ILHAM JAMEL - 151 07 058

BAB IV
ANALISIS
Koordinat yang dihasilkan dari pengolahan data GPS menggunakan software
Bernese dapat digunakan untuk menganalisis deformasi yang terjadi pada Gunungapi
Papandayan. Berikut adalah beberapa permasalahan yang akan dianalisis dalam bab
ini yaitu:
•
Vektor pergeseran titik pengamatan pada Gunungapi Papandayan
•
Visualisasi plot vektor pergeseran titik pengamatan GPS pada Gunungapi
Papandayan
•
Perhitungan sumber tekanan dengan model Mogi
•
Visualisasi plot sumber tekanan magma dengan model Mogi
4.1 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Gunungapi Papandayan
Vektor pergeseran merupakan salah satu indikasi terjadinya deformasi pada
gunungapi. Vektor pergeseran ini diperoleh dari selisih koordinat antar kala
pengamatan titik-titik kerangka dasar deformasi. Vektor pergeseran dapat dibagi dua
komponen, yaitu komponen vertikal dan komponen horizontal. Komponen horizontal
adalah besar dan pola vektor pergeseran secara bidang horizontal. Arah pergeseran
ditunjukkan oleh besarnya azimuth dari pergeseran titik-titik kerangka dasar
deformasi tersebut.
>? = @(>)5 + (>A)5 ……………………….(4.1)
EF
tan D = EG………………………………….(4.2)
Dimana:
ds = besar vektor pergeseran horizontal
α = azimuth pergeseran horizontal
Untuk mendapatkan vektor pergeseran digunakan fungsi kurva fitting dengan data
hasil pengolahan GPS. Fungsi kurva yang digunakan adalah fungsi linier. Berikut
adalah formula fungsi linear:
38
H = IJ + K…………………………………….(4.3)
Keterangan:
y dan x : variabel
a dan b : parameter
Untuk menghitung parameter digunakan prinsip kuadrat terkecil dengan rumusan
sebagai berikut:
LM = N + O……………………………………(4.4)
Keterangan:
A : Matriks desain pengamatan
X : Matriks parameter
F : Vektor pengamatan
V : vektor residu
Sedangkan konsep dari kuadrat terkecil adalah : Σ V2 = minimum
Pada kasus pergeseran di gunungapi Papandayan sebagai efek dari adanya
deformasi,dapat dituliskan rumus kecepatan, yaitu:
P = vt + C……………………………(4.5)
Di mana:
S : perubahan posisi, dalam pemantauan aktivitas gunungpi, pengukuran lebih
ditekankan pada dinamika atau perubahan yang terjadi. Ini berarti posisi awal
tidak terlalu diperhitungkan.
v : vektor kecepatan
t : selang waktu
C : konstanta tertentu.
39
Fungsi di atas adalah fungsi linier. Fungsi linier digunakan karena deformasi pada
suatu gunungapi, ketika gunungapi tersebut tidak mengalami kegiatan vulkanis yang
signifikan seperti halnya gunungapi Papandayan pada kurun waktu 2002-2011,
mengalami fungsi yang linier. Dari rumus di atas, s dan t adalah variabel pengamatan
sedangkan v dan C adalah parameter yang akan dicari. Secara grafis, dapat
digambarkan sebagai berikut:
Grafik 4.1 Hubungan parameter vektor kecepatan dan konstanta C
terhadap perubahan posisi dan waktu
Berikut ini contoh timeseries pergeseran dari salah satu titik pengamatan di
Gunungapi Lokon, yaitu titik DPN5 :
40
DPN5 (e-w)
0.018
0.016
y = 0.0072x - 14.477
0.014
0.012
0.01
DPN5 (e-w)
0.008
Linear (DPN5 (e-w))
0.006
0.004
0.002
0
2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.2 Kecepatan pergeseran komponen E-W (timur-barat) titik DPN5
DPN5 (n-s)
0.03
0.025
y = 0.0112x - 22.527
0.02
DPN5 (n-s)
0.015
Linear (DPN5 (n-s))
0.01
0.005
0
2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.3 Kecepatan pergeseran komponen N-S (utara-selatan) titik DPN5
41
DPN5 (u-d)
3
2.5
y = 1.1129x - 2229.7
2
DPN5 (u-d)
1.5
Linear (DPN5 (u-d))
1
0.5
0
2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.4 Kecepatan pergeseran komponen U-D (vertikal) titik DPN5
