NILAI PERCEPATAN MAKSIMUM GERAKAN TANAH DAERAH JAWA BAGIAN BARAT

Transkripsi

1 J. Sains Tek., Desember 006, Vol. 1, No. 3, Hal.: ISSN X NILAI PERCEPATAN MAKSIMUM GERAKAN TANAH DAERAH JAWA BAGIAN BARAT Suharno Jurusan Fisika, FMIPA,Universitas Lampung Jl. S. Brojonegoro No.1 Bandar Lampung Diterima 3 September 005, perbaikan 5 Januari 007, disetujui untuk diterbitkan Februari 007 ABSTRACT Research of the maximum horizontal acceleration of the ground motion was conducted in western of Java within 103 o 110 o long, 5 o 10 o lat. The earthquakes data were collected in period, with parameters of epicenters, focal depths and magnitudes. Gridding of the research area within interval 0,1 o due to calculate and distribute of the maximum vertical acceleration of the ground motion. The calculation is using Fukushima and Tanaka formula. Furthermore, the maximum horizontal acceleration of the ground motion can be calculated from of the maximum vertical acceleration of ground motion. The highest of the maximum horizontal acceleration of the ground motion is 0,055 cm s - situated at mostly around of 7, 48 o long, 107, o lat (surrounding of the area) and the lowest is 0,010 cm s - situated at mostly around of 6,6 o long, 108 o lat (surrounding of the Indramayu area). The distribution of the maximum horizontal acceleration of ground motion constrained by geological and structure situation. Keywords: maximum horizontal acceleration, maximum vertical acceleration, ground motion, geological and structure. 1. PENDAHULUAN Indonesia termasuk wilayah yang rawan terjadi gempa bumi, termasuk Pulau Jawa. Jawa bagian barat merupakan daerah yang laju pembangunannya cukup pesat. oleh karena itu dalam rangka melaksanakan pembangunan perlu memperhatikan resiko akibat gempa. Atas dasar tersebut penulis melakukan penelitian mengenai nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah yang ditimbulkan oleh getaran gempa. Dengan mengetahui distribusi nilai tersebut dapat digunakan untuk melakukan perencanaan pembangunan berdasarkan tingkat resiko akibat gempa bumi. Penelitian ini bermaksud untuk menggambarkan distribusi percepatan maksimum gerakan tanah di daerah Jawa bagian barat.. METODE PENELITIAN.1. Tinjauan Geologi Derah Penelitian Geologi daerah ini dikelompokkan menjadi 4 lajur 1,) (Gambar 1) yang terdiri dari: A. Lajur Utara, meliputi dataran rendah, memanjang dari s.d., sepanjang km. Batuan lajur ini sebagian besar terdiri dari endapan alluvial dari endapan laut Tersier, endapan sungai dan lahar gunung api pedalaman. B. Lajur, terletak di selatan Lajur Utara, memanjang dari Jasinga (dekat perbatasan Banten) sampai ke sungai Pemali, Bumiayu (Jawa Tengah), terdiri dari perbukitan dan pegunungan sepanjang ± 350 km. Wilayah ini merupakan antiklinorium dari pelipatan lapisan Neogen dengan banyak intrusi vulkanik. Pada bagian timur banyak terdapat gunung api muda, seperti Komplek. C. Lajur Gunungapi Tengah, terdiri dari jalur depresi longitudinal, memanjang dari melalui lembah Citandui (), dan berakhir di Segara Anakan, sepanjang ± 350 km. Menurut bentuk subyeknya merupakan bagian atas dari geoantiklinal Jawa yang telah terjadi patahan pada masa Tersier-Akhir. Lajur ini sebagian besar terdiri dari endapan vulkanik muda dan endapan alluvial, diselingi bukit batuan