BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMODELAN DEFORMASI CO-SEISMIC

Transkripsi

1 BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMODELAN DEFORMASI CO-SEISMIC Berikut ini akan di jelaskan pengukuran GPS di segmen Aceh, strategi pengolahan data dan pemodelan deformasi dengan menggunakan program RNGCHN, untuk memperoleh besarnya pergeseran pada titik-titik batas, baik itu batas negara maupun batas daerah. IV.1 Pengukuran GPS di Segmen Aceh Untuk melihat mekanisme dari gempa bumi Aceh 2004 serta pengaruh dan besarnya deformasi co-seismic-nya dapat dilakukan salah satunya dengan memanfaatkan teknologi Global Positioning System (GPS). Data GPS dapat dengan baik melihat deformasi yang mengiringi tahapan mekanisme terjadinya Gempa Bumi. Data GPS dalam pemonitoran deformasi co-seismic ini diperoleh dari kegiatan survei penelitian. Survey lapangan di cari titik-titik yang masih utuh tidak rusak akibat terjangan tsunami. Dalam tugas akhir ini dipakai besaran parameter faults, hasil dari program SEAMERGES yaitu besaran slip (U1, U2, U3), dip angle, depth, strike, letak patahan (x dan y)serta lebar dan panjang bidang patahan (geometri patahan). Besaran parameter ini di dapat dari data GPS hasil dari survey program SEAMERGES (South East Asia Mastering Environmental Research with Geodetic Space Technique) yang telah mengumpulkan data-data GPS lebih dari 60 stasiun titik pengamatan yang berkaitan dengan pergerakan lempeng di Asia Tenggara Strategi pengukuran co-seismic deformation gempa Aceh 2004 dilakukan dengan cara membandingkan koordinat titik-titik kontrol yang telah memiliki nilai sebelum terjadinya gempa, dengan koordinat yang di cari setelah terjadinya gempa bumi. Ketika survey lapangan di cari titik-titik yang masih utuh atau tidak rusak akibat terjangan tsunami. Selain itu pada survei lapangan juga di pasang titik-titik baru guna pemantauan pergerakan tanah di sekitar Aceh pasca gempa bumi

2 Berdasarkan hasil perhitungan, besarnya co-seismic deformation akibat gempa Aceh 2004 di beberapa titik pantau near field adalah sebagai berikut: titik Banda Aceh terdeformasi 2.4 meter, titik pulau Sabang telah terdeformasi 1.8 meter, Sigli mengalami deformasi 70 centimeter, titik Meulaboh terdeformasi 1.9 meter dan Lok Nga terdeformasi sebesar 2.7 meter (Irwan dan Andreas, 2005). Dari hasil co-seismic deformation gempa Aceh 2004, kita kemudian membuat model co-seismic slip (pergeseran pada bidang sesar) dengan menggunakan formula elastic half space modeling (Okada 1999). Input parameter utama yaitu vektor coseismic deformation, kemudian beberapa parameter untuk pendekatan model yaitu geometri bidang patahan (panjang dan lebar bidang sesar), letak patahan (x dan y), depth, strike serta informasi sudut kemiringan bidang sesar. IV.2 Persiapan Pengolahan Sebelum melakukan pegolahan data dengan menggunakan elastic half space modeling, ada beberapa hal yang harus dipersiapkan trelebih dahulu, yaitu: 1. Perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) Perangkat lunak yang digunakan dalam pengolahan citra ini yaitu: Pograman RNGCHN yang dioperasikan dalam sistem operasi Linux. SKI PRO MATLAB Microsoft Office. 2. Data Data yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : Daftar koordinat titik pangkal Republik Indonesia Daftar koordinat titik landas kontinen RI-malaysia di selat Malaka Daftar koordinat titik trijunction, serta titik batas seabed RI-India-Thailand Daftar koordinat titik-titik batas provinsi ( Aceh-Sumut) dan kabupaten di Aceh (batas antara Aceh Barat, Aceh Besar dan Kabupaten Pidie) 35

