penentuan jenis sesar pada gempabumi sukabumi 2 september

SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2
SEPTEMBER 2009 BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P
Merdiani Rahmania 1, Thaqibul Fikri Niyartama2 dan Ari Sungkowo3
1, 2
Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Yogyakarta,
3
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Yogyakarta
Abstrak
PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2 SEPTEMBER 2009
BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P. Telah dilakukan penelitian penentuan jenis sesar
berdasarkan gerak awal gelombang P pada gempabumi 2 September di daerah Sukabumi, pada koordinat
6.0° LS - 10.0° LS dan 105° BT - 108° BT, dengan kekuatan 7.8 SR. Data waktu kedatangan gelombang P
diambil dan diproses di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Yogyakarta dengan menggunakan
metode Mekanisme Fokal. Hasil analisa data diperoleh parameter sesar untuk nodal 1 mempunyai strike
240°, dip 47°, dan rake 87°, dan pada nodal 2 mempunyai strike 64°, dip 43° dan rake 94°. Berdasarkan
interpretasi data yang telah dilakukan, disimpulkan bahwa bahwa gempabumi yang terjadi di Sukabumi pada
tanggal 2 September 2009 merupakan sesar naik.
Katakunci: sesar, gerak awal gelombang P
Abstract
FAULT DETERMINATION OF THE 2 SEPTEMBER 2009 SUKABUMI EARTHQUAKE BASED
ON THE FIRST MOVEMENT OF P WAVE. It has been done fault determination research based on the
first movement of P wave in the 2 September 2009 earthquake of Sukabumi territory, in coordinate 6.0° LS 10.0° LS and 105° BT - 108° BT with magnitude 7.8 SR. The data of the first P wave arrival were taken and
processed at Bureau of Meteorology, Climatology and Geophysics Yogyakarta by using mechanism focal
method. We analyzed the data, and the result shows that the fault parameter to the nodal 1 has strike 240°,
dip 47°, and rake 87°, and the second one has strike 64°, dip 43° and rake 94°. Based on data
interpretation we conclude that fault source in Sukabumi earthquake at 2 September 2009 was normal fault.
Keywords: fault, wave beginning movement P
di dunia.
Gelombang gempa disebut gelombang seismik
yang tercatat di dalam seismogram dapat ditentukan
karakteristik sesar atau patahannya. Untuk
mengetahui karakteristik tersebut diperlukan analisa
tentang mekanisme fokal gempabumi yaitu
penentuan parameter bidang sesar atau patahan.
Tujuan penelitian ini untuk menentukan jenis sesar
penyebab terjadinya gempa di Sukabumi tanggal 02
September 2009 dengan metode Mekanisme Fokal.
Penelitian ini dibatasi pada kejadian gempa yang
terjadi di daerah Sukabumi 02 September 2009
koordinat 6° 55’ 17” LS dan 106° 55’ 04” BT.
PENDAHULUAN
Indonesia dikenal sebagai wilayah yang mempunyai
tatanan geologi yang unik dan rumit. Hal ini
dikarenakan, Indonesia merupakan jalur pertemuan
tiga lempeng besar yaitu lempeng Indo-Australia
yang relative bergerak ke utara, lempeng Eurasia
yang relatif bergerak ke selatan, dan lempeng
Pasifik yang relative bergerak ke barat. Pertemuan
antar lempeng menyebabkan sering terjadi
gempabumi karena tumbukan atau pergeseran
lempeng. Oleh karena itu, Indonesia merupakan
daerah yang secara tektonik bersifat labil dan
merupakan kawasan pinggir benua yang paling aktif
Merdiani R., dkk
485
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
geologi. Untuk daerah A mendapat stress ke atas,
sedang daerah B mendapat stress ke bawah. Proses
ini berjalan terus sampai stress yang terjadi
(tertahan) di daerah ini cukup besar untuk
merubahnya menjadi gesekan antara daerah A dan
daerah B. Lama kelamaan karena lapisan batuan
sudah tidak mampu lagi untuk menahan stress, maka
akan terjadi suatu pergerakan atau perpindahan yang
tiba-tiba sehingga terjadilah patahan. Peristiwa
pergerakan secara tiba-tiba ini disebut gempabumi.