Tersier. D. Lajur Pegunungan an, adalah pegunungan di selatan Jawa bagian barat yang memanjang dari Ujung Kulon sampai ke Nusa Kambangan, sebelah selatan Cilacap. Lajur ini memanjang sekitar ± 450 km. Daerah ini meliputi daerah: (a) Jampang, (b) Pengalengan dan (c) Karangnunggal... Gempa Bumi Stress didefinisikan sebagai gaya per luas tempat gaya bekerja. Ketika gaya diaplikasikan pada suatu bagian, stress adalah rasio dari gaya terhadap luas tempat gaya diaplikasikan. Bila bumi mengalami perubahan secara terus menerus baik dari dalam ataupun luar, maka batuan di dalam bumi akan mengalami tekanan 006 FMIPA Universitas Lampung 167

2 Suharno Nilai Percepatan Maksimum Jasinga Lajur Utara Lajur Lajur Gunungapi Tengah Lajur Pegunungan an Gambar 1. Lajur geologi daerah Jawa bagian barat atau stress. Jika stress itu berlangsung terus menerus dan dalam waktu yang cukup lama, maka terjadi akumalasi (penimbunan) energi. Bila batuan tersebut tidak mampu lagi menahan stress, maka akan terjadi pelepasan energi yang dapat berupa panas atau gelombang elastis yang menjalar melalui bagian dalam bumi. Hal ini yang kita kenal sebagai gempa bumi. Gempa bumi dibedakan menjadi 3 sesuai dengan sebab terjadinya yaitu: (1) Gempa Runtuhan atau Terban, gempa yang terjadi karena adanya aktivitas runtuhan. Biasanya terjadi pada daerah pertambangan dan daerah longsor di lereng gunung. Gempa ini digolongkan sebagai gempa kecil. () Gempa Vulkanik, gempa yang terjadi akibat aktivitas magma pada gunung berapi. Gempa ini bersifat lokal. (3) Gempa Tektonik, gempa yang terjadi karena adanya pelepasan energi yang disebabkan aktivitas lempeng tektonik. Gempa ini mempunyai energi besar, sehingga dapat tercatat sekalipun jaraknya cukup jauh. Biasanya gempa ini terjadi di daerah pertemuan lempeng, patahan atau daerah penyusupan lempeng (Subduction) 3, 4, 5)..3. Parameter Gempa Parameter gempa yang penting antara lain: (1) Episenter adalah pusat gempa di permukaan bumi, biasanya dinyatakan dengan lintang dan bujur. () Kedalaman fokus (pusat gempa). Fokus gempa bumi disebut hiposenter, dinyatakan dalam kilometer dari permukaan bumi atau dinyatakan dengan jari-jari bumi. (3) Magnitudo adalah energi gelombang seismik yang dipancarkan sumber gempa (kekuatan gempa bumi), dapat dihitung dari jumlah energi yang dilepaskan sumber gempa. (4) Kekuatan gempa juga dinyatakan dalam skala intensitas. Intensitas dapat dihitung berdasarkan pengamatan langsung terhadap kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Intensitas dapat menggambarkan harga kekuatan pada pusat gempa. Magnitudo gempa dihitung dari catatan alat, sedangkan intensitas didasarkan atas akibat langsung dari getaran gempa bumi. Magnitudo mempunyai harga untuk sebuah gempa, tapi intensitas berubah dengan perubahan tempat. Intensitas terbesar pada umumnya terdapat di daerah episenter, biasanya menurun fungsi jarak ke semua jurusan. Untuk dapat menentukan secara tepat besarnya intensitas diperlukan tenaga ahli yang berpengalaman. Di Indonesia, intensitas biasanya dinyatakan dalam skala MMI (Modified Mercally Intensity). (5) Magnitudo surface wave (Ms) adalah magnitudo yang dihitung berdasarkan atas gelombanggelombang permukaan. Secara historis, magnitudo surface wave pertama kali dihitung oleh Gutenberg dan Richter 