Untuk pergeseran atau resultan tiap titik pengamatan, dapat dilihat pada tabel 4.1
berikut :
Tabel 4.1 Kecepatan pergeseran titik pengamatan tahun 2003 – 2011
Titik
ALUN
BMNG
DP06
DPN5
KAWH
KMAS
NGLK
Bujur
107.725338
107.740572
107.736641
107.750723
107.733988
107.736536
107.727140
Lintang de(m/th)dn(m/th) σe (m)
-7.324697
-7.312593
-7.310205
-7.302681
-7.311967
-7.312635
-7.317613
-0.0075
-0.0004
-0.0125
0.0072
0.0191
-0.0149
0.0093
0.0003
0.0013
-0.0064
0.0113
-0.0086
-0.0090
-0.0001
0.0018
0.0016
0.0016
0.0015
0.0014
0.0016
0.0015
σn (m) resultan (m)
0.0018
0.007
0.0017
0.001
0.0017
0.014
0.0017
0.013
0.0016
0.021
0.0016
0.017
0.0017
0.009
4.2 Plotting Vektor Pergeseran Gunungapi Papandayan
Pemodelan atau gambar dari vector pergeseran yang terjadi pada Gunungapi
Papandayan yang telah diolah dari data pengamatan GPS pada tahun 2003-2011 pada
Tugas Akhir ini menggunakan software General Mapping Tools (GMT).
42
Berikut hasil plot semua titik-titik pengamatan GPS di Gunungapi Papandayan per
kala pengamatan :
1. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2002 – 2003
Gambar 4.1 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2002 - 2003
Pada Gambar 4.1 vektor pergeseran titik-titik pengamatan yang terjadi tidak
memperlihatkan pola yang jelas. Titik BMNG bergeser ke arah tenggara sedangkan
titik KAWH dan PARK bergeser ke arah barat daya.
2. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2003 - 2005
Gambar 4.2 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2003 - 2005
43
Pada Gambar 4.2 vektor pergeseran titik-titik pengamatan memperlihatkan pola yang
sudah jelas. Semua titik pengamatan yaitu PARK, DPN5, KAWH, dan BMNG
cenderung mengarah ke arah timur laut. Berdasarkan pola pergeseran tersebut,
kemungkinan letak sumber tekanan berada pada kawah.
3. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2005 - 2008
Gambar 4.3 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2005 - 2008
Pada Gambar 4.3 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola
yang jelas. Titik PARK, BMNG, ALUN bergeser ke arah barat daya sedangkan titik
KMAS bergeser ke arah tenggara. Pergeseran titik-titik pengamatan tersebut
disebabkan oleh aktivitas vulkanik Gunungapi Papandayan.
44
4. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2008 - Juli 2011
Gambar 4.4 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2008 - Juli 2011
Pada Gambar 4.4 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola
yang jelas. Titik BMNG dan KMAS bergeser ke arah utara, titik PARK dan DP06
bergeser ke arah barat daya, sedangkan titik ALUN bergeser ke arah barat laut.
Vektor titik pengamatan tersebut membentuk arah yang berlawanan yang
mengindikasikan ada dua sumber yang mempengaruhi pergeseran.
45
5. Plot vektor pergeseran titik pengamatan Juli 2011 - Agustus 2011
Gambar 4.5 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Juli 2011 - Agustus 2011
Pada Gambar 4.5 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola
yang jelas. Titik PARK, DP06, KMAS bergeser ke arah timur laut dan titik NGLK
bergeser ke arah barat laut. Sedangkan titik BMNG mengarah ke barat laut dengan
pergeserannya yang jauh.
46
6. Plot vektor pergeseran titik pengamatan 2003 - Juli 2011
Gambar 4.6 Vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2003 – Juli 2011
Pada Gambar 4.6 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola
yang jelas. Semua titik terlihat acak arah pergeserannya. Vektor titik pengamatan
tersebut membentuk arah yang berlawanan yang mengindikasikan ada dua sumber
yang mempengaruhi pergeseran.