Pada keadaan III menunjukan lapisan batuan yang
sudah patah, karena adanya pergerakan yang tibatiba dari batuan tersebut. Garis tebal vertikal
menunjukan patahan atau sesar pada bagian bumi
yang padat. Gerakan perlahan-lahan sesar ini akan
berjalan terus, sehingga seluruh proses diatas akan
diulangi lagi dan sebuah gempa akan terjadi lagi
setelah beberapa waktu lamanya, demikian
seterusnya. Teori ini dikenal dengan nama Elastic
Rebound Theory.
Gambar 1 Peta tektonik dan gunung berapi di
Indonesia
TEORI
Teori tektonik lempeng
Tektonik adalah ilmu yang mempelajari pergerakan
dan deformasi lapisan luar bumi dalam skala besar.
Sedangkan lempeng tektonik adalah segmen keras
kerak bumi yang mengapung diatas astenosfir yang
cair dan panas. Astenosfir bersifat cair dan panas,
sehingga wajar bila lempeng litosfer yang padat dan
kaku dapat bergerak dan saling berinteraksi satu
sama lain dan membentuk suatu patahan. Dalam
tektonik lempeng dijelaskan bahwa permukaan bumi
dibagi ke dalam beberapa area yang luas, dimana
lempeng yang tipis mengalami perubahan ukuran.
Gerakan ini terjadi secara terus menerus sejak bumi
tercipta hingga sekarang. Daerah sepanjang patahan
umumnya merupakan daerah pusat gempa bumi
karena selalu mengalami pergeseran batuan kerak
bumi di sepanjang patahan.
Gambar 2 Mekanisme gempabumi
Daerah tektonik Sukabumi Jawa Barat
Gelombang P
Sukabumi temasuk propinsi Jawa Barat yang berada
di bagian selatan. Menurut sudut pandang ilmu
kebumian, daerah Jawa Barat mempunyai aktifitas
tumbukan dua lempeng yang berbeda jenis.
Lempeng yang pertama berada di bagian utara yaitu
lempeng Eurasia, selanjutnya lempeng yang kedua
berada di selatan yaitu lempeng Samudra IndoAustralia. Kedua lempeng ini saling bertumbukan
yang mengakibatkan Lempeng Samudra menunjam
di bawah Lempeng Benua. Akibat proses tektonik
yang terus berlangsung hingga saat ini, seluruh
batuan tersebut telah mengalami pengangkatan,
pelipatan dan pensesaran.
Gelombang P merupakan gelombang yang waktu
penjalarannya paling cepat. Kecepatan gelombang P
antara 1,5 km/s sampai 8 km/s pada kerak bumi.
Seperti terlihat pada gambar arah gerakan partikel
gelombang P searah dengan arah rambat
gelombangnya. Gelombang P dapat menjalar pada
semua medium baik padat, cair maupun gas.
Mekanisme terjadinya gempabumi
Pada keadaan I menunjukan suatu lapisan yang
belum terjadi perubahan bentuk geologi. Karena di
dalam bumi terjadi gerakan yang terus-menerus,
maka akan terdapat stress yang lama kelamaan akan
terakumulasi dan mampu merubah bentuk geologi
dari lapisan batuan. Keadaan II menunjukan suatu
lapisan batuan telah mendapat dan mengandung
stress dimana telah terjadi perubahan bentuk
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
Gambar 3 Penjalaran gelombang P (Pressure wave)
Gerakan awal gelombang P bergantung pada
mekanisme sumber dan tercatat pada seismogram
sesuai arah gaya yang bekerja pada sumber gempa.
486
Merdiani R., dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
Gambar 6 Simbul 3 macam patahan dasar
Gambar 4 Gerakan awal gelombang P pada stasiun
pencatat gempa yang dipengaruhi oleh gaya compresi
dan dilatasi
Parameter bidang patahan
Setiap patahan yang terjadi pasti akan menghasilkan
parameter-parameter bidang patahan yang dapat
menentukan jenis sesar berdasarkan parameter
strike, dip, dan rake sebagai berikut :
1. Sesar geser, jika δ = 90° dan λ = 0° (geser kiri)
atau λ = 180° (geser kanan).
2. Sesar turun, jika δ ≠ 0° dan δ ≠ 90° dan -180° ≤ λ
≤ 0°.
3. Sesar naik, jika δ ≠ 0° dan δ ≠ 90° dan 0° ≤ λ ≤ +
180°.
Teori tentang sesar
Sesar atau patahan terjadi karena tekanan yang
sangat kuat, terlebih bila berlangsung sangat cepat.
Batuan tidak hanya retak akan tetapi akan terjadi
pergeseran posisi. Bidang patahan merupakan
bidang miring. Jenis-jenis sesar yaitu :
1. Sesar mendatar (strike-slip fault) yakni arah
gerak blok sesar horizontal. Sesar ini terbagi dua
yaitu :
a. Right lateral yaitu gerak sesar mendatar
yang searah dengan jarum jam.
b. Left lateral yaitu gerak sesar mendatar yang
berlawanan dengan arah jarum jam.
2. Sesar tidak mendatar yakni arah gerak sesar atau
vertikal atau miring, sesar ini ada tiga yaitu :
a. Sesar turun (normal fault) yaitu sesar yang
turun lebih rendah dari pada blok dasar.
b. Sesar naik (reverse fault) yaitu bloknya naik
relatif terhadap blok dasar.
c. Sesar miring (oblique fault) yaitu blok
vertikal yang diiringi dengan gerakan
horizontal.
Gambar 7 Parameter bidang patahan
METODE
Bahan
Seperangkat komputer, Perangkat lunak (software)
program AZMTAK dan PMAN, tanggal, bulan,
tahun terjadi gempa, origin time, kedalaman,
latitude, longitude, magnitudo, polaritas gelombang,
nama-nama stasiun yang mencatat gempa, jumlah
stasiun.
3.2 Metode
Data bersumber dari NEIC (National Earthquake
Information Center) atau USGS (United States
Geological Services) dan BMKG (Badan
Meteorologi Klimatologi dan Geofisika) diambil
melalui SEISCOMP berupa latitude, longitude,
kedalaman, impuls awal gelombang P diolah untuk
mendapatkan solusi mekanisme pusat gempa
buminya. Notasi kompresi dilatasi dari tiap-tiap
stasiun diubah menjadi notasi 1 dan -1 kemudian
diolah menggunakan software AZMTAK untuk
menentukan azimuth dan take of angle dari tiap
Gambar 5 Jenis-jenis patahan yang sering djumpai
Secara umum solusi mekanisme fokus yang
dinyatakan dalam proyeksi stereogrfik dapat
digambarkan dengan tiga macam sesar yaitu, sesar
mendatar, sesar normal, dan sesar naik seperti dapat
dilihat pada gambar berikut :
Merdiani R., dkk
487
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
stasiun. Selanjutnya output dari software AZMTAK
di masukkan sebagai input software PMAN
(manual), dan hasilnya berupa solusi mekanisme
sumber gempa bumi dan parameter-parameternya
berupa bola fokus bidang nodal kompresi atau
dilatasi dengan nilai strike, dip dan rake.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar bintang berwarna kuning menunjukkan
letak terjadinya gempa Sukabumi tanggal 02
September 2009 pukul 07.55.02 terletak pada 8.20°
LS dan 107.21° BT mempunyai magnitudo yang
cukup besar, yaitu 7.8 SR dengan kedalaman 63 km
maka gempa Sukabumi ini termasuk dalam gempa
dengan kerusakan yang cukup dirasakan.
Disebabkan kedalamannya cukup besar dengan
begitu gelombang yang melewati kerapatan tanah
yang berbeda-beda di tiap lapisan tanah menyentuh
permukaan atas bumi. Sedangkan garis berwarna
ungu menunjukkan batas-batas lempeng yang
mengitari Indonesia
Hasil yang didapatkan pada gempa 2
September 2009 bidang nodal 1 mempunyai strike
240°, dip 47°, dan rake 87°. Sedangkan pada bidang
nodal 2 mempunyai strike 64°, dip 43° dan rake
94°. Sumbu kompresi berada di pinggir atas
kuadran dilatasi dengan azimuth -28° dan plunge
2°. Sumbu dilatasi berada di tengah kuadran
kompresi dengan azimuth 106° dan plunge 87°.