6). Gutenberg 7) memberikan persamaan yang didasarkan atas amplitudo gerakan tanah maksimum, dan dari tahun 1949 sampai 1959 para pengikutnya menghitung amplitudo empiris yang serupa untuk berbagai stasiun 8). Hubungan antara magnitudo body wave dan surface wave 9) seperti tampak pada Persamaan (1): Mb =,5 + 0,63 Ms (1) dengan Mb adalah magnitudo body wave dan Ms adalah magnitudo surface wave..4. Percepatan Tanah Bila gempa terjadi, maka faktor yang berpengaruh langsung terhadap bangunan adalah faktor percepatan tanah permukaan akibat gelombang gempa. Faktor inilah yang merupakan titik tolak dari perhitungan bangunan tahan gempa. Dengan asumsi bahwa getaran gempa merupakan gelombang Sinusoida, maka percepatan tanah dapat dirumuskan seperti Persamaan (): A T a = 4 π () FMIPA Universitas Lampung

3 J. Sains Tek., Desember 006, Vol. 1, No. 3 dengan a adalah percepatan getaran tanah, A adalah amplitudo getaran, T adalah periode getaran. Secara fisis percepatan tanah tergantung pada amplitudo getaran tanah di permukaan bumi dan periode getaran. Harga percepatan tanah dipengaruhi oleh magnitudo gempa, kedalaman sumber gempa, jarak episenter dan keadaan tanah. Beberapa cara untuk menentukan percepatan tanah akibat gempa bumi adalah: (1) Pengukuran menggunakan alat Strong Motion Accelerograph. () Pengamatan atau observasi berdasarkan hubungan antara percepatan dengan intensitas gempa. (3) Perhitungan empiris..5. Perhitungan Analitik Untuk mengetahui kekuatan goncangan suatu daerah diperlukan alat Accelerograph. Di Indonesia, jumlah alat yang sudah terpasang masih terlalu sedikit, sehingga data yang diperoleh kurang memadai. Padahal data percepatan tanah sangat dibutuhkan bagi rancang bangun infrastruktur tahan gempa. Karena pentingnya data tersebut, maka para ahli merumuskan secara empiris untuk menghitung nilai percepatan gerakan tanah. Rumus tersebut merupakan pengembangan dan penyempurnaan rumus-rumus sebelumnya, menjadi rumusan terbaru pada Persamaan (3) 10, 11). Log a = 0,41 Ms log (R + C(Ms)) 0,0034 R 1,69 a =(e 0,41Ms-0,0034R 1,69 )/(R+C(Ms)) (3) dengan C(Ms) = 0,03 x 10 0,41 Ms ; R = + h dengan a adalah percepatan tanah (km s - ), Ms adalah magnitudo surface wave (Skala Richter), C adalah konstanta magnitudo surface wave, R adalah jarak hiposenter (km), adalah jarak episenter (km) dan h adalah kedalaman (km). Apabila magnitudo surface wave tidak diketahui, maka magnitudo surface wave dapat diperoleh dengan Persamaan (4): Mb 5 Ms = (4) 0,63 Nilai percepatan yang dihitung di atas adalah percepatan vertikal (av), padahal percepatan gerakan tanah yang lebih berbahaya terhadap bangunan adalah percepatan horizontal (ah). Besarnya percepatan horizontal maksimum gerakan tanah dirumuskan pada Persamaan (5) 10) : a v a h = 5) 0,7.6. Prosedur Penelitian Data gempa yang digunakan pada penelitian ini adalah data tahun 1975 s.d yang tersebar pada daerah antara 103 o 110 o BT dan 5 o 10 o LS (Gambar 1). Data tersebut dikumpulkan oleh Badan Meteorologi Geofisika Pusat. Data gempa dihitung dan ditentukan terlebih dahulu magnitudo dan hiposenternya. Kemudian dipilih gempa yang > 4,5 Skala Richter dengan kedalaman 60 km, karena gempa tersebut sudah dapat menimbulkan dampak yang signifikan terhadap infrastruktur di permukaan bumi. Selanjutnya daerah yang diteliti dibuat grid dengan interval 0,1 o. Setiap titik grid dihitung percepatan vertikal maksimum gerakan tanahnya. Harga percepatan pada seluruh grid dipetakan menggunakan peta kontur berdasarkan nilai percepatan horizontal maksimum pergerakan tanah daerah penelitian. Jasinga 0,05 0,035 0,015 0,055 Gambar. Distribusi percepatan hori-zontal maksimum gerakan tanah. Interval kontur 0,005 cm s FMIPA Universitas Lampung 169

4 Suharno Nilai Percepatan Maksimum 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa Bagian Barat ditunjukkan pada Gambar. Skala terbesar adalah 0,055 cm s - yang terletak di sekitar daerah, berada pada sekitar koordinat 7,48 o LS, 107, o BT. Skala yang cukup besar (0,035- cm s - ), meliputi wilayah, Panimbangan, dan Garut. Daerah yang memiliki nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah sekitar 0,05-0,030 cm s - meliputi wilayah, dan sekitarnya. Daerah yang nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanahnya (0,00-0,05 cm s - ) meliputi wilayah sekitar, dan. Sedangkan harga percepatan horizontal maksimum yang paling kecil adalah 0,010 cm s - terletak di sekitar Indramayu, pada kordinat sekitar 6,6 o LS, 108 o BT. Daerah dengan nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah antara 0,050-0,030 cm s - meliputi Garut,, Sukabumi, Cianjur dan. Gambar 3. Peta jalan di wilayah Jawa bagian barat. Garis selain batas tepi wilayah menunjukkan jalan raya. 0,05 0,035 0,055 0,015 Gambar 4. Korelasi distribusi jalan dan percepatan maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa bagian barat FMIPA Universitas Lampung

5 J. Sains Tek., Desember 006, Vol. 1, No. 3 Lajur Utara Lajur Jasinga Lajur Gunungapi Tengah Lajur Pegunungan an 0,05 0,035 0,055 0,015 Gambar 5. Korelasi penyebaran batuan geologi dan distribusi percepatan maksimum gerakan tanah di wilayah Jawa bagian barat Analisis Berdasarkan Struktur Geologi Relief budaya seperti jalan dan tempat pemukiman hampir dapat dipastikan mengikuti keadaan struktur geologi suatu daerah. Secara garis besar struktur pembangunan jalan daerah Jawa bagian barat dapat dilihat pada Gambar 3. Pada masa lampau pembangunan wilayah pemukiman (perkampungan dan jalan) biasanya selalu mengikuti keadaan struktur geologi yang ada. Struktur geologi ini terbentuk akibat proses geologi dalam waktu cukup lama. Gempa bumi termasuk salah satu proses geologi yang dominan. Gempa-gempa besar biasanya memiliki pengaruh yang cukup signifikan terhadap terbentuknya struktur suatu wilayah tertentu. 3.. Analisis Berdasarkan Peta Geologi Secara geologi, Jawa bagian barat terbagi atas 4 lajur yaitu Lajur Utara, Lajur, Lajur Gunungapi Tengah dan Lajur Pegunungan an. Pada Gambar 5 terlihat bahwa distribusi percepatan gerakan tanah tampak berkorelasi kuat dengan penyebaran batuan geologi yang diwakili oleh empat lajur geologi di wilayah penelitian ini. Lajur Pegunungan an merupakan lajur geologi yang memiliki distribusi percepatan gerakan tanah paling tinggi, sehingga daerah ini dapat dikatakan daerah yang paling labil. Lajur termasuk daerah yang memiliki nilai percepatan gerakan tanah sedang, dengan nilai yang relatif tinggi berada di sekitar, Puncak-Cianjur dan sebelah selatan. Puncak dan sekitarnya merupakan semacam pusat konsentrasi percepatan gerakan tanah dengan nilai percepatan > 0,030 cm s -. Besarnya nilai percepatan gerakan tanah pada lajur dan Pegunungan an, erat hubungannya dengan banyaknya sesar pada daerah tersebut. Berdasarkan distribusi nilai percepatan maksimum horizontal pergerakan tanah, daerah Lajur Pengunungan an merupakan daerah paling rawan terhadap resiko gempa. 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Berdasarkan analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa: 1. Harga percepatan horizontal gerakan tanah terbesar adalah 0,055 cm s - terletak pada sekitar koordinat 7,48 o LS, 107, o BT (daerah dan sekitarnya). Harga yang paling kecil adalah 0,010 cm s - terletak pada sekitar koordinat 6,6 o LS, 108 o BT (daerah Indramayu dan sekitarnya).. Jalur jalan dan pemukiman penduduk berkorelasi positif dengan pola distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah, berarti bahwa distribusi nilai percepatan horizontal maksimum gerakan tanah pada penelitian ini dapat menggambarkan efek gempa yang terjadi pada masa lampau dan mendatang. 3. Pada Lajur dan Pegunungan an tampak ada korelasi timbal balik antara banyaknya sesar dan rumitnya tatanan geologi dengan pola kontur distribusi harga percepatan horizontal maksimum gerakan tanah. 006 FMIPA Universitas Lampung 171

6 Suharno Nilai Percepatan Maksimum 4. Semakin besar harga percepatan horizontal maksimum gerakan tanah mengisyaratkan bahwa semakin besar resiko gempa terhadap infrastruktur daerah Jawa bagian barat. 4.. Saran Perlu dilakukan penelitian mengenai nilai percepatan maksimum gerakan tanah akibat gempa bumi di seluruh wilayah Indonesia untuk mengantisipasi resiko kerusakan infrastruktur akibat gempa bumi. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Manajemen Badan Meteorologi Geofisika (BMG) Pusat yang telah bersedia memberikan data gempa bumi yang dipakai untuk penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA 1. Faruchi dan Santoso, B Atlas Indonesia dan Dunia, CV. Simplex,.. Sagita, L Distribusi Percepataj Gerakan Tanah di Propinsi Lampung Akibat Gempa Bumi, Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA Unila, Bandar Lampung. 3. Bahtiar Pola Tektonik Zona Subduksi Sumatra Bagian an. Universitas Indonesia,. 5. Mikumo, T dan Miyatake, T Earthquake sequence on functional fault model with non uniform strengths and relaksation times, Geophys. J. R. Astr. Soc. 59 : Guternberg, B. dan Richter, C.F On seismik waves, Beitr. Geophys, 47: hal Guternberg, B Seismological evidence for roots of mountains, Bull. Geol. Soc. Amer., 38 : Wibowo, B, H, K Perhitungan Percepatan Tanah Maksimum pada Struktur Permukaan di Daerah Pulau Jawa dan Sekitarnya, Skripsi Badan Meteorologi dan Geofisika,. 9. Bullen, K.E. dan Bolt, B.A An introduction to the theory of seismology, 4 th Edition, Cambridge University Press, New York. 10. Dewi, R.M Penentuan Percepatan Horizontal Maksimum Gerakan Tanah di Daerah Jawa Bagian Barat Berdasarkan Rumus Fukusima dan Tanaka, Skripsi S1 Jurusan Fisika FMIPA Unila, Bandar Lampung. 11. Adi, S, P., 1993, Percepatan Tanah Maksimum di Daerah Menado dan Sekitarnya, Balai Diklat Meteorologi dan Geofisika,. 4. Mitchell, B.J An-elasticity of the crustal upper mantle beneath the Pacific Ocean from the inversion of observed surface wave attenuation, J. Geophys. 46: FMIPA Universitas Lampung