Analisis Pola Deformasi Interseismic Gempa Bengkulu 2007 dari Data GPS Kontinyu SuGAr

Transkripsi

1 Analisis Pola Deformasi Interseismic Gempa Bengkulu 2007 dari Data GPS Kontinyu SuGAr Tugas Akhir Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Oleh : Fery Mubyarto NIM PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana ANALISIS POLA DEFORMASI INTERSEISMIC GEMPA BENGKULU 2007 DARI DATA GPS KONTINYU SUGAR Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, Juni 2008 Penulis Fery Mubyarto NIM Pembimbing I Bandung, Juni 2008 Pembimbing Pembimbing II Dr. Irwan Meilano, ST, M.Sc. NIP Heri Andreas, S.T., M.T. NIP. AA Mengetahui Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Wedyanto Kuntjoro, M.Sc. NIP i

3 Abstrak Sumatra merupakan salah satu wilayah dengan aktifitas tektonik paling aktif di dunia. Sumatra mengakomodasi tumbukan lempeng Indo-Australia yang men-subduksi lempeng Eurasia dengan kecepatan 5-6 cm/tahun [Prawirodirdjo, 2000]. Manifestasi dari tumbukan tersebut telah menghasilkan serangkaian gempa bumi pada 12 dan 13 September 2007 di sekitar lepas pantai barat Bengkulu. Dengan memanfaatkan teknologi Global Positiong System (GPS), dapat diketahui pola pergerakan (deformasi) interseismic yang terjadi sebelum gempa. Dari pola deformasi interseismic hasil pengamatan GPS tersebut, diperoleh nilai kecepatan rata-rata (velocity rate) per tahunnya. Sehingga dapat diestimasi besarnya potensi energi gempa bumi yang akan terjadi di masa depan. Berdasarkan hasil analisis pola deformasi interseismic sebelum gempa Bengkulu 2007 dari data GPS kontinyu SuGAr (The Sumatran GPS Array), velocity rate titik-titik yang berada di sepanjang kepulauan Mentawai adalah ±2 cm/tahun, dan ±1 cm/tahun untuk titik-titik yang berada di sepanjang pantai barat pulau Sumatra. Kata kunci : GPS kontinyu, deformasi interseismic, velocity rate. ii

4 Abstract Sumatra is one of the most active tectonic set in the world. Sumatra accommodated the subduction of Indo-Australian plate through Eurasian plate for about 5-6 cm/year of velocity [Prawirodirdjo, 2000]. The result of the subduction has produced the 12 and 13 September 2007's Bengkulu Earthquake. With Global Positioning System (GPS) technology, the pattern of interseismic deformation before the earthquke can be learn. From the GPS data measurement, the velocity rate of interseismic deformation pattern can be able to determined. So the potential of the earthquake energy in the future can be estimated. Based to the interseismic deformation pattern analysis from the SuGAr (The Sumatran GPS Array) continuous GPS data before the 2007's Bengkulu eartquake, the velocity rate of the GPS station along the Mentawai forearc is about ±2 cm/year, and about ±1 cm/year on the Sumatra mainland. Keywords : Continuous GPS, interseismic deformation, velocity rate. iii

5 Kata Pengantar Bismillahirrahmaanirrahim. Dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, penulis panjatkan puji syukur Alhamdulillah hanya kepada-nya, yang telah memberikan taufik, hidayah inayah, sehingga dengan izin-nya akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tidak sedikit kendala yang dihadapi penulis dalam penyusunan tugas akhir ini, namun berkat doa serta bantuan, baik moril maupun materil, dari kedua orang tua serta keluarga, sahabat, dan para dosen pembimbing, maka tugas akhir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang setinggi-tingginya kepada : 1. Sekali lagi, Allah SWT, sebagai sang pencipta dan penguasa alam semesta beserta isinya. 2. Rasulullah SAW, sebagai panutan dalam berucap, bersikap, dan bertindak, bagi seluruh umat manusia di dunia. 3. Orang tua, yang telah membuat, melahirkan, merawat, mendidik penulis hingga menjadi seperti sekarang ini. Tanpa mereka aku tak ada. Seluruh keluarga yang telah mendukung, terutama Aa dan Wamin. 4. Istriku tercinta Rita, atas cinta, kasih, sayang, perhatian, dan kesabaran dan kesetiaannya selalu mendampingi penulis dalam suka dan duka, senang dan sedih, kaya dan miskin, hingga akhirnya lulus juga. Terima Kasih sayang. 5. Anakku tersayang Gea, atas keceriaan dan kepolosannya, tetaplah menjadi bintang kecilku. Piyuu Pak Irwan Meilano, yang telah dengan sabar membimbing penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. Berangkat dari kekaguman kepada beliaulah, penulis memutuskan untuk mengambil tema tugas akhir ini. Nuhun. 7. Pak Heri Andreas, sebagai pembimbing sekaligus teman yang bisa dijadikan tempat untuk mencurahkan keluh kesah penulis dalam menjalani dan mencari arti kehidupan ini. Nuhun. iv