Gambar 9 Diagram mekanisme sumber hasil
penyelesaian bidang sesar dari hasil penelitian
Pada gambar 9 distribusi data polaritas ditunjukkan
oleh warna merah muda penuh (up) yang merupakan
kompresi dari gerak awal gelombang P, dan warna
merah muda garis (down) yaitu dilatasi. Dapat
diketahui dari gambar 9 bahwa dengan persebaran
polaritas lebih didominasi dengan dilatasi maka
gerak awal gelombang P adalah mendekati sumber
gempa. Hasil pengeplotan data yang berupa diagram
mekanisme tersebut dapat diperoleh parameter
sesarnya, yaitu strike, dip, dan rake pada bidang
nodal 1 dan bidang nodal 2. Strike adalah arah garis
horizontal yang terletak pada bidang yang
bersangkutan (diukur dari arah utara ke timur
menghadap arah yang memberikan kemiringan ke
kanan), dip adalah sudut kemiringan bidang diukur
secara tegak lurus strike (diukur dari pinggir), rake
atau slip adalah sudut yang dibentuk oleh arah slip
penyesaran dengan horizontal.
Selain itu dengan menggunakan parameterparameter sesar, dalam menentukan jenis sesar juga
dapat diketahui dari gambar diagram mekanisme
sumber hasil pengeplotan, jika pusat diagram
(hiposenter) berada di dalam kuadran kompresi
(daerah yang diarsir), atau sumbu T terletak satu
kuadran dengan fokus, maka diinterpretasikan
sebagai gempabumi berpola, sesar naik (thrust
fault). Jika pusat diagram (hiposenter) berada di
dalam kuadran dilatasi (daerah yang tidak diarsir
atau putih), atau sumbu P terletak satu kuadran
dengan fokus, maka diinterpretasikan sebagai
gempabumi berpola, sesar turun (normal fault). Jika
pusat diagram (hiposenter) berada atau dekat dua
garis nodal, maka disebut mekanisme strike slip.
Dan dari gambar 9, dapat dilihat dengan jelas
bahwa pusat diagram berada di dalam kuadran
kompresi (daerah yang diarsir), sehingga dapat
diinterpretasikan sebagai gempabumi berpola naik.
Hal ini berarti pada sesar ini blok naik relatif
terhadap blok dasar oleh karena gaya kompresi dan
dilatasi yang diberikan.
Gambar 8 Peta lokasi gempa Sukabumi
Sehingga berdasarkan parameter tersebut diperoleh
besarnya dip ialah δ = 0° atau δ = 90°dan besarnya
rake adalah 0° ≤ λ ≤ + 180°. Dari situlah dapat
diketahui bahwa gempa yang terjadi pada tanggal 02
September 2009 di Sukabumi dari hasil penelitian
ini merupakan sesar naik.
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
488
Merdiani R., dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
Gambar 10 Hasil penelitian menunjukkan gempa
Sukabumi 02 September 2009 adalah sesar naik
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :
1. Diperoleh parameter sesar gempa utama di
Sukabumi pada tanggal 02 September 2009
untuk nodal plane 1 mempunyai harga strike
240°, dip 47°, dan rake 87° dan pada nodal
plane 2 mempunyai strike 64°, dip 43°, dan rake
94°.
2. Berdasarkan parameter sesar, maka gempa
utama dan susulan yang terjadi di Sukabumi
pada tanggal 02 September 2009 merupakan
sesar naik.
6. UCAPAN TERIMAKASIH
Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika
Yogyakarta
7. DAFTAR PUSTAKA
1. Borman, Peter; Bauhmbach, Michael; Bock,
Ghunter; Grosser, Helmut; Choy, George;
Boatwright, J.L., “Seismic Source and Source
Parameters”.
2. Sri W.H. Penentuan Magnitudo Momen
Gempabumi
Menggunakan
Amplitudo
Gelombang P(Mwp) Metode Tsuboi. Skripsi,
Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dam Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta (2008)
3. Studi Atenuasi Intensitas Gempa Terhadap Jarak
Berdasarkan Data Makroseismik (Studi kasus :
Gempabumi Yogyakarta Tanggal 26 Mei 2006)
Edy.Kusnandar
Available:
http://www.bbmgwil2.bmg.go.id/
publikasi/LKA--atenuasi%20terbaru2fixend.doc
4. Reid, H.F., The Mechanics of the Earthquake:
The California Earthquake of April 18, 1906.,
Report of the State investigation Committee.,
Caregie Institution of Washington, D.C, 1910;
Vol. 2
5. Djoko Santoso, Pengantar Teknik Geofisika ITB
Bandung (2002)
Merdiani R., dkk
489
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
LAMPIRAN
No
Stasiun
Pola
ritas
Latitude
Longi
tude
Ele
vasi
Tabel Data Gempa Di Lokasi Sukabumi (Dari BMKG
dan Havard USGS)
Tanggal 02 September 2009, waktu 07.55.02 UTC,
depth 63 km, mb 7.8 SR, latitude 8.20, longitude 107.21
29
DAV
D
7.07
125.579
145
30
TATO
D
24.975
121.497
157
31
JAVC
C
48.8591
17.6707
828
Lati tude
Longi
tude
Ele
vasi
32
KHC
C
49.1309
13.5782
700
No
Stasiun
Pola
ritas
1
SKJI
D
-7.0053
106.563
99
33
KRUC
C
49.0619
16.3952
341
2
CBJI
D
-6.6981
106.935
1014
34
OKC
C
49.8375
18.1472
272
3
DBJI
D
-6.5538
106.75
212
35
PRU
C
49.9883
14.5417
302
4
CLJI
D
-7.7187
109.015
50
36
PVCC
C
50.5282
14.5690
311
5
TGJI
D
-6.868
109.121
41
37
TREC
C
49.2948
15.4871
599
6
SBJI
D
-6.1117
106.132
64
38
VRAC
C
49.3084
16.5933
470
7
XMS
D
-10.481
105.652
245
39
APE
C
37.0689
25.5306
620
8
UGM
D
-7.9125
110.523
350
40
CSS
C
34.9611
33.3310
396
9
PCJI
D
-8.1947
111.177
693
41
EIL
C
29.6699
34.9512
210
10
LWLI
D
-5.0175
104.059
935
42
IBBN
C
52.3063
7.7592
140
11
PWJI
D
-8.0219
111.804
213
43
ISP
C
37.8433
30.5093
1100
12
KRK
D
-8.1522
112.451
331
44
KARN
C
35.4019
23.9174
420
13
MNA
C
-4.45
102.917
0
45
KBS
C
78.9256
11.9417
77
14
PMBI
D
-2.927
104.772
30
46
KMBO
C
-1.1268
37.2523
1940
15
GMJI
D
-8.2733
113.444
79
47
KWP
C
49.6305
22.7078
463
16
BLJI
D
-7.7455
113.595
251
48
LAST
C
35.1611
25.4786
870
17
KMM
D
-7.0412
113.916
43
49
MALT
C
38.3134
38.4273
1120
18
ABJI
C
-7.7957
114.234
141
50
MORC
C
49.7766
17.5428
740
19
DNP
C
-8.6774
115.21
58
51
MTE
C
40.3997
-7.5442
815
20
KSM
C
1.4733
110.308
66
52
RSZ
C
47.9184
19.8944
940
21
KOM
D
1.7922
103.847
49
53
RGN
C
54.5477
13.3214
15
22
KAPI
D
-5.0142
119.752
300
54
RUE
C
52.4759
13.7800
40
23
IPM
C
4.4795
101.025
247
55
SANT
C
36.371
25.459
540
24
KUM
D
5.2902
100.649
74
56
SIVA
C
35.0175
24.8100
95
25
RKM
C
6.0443
116.215
830
57
STU
C
48.7719
9.1950
360
26
LUWI
D
-0.939
122.793
0
58
SUMG
C
72.5763
-38.4539
3240
27
LDM
C
5.1777
118.498
177
59
SUW
C
54.0125
23.1808
152
28
MBWA
C
-21.159
119.731
194
60
TIRR
C
44.4581
28.4128
77
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
490
Merdiani R., dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
No
Stasiun
Pola
ritas
Lati tude
Longi
tude
Ele
vasi
61
VSU
C
58.4620
26.7347
63
62
WLF
C
49.6646
6.1526
295
63
ZKR
C
35.1147
26.2170
270
64
BFO
C
48.3311
8.3303
598
65
ESK
C
55.3167
3.2050
242
66
ANTO
C
39.8689
32.7936
883
67
GNI
C
40.0530
44.7240
1460
68
GRFO
C
49.6919
11.2217
325
69
KONO
C
59.6491
9.5982
216
70
SFJD
C
66.9967
50.6152
365
Merdiani R., dkk
491
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
492
Merdiani R., dkk