PEMETAAN INDEKS KERENTANAN SEISMIK KOTA PADANG SUMATERA BARAT DAN KORELASINYA DENGAN TITIK KERUSAKAN GEMPABUMI 30 SEPTEMBER 2009

Transkripsi

1 PEMETAAN INDEKS KERENTANAN SEISMIK KOTA PADANG SUMATERA BARAT DAN KORELASINYA DENGAN TITIK KERUSAKAN GEMPABUMI 30 SEPTEMBER 2009 Saaduddin 1, Sismanto 2, Marjiyono 3 1 Prodi Teknik Geofisika, Jurusan Teknik Kebumian, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi 2 Prodi Geofisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada 3 Pusat Survei Geologi, Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Bandung *corresponding author: saad.amphie@gmail.com ABSTRAK Telah dilakukan penelitian indeks kerentanan seismik Kg untuk Kota Padang, Sumatera Barat. Penelitian ini dilakukan sebagai salah satu upaya dalam mitigasi bencana gempabumi di Kota Padang. Perhitungan nilai Kg menggunakan data frekuensi dominan f o dan faktor amplifikasi A o sebagai data masukan yang diperoleh dari analisis data mikrotremor dengan menggunakan metode Nakamura atau metode Horizontal to vertical spectral ratio (HVSR). Data mikrotremor yang diolah berjumlah 103 titik pengukuran yang diperoleh dari Pusat Survey Geologi, Badan Geologi Bandung. Pengambilan data mikrotremor dilakukan pada November Nilai Kg hasil perhitungan kemudian selanjutnya dipetakan untuk mengetahui daerah-daerah yang rawan akan bencana gempabumi. Nilai Kg yang diperoleh berkisar antara 0,58 sampai 170,61. Sebaran nilai Kg yang diperoleh berkesesuain dengan titik-titik kerusakan akibat gempabumi Kota Padang pada 30 September Daerah dengan tingkat rentan yang tinggi dapat dilihat pada kecamatan Kototengah, Nanggalo, Padang Utara, Padang Barat, Padang Timur, Lubukbergalung dan sebagian kecamatan Kuranji. I. PENDAHULUAN Tektonika Indonesia menjelaskan bahwa negara ini merupakan titik pertemuan antara tiga lempeng besar yaitu lempeng Indo- Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng Pasifik seperti yang terlihat pada gambar Konsekuensinya, dinamika lempeng tersebut membentuk sesar-sesar besar yang aktif yang dapat menjadi pemicu terjadinya bencana alam seperti gempabumi. Salah satu sesar besar yang terkenal yaitu sesar Sumatera atau sesar Semangko yang membentang dari ujung barat sampai ujung timur Pulau Sumatera. Bahkan, interaksi ketiga lempeng tersebut yang terus menerus berlangsung dapat membentuk sesar-sesar baru lainnya. Kota Padang juga merupakan salah satu daerah dengan tingkat ancaman bencana alam yang cukup besar diantaranya ialah bencana gempabumi dan tsunami. Hal ini dikarenakan posisi daerah tersebut berada di zona subduksi antara lempeng Indo-Australia dan lempeng Eurasia. 459 Kejadian gempabumi terbesar di Kota Padang yang menyita perhatian dunia pada saat itu terjadi pada 30 September 2009 dengan magnitudo 7,6 SR. Titik episentrum gempa tersebut berada pada titik koordinat 1,397 O LS dan 99,9 O BT. Gempabumi yang terjadi bersifat sangat merusak berdasarkan parameter kedalaman hiposenter dan ukuran magnitudonya. Gempa tersebut bersifat dangkal dengan kedalaman hiposenter 87 km. Kekuatan gempa tersebut setara dengan skala VII MMI. Sehingga kesiagaan dari pihak pemerintah, tokoh masyarakat, lembaga kemasyarakat dan masyarakat sangat perlu diperhatikan. Mengingat bahwa prediksi kejadian gempabumi masih sangat sulit dilakukan karena keterjadiannya bisa kapan saja dan dengan magnitudo sebesar apapun. Berdasarkan fakta tersebut, dilakukan penetian untuk mengetahui tingkat bahaya gempabumi berdasarkan nilai indeks kerentanan seismik di Kota Padang, Sumatera Barat.

