajur seismotektonik tunjaman Jawa Tengah ditemui adanya rumpangan gempabumi (seismicgap) pada kedalaman gempabumi 250-500 Km. Gempabumi lajur 28 tunjaman (Beniof Wadati) di kedalam gempa > 500 Km di sebelah utara Jawa umumnya memperlihatkan mekanisme sesar normal. Kota kota besar di Jawa Tengah seperti : Cilacap, Bumiayu,Kebumen, Purworejo, Wonosobo, Semarang, Unggaran, Salatiga, Klaten dan Yogyakarta umumnya terletak pada lajur seismotektonik yang bertindak sebagai sumber gempabumi tektonik. Kewaspadaan ancaman akan bahaya gempabumi tektonik sesar aktif di kota-kota tersebut merupakan upaya salah satu upaya mengurangi resiko bahaya gempabumi 29 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dimulai pada tanggal Juni 2011 sampai dengan Desember 2011 bertempat di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Pusat Jakarta khususnya di bidang Informasi Dini Gempa dan Tsunami. Pengolahan dan Interpretasi data dilakukan di BMKG Kemayoran Jakarta Pusat. Daerah penelitian adalah gempa Cilacap Jawa tengah 04 April 2011 dengan koordinat (10,01 LS dan 107,69 BT) kedalaman (hiposentrum) 10 km , Magnitude 7,1 SR, 293 km Barat Daya Cilacap,Jawa Tengah. 3.2 Alat dan Bahan Pada penelitian ini alat dan bahan yang digunakan dalam analisis mekanisme sumber gempa bumi zona Blitar, Jawa Timur berdasarkan seismisitas dan mekanisme sumber gempa bumi. Alat yang digunakan dalam proses pengolahan data adalah: 1) Komputer personal Pentium 4 2) Software WinITDB 3) Microsoft Office 4) Note pad 5) Software Arc View GIS Ver. 3.3 6) Program AZMTAK dalam bahasa pemrograman FORTRAN 7) Program PMAN dalam bahasa pemrograman FORTRAN 30 Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1) Data gempa bumi Cilacap, Jawa Tengah dari USGS pada tanggal 04 April 2011. 2) Data polaritas gerakan pertama gelombang P gempa bumi Cilacap, Jawa Tengah 04 April 2011 3.3 Pengolahan dan Analisa Data Tahapan awal penelitian ini adalah membuat peta seismisitas atau pengeplotan data gempabumi Cilacap, Jawa Tengah menggunakan software WinITDB. Data yang dipakai dalam penelitian ini adalah data gempabumi pada koordinat 10,01 LS dan 107,69 BT. Data gempabumi tersebut diperoleh dari rekaman United State Geological Survey (USGS) pada tanggal 04 April 2011 melalui jaringan internet. Data gempabumi yang digunakan meliputi waktu kejadian gempabumi, posisi lintang-bujur, kedalaman dan magnitudo. Magnitudo yang digunakan adalah 7,1 SR. Data gempabumi yang diperoleh dari rekaman USGS tidak dapat langsung diproses menggunakan software WinITDB, karena format data USGS berbeda dengan format data yang dapat diproses software WinITDB. Oleh karena itu, format data USGS harus dikonversi terlebih dahulu ke format data software WinITDB secara manual dengan program notepad. Data USGS yang telah dikonversi kemudian diproses menggunakan software WinITDB dan menghasilkan sebaran pusat gempabumi atau peta seismisitas. Data USGS yang telah dikonversi menjadi format data software WinITDB . 31 Langkah selanjutnya adalah membuat penampang melintang seismisitas untuk mengetahui bentuk atau pola penunjaman lempeng tektonik. Daerah penelitian dibagi menjadi beberapa segmen atau penampang melintang. Tahapan dalam pengeplotan hiposenter pada penampang melintang adalah sebagai berikut: 1. Menentukan batas daerah pengeplotan hiposenter pada penampang melintang dengan memperhatikan hasil penyebaran hiposenternya . 