ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA TESIS.

Transkripsi

1 ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA TESIS Oleh GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Oleh GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA Nama Mahasiswa : GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Magister Ilmu Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Mohammad Zarlis, M.Sc Ketua Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Prof. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc NIP Dr. Kerista Sebayang, M.S NIP Tanggal lulus : 18 Oktober 2016

4 PERNYATAAN ORISINALITAS ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA T E S I S Dengan saya mengatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali data, kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar. Medan, 18 Oktober 2016 GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA /FIS

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Goldberd Harmuda Duva Sinaga N I M : Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul : ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalty Non- Eksklusif ini, berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 18 Oktober 2016 GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA /FIS

6 Telah diuji pada Tanggal : 18 Oktober 2016 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Mohammad Zarlis, M.Sc Anggota : 1. Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil 2. Dr. Kerista Sebayang, M.S 3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S 4. Prof. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc

7 RIWAYAT HIDUP DATA PRIBADI Nama lengkap berikut gelar : Goldberd Harmuda Duva Sinaga, M.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 28 Oktober 1990 Alamat Rumah : Jalan Menteng VII Gang Bahagia No. 4 Medan Telepon/Faks/HP : goldberdhdsinaga@gmail.com Instansi Tempat Bekerja : Bimbingan Belajar Kita Alamat Kantor : Jalan Pratun No.80, Pasar V Medan Estate, Kec. Medan Tembung, Sumatera Utara Telepon/Faks/HP : - DATA PENDIDIKAN SD : SD. St. Antonius VI Medan Tamat : 2002 SMP : SMP Katolik Tri Sakti I Medan Tamat : 2005 SMA : SMA Negeri 14 Medan Tamat : 2008 Strata-1 : Program Studi Fisika Universitas Negeri Medan Tamat : 2013 Strata-2 : Program Studi Magister Fisika Sekolah Pascasarjana Tamat : 2016

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan karunianya, sehingga dapat menyelesaikan penulisan tesis ini dengan judul : Analisis Coulomb Stress Gempabumi Halmahera Barat Mw=7,2 Terhadap Aktivitas Vulkanik Gunung Soputan dan Gunung Gamalama. Penulisan tesis ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Master Fisika pada Program Studi Ilmu Fisika Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara - Medan. Dalam penyusunan tesis ini banyak masukan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : - Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H, M.Hum., selaku Rektor Universitas Sumatera Utara Medan. - Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku Dekan Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam -Medan sekaligus pembanding I. - Prof. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc., selaku Ketua Program Studi Magister Fisika Medan - Prof. Dr. Mohammad Zarlis, M.Sc., selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan telah memberi dorongan, bimbingan, dan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian tesis ini. - Dr Mester Sitepu, M.Si., selaku pembimbing dua yang selalu bersedia meluangkan waktunya dalam mengarahkan dan membimbing, sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. - Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S (pembanding II) dan Prof. Dr. Nasruddin Noer, M. Eng. Sc (Pembanding II) yang selalu memberikan masukan. - Retno Agung PK, M.Si., selaku pembimbing lapangan yang bersedia meluangkan waktunya dalam mengarahkan dan membimbing, sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik - Seluruh staf dan pegawai BMKG Wilayah I Medan yang membantu dalam penelitian dan pengolahan data penelitian. - Ayahanda Jamer Sinaga, SE dan Ibunda tercinta Robelan Naibaho, SE yang telah sabar memberikan motivasi serta dukungan moril maupun materi kepada penulis untuk dapat menyelesaikan studi Magister Fisika di Universitas Sumatera Utara. Dan terima kasih juga kepada saudaraku Zanry MH Sinaga atas perhatian dan dukungan serta doa yang diberikan kepada penulis. - Teman-teman seperjuangan angkatan dan senior Pascasarjana S3 terutama Pak Timbang Pangaribuan, staf Bimbingan Kita, Fetriana, Juita Pasaribu, Martha Tambunan, Heru B. Hermawan dan yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang selalu bersedia membantu dalam proses penelitian. Tidak ