PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2 SEPTEMBER 2009 BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P

Transkripsi

1 PENENTUAN JENIS SESAR PADA GEMPABUMI SUKABUMI 2 SEPTEMBER 2009 BERDASARKAN GERAK AWAL GELOMBANG P Merdiani Rahmania 1, Thaqibul Fikri Niyartama 2 dan Ari Sungkowo 3 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 LS dan 105 BT 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 LS and 105 BT 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 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 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 LS dan BT. 485

2 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. Daerah tektonik Sukabumi Jawa Barat 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 Indo- Australia. 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. 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 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. Gelombang P Gambar 2 Mekanisme gempabumi 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. 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

3 Gambar 4 Gerakan awal gelombang P pada stasiun pencatat gempa yang dipengaruhi oleh gaya compresi dan dilatasi 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 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 : Gambar 6 Simbul 3 macam patahan dasar 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 Sesar naik, jika δ 0 dan δ 90 dan 0 λ METODE Bahan Gambar 7 Parameter bidang patahan 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 487

4 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 terletak pada 8.20 LS dan 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 8 Peta lokasi gempa Sukabumi Sehingga berdasarkan parameter tersebut diperoleh besarnya dip ialah δ = 0 atau δ = 90 dan besarnya rake adalah 0 λ Dari situlah dapat diketahui bahwa gempa yang terjadi pada tanggal 02 September 2009 di Sukabumi dari hasil penelitian ini merupakan sesar naik. 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. 488

5 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 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: 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 Djoko Santoso, Pengantar Teknik Geofisika ITB Bandung (2002) 489

6 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 UTC, depth 63 km, mb 7.8 SR, latitude 8.20, longitude No Stasiun Pola ritas Lati tude Longi tude Ele vasi 1 SKJI D CBJI D DBJI D CLJI D TGJI D SBJI D XMS D UGM D PCJI D LWLI D PWJI D KRK D MNA C PMBI D GMJI D BLJI D KMM D ABJI C DNP C KSM C KOM D KAPI D IPM C KUM D RKM C LUWI D LDM C MBWA C DAV D TATO D JAVC C KHC C KRUC C OKC C PRU C PVCC C TREC C VRAC C APE C CSS C EIL C IBBN C ISP C KARN C KBS C KMBO C KWP C LAST C MALT C MORC C MTE C RSZ C RGN C RUE C SANT C SIVA C STU C SUMG C SUW C TIRR C

7 No Stasiun Pola ritas Lati tude Longi tude Ele vasi 61 VSU C WLF C ZKR C BFO C ESK C ANTO C GNI C GRFO C KONO C SFJD C

8 492