2. Menentukan garis penampang melintangnya yang memilih beberapa bagian daerah yang diteliti. Penentuan garis penampang melintang tegak lurus trench. 3. Membuat proyeksi masing-masing garis penampang melintang yang tegak lurus trench agar dapat ditentukan proyeksi penampang melintang hiposenternya. Proses berikutnya adalah menentukan solusi mekanisme sumber gempabumi menggunakan polaritas gerakan pertama gelombang P yang dinyatakan dalam kompresi (c) dan dilatasi (d). Data yang digunakan diperoleh dari hasil rekaman State Geological Survey (USGS).melalui jaringan internet. Data yang digunakan meliputi posisi lintang-bujur, magnitudo, kedalaman, nama stasiun dan data polaritas gerakan pertama gelombang P (kompresi atau dilatasi) yang dicatat oleh masing-masing stasiun. Data yang terkumpul selanjutnya diproses dengan langkah-langkah sebagai berikut: 32 1. Menyusun format data input dengan urutan lintang, bujur, kedalaman, jumlah stasiun yang merekam, nama stasiun dan polaritas gerakan pertama gelombang P , notasi kompresi diubah menjadi 1 sedangkan notasi dilatasi diubah menjadi -1. Data input yang sudah disusun disimpan dengan nama file (nama file.dat). 2. Membuka program AZMTAK, kemudian menuliskan nama file data input yang sesuai, nama file database stasiun yang digunakan dan nama file output. Dalam hal ini nama file database stasiun yang digunakan dinyatakan sebagai file BMG_ALL.STA. Nama file output ber-ektention.out (nama file output.out). File output memuat data nama stasiun, gerak kompresi atau dilatasi, data Azimuth dan take off hasil perhitungan. 3. Membuka program PMAN, hasil output dari program AZMTAK digunakan sebagai data input dan menghasilkan gambaran proyeksi sebaran data kompresi dan dilatasi pada bola fokus. 4. Menentukan parameter mekanisme sumber gempabumi dengan menentukan dua buah bidang nodal secara manual yang memisahkan antara daerah kompresi dan dilatasi pada bola fokus. 5. Menentukan akurasi hasil parameter mekanisme sumber gempabumi dengan meminimalkan kesalahan data atau inkonsisten data. Hasil yang diambil adalah solusi mekanisme sumber gempabumi yang mempunyai tingkat kebenaran atau konsisten 33 data ≥ 26%. Jika tingkat konsisten datanya < 26% maka dilakukan verifikasi data kompresi dan dilatasi. 6. Menentukan jenis mekanisme sumber gempabumi dengan parameter bidang sesarnya berupa strike, dip dan rake. Hasil solusi mekanisme sumber gempabumi kemudian diplot menggunakan software ArcView Gis ver 3.3. Dalam bentuk diagram alir (flowchart) keseluruhan prosedur penelitian yang telah diuraikan disajikan dalam Gambar 3.1 dan Gambar 3.2. Mulai Data gempa bumi Cilacap Jawa Tengah dari ISC 2006 dan USGS 2009 Konversi format dan data gempa bumi ISC dan USGS ke format data software WinITDB Proses data gempa bumi yang sudah di konversi menggunakan software WinITDB Peta seismisitas Membuat penampang melintang (cross section) seismisitas tegak lurus trench Proyeksi penampang melintang Menganalisis seismotektonik zona penunjaman berdasarkan penampang melintang seismisitas Hasil analisis Kesimpulan Gambar 3.1. Diagram alir pembuatan peta seismisitas dan penampang melintang 34 Mulai Data gempa bumi Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya meliputi : kompresi (c) dan dilatasi (d) pada koordinat 10.01 LS dan 107.69 BT pada kedalaman dan magnitudo ≥ 7,1 SR Menyusun format dan input dengan urutan lintang, bujur, kedalaman, jumlah statiun, nama statiun dan kompresi (-1) atau dilatasi (1) Menentukan sudut azimuth dan take off menggunakan program azmtak Ploting sudut azimuth dan take off menggunakan program PMAN Menentukan parameter mekanisme sumber gempa bumi dengan menentukan dua buah bidang nodal Konsistensi data ≤75% tidak Solusi mekanisme sumber gempa bumi dan parameter bidang sesar berupa strike,dip,dan rike Ploting solusi mekanisme sumber gempa bumi menggunakan software Arc View Gis ver 3.3 Peta seismotektonik Menganlisis seismotektonik berdasarkan mekanisme sumber gempa bumi Hasil analisis seismotektonik berdasarkan mekanisme sumber gempa bumi Selesai Gambar 3.2. Diagram alir penentuan solusi mekanisme sumber gempabumi 35 Secara keseluruhan penelitian “Analisis Seismotektonik Zona Cilacap Jawa Tengah dan Sekitarnya Berdasarkan Seismisitas dan Mekanisme Sumber Gempabumi” ini dilaksanakan dari 21 Juli sampai 15 Oktober Lokasi penelitian dilakukan di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Jl. Angkasa No.2 Kemayoran Jakarta Pusat. 36 BAB IV Hasil dan Pembahasan 4.1 Penyebaran Pusat Gempa Bumi Daerah Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya merupakan daerah yang sangat rawan terjadinya bencana karena mempunyai tingkat seismisitas yang sangat tinggi. Hasil pemetaan peta data gempa bumi Jawa Tengah dan sekitarnya menggunakan software WinITDB yang mencakup batas koordinat -5º LS s/d 114º LS dan 106 BT – 114 BT dapat dilihat pada gambar 4.1 atau disebut peta seismisitas. Kejadian gempa terjadi pada tanggal 4 april 2011 dengam magnitudo 7,1 SR. Penyebaran pusat gempa bumi di bedakan menjadi tiga variasi kedalaman yaitu gempa bumi dangkal (0 _60 km) yang di tandai dengan warna merah,gempa bumi menengah (61- 300 km) di tandai dengan warna kuning dan gempa bui dalam (>300 km) di tandai dengan warna hijau Gambar 4.1 Penyebaran pusat gempabumi di Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya 37 Peta diatas menunjukkan bahwa daerah Jawa Tengah dan sekitarnya mempunyai lempeng Eurasia dan lempeng Indo-Australia. Akibat tumbukan tersebut, lempeng Indo-Australia menunjam di bawah lempeng Eurasia dan terjadi akumulasi energi yang pada titik jenuhnya akan menyebabkan gempa. Lempeng Provinsi Jawa Tengah sebagai salah satu daerah yang berdekatan dengan zona tumbukan lempeng termasuk daerah yang rentan terhadap gempa tektonik. Beberapa kejadian gempa dengan magnitude lebih dari skala 5 SR dalam kurun waktu 25 tahun terakhir telah mengguncang berbagai wilayah di Jawa Tengah, sekalipun tidak menimbulkan korban jiwa dan kerusakan berarti. Beberapa kejadian tersebut antara lain, gempa dengan kekuatan 6 SR di 7,20oLS - 09,30oBT kedalaman 33 km pada tanggal 14 Maret 1981, gempa 6,5 SR dengan kedalaman 106 km pada tanggal 9 Juni 1992, gempa 6,2 SR di 8,62oLS/110,11oBT pada tanggal 25 Mei 2001, gempa 6,3 SR di 9,22o-109,58oBT dengan kedalaman 55 km pada tanggal 19 Agustus 2004 dan gempa 5,5 SR dengan kedalaman 33 km pada tanggal 19 Juli 2005. lempeng Eurasia yang bertumbukan dengan lempeng Indo-Australia. Akibat tumbukan tersebut, lempeng Indo-Australia menunjam di bawah lempeng Eurasia dan terjadi akumulasi energi yang pada titik jenuhnya akan menyebabkan gempa. Gempa tektonik terakhir terjadi pada 27 Mei 2006 mengguncang bagian selatan pulau Jawa dan berdampak hingga radius 95 km dari pusat gempa di Jawa Tengah. 38 4.2 Penampang melintang Untuk mempermudah melihat struktur subduksi yang terjadi di Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya maka zona penelitian dibagi menjadi beberapa penampang melintang. Hasil penentuan batas penampang melintang dapat dilihat pada Gambar 4.2. Dalam penelitian ini dibuat 3 penampang melintang yang diproyeksikan pada bidang AA‟, BB‟, dan CC‟. Penampang melintang tersebut dibuat tegak lurun trench dengan masing-masing penampang melintang melalui batas koordinat yang berbeda. A A„ C B C‟ B„ Gambar 4.2 Irisan penampang Melintang 39 BREBES Gambar 4.3 Penampang Melintang A-A’ Pada segmen ini terlihat bahwa trend prnyebaran hiposenter menunjukan penunjaman. Penyebaran hiposenter mencapai kurang lebih 153 km. Penyebaran hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 40º terhadap horisontal sampai kedalaman kurang lebih 60 km. KENDAL Gambar 4.4 Penampang Melintang B-B’ 40 Pada segmen ini terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukan penunjaman. Penyebaran hiposenter mencapai kurang lebih 263 km. Penyebaran hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 42º terhadap horisontal sampai kedalaman kurang lebih 50 km. KUDUS Gambar 4.5 Penampang Melintang C-C’ Pada segmen ini terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukan penunjaman. Penyebaran mencapai kurang lebih 633 km. Penyebaran hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 30º terhadap horisontal kedalaman kurang lebih 70 km. 41 Cilacap merupakan salah satu daerah dengan posisi geografis dan geologis yang termasuk daerah rawan gempabumi. Daerah ini berada di Selatan pulau Jawa yang berhadapan langsung dengan jalur gempabumi yang bersumber dari zona subduksi antara lempengan Indo-Australia dan lempengan Eurasia.Dampaknya daerah cilacap menjadi daerah yang rawan bencana gempabumi dan tsunami. Selain itu, dataran Cilacap merupakan daerah yang dilewati jalur sesar yang kemungkinan masih aktif. Pergerakan sesar ini tentunya juga akan menjadi sumber gempabumi di daerah ini. Kekuatan gempa yan bersumber dari sesar aktif biasanya akan jauh lebih besar dan menyebabkan kerusakan besar pula karen kedalaman hiposenternya yang relatif dangkal. Berdasarkan proyeksi penampang melintang di atas terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukkan zona penunjaman. Pada proyeksi penampang melintang terlihat ada dua pola penunjaman yaitu penunjaman ke arah utara – selatan. Gaya ini membentuk pola sesar geser (oblique wrench fault) dengan arah baratlaut-tenggara, yang kurang lebih searah dengan pola pegunungan akhir Cretasisus. 4.1 Solusi Mekanisme Sumber Gempabumi Selain dengan membuat peta seismisitas dan penampang melintang, cara lain untuk mengetahui gambaran pola tektonik suatu daerah adalah dengan menentukan solusi mekanisme sumber gempabumi. Solusi mekanisme sumber gempabumi dapat menentukan orientasi sesar dan pergerakannya serta arah stress daerah sumber gempabumi. Secara umum ada tiga jenis sesar menurut mekanismenya yaitu sesar naik, sesar turun, dan sesar mendatar. Pada kenyataannya sesar yang terjadi tidak selalu murni sesar 42 naik, sesar turun atau sesar mendatar, tetapi ada sesar campuran atau oblique fault yaitu variasi antara sesar mendatar dan sesar naik atau turun. Untuk identifikasi tipe sesar dapat menggunakan perbedaan nilai rake (λ). Selain itu dapat ditentukan berdasarkan titik pusat dari diagram mekanisme sumber gempa bumi. Apabila posisi pusat diagram berada di kuadran kompresi maka sesar naik, jika berada di kuadran dilatasi disebut sesar turun, jika pusat diagram berada pada atau dekat dua garis nodal maka akan diperoleh sesar mendatar. Gempabumi di Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya didominasi sesar mendatar dan naik dengan zona subduksi. Pada lajur seismotektonik tunjaman Jawa Tengah ditemui adanya rumpang gempabumi (seismicgap) pada kedalaman gempabumi 250-500 Km.Gempabumi lajur tunjaman (Beniof Wadati)di kedalaman gempa >500 km di sebelah utara Jawa umumnya memperlihatkan mekanismefokal sesar normal. 43 Gambar 4.4 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi Cilacap Jawa Tengah Gambar 4.4 adalah solusi mekanisme sumber gempa bumi di palung Cilacap Jawa Tengah,jenis sesarnya adalah sesar turun. Sumber P berada di Barat dengan plunge 30º dan azimute 275º, sedangkan sumbu T dengan plunge 15º dan azimute 14º. Bidang nodal pertama memiliki strike 58º, dip 58º, rake -168º,sedangkan bidang nodal kedua memiliki strike 321º, dip 80º, dan rake -33º. Subduksi di Palung Cilacap Jawa Tengah kemiringannya ke arah Barat, sehingga bidang nodal kedua lebih cenderung merupakan bidang sesar dan bidang nodal pertama merupakan bidang bantu. Distribusi sumbu P (tekanan) terletak di sebelah Barat dan menyebar ke Timur dan Tenggara. Hal ini menunjukan bahwa tekanan 44 maksimum berasal dari arah Barat yaitu lempengan Eurasia dan dari arah timur yaitu lempengan Eurasia. Hasil analisis mekanisme sumber gempa bumi di Cilacap Jawa Tengah menunjukan bahwa sesar yang terjadi adalah sesar turun dan oblique fault yaitu gabungan antara sesar turun dan sesar mendatar. Arah strike menunjukan ke arah Barat – Timur sejajar dengan zona Cilacap Jawa Tengah dan Dip antara 60 – 80. Sumbu P (tekanan) terletak di sebelah Barat dan menyebar ke arah Timur dan Tenggara. Gambar 4.5 hasil USGS Analisis mekanisme sumber gempa USGS (State Geological Survey) menunjukkan bahwa gempa utama sumbernya adalah pergerakan pada bidang patahan naik dengan nilai rake -600 dan arah jurus/jenis sesar (strike) bidang N 315 EW dan miring landai/kemiringan (dip) sekitar 600 . Besar rata-rata dari 45 pergerakannya adalah sekitar 48 cm. Lokasi centroid pada gempa pertama adalah 1.154 LS dan 120.2 BT, dengan kedalaman 33 km. Sudut pergeseran (rake) pada nodal kedua adalah -410 dengan miring landai/kemiringan (dip) 830 dan arah jurus/sesar (strike) sebesar 850 dengan magnitudo 5.1 SR. Hasil analisis USGS menggunakan metode momen tensor centroid. Dapat dilihat bahwa penyelesaian semua kejadian gempa bumi yang telah diselesaikan baik oleh USGS yang diselesaikan oleh penulis, tetapi memiliki nilai parameter-parameter fokus yang berbeda, sehingga memungkinkan kesalahan penentuan arah sesar. Dalam penggunaan gelombang seismik yang berbeda dalam setiap metode, dapat terjadi perbedaan, yaitu penulis menggunakan polaritas gelombang P begitu pula dengan uji perbandingan gempa susulan, sehingga perbedaan yang terlihat tidak terlalu besar. State Geological Survey (USGS) dengan momen tensor solution menggunakan gelombang permukaan, USGS pun melakukan penelitian dengan centroid momen tensor solution menggunakan gelombang badan (gelombang P dan S). Perbedaan kelajuan gelombang seismik menyebabkan waktu tiba setiap gelombang di stasiun pun berbeda. Dalam penggunaan gelombang seismik yang berbeda dalam metodemetode yang berbeda ini akan menghasilkan interpretasi yang berbeda pula, dan gelombang P dengan cepat rambat tercepat diharapkan memiliki interpretasi dan solusi yang lebih akurat, karena gelombang ini mudah ditentukan dan dibedakan dari gelombang lainnya pada seismogram. 46 BAB V V. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil analisis seismotektonik zona Cilacap Jawa Tengah dan sekitarnya berdasarkan seismisitas dan mekanisme sumber gempabumi adalah sebagai berikut: 1. Hasil analisme sumber gempa Cilacap Jawa Tengah menunjukan bahwa gempa bumi utama sumbernya adalah pergerakan pada bidang patahan naik dengan nilai rake -1680 dan arah jurus/jenis sesar (strike) bidang N 58 EW dan miring landai/kemiringan (dip) sekitar 580 . Besar rata-rata dari pergerakannya adalah sekitar 48 cm. Lokasi centroid pada gempa pertama adalah 10,01 LS dan 107,69 BT, dengan kedalaman10 km. Sudut pergeseran (rake) pada nodal kedua adalah -330 dengan miring landai/kemiringan (dip) 800 dan arah jurus/sesar (strike) sebesar -330 dengan magnitudo 7,1 SR. 2. Karakteristik mekanisme focal daera Cilacap Jawa Tengah adalah sesar turun dengan kemiringan ke arah Barat sehingga bidang nodal kedua lebih cenderung merupakan bidang sesar dan bidang nodal pertama merupakan pembantu. 47 5.2 Saran 1. Perlu diperhatikan nilai consistent data pada solusi mekanisme sumber gempa bumi dimana hasil dari consistent dan inconsistent minimal ≤80%. 2. Dalam penentuan solusi mekanisme sumber gempabumi sebaiknya diperhatikan akurasi dari bentuk gerakan pertama gelombang P apakah kompresi atau dilatasi agar dapat memberi gambaran yang mendekati keadaan yang terjadi di sumber gempa bumi. 48 DAFTAR PUSTAKA [1] Silangen P.M. 2005. Studi Anomali Perubahan Vp/Vs Gempabumi Sulawesi Utara. Jurnal meteorologi dan geofisika. Vol. 6, No. 3 [2] Subarja. 1991. Penentuan Arah Penunjaman Lempeng Indo-Australia terhadap Lempeng Eurasia dan aktivitas seismic di daerah jawabarat (kaitannya dengan gempabumi, magnitude 8,1 SR thn 1903. Jakarta: UI. Rahmat T. 2008. Overview Gempabumi dan Tsunami. Jakarta: BMG [3] di [4] Ginanjar S. 2007. Memahami Konsep Tektonik dan Mekanisme Gempa. Jakarta: BMG. [5] Anonim. Seismology Fundamental. (on line). http://www/seismo.unr.edu. diakses tanggal 27 April 2009. [6] Reid, H.F. 1982. Elastic Rebound Theory of Earthquake, BSSA. Vol 11 (98-100). [7] Daisuke S. 1997. Source Mechanism Practice. Japan:IISE. [8] Stein dan Wysession. 