3 Data fault berupa besaran parameter dari fault sepserti letak fault (x dan y), α, f, d, δ, µ, besaran slip (U1, U2 dan U3), lebar dan panjang bidang patahan (L dan W). Data fault ini dapat dilihat pada gambar IV.14 IV.2.1 Koordinat titik-titik batas Seluruh koordinat titik-titik batas tersebut diperoleh dalam bentuk koordinat geodetik dalam lintang dan bujur, yang didapat dari berbagai sumber, yaitu: Koordinat titik trijunction dan batas kontinen serta batas seabed ketiga negara di laut Andaman yang didapat dari persetujuan India-RI-Thailand, PERSETUJUAN THAILAND-INDIA-INDONESIA MENGENAI TITIK TRIJUNCTION DAN BATAS KE TIGA NEGARA DI SEKITAR LAUT ANDAMAN tanggal 22 Juni tahun TABEL IV.1 Koordinat titik trijunction dan batas kontinen serta batas seabed ketiga negara (RI-Thailand dan India) di laut Andaman (hasil perjanjian 22 Juni tahun 1978). NAMA BESAR KOORDINAT TRIJUNCTION LAT 7 47'00"N 95 31'48"E BATAS KONTINEN INDONESIA-INDIA LAT 7 46'6"N 95 31'12"E BATAS SEA-BED BOUNDARY THAILAND-INDIA LAT 7 48'00"N 95 32'48"E BATAS SEA-BED BOUNDARY THAILAND-INDONESIA LAT 7 46'1"N 95 33'1"E 36

4 Koordinat titik batas kontinen RI-Malaysia di selat Malaka yang dambil hanya 3 titik yang berada dekat dengan Aceh yang didapat dari Persetujuan Antara Pemerintah Republik Indonesia dan Pemerintah Malaysia Tentang Penetapan Garis Batas Landas Kontinen Antara Kedua Negara Tahun 1969 TABEL IV.2 Koordinat titik kontinen RI-Malaysia di selat Malaka (hasil perjanjian tahun 1969). NAMA BESAR KOORDINAT KONTINEN1 Lat 05º27.0 Long 98º17.5 KONTINEN2 Lat 04º55.7 Long 98º41.5 KONTINEN3 Lat 03º59.6 Long 99º43.6 Daftar koordinat titik-titik pangkal kepulauan RI ysng didapat dari Lampiran PP RI Nomor 38 Tahun 2002 Tanggal 28 Juni 2002 tentang Daftar Koordinat Geografis Ttitik-titik Garis Pangkal Kepulauan IIndonesia. Titik-titik yang diambil adalah titik-titik yang berada di daerah Aceh. TABEL IV.3 Koordinat titik titik pangkal (Lampiran PP RI Nomor 38 Tahun 2002 Tanggal 28 Juni 2002 tentang Daftar Koordinat Geografis Ttitik-titik Garis Pangkal Kepulauan IIndonesia) NAMA BESAR KOORDINAT Ug. Le Meule Lat 05 53' 50" U Long 95 20' 03" T Ug. Pidie Lat 05 30' 12" U Long 95 53' 16" T Ug.Peusangan Lat 05 16' 31" U Long 96 49' 57" T Tg. Jamboaye Lat 05 15' 04" U Long 97 29' 40" T P. Paru Buso Lat 05 13' 01" U Long 97 32' 54" T Ug. Peureula Lat 04 53' 38" U Long 97 54' 49" T 37

5 Kordinat beberapa titik-titik batas Kabupaten di Provinsi Aceh, yang didapat dari interpolasi pada peta rupa bumi, lembar peta nomor 0421, skala 1: Titik-titik batas daerah di Aceh antara Kabupaten Aceh Besar dan Kabupaten Pidie TABEL IV.4 Koordinat titik-titik batas Titik-titik batas daerah di Aceh antara Kabupaten Aceh Besar dan Kabupaten Pidie (dari interpolasi titik-titik batas pada garis batas pada peta skala 1:250000) NAMA BESAR KOORDINAT KAB1 LAT 5 00'00"N 95 48'9"E KAB2 LAT 5 3'48"N 95 43'34"E KAB12 LAT 5 10'00"N 95 48'6"E KAB13 LAT 5 16'11"N 95 45'57"E KAB14 LAT 5 22'23"N 95 44'10"E KAB15 LAT 5 26'26"N 95 45'57"E KAB16 LAT 5 35'7"N 95 43'34"E 38

