SURVEI MIKROTREMOR DI PULAU BELITUNG UNTUK KAJIAN TAPAK PLTN.

Transkripsi

1 SURVEI MIKROTREMOR DI PULAU BELITUNG UNTUK KAJIAN TAPAK PLTN Sunarko, Hadi Suntoko - BATAN Jl. Kuningan Barat, Mampang Prapatan, Jakarta Selatan sunarko@yahoo.com ABSTRAK SURVEI MIKROTREMOR DI PULAU BELITUNG UNTUK KAJIAN TAPAK PLTN. Pengukuran mikrotremor untuk mendapatkan estimasi respons tapak telah dilakukan. Survey dilakukan pada 13 titik di pulau Belitung. Analisis spektral horisontal dan vertikal dilakukan untuk semua titik pengamatan untuk mendapatkan estimasi frekuensi resonansi fundamental dan amplifikasinya terhadap getaran tanah. Hanya beberapa lokasi menunjukkan amplitudo spektra berbentuk nyata yang mencirikan adanya kontras impedansi yang besar. Pada lokasi lain terdapat beberapa puncak yang menandakan adanya beberapa kontras impedansi pada lapisan bawah permukaan. Berdasarkan hasil pengolahan data, frekuensi fundamental yang didapatkan berkisar dari 0,85 hingga 17,9 Hz. Peningkatan frekuensi fundamental seiring dengan menurunnya ketebalan lapisan diatas lapisan basement. Estimasi terhadap nilai amplifikasi menghasilkan nilai antara 1,3 hingga 5,5, dimana nilai besar didapatkan pada daerah tengah agak ke arah selatan pulau Belitung (Bl 10 Desa Bantaian). Analisa terhadap data menunjukkan bahwa parameter frekuensi fundamental dan nilai amplifikasinya sedikit bervariasi untuk daerah sekitar pulau Belitung. Hal ini terjadi karena adanya variasi lateral kedalaman sedimen dan/atau adanya variasi pada tipe batuan yang ada. Hasil juga menunjukkan efek geometri basin. Kata kunci : kejadian eksternal alamiah, pra-survi tapak, standar IAEA, ABSTRACT MIKROTREMOR SURVEY ON THE BELITUNG ISLAND TO A NPP SITE ASSESSMENT,. Microtremor survey has been measured to estimates of a site response. The survey was conducted at 13 points on the Belitung island. Horizontal and vertical spectral analysis performed for all points of observation to obtain an estimates of the fundamental resonance frequency and amplification of ground vibration. Only a few sites show the real shape of the amplitude spectra which characterize the existence of a large impedance contrast. At another location there are several peaks which indicate the presence of some impedance contrast at the subsurface layer. Based on the results of data processing, fundamental frequency obtained ranged from 0.85 to 17.9 Hz. Improved fundamental frequency along with decreasing the thickness of the layer above the basement layer. Estimates of the value of amplification produces values between 1.3 to 5.5, where the large value obtained in the middle area slightly to the south Belitung island (Bl 10 - Village massacre). Analysis of data showed that the parameters of fundamental frequency and amplification value varies slightly for the area around the Belitung island. This occurs because of lateral variations in depth of sediment and / or of variations in rock type exists. The results also show the effects of basin geometry. Keywords: natural external events, pre-survey site, the IAEA standards, 1. PENDAHULUAN Untuk menentukan tapak Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), dilakukan serangkaian kegiatan pra-survei, survei tapak dan evaluasi tapak. Kegiatan pra-survei menggunakan referensi standar Safety Guide No. 50-SG-S9 dan Safety Standards Series Safety Guide No. NS-G-3.3 yang dikeluarkan oleh Iinternational Atomic Energy Agency, (IAEA) ISSN