6 8. Para penguji, Pa Agung sekaligus dosen wali, Pa Tono dosen wali 2001 juga, Bu Dina, Pa Irwan G., yang dengan kemurahan hatinya telah meluluskan penulis yang merasa sangat banyak kekurangan ketika sidang. Terima kasih. 9. Dosen dan stapp KK geodesi lainnya, yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, seperti Pa Hasan, Pa Piping, Pa Bambang (kuadrat), Pa Mipi...eh jadi disebutkan ari kitu mah atuh nya. Nuhun pokona mah lah. 10. Pa Ketut dan kawan-kawan di CRS lainnya yang berkenan menampung penulis untuk berbagi kemenangan dan kekalahan, Asep banyak berlatih lagi, Kang Firman, Kang Soni, Kang Ian, Iduy kawan seperjuangan (akhirnya kita lulus juga duy menyusul kawan-kawan kita yang sudah lebih dulu mengarungi kerasnya dunia kerja, ngan iraha boga kabogoh?). 11. Stapp TU, yang dengan sabar melayani mahasiswa yang susah diatur, termasuk sayah, kanggo Pa Dudi, Pa Ujum, Pa Ucu, Pa Iyus, Pa Dudung, Pa Dadang, dan tak lupa additional player Pa Ule, Nuhun. 12. Barudak IMG, kita kompak pasti djaja...(lain Pa Aja nu sok nganteur surat...). 13. Terimakasih juga untuk siapa saja yang menyempatkan membaca kata pengantar yang sangat tidak epektip inih. 14. Saha deui nya...geus welah. Terimakasih, Nuhun kasadayana. Do our best and let's God do the rest. Okay Semoga Allah SWT membalas lebih dan lebih lagi segala kebaikan yang telah diberikan. Yang baik datangnya dari Allah dan yang buruk adalah dari penulis, semoga kiranya buku ini berguna. Amiin. Bandung, Juni 2008 Penulis, v

7 Daftar Isi Abstrak Abstract Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel i ii iii v vii ix BAB I Pendahuluan Latar Belakang Maksud dan Tujuan Penelitian Ruang Lingkup Pembahasan Manfaat Penulisan Metodologi Penelitian Sistematika Pembahasan 5 BAB II Studi Potensi Gempa Bumi dengan GPS Definisi Gempa Bumi Tektonik Lempeng Elastic Rebound Theory Earthquake Geodesy Siklus Gempa Bumi Deformasi Interseismic Sebagai Salah Satu Parameter Studi Potensi Gempa Bumi 17 BAB III Deformasi Interseismic di Zona Subduksi Sumatra Data Catatan Sejarah Gempa Besar di Zona Subduksi Sumatra Tektonik Setting Zona Subduksi Sumatra Gempa Bengkulu vi

8 3.4 Pola Deformasi Interseismic Gempa Bengkulu 2007 dari Data GPS Kontinyu SuGAr Timeseries Sebelum Gempa Bengkulu Reduksi Efek Pergerakan Sunda Block Vektor Pergeseran Sebelum Gempa Bengkulu Pemodelan Pola Deformasi Interseismic Sebelum Gempa Bengkulu BAB IV Analisis Pola Deformasi Interseismic Gempa Bengkulu Analisis Vektor Pergeseran Sebelum Gempa Bengkulu Analisis Hasil Perbandingan Data Pengamatan GPS dengan Model 50 BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 53 Daftar Pustaka LAMPIRAN Lampiran 1 Transformasi Koordinat Gosentrik ke Toposentrik Lampiran 2 Script Fourier Transform Lampiran 3 Hasil Linear Fitting dari Timeseries Data GPS Lampiran 4 Script Efek Pergerakan Sunda Block Lampiran 5 Script Pemodelan Elastic Half Space Lampiran 6 Command Line Plotting di GMT vii

9 Daftar Gambar Gambar 1.1 Lokasi pusat terjadinya gempa Bengkulu Gambar 1.2 Diagram alur metodologi penelitian 4 Gambar 2.1 Kerapatan gempa tektonik di dunia 6 Gambar 2.2 Sejarah pembentukan lempeng dan benua 7 Gambar 2.3 Lempeng-lempeng tektonik di dunia 8 Gambar 2.4 San Andreas Fault 9 Gambar 2.5 Ilustrasi Elastic Rebound Theory 10 Gambar 2.6 Konstelasi satelit GPS 11 Gambar 2.7 Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas data 12 Gambar 2.8 Prinsip penentuan posisi dengan GPS 13 Gambar 2.9 Metode-metode penentuan posisi dengan GPS 14 Gambar 2.10 Metode penentuan posisi dengan GPS secara statik-diferensial 14 Gambar 2.11 Grafik siklus gempa bumi hasil penelitian terumbu karang 16 Gambar 2.12 Grafik siklus dan tahapan gempa bumi 16 Gambar 2.13 Ilustrasi arah vektor pergeseran interseismic 18 Gambar 2.14 Ilustrasi realitas coupling zone 19 Gambar 3.1 Catatan sejarah gempa besar di zona subduksi Sumatra 21 Gambar 3.2 Pergerakan blok-blok tektonik pada lempeng regional Eurasia 23 Gambar 3.3 Tektonik setting di zona subduksi Sumatra 24 Gambar 3.4 Tektonik setting di zona subduksi Sumatra 25 Gambar 3.5 Menentukan dip slip dari data kedalaman sebaran gempa 25 Gambar 3.6 Bidang gempa 1833 dan 1861 yang sudah patah 27 Gambar 3.7 Sebaran stasiun GPS kontinyu SuGAr 30 Gambar 3.8 Diagram alur pengolahan data 31 Gambar 3.9 Hasil linear fitting dari timeseries titik ACEH 33 Gambar 3.10 Hasil linear fitting dari timeseries titik SAMP 33 Gambar 3.11 Hasil linear fitting dari timeseries titik JMBI 34 Gambar 3.12 Hasil linear fitting dari timseeries titik ABGS 34 Gambar 3.13 Hasil linear fitting dari timeeries titik MKMK 35 Gambar 3.14 Hasil linear fitting dari timeseries titik PRKB 35 Gambar 3.15 Hasil plotting vektor pergesean sebelum diekstrak Sunda block 38 viii

10 Gambar 3.16 Hasil plotting vektor pergeseran Sunda block 39 Gambar 3.17 Hasil plotting vektor pergeseran setelah diekstrak Sunda block 40 Gambar 3.18 Ilustrasi perameter model 42 Gambar 3.19 Parameter-perameter model 44 Gambar 3.20 Hasil plotting pemodelan deformasi interseismic 45 Gambar 4.1 Arah pergerakan titik-titik SuGAr bagian utara Sumatra 47 Gambar 4.2 Arah pergerakan titik-titik SuGAr bagian selatan Sumatra 48 Gambar 4.3 Pembagian segmen utara-selatan zona subduksi Sumatra 49 Gambar 4.4 Perbandingan vektor pergeseran dari data GPS dan model 51 Gambar 4.5 Grafik potensi gempa bumi 51 ix

11 Daftar Tabel Tabel 3.1 Catatan sejarah gempa besar di zona subduksi Sumatra 37 Tabel 3.2 Deskripsi 22 stasiun GPS kontinyu SuGAr 29 Tabel 3.3 Velocity rate per tahun stasiun GPS kontinyu SuGAr 37 x