6 Titik-titik batas daerah di Aceh antara Kabupaten Aceh Besar dan Kabupaten Aceh Barat TABEL IV.5 Koordinat titik-titik batas daerah di Aceh antara Kabupaten Aceh Besar dan Kabupaten Aceh Barat (dari interpolasi titik-titik batas pada garis batas pada peta skala 1:250000) NAMA BESAR KOORDINAT KAB3 LAT 5 4'17"N : 95 36'33"E KAB4 LAT 5 2'59"N : 95 31'47"E KAB5 LAT 5 00'00"N : 95 25'57"E KAB6 LAT 5 06'26"N : 95 36'41"E KAB7 LAT 5 12'16"N : 95 34'00"E KAB8 LAT 5 12'30"N : 95 26'00"E KAB9 LAT 5 13'41"N : 95 18'27"E KAB10 LAT 5 13'41"N : 95 18'27"E KAB11 LAT 5 10'00"N : 95 18'34"E 39

7 Titik-titik batas Provinsi Aceh dan Sumatra Utara., yang didapatkan dari interpolasi pada software Google earth. TABEL IV.6 Koordinat titik-titik batas Provinsi Aceh dan Provinsi Sumatra Utara (dari interpolasi titik-titik batas pada garis batas pada Google earth) NAMA BESAR KOORDINAT TITIK PROV 1 LAT 2 10'22.53"N : 98 7'30.78"E TITIK PROV 2 LAT 2 23'17.36"N 98 6'4.66"E TITIK PROV 3 LAT 2 39'40.42"N 98 4'20.83"E TITIK PROV 4 LAT 2 56'15.02"N 97 52'42.76"E TITIK PROV 5 LAT 3 17'5.43"N 97 53'46.07"E TITIK PROV 6 LAT 3 40'21.59"N 97 45'52.48"E TITIK PROV 7 LAT 3 57'36.24"N 97 58'49.41"E TITIK PROV 8 LAT 4 11'53.86"N 98 15'8.34"E IV.2.2 Transformasi Koordinat titik-titik batas Seluruh koordinat titik-titik batas tersebut diperoleh dalam bentuk koordinat geodetik dalam lintang dan bujur, sehingga diperlukan suatu tranformasi ke bidang toposentrik yang satu sistem dengan data faults yang digunakan dalam program RNGCHN tersebut. Pada tahap pertama, titik-titik koordinat dalam sistem koordinat geodetik tersebut di ubah menjadi titik-titik koordinat dalam sistem geosentrik, untuk pada akhirnya diubah menjadi dalam sistem koordinat toposentrik. Pengubah menjadi titik-titik koordinat dalam sistem geosentrik ini dengan bantuan software SKI PRO. Sehingga diperoleh koordinat dalam sistem geosentrik. 40

8 TABEL IV.7 Hasil transformasi titik-titik koordinat pada pada software SKIPRO dari sistem geodetik ke sistem koordinat geosentrik NAMA X (m) Y (m) Z (m) kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kab kontinen kontinen kontinen jamboaye lemeule parubuso peureula peusangan pidie KONT-INA-IND SEABED-THAI-INA SEABED-THAI-IND TRIPLEJUNCTION prov prov prov prov prov prov prov prov

9 Oleh karena Sistem koordinat toposentrik faults ini bersifat lokal, dengan salib sumbu nol yang tidak diketahui, maka dicari titik sekutu yang memiliki koordinat di kedua sistem. Titik sekutunya adalah titik fault, dengan koordinat : Toposentrik: e = m n = m u = 0 m Geosentrik x = m y = m z = m Geodetik Lat = 5 0 U lon = 95 0 T h = 0 m Dengan titik sekutu tersebut,maka koordinat geosentrik tersebut dapat diubah kedalam sistem koordinat yang satu sistem dengan fault file. Trnsformasi ini menggunakan software MATLAB dengan rumus: Dengan: Formulasi transformasi titik P pada koordinat geosentrik ke koordinat toposentrik, relatif terhadap Q (slide kuliah IHG 2, Prijatna dan Kuntjoro, 2005) Dimana: titik P adalah titik yang dicari besar koordinat toposentriknya, dengan titik sekutu adalah titik Q yang dianggap sebagai pusat salib sumbu sistem koordinat toposentrik lokal tersebut. 42

10 ϕ dan λ adalah lintang dan bujur pada sistem koordinat geodetik. x, y, z adalah koordinat dalam sistem geosentrik N, e dan u, adalah koordinat dalam sistem koordinat toposentrik Gambar IV.1. letak titik P pada sistem koordinat toposentrik, relatif terhadap Q (Prijatna, Kuntjoro, 2005) Hasil dari penghitungan diatas adalah transformasi koordinat dari sistem koordinat geosentrik ke sistem toposentrik, dengan asumsi bahwa titik Q memiliki besar koordinat n = 0, e = 0 dan u = 0. sedangkan pada kenyatannya koordinat Q memiliki besar koordinat toposentrik yaitu: e = m n = m u = 0 m, sehingga setelah didapatkan hasil perhitungan diatas perlu ditambahkan pengaruh pergeseran akibat titik nol sementara di titik Q ke titik nol pada salib sumbu koordinat toposentrik lokal tersebut. Hasil koordinat toposentrik ini diplot di MATLAB dan dapat dilihat pada Lampiran 3. Dengan begitu maka semua koordinat yang didapatkan berada pada satu sistem koordinat toposentrik lokal yang satu sistem dengan besaran faults pada program RGNCHN. 43

11 TABEL IV.8 Hasil transformasi titik-titik koordinat batas pada sistem koordinat toposentrik No Nama Titik Koordinat Toposentrik east (km) north (km) up (km) 1 titik kontinen titik kontinen titik kontinen3 1, titikkab titikkab titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik lemeule titik parubuso titik peureula titik peusangan titik pidie titik jamboaye titik kont_ina_ind titik seabed_thai_ina titik seabed_thai_ind titik TRIPLEJUNCTION titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titikprov

12 IV.3 Pemodelan Deformasi Co-seimic Pergeseran pada permukaan bumi akibat gempa bumi biasa disebut deformasi coseismic. Deformasi co-seismic menyediakan informasi tentang sumber sismik pada patahan. Pengukuran deformasi co-seismic memerlukan pengukuran sebelum gempa bumi terjadi, bahkan stasiun survei harus dekat dengan episenter untuk memperoleh deformasi yang signifikan, karena magnitudo sinyal dirusak oleh invers dari kuadrat jarak dari sumber gempa (Aki, Richard, 1980). Untuk menerangkan deformasi co-seismic, Geometri dari co-seismic slip dapat kita tentukan dengan menggunakan pemodelan matematik. Model yang terkenal yaitu elastic half space modeling (Okada 1992 dalam vigny 2004) sebuah model sederhana dari dislokasi pada sebuah elastic half space yang bisa memberikan suatu pendekatan yang baik. Parameter-parameter yang dibutuhkan diantaranya nilai deformasi di permukaan (surface) sekitar daerah gempa, sebaran gempa susulan (afterschok), informasi dip angle dari bidang sesar (fault plane), dan parameter kondisi fisis batuan (rigiditas) (Andreas, 2007). Program RNGCHN menggunakan formulasi dislokasi okada (1985), maka bidang dislokasi ini (x1, x2, x3) menjadi uj (ξ1, ξ2, ξ 3 ) melintang pada permukaan Σ pada sebuah medium isotropic adalah formulasi dislokasi okada (1985) (1) Dimana: δjk : the Kronecker delta λ dan µ : koefisien lames νk : arah kosinus dari garis normal ke elemen permukaan dσ u i j adalah i th komponen dari displacement pada (x 1,x 2,x 3 ) sampai j th (ξ 1,ξ 2,ξ 3 ) 45

13 Gambar IV.2 hubungan pergeseran pada permukaan dan pada fault Dan kita mengasumsikan permukaan bumi datar untuk menyederhanakan model. Dislokasi mungkin bisa sebuah titik atau suatu luasan dengan dimensi (L x W) km. Dalam kasus lain, slip pada bidang fault adalah vektor dengan komposisi U1, U2, U3. Pada penggunaan program RNGCHN ini, digunakan mapfile atau grdspec file, dengan input koordinat-koordinat titik batas, yang sebelumnya ditransformasikan pada sistem toposentrik yang satu sistem dengan fault file (besaran parameter dari fault seperti x, y, α, f, d, δ, µ,u1, U2, U3, L, W) yang didapat dari hasil pengolahan oleh SEAMERGES. Untuk memproses data pada program RNGCHN ini digunakan mapfile atau grdspec file dengan 2 bagian, yakni coseismic_north.grdspec dan coseismic_east.grdspec. Satunya adalah untuk memperoleh pergeseran deformasi coseismik pada arah northing serta lainya adalah untuk memperoleh pergeseran deformasi pada arah easting. Berikutnya ditampilkan tampilan grdspec file pada program RGNCHN. 46

14 Gambar IV.3. tampilan grdcpec file dengan nama coseismic_north.grdspec yaitu untuk komponen northing 47

15 Gambar IV.4. tampilan grdcpec file dengan nama coseismic_east.grdspec yaitu untuk komponen easting fault file (besaran parameter dari fault seperti x, y, α, f, d, δ, µ,u1, U2, U3, L, W) yang didapat dari hasil penelitian program SEAMERGES dapat dilihat pada gambar Gambar IV.5. Gambar IV.5. tampilan fault file, dengan nama coseismic.faults 48

16 Gambar IV.6 tampilan output coseismic_north.out Gambar IV.7. tampilan output coseismic_east.out 49

17 IV.4 Hasil Pemodelan Deformasi Co-seimic Dengan tahapan seperti di jelaskan diatas tadi, maka didapatkan suatu vektor pergeseran untuk arah easting dan northing, yang kemudian dicari vektor dan arahnya. Tampilan hasil pengolahan untuk komponen northing dapat dilihat pada gambar IV.6 dan tampilan hasil pengolahan untuk komponen easting dapat dilihat pada gambar IV.7. Setelah ke dua komponen easting dan northing didapat, maka dilakukan penghitungan vektor dari pergeseran yang terjadi pada titik-titik batas tersebut, sehingga didapat besar resultan ke dua komponen dan arah dari deformasi co-seismic. Hasilnya dapat dilihat pada tabel IV.9 Hasil pengolahan RNGCHN. Kemudian hasil pengolahan pada program RGNCHN tersebut di plot manual pada gambar hasil pengeplotan titik-titik batas pada google earth, pengeplotan titik-titik batas pada google earth ini karena peta digital daerah-daerah titik-titik batas yang tidak tersedia atau sulit didapat. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar IV.8 sampai dengan Gambar IV.11. Plotingnya dipisah kedalam 4 gambar dan 3 inset gambar karena untuk mengeliminasi penumpukan garis panah vektor pergeseran. TABEL IV.9 HASIL PENGOLAHAN DI RGNCHN No Nama KoordinatToposentrik Vector pergeseran Titik East (m) North (m) u east(mm) u north(mm) Resultan (mm) Alpha (deg) 1 titik kontinen titik kontinen titik kontinen titikkab titikkab titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB titik KAB

18 17 titik KAB titik KAB titik KAB titik lemeule titik parubuso titik peureula titik peusangan titik pidie titik jamboaye titik kont Ina- Ind Titikseabed Thai-Ina Titikseabed Thai-Ind titik Triplejuncion titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titik prov titikprov

19 72.54 cm cm cm cm Gambar IV.8. Tampilan ploting deformasi co-seismic pada titik trijunction dan titik batas kontinen serta seabed di dekitar laut Andaman, grafik tanpa skala (Google earth) 52

20 24.47 cm cm cm cm cm cm cm 9.45 cm Gambar IV.9. Tampilan ploting deformasi co-seismic pada titik-titik batas provinsi, grafik tanpa skala (Google earth) 53

21 247.75cm cm cm cm cm Gambar IV.10. Tampilan ploting deformasi co-seismic pada batas daerah kabupaten Aceh Barat dan Aceh Besar (sebelum pemekaran), grafik tanpa skala (Google earth) 54

22 Gambar IV.11. Tampilan ploting deformasi co-seismic pada batas daerah kabupaten Aceh Besar dan kabupaten Pidie, grafik tanpa skala (Google earth) 55

23 152.37cm cm 27.75cm 60.12cm 32.29cm 22.52cm 40.71cm 12.97cm 39.57cm Gambar IV.12. Tampilan ploting deformasi co-seismic pada titik-titik batas landas kontinen Indonesia-Malaysia dan pada titik-titik pangkal grafik tanpa skala (Google earth) 56

24 Gambar IV.13 Hasil ploting pengukuran lapangan deformasi co-seismic (SEAMERGES) Gambar IV.14 Co-seismic slip model gempa Aceh-Andaman 2004 yang diperoleh dari hasil pemodelan elastic half space (Okada 1999), asumsi slip homogen, software RNGCHN (SEAMERGES) 57