2000. Earthquake Focal Mechanisms. (on line). http://www/usgs.com. diakses 20 Juli 2009. [9] Hamilton W. 1979. Tectonics of the Indonesian Region. United States GeologicalSurvey. Professional Paper 1078 [10] Bjorn L. 2000. The Seismic Moment Tensor. http://www/geofys.uu.se diakses tanggal 27 April 2009. (on line). [11] Anonim. 2006. Lempeng Tektonik. (on line). http://www/encarta.msn.com. diakses 21 Maret 2009. [12] Boby A.M. 2009. Berita Gempa Bumi Nasional. http://www/hagi.or.id. diakses tanggal 27 April 2009. 49 (on line). LAMPIRAN Data gempa bumi di Cilacap Jawa Tengah pada tanggal 04 April 2011 10.01 107.09 10.0 101 AAI -1 AAII -1 ABJI -1 APSI 1 BASI -1 BBKI 1 BKB 1 BKNI -1 BLSI 1 BNDI 1 BSSI -1 BYJI -1 CBJI -1 CGJI 1 CISI -1 CMJI 1 CNJI 1 CTJI 1 DBJI -1 DNP -1 DSRI 1 EDFI -1 FAKI -1 GENI 1 GMJI 1 GRJI -1 GSI -1 IGBI -1 JAGI 1 JAY -1 JAY1 1 JCJI 1 JMBI 1 KASI -1 KBKI 1 KCSI 1 KLI -1 KLSI -1 KMSI 1 KPJI 1 KRAI -1 KRK 1 LASI 1 LBMI 1 LEM 1 LHMI 1 LHSI -1 LUWI 1 LWLI 1 MASI 1 MMRI 1 MMSI 1 MNAI 1 MNSI 1 MRSI 1 MSAI 1 MTKI -1 MWPI 1 NGJI 1 NLAI -1 PBKI 1 PBSI 1 PCJI 1 PDSI -1 PLAI -1 PMBI 1 PMSI 1 PPBI 1 PPSI -1 PSI 1 PWJI 1 PGRI 1 LKPI 1 SANI -1 SAUI -1 SBJI 1 SCJI 1 SDSI 1 SGSI 1 SIJI -1 SKJI 1 SLSI 1 SMKI -1 SOEI 1 SPSI 1 SRBI -1 STKI 1 SWI -1 SWJI 1 TBJI 1 TNG -1 TNGI 1 TNTI 1 TVRI 1 TPTI 1 TSI 1 TTSI 1 TWSI 1 UGM 1 UWJI 1 WOJI 1 YOGI 1 LAMPIRAN Hasil Out Put Program AZMTAK Contoh Out Put Hasil Program AZMTAK pada mekanisme sumber gempa bumi Cilacap Jawa Tengah 2011. BBKI 1.00 47.42 149.64 BKB 1.00 47.95 138.31 BKNI -1.00 50.66 212.40 BLSI 1.00 47.48 186.94 CBJI -1.00 46.57 180.85 CGJI 1.00 46.32 184.88 CISI -1.00 45.49 177.60 CMJI 1.00 45.25 175.58 CNJI 1.00 45.72 179.87 DBJI -1.00 46.44 181.23 DSRI 1.00 51.06 193.64 FAKI -1.00 31.30 115.85 GRJI -1.00 45.32 162.09 GSI -1.00 49.62 228.15 JAY -1.00 28.93 108.64 JCJI 1.00 46.46 175.85 JMBI 1.00 50.17 196.72 KASI -1.00 47.23 189.62 KBKI 1.00 46.87 145.19 KLI KLSI -1.00 -1.00 47.91 48.02 188.63 189.25 KPJI 1.00 45.61 173.86 LEM 1.00 46.17 178.18 LHMI 1.00 50.81 245.45 LHSI -1.00 48.53 194.67 LWLI 1.00 47.62 191.57 MNAI 1.00 47.96 196.29 MNSI 1.00 50.34 219.67 MRSI 1.00 45.41 121.77 NGJI 1.00 45.19 165.68 PBKI 1.00 49.15 159.91 PBSI 1.00 49.26 221.76 PDSI -1.00 49.71 211.68 PMBI 1.00 49.44 190.31 PPBI 1.00 50.13 184.54 PSI 1.00 50.95 228.68 SBJI 1.00 46.84 183.45 SKJI 1.00 46.00 181.82 SMKI -1.00 STKI 1.00 51.00 155.91 TNG -1.00 46.81 181.59 TNGI 1.00 46.81 181.59 TPTI 1.00 50.28 236.41 TSI UWJI 1.00 1.00 48.30 51.10 46.13 135.31 233.20 166.60 LAMPIRAN Contoh Hasil Solusi Mekanisme Pusat Gempa Bumi Cilacap Jawa Tengah 04 April 2011 Menggunakan Program PMAN LAMPIRAN Contoh Hasil Solusi Mekanisme Pusat Gempa Bumi Cilacap Jawa Tengah 04 April 2011 Dari USGS LAMPIRAN Contoh Hasil Penampang Melintang Dengan menggunakan software win ITDB 1. Penunjaman daerah Tegal 2. Penunjaman daerah Kendal 3. Penunjaman daerah lumajang dan Kudus