2 II. TINJAUAN PUSTAKA Kondisi Geologi Regional Menurut Kastowo (1996), Kota Padang tersusun atas batuan yang secara litologi terbagi dalam tiga masa pembentukan yaitu, kuarter, tersier dan pratersier (mesozoikum). Informasi geologi daerah kota Padang dapat dilihat pada gambar Qal (Alluvium) Endapan alluvium yang dijumpai di daerah penelitian pada umumnya terdiri atas kerakal sampai kerikil, pasir, lempung dan lumpur yang merupakan endapan sungai yang terlampar di sepanjang daerah aliran-aliran sungai dan endapan pantai yang terlampar di sepanjang pantai. 2. Qf (Kipas Aluvium) Endapan ini terdiri dari sedimen hasil rombakan batuan andesit yang berasal dari gunungapi strato yang bercampur dengan lempung, lanau dan pasir. 3. QTt (Tuf kristal yang telah mengeras) Tuf yang dijumpai pada umumnya berwarna kuning keruh hingga cokelat muda dengan butiran pasir yang berukuran kasar hingga halus, pada daerah tersebut akan ditemui pecahan batuan berukuran kerakal yang penyebarannya tidak merata, berkomponen mineral teran, andesit, kaca, dan pasir gunungapi, sebagian bersifat kristal dan mengeras. 4. Qtau (Aliran yang tak teruraikan) Terdiri dari breksi gunungapi, konglomerat, tuf, lava, anglomerat dan lahar serta endapanendapan koluvium yang lain. Aliran ini memiliki variasi warna yaitu kelabu tua, hitam dan kehijauan. 5. QTta (Andesit dan Tuf) Batuan gunungapi yang dijumpai berselingan dengan andesit sebagai inklusi di dalam tuf Tomv (Batuan gunungapi) Batuan gunungapi terdiri dari lava andesit, breksi, breksi tuf, tuf hablur, ignimbrit, dan tuf sela, kebanyakan materal penyusunnya berupa andesitan dan dasitan yang tersebar di sebelah selatan daerah penelitian. 7. Js (Batuan Sedimen Jura) Batuan sedimen yang dijumpai terdiri dari batu lempung, lanau, kuarsit, serpih dan batu sabak. Batuan ini terkena metamorfosis lemah. 8. Jl (Batugamping Jura) Karakteristik batugamping ini adalah memiliki warna putih kotor sampai kelabu kebiruan, bersifat masif dan keras, pejal dan berongga. Mikrotremor dan Metode HVSR Getaran tanah atau ambient vibrations merupakan kombinasi dari beberapa tipe gelombang (Kanai, 1983) dan dihasilkan oleh beberapa sumber baik yang berasal dari alam maupun yang berasal dari aktivitas manusia, seperti gelombang laut, pengaruh angin terhadap pohon dan bangunan, serta lalu lintas kendaraan. Pengukuran mikrotremor merupakan suatu metode yang menawarkan kemudahan dan kecepatan dalam upaya untuk mengetahui parameter respon suatu daerah seperti faktor amplifikasi dan periode dominan (Ansal, 2001). Kajian teoretis yang dilakukan oleh Sungkono (2011) menjelaskan bahwa gempabumi yang mengakibatkan kerusakan bangunan dipengaruhi oleh beberapa parameter HVSR. Parameter-parameter tersebut dapat digunakan untuk memetakan kerusakan infrastruktur suatu daerah akibat getaran gempabumi, diantaranya ialah amplifikasi tinggi dan frekuensi rendah. Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) dengan menggunakan data mikrotremor telah banyak digunakan untuk mikrozonasi atau studi efek tapak lokal. Adapun beberapa asumsi yang digunakan

3 dalam metode HVSR ini adalah antara lain (Zavlavsky, 2006): (1) Lapisan tanah lunak berada horizontal di atas batuan dasar yang keras, (2) Getaran gangguan tanah terdiri dari tipe gelombang yang berbeda-beda, (3) Komponen vertikal getaran tanah menunjukkan karakteristik sumber gangguan lokal dan komponen tersebut secara relatif tidak terpengaruh oleh lapisan sedimen lunak, dan (4) Komponen gerakan tanah memiliki arah yang sama pada lapisan dasar. Secara eksplisit dapat dituliskan sebagai berikut; T S (ω) (H N S (ω)) 2 + (H W E (ω)) 2 = V S (ω) Indeks Kerentanan Seismik (2.1) Indeks kerentanan seismik merupakan suatu parameter yang sangat berhubungan dengan tingkat kerawanan suatu wilayah dari ancaman resiko gempabumi. Indeks kerentanan seismik di suatu daerah dan tingkat resiko gempa bumi terhadap kerusakan akibat gempabumi menunjukkan adanya hubungan yang linear. Jika suatu daerah memiliki indeks kerentanan seismik yang besar maka tingkat resiko gempabuminya juga akan tinggi. Dalam penentuan nilai indeks kerentanan seismik suatu daerah, faktor-faktor kondisi geologi daerah setempat sangat perlu dipertimbangkan. III. kerentanan yang besar pula (Hadi, 2012). Secara matematis, hubungan antara indeks kerentanan seismik K g, frekuensi dominan f o dan faktor amplifikasi A g dapat dituliskan sebagai berikut: K g = A o 2 METODE PENELITIAN Lokasi dan waktu penelitian f o (2.2) Pengambilan data mikrotremor dilakukan di Kota Padang, Sumatera Barat. Pengukuran mikrotremor dilakukan secara langsung oleh tim Pusat Survei Geologi (PSG), Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral selama lima hari yaitu dari November Survey ini dilakukan pada 103 titik dengan durasi pengukuran sekitar 10 menit per titik dengan frekuensi sampling 100 Hz. Adapun sebaran titik-titik pengukuran tersebut dapat dilihat pada gambar 3.1. Alat dan bahan penelitian Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Data primer pengukuran mikrotremor Kota Padang dari PSG Bandung sebanyak Data titik kerusakan Kota Padang akibat gempabumi pada tanggal 30 September Peta geologi lembar Padang, Sumatera Tingkat indeks kerentanan seismik yang tinggi biasanya ditemukan pada daerah dengan frekuensi dominan yang rendah. Ini berarti bahwa, pada lapisan sedimen relatif tebal yang menutupi batuan dasar memiliki indeks kerentanan seismik yang tinggi. Pada lapisan sedimen tebal, jika disertai dengan penguatan getaran gelombang seismik (faktor amplifikasi) besar, maka akan menghasilkan nilai indeks Laptop untuk pengolahan data 5. Perangkat lunak berupa: Geopsy dan Pemetaan Prosedur dan pengolahan data Penelitian ini menggunakan data mikrotremor yang diambil oleh Tim Pusat Survei Geologi, Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. Data yang diperoleh

4 dalam format.saf yang dapat secara langsung diolah dengan menggunakan Geopsy untuk pengolahan data mikrotremor dengan metode HVSR sehingga diperoleh nilai frekuensi dominan f o dan faktor amplifikasi A o. Selanjutnya dianalisis dengan menggunakan persamaan (2.2) untuk mengetahui nilai indeks kerentanan seismik Kg sebagaimana yang terlihat pada diagram alir berikut: Mulai Data Mikrotremor Analisis HVSR Nilai fo dan Ao Analisis Peta Kg Interpretasi Kesimpulan Selesai Data Kerusakan akibat gempa Gambar 3.2. Diagram alir penelitian Pengolahan data mikrotremor dilakukan dengan proses windowing (penjendelaan sinyal dalam kawasan waktu) yang dilakukan secara manual. Hasil windowing sinyal (dalam kawasan waktu) selanjutnya ditranformasi ke kawasan frekuensi dengan proses FFT. Tampilan sinyal yang diperoleh masih sangat kasar sehingga perlu dilakukan penghalusan data. Penghalusan data di sini menggunakan metode Kono-Omachi. Spektrum HVSR tersebut memberikan informasi mengenai frekuensi dominan f o dan faktor amplifikasi A o yang selanjutnya akan menjadi parameter masukan dalam perhitungan indeks IV. kerentanan seismik K g dengan menggunakan persamaan (2.2). HASIL DAN DISKUSI Data yang diolah dengan menggunakan metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) berupa data mikrotremor 3 komponen (komponen horizontal utara-selatan, komponen horizontal barat-timur dan komponen vertikal) yang tersebar pada sepuluh kecamatan di Kota Padang. Pengolahan data tersebut menggunakan perangkat lunak Geopsy yang menghasilkan spektrum-spektrum dengan frekuensi dominan pada sumbu-x dan faktor amplifikasi pada sumbu-y. Indeks kerentanan seismik K g merupakan salah satu parameter yang dapat dihitung dengan menggunakan parameter masukan dari hasil analisis HVSR data mikrotremor tiga komponen yaitu parameter frekuensi dominan f o (Hz) dan parameter faktor amplifikasi A o. Nilai kedua parameter tersebut diperoleh dari penunjukkan spektrum HVSR. Nilai indeks kerentanan seismik K g suatu daerah dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.2). Nilai frekuensi dominan f o (Hz) kota Padang diperoleh dari penunjukkan puncak spektrum HVSR hasil pengolahan data mikrotremor tiga komponen. Nilai f o yang diperoleh berkisar antara 0,42 Hz sampai 12,12 Hz. Spektrum HVSR menunjukkan bahwa nilai f o pada daerah penelitian sebelah barat cenderung lebih rendah dan mengalami peningkatan ke arah timur dan selatan. Hal ini berkesesuain dengan kondisi geologi daerah penelitian. Pada daerah penelitian sebelah barat didominasi dengan endapan aluvium yang juga merupakan daerah pantai sehingga nilai f o yang diperoleh semakin rendah ke arah pantai. Peningkatan nilai f o ke arah timur karena pada daerah tersebut didominasi dengan batuan gunungapi yang bersifat masif. 462

5 Spektrum HVSR dari hasil pengolahan data mikrotremor tidak hanya menunjukkan nilai frekuensi dominan f o dari suatu daerah tetapi juga memberikan informasi mengenai nilai faktor penguatan atau faktor amplifikasi A o daerah tersebut. Nilai A o tersebut diperoleh dari penunjukan puncak amplitudo spektrum HVSR A(H/V). Nilai faktor amplifikasi A o menjelaskan adanya kontras impedansi antara lapisan permukaan terhadap lapisan yang berada di bawahnya atau dengan kata lain faktor amplifikasi A o merupakan suatu parameter yang memberikan informasi mengenai struktur internal lapisan sedimen yang lunak. Nilai faktor amplifikasi A o yang diperoleh bervariasi dengan nilai minimum sebesar 1,54 dan nilai maksimum sebesar 10,67 yang tersebar di 103 titik pengukuran. Hasil perhitungan indeks kerentanan seismik K g di daerah penelitian berkisar antara 0,58 sampai 170,61. Variasi tinggi rendahnya nilai indeks kerentanan seismik K g ini sangat dipengaruhi oleh nilai frekuensi dominan f o (Hz) dan faktor amplifikasi A o. Nilai K g minumum sebesar 0,58 terdapat di titik pengukuran P068 yang berlokasi di kecamatan Kuranji dengan kondisi geologi ditutupi oleh endapan permukaan berupa endapan aluvium. Pada titik tersebut diketahui memiliki nilai frekuensi dominan f o sebesar 5,99 Hz dan faktor amplifikasi A o sebesar 1,87. Sedangkan nilai K g maksimum sebesar 170,61 terdapat di titik pengukuran P039 yang berlokasi di kecamatan Nanggalo dengan kondisi geologi ditutupi oleh endapan permukaan berupa endapan aluvium. Pada titik tersebut diketahui bahwa memiliki nilai frekuensi dominan f o sebesar 0,67 Hz dan faktor amplifikasi A o sebesar 10,67. Secara umum nilai indeks kerentanan seismik K g yang relatif tinggi berada pada daerah dengan kondisi geologi yang mayoritas ditutupi oleh endapan aluvium. Berdasarkan parameter masukannya, nilai indeks kerentanan seismik K g yang tinggi akan dijumpai pada daerah yang memiliki nilai frekuensi dominan f o yang relatif lebih rendah dan nilai faktor amplifikasi A o yang relatif lebih tinggi. Nilai indeks kerentanan seismik K g < 1 ditemukan di lima titik pengukuran. Empat titik pengukuran berada di daerah dengan kondisi geologi berupa endapan aluvium yaitu P068, P094, P090 dan P066. Titik pengukuran lainnya yaitu P031 berada di daerah dengan kondisi geologi berupa aliran yang tak teruraikan seperti lahar dan endapanendapan koluvium. Nilai indeks kerentanan seismik 1 < K g < 80 tersebar di 88 titik pengukuran pada daerah penelitian. Sedangkan nilai indeks kerentanan seismik K g > 80 ditemukan sepuluh titik pengukuran yaitu P049, P069, P013, P026, P050, P035, P040, P048, P042, dan P039. Sebaran nilai hasil perhitungan indeks kerentanan seismik K g yang diperoleh sangat berkorelasi dengan tingkat kerusakan akibat gempabumi tahun 2009 yang lalu seperti yang terlihat pada gambar 4.1. Daerah dengan nilai indeks kerentanan seismik K g yang tinggi menjadi daerah terjadinya kerusakan akibat gempabumi. Daerah dengan tingkat rentan yang tinggi dapat dilihat pada kecamatan Kototengah, Nanggalo, Padang Utara, Padang Barat, Padang Timur, Lubukbergalung dan sebagian kecamatan Kuranji. V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa: 1. Nilai indeks kerentanan seismik kota Padang berkisar antara 0,58 sampai 170, Sebaran nilai Kg berkesesuain dengan titik kerusakan akibat gempabumi Padang pada 30 September Daerah dengan tingkat rentan yang tinggi dapat dilihat pada kecamatan Kototengah, Nanggalo, Padang Utara, Padang Barat, 463