4.3 Penentuan Posisi Sumber Magma Gunungapi Papandayan
Penentuan posisi sumber magma menggunakan model mogi berdasarkan pola
pergeseran pada titik pengamatan. Pada Tugas Akhir ini penentuan posisi sumber
magma dengan kedalaman mengacu pada tinggi rata-rata titik pengamatan.
Berdasarkan pola pergeseran tersebut posisi sumber magma ditentukan dengan try
and eror sampai vektor pergeseran pada model mogi fitting dengan nilai pergeseran
pada pengamatan. Untuk memutuskan apakah apakah vector pergeseran pada model
sudah fitting sama vector pengamatan, maka dilihat dari nilai RMS (Root Mean
Square) keduanya. Semakin kecil nilai RMS, maka nilai vector pergeseran
pengamatan dengan nilai vector pergeseran model semakin bagus fitting nya.
47
Berikut perkiraan posisi sumber magma berdasarkan model mogi :
•
Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pada pengamatan
2003 – 2011 posisi sumber magma diperkirakan berada di 107.7354o BT , 7.320313o LU pada kedalaman 1500 m dan 4500 m.
4.4 Plotting Posisi Sumber Magma Gunungapi Papandayan
Berikut adalah hasil plotting posisi sumber magma:
1. Plot sumber magma tahun 2003 - 2005
Gambar 4.7 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi
pengamatan 2003 – 2005
Keterangan gambar :
: vektor pergeseran model mogi
: vektor pergeseran titik pengamatan
: posisi sumber magma
Pada Gambar 4.7 berdasarkan model mogi yang digunakan untuk mendapatkan
sumber tekanan magma maka didapatkan posisi sumber tekanan magma, kedalaman
sumber tekanan dari rata-rata tinggi titik pengamatan serta volume sumber. Pada saat
pengamatan tahun 2003 – 2005 didapatkan dua sumber tekanan dimana kedua
sumber berlokasi sama yaitu 107.7354o BT , -7.320313o LU akan tetapi beda
48
kedalaman dan volume. Sumber yang pertama terdapat pada kedalaman 1500 m
dengan volume 500000. Sedangkan sumber yang kedua terdapat pada kedalaman
4500 m dengan volume 2000000. Pada kedua sumber terjadi proses inflasi.
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2003 – 2005 seperti pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Nilai RMS pengamatan 2003 - 2005
Titik
PARK
KAWH
DPN5
BMNG
Model
Pengamatan
(Residu)^2
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
0.007
0.025
0.037
0.020 0.00093 0.00002
-0.004
0.024
0.035
0.004 0.00157 0.00044
0.013
0.015
0.007
0.011 0.00004 0.00002
0.014
0.021
0.020
0.018 0.00004 0.00001
0.002578 0.000479
0.002621867
n
4
n-1
3
RMS (m) 0.000874
2. Plot sumber magma tahun 2005 - 2008
Gambar 4.8 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi
pengamatan 2005 – 2008
49
Keterangan gambar :
: vektor pergeseran model mogi
: vektor pergeseran titik pengamatan
: posisi sumber magma
Pada Gambar 4.8 sumber tekanan tetap pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU
dimana disana terjadi proses deflasi pada kedalaman 1500 m dengan volume 500000.
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Nilai RMS pengamatan 2005- 2008
Titik
PARK
KMAS
BMNG
ALUN
Model
Pengamatan
(Residu)^2
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
-0.005
-0.018
-0.010
-0.006 0.00002 0.00016
-0.003
-0.020
0.008
-0.016 0.00011 0.00002
-0.011
-0.017
-0.013
-0.009 0.00000 0.00007
0.019
0.008
-0.010
-0.004 0.00082 0.00013
0.000959 0.000375
0.001030106
n
4
n-1
3
RMS (m) 0.000343
3. Plot sumber magma tahun 2008 – Juli 2011
Gambar 4.9 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi
pengamatan 2008 – Juli 2011
50
Keterangan gambar :
: vektor pergeseran model mogi
: vektor pergeseran titik pengamatan
: posisi sumber magma
Pada Gambar 4.9 sumber tekanan berada pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU
dimana sumber tekanan pertama berada pada kedalaman 1500 m dengan volume
1100000 sedangkan sumber tekanan kedua berada pada kedalaman 4500 m dengan
volume 17000000. Pada sumber tekanan pertama terjadi proses inflasi dan proses
deflasi terjadi pada sumber tekanan kedua.