2 antara lain mengharuskan untuk melakukan kajian dan evaluasi tapak PLTN terhadap kondisi kegempaan [1]. Gempa bumi diartikan sebagai suatu getaran atau guncangan yang umumnya terjadi di permukaan bumi akibat pergerakan kerak bumi (lempeng bumi) dan aktivitas gunung api. Gempa bumi dapat mempengaruhi keselamatan bangunan dan keselamatan jiwa pada umumnya. Aspek kegempaan yang dikaji meliputi peta geologi yang mengandung data stratigrafi, peta tektonik, peta geofisik (anomali magnet dan gravitasi), foto satelit, katalog gempa, peta isoseismik dan peta zona kegempaan [1]. Efek gempa bumi bukan hanya dipengaruhi oleh besaran magnitudonya dan jarak dari gempa, serta dipengaruhi oleh kondisi lokal. Karakteristik kondisi lokal tersebut dapat diketahui dengan mengukur respon getaran untuk mendapatkan nilai periode dominan. Salah satu akibatnya dapat memicu terjadinya likuifaksi pada material bawah permukaan Maksud penelitian adalah untuk mengetahui karakteristik material bawah permukaan yang meliputi penyebaran tanah/batuan, nilai periode dominan tanah terkait dengan rencana penetapan calon tapak PLTN di Propinsi Kepulauan Bangka Belitung. Sedangkan tujuannya adalah mengetahui nilai periode dominan tanah/batuan, mengidentifikasi pengaruh gempa bumi pada material bawah permukaan dan memperoleh pangkalan data (database) di Propinsi Kepulauan Bangka belitung. Lokasi penelitian untuk mikrotremor terutama dipusatkan di sekitar pantai (3 km) ke arah darat, meliputi seluruh pantai Pulau Belitung. 2. METODOLOGI Metode Nakamura adalah metode yang umum digunakan untuk menentukan faktor penguatan gempa pada lapisan tanah atas relatif terhadap getaran pada batuan dasar. Survei mikrotremor diperlukan untuk mendapatkan rekaman getaran tanah ambien. Rasio antara spektrum horizontal terhadap vertikal kemudian dapat digunakan untuk menentukan frekuensi predominan/ resonansi ( f 0 ) serta faktor penguatan gempa (H/V). Dalam rangka kegiatan identifikasi terhadap kedua parameter f 0 dan H/V di Pulau Belitung, telah dilakukan survei berupa pengukuran getaran tanah di 13 lokasi di sekitar Pulau Belitung. Data getaran tanah mikro (mikrotremor) diperoleh menggunakan data logger Q330 yang diset untuk pengukuran seismometer 3 kanal dengan kerapatan sampling 100 sps. Sensor yang digunakan adalah seismometer triaksial Lennartz dengan frekuensi natural 1 Hz. Pengukuran dilakukan selama sekitar 20 menit untuk setiap titik untuk mendapatkan rentang tanggapan frekuensi minimum f 0 =0,5-25 Hz. Data mentah yang dihasilkan masih dalam bentuk miniseed dan terlebih dahulu dikonversi ke format SAF (SESAME Ascii Format). Sensor harus ditempatkan secara mendatar sesuai rekomendasi pabrikan dengan tingkat penguatan maksimum tanpa saturasi. Sensor harus ditempatkan langsung diatas permukaan batuan. Permukaan yang lunak seperti lumpur, rerumputan atau tanah yang basah karena hujan harus dihindari. Penempatan sensor harus pula memperhatikan keberadaan bangunan, pohon dan sebagainya, karena pada kecepatan angin lebih dari 5 m/detik dapat mempengaruhi hasil H/V pada daerah frekuensi rendah. Struktur bawah tanah seperti pemipaan dan bangunan bawah tanah juga harus dihindari. Selain itu, faktor meteorologi seperti hujan, temperatur dan gangguan meteorologi yang disebabkan karena tekanan udara harus pula diperhatikan. Sumber-sumber derau monokromatis seperti alat konstruksi, mesin industri, pompa, generator, dsb harus dihindari. Apabila terhadap sumber transien seperti kendaraan, maka waktu pengukuran dapat diperpanjang sehingga ISSN

3 terdapat jendela pengukuran yang cukup setelah getaran karena sumber transien tadi dipotong. Konfigurasi peralatan secara skematik diberikan sebagai berikut (Gambar 1): Gambar 1. Konfigurasi alat Dari rekaman data mikrotremor, dipilih data dengan tingkat derau yang rendah untuk dianalisa menggunakan FFT. Amplitudo relatif Fourier, rasio spektral dan amplitudo variasi kemudian dihitung. Program dapat pula diset untuk memfilter menggunakan high-pass filter 0,5 Hz. Gambar 2. Titik pengukuran mikrotremor di Pulau Belitung Sinyal yang didapatkan kemudian diolah menggunakan Fourier Transform dengan parameter sebagai berikut: penapisan lebar-jalur 0,5 25 Hz, jendela pengukuran 10 detik, 5% cosinus tapering, penghalusan Konno-Ohmachi dengan nilai-b sebesar 40. ISSN