6 VI. Padang Timur, Lubukbergalung dan sebagian kecamatan Kuranji. UCAPAN TERIMA KASIH Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Tim Survei Pusat Survei Geologi, Badan Geologi, Kementerrian Energi, Sumber Daya Mineral atas kesediaannya untuk memberikan data mikrotremor Kota Padang sebagai data primer dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Ansal, A.M., Iyisan, R. dan Güllü, H. 2001, Microtremor measurements for the microzonation of Dinar, Pure and Applied Geophysics, vol. 158, no. 12, pp Hadi, A.I., Farid, M., dan Fauzi, Y Pemetaan Percepatan Getaran Tanah Maksimum dan Kerentanan Seismik Akibat Gempabumi untuk Mendukung Rencana Tata Ruang dan Wilayah (RTRW) Kota Bengkulu. Simetri, Jurnal Ilmu Fisika Indonesia Vol. 1 No. 2 (D). Harijono, S.W.B InaTEWS, Indonesia Tsunami Early Warning System: Konsep dan Implementasi. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Indonesia Kanai, K Engineering Seismology. University of Tokyo. Japan. Kastowo, Leo, G.W., Gafoer, S., dan Amin, T.C Peta Geologi Lembar Padang, Sumatera. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Badan Geologi; Bandung. Sungkono Karakterisasi Kurva Horizontal-to-Vertical Spectra Ratio: Kajian Literatur dan Pemodelan. Jurnal Neutrino Vol. 4 Zavlavsky, Y Empirical Determination of Local Site Effect Using Ambient Vibration Measurements for The Earthquake Hazard and Risk Assessment to Qrayot-Haifa Bay Areas. The Geophysical Institute of Israel. 464

7 GAMBAR Gambar 1.1. Petemuan tiga lempeng besar di Indonesia, Indo-Australia, Eurasia, dan Pasifik (Harijono, 2010) Gambar 2.1. Peta Geologi Kota Padang (Kastowo, 1996) 465

8 Gambar 3.1. Peta sebaran titik pengukuran mikrotremor di Kota Padang, Sumatera Barat Gambar 4.1. Peta sebaran hasil perhitungan nilai indeks kerentanan seismik K g 466