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.4
Tabel 4.4 Nilai RMS pengamatan 2008- Juli 2011
Titik
PARK
KMAS
DP06
BMNG
ALUN
Model
Pengamatan
(Residu)^2
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
-0.003
-0.013
-0.018
-0.011 0.00020
0.00001
0.001
0.007
0.001
0.005 0.00000
0.00000
0.000
-0.001
-0.013
-0.006 0.00015
0.00003
0.001
0.002
0.000
0.004 0.00000
0.00000
0.004
0.002
-0.004
0.006 0.00006
0.00002
0.00042
0.00006
0.000428967
n
5
n-1
4
RMS (m) 0.000107242
51
4. Plot sumber magma Juli 2011 – Agustus 2011
Gambar 4.10 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi
pengamatan Juli 2011 – Agustus 2011
Keterangan gambar :
: vektor pergeseran model mogi
: vektor pergeseran titik pengamatan
: posisi sumber magma
Pada Gambar 4.8 sumber tekanan berada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU
dimana disana terjadi proses infflasi pada kedalaman 4500 m dengan volume
70000000.
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.5
Tabel 4.5 Nilai RMS pengamatan Juli 2011 – Agustus 2011
Titik
PARK
NGLK
KMAS
DP06
BMNG
ALUN
Model
Ve (m)
Vn (m)
0.059
0.220
-0.157
0.052
0.022
0.148
0.023
0.187
-0.185
-0.079
0.097
0.145
Pengamatan
Ve (m)
Vn (m)
0.178
0.207
-0.049
0.175
0.093
0.103
0.033
0.052
-0.900
0.110
0.003
0.004
(Residu)^2
Ve (m)
Vn (m)
0.01421 0.00017
0.01178 0.01501
0.00509 0.00203
0.00010 0.01839
0.51111 0.03581
0.99346 0.00118
1.535756 0.072587
1.537470559
n
6
n-1
5
RMS (m) 0.307494
52
5. Plot sumber magma tahun 2003 – Juli 2011
Gambar 4.11 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi
pengamatan 2003 – Juli 2011
Keterangan gambar :
: vektor pergeseran model mogi
: vektor pergeseran titik pengamatan
: posisi sumber magma
Pada Gambar 4.11 sumber tekanan berada pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU
dimana sumber tekanan pertama berada pada kedalaman 1500 m dengan volume
500000 sedangkan sumber tekanan kedua berada pada kedalaman 4500 m dengan
volume 5000000. Pada sumber tekanan pertama terjadi proses deflasi dan proses
inflasi terjadi pada sumber tekanan kedua.
53
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.6
Tabel 4.6 Nilai RMS pengamatan 2003 – Juli 2011
Titik
ALUN
BMNG
DP06
DPN5
KAWH
KMAS
NGLK
PARK
Model
Pengamatan
(Residu)^2
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
Ve (m)
Vn (m)
0.0053
0.0023 -0.0075
0.0003 0.00016 0.00000
-0.0044 -0.0066 -0.0004
0.0013 0.00002 0.00006
-0.0008 -0.0069 -0.0125 -0.0064 0.00014 0.00000
0.0069
0.0079
0.0072
0.0113 0.00000 0.00001
0.0015 -0.0086
0.0191 -0.0086 0.00031 0.00000
-0.0013 -0.0091 -0.0149 -0.0090 0.00018 0.00000
0.0080 -0.0027
0.0093 -0.0001 0.00000 0.00001
-0.0007 -0.0027
0.0023 -0.0009 0.00001 0.00000
0.00082 0.00009
0.000827392
n
8
n-1
7
RMS (m) 0.000118
Untuk memperjelas proses deformasi gunungapi, maka akan ditampilkan tabel siklus
aktivitas Gunung api Papandayan seperti tabel 4.7
Tabel 4.7 Siklus aktivitas Gunung api Papandayan
54