4 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Kondisi Geologi Daerah Belitung Kegiatan survei geologi dan pengamatan tanah/batuan di Pulau Belitung dilakukan pada seluruh lokasi yang mewakili formasi batuan serta lokasi-lokasi yang dianggap penting. Batuan yang tersingkap meliputi sebagai berikut: Formasi kelapa kampit Formasi Kelapa Kampit merupakan formasi yang memiliki penyebaran yang paling luas di Pulau Belitung. Pengamatan geologi dilakukan di Desa Terong Kecamaan Sidjuk, Desa Sukamandi. merupakan daerah yang mewakili daratan di dekat pantai barat Pulau Belitung. Pada daerah ini tersingkap batuan yang merupakan perwakilan dari keterdapatan batuan yang termasuk dalam formasi Kelapa Kampit. Gambar 3. Batuan di Desa Terong, Kec. Sidjuk Formasi tajam Fiormasi Tajam tersusun atas batupasir, sebagian telah terubah menjadi metabatupasir. Formasi ini terutama membentuk perbukitan yang terpisah dan memiliki kelerengan terjal. Pengamatan geologi dilakukan di Gunung Tajam dan Desa Bantaian. Batupasir berwarna abu-abu berlapis dengan ketebalan lapisan 3-5 m, masif, keras, kompak, dengan ukuran butir pasir sedang hingga kasar. Setempat terdapat perlapisan batu lanau dan batu lempung tipis. ISSN

5 Gambar 4. Singkapan Batu pasir di Gunung Tajam dan Batu pasir Sisipan Batu lanau di Desa Bantaian Granit tanjung pandan Granit Tanjung Pandan tersingkap di bagian baratdaya pulau Belitung antara lain Desa Tanjung Binga dan Tanjung Tinggi. Singkapan berupa granit berwarna abu-abu dengan ukuran kristral kasar, kompak, masif dan keras. Singkapan batuan berupa bongkah yang besar dan umumnya membentuk perbukitan. Batuan ini memiliki kekerasan dan daya dukung yang tinggi, sehingga sangat baik untuk konstruksi. Gambar 5. Singkapan Granit Tanjung Pandan di Desa Terong, Kecamatan Sidjuk Adamelit baginda Adamelit Baginda tersingkap di bagian selatan Pulau Belitung, berupa hamparan batuan di tepi pantai dari Tanjung Plumpang, Tanjung Rusa dan Tanjung Kiras. Batuan ini juga tersingkap di Pulau Seliu. Pengamatan dilakukan di Desa Tanjung Rusa dan Desa Tanjung Kiras. Batuan adamelit berwarna putih, dengan ukuran kristal kasar, kompak dan sangat keras. ISSN

6 Gambar 6. Singkapan Adamelit Baginda di Tanjung Rusa Adamelit Baginda juga tersingkap di Desa Tanjung Kiras. Batuan ini merupakan batuan ini tersingkap di sekitar rumah penduduk hingga ke pinggir pantai. Gambar 7. Singkapan Adamelit Baginda di Tanjung Kiras Granodiorit burungmandi Batuan ini tersingkap di Desa Sukamandi, dan membentuk perbukitan yang memanjang hingga pinggir pantai. Singkapan dijumpai di Desa Sukamandi berupa bongkah yang berukuran matrik dan membentuk perbukitan. Gambar 8. Singkapan Granodiorit Burung Mandi dan Bentukan Bukit dengan Batuan Garnodiorit Diorit batubesi Satuan ini tersingkap di Desa sebagian besar telah terubah menjadi Kalolin dengan warna putih, bersih, lunak dengan fragmen kuarsa heksagonal. ISSN

7 Gambar 9. Singkapan Diorit Batubesi di Desa Sukamandi Formasi Kutacane Formasi Kutacane tersingkap di Desa lasar tersusun atas endapan batupasir. Batuan ini merupakan batuan yang banyak tersingkap di sekitar rumah penduduk, tempat penambangan timah, dan ladang penduduk. Batuan di daerah ini sebagian besar belum terkonsolidasi dengan baik dan sebagian besar merupakan areal tambang rakyat karena banyak mengandung kasiterit. Gambar 10. Singkapan batupasir Formasi Kutacane di Desa Lasar. 3.2 Hasil Pengolahan Predominan Periode Data mentah yang diperoleh diolah untuk mendapatkan grafik spektrum seperti diberikan pada Gambar 11. Informasi frekuensi predominan dan faktor penguatan gempa (H/V) diekstraksi dari gambar tersebut dan dirangkum dalam Tabel 1. Tabel 1. Hasil pengolahan data Kode Tanggal Lon Lat Elev. (m) Nama daerah f0 T0 HVmax Bl01 4-Oct Ds. Terong Bl02 4-Oct Ds. Tj Binga Bl03 4-Oct Ds. S. Padang Bl04 4-Oct G. Tajam Bl05 5-Oct Ds. Air Kelik Bl06 5-Oct Ds. Sukamandi Bl07 5-Oct Ds. Gantung Bl08 5-Oct Tg. Plumpang Bl09 6-Oct Ds. Renggiang Bl10 6-Oct Ds. Bantaian ISSN

8 Bl11 6-Oct Tg. Rusa Bl12 6-Oct Tg. Kiras Bl13 6-Oct Ds. Lasar Ditinjau dari bentuk spektrumnya (Gambar 11), hampir seluruhnya menunjukkan spektrum yang cenderung datar atau memiliki puncak yang landai. Jarang sekali terdapat puncak tunggal yang tajam dan bisa disebabkan oleh tidak adanya kontras pada struktur bawah permukaan. Hanya ada beberapa lokasi saja yang menunjukkan grafik puncak spektrum yang agak tajam, yaitu pada BL 10 (Desa Bantaian) pada sekitar titik tengah Pulau Belitung sedikit ke arah selatan dengan nilai H/V tertinggi bila dibandingkan dengan titiktitik pantau lainnya, yang mungkin disebabkan karena tanah dilokasi pemantauan yang memang merupakan daerah pembukaan lahan baru dengan lapisan tanah atas yang lunak. Hal ini menunjukkan bahwa pada hampir keseluruhan pulau Belitung tidak terdapat beda impedansi atau beda derajat kekerasan batuan yang mencolok antara lapisan batuan. Beberapa lokasi bahkan memiliki spektrum yang cenderung rata, menandakan tingkat kekerasan yang relatif tinggi dan hampir merata hingga ke lapisan bawah, seperti ditunjukkan oleh nilai H/V yang kecil (<2) pada titik-titik BL 02, BL 03, BL 07, BL 11 dan BL 12, yang kesemuanya terletak pada tepian pulau Belitung. Melihat kontur pulau Belitung yang relatif datar, dengan beberapa bukit-bukit pada bagian interior, diduga efek geometri cekungan menjadi determinan utama dalam membentuk pola penguatan gempa seperti dicirikan oleh kontur nilai frekuensi predominan dan H/V. Pada lokasi pemantauan Gunung Tajam (Gambar 12) (BL 04, elevasi 159 meter), frekuensi resonansi tetap tinggi yang disebabkan karena jenis batuan yang relatif keras (batupasir) hingga ke daerah puncak gunung, dengan lapisan bawah yang agak lebih keras lagi seperti terindikasi pada spektrum dengan puncak yang cukup terlihat jelas, meskipun berada pada daerah frekuensi yang relatif tinggi. Gambar 11. Prakiraan Distribusi Rasio Penguatan Gempa (H/V) (tanpa satuan) ISSN

9 Gambar 12. Prakiraan Distribusi Frekuensi Predominan (Hz) 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengukuran mikrotremor untuk mengetahui nilai periode dominan tanah/batuan terkait dengan rencana penetapan calon tapak PLTN serta untuk mengidentifikasi pengaruh gempa bumi pada material bawah permukaan di Propinsi Pulau Belitung, dapat disimpulkan bahwa pada hampir keseluruhan pulau Belitung tidak terdapat beda impedansi atau beda derajat kekerasan batuan yang mencolok antara lapisan batuan. Beberapa lokasi bahkan memiliki spektrum yang cenderung rata, menandakan tingkat kekerasan yang relatif tinggi dan hampir merata hingga ke lapisan bawah. DAFTAR PUSTAKA [1] SATO, T., NAKAMURA, Y., SAITA, J., Evaluation Of The Amplification Characteristics Of Subsurface Using Microtremor And Strong Motion, - The Studies At Mexico City -, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada August 1-6, Paper No. 862, (2004). [2] CHE AI-LAN et al., Study on the Applicability of frequency spectrum of micro-tremor and dunamic characteristics of surface ground in Asia area, Journal of Zhejiang University SCIENCE A, 7(11): , (2006). [3] , Guidelines for he implemetation of the H/V Spectral ratio technique on ambient vibrations, SESAME European Research Project WP 12 Deliverable D23.12, European Commission Reawarch General Directorate Project No. EVG1-CT SESAME, [4] M.S. FNAIS et al., Microtremor measurements in Yanbu city of Western Saudi Arabia: A tool for seismic microzonation, Journal of King Saud University (Science) (2010) 22, [5] , J-SESAME User Manual, Version 1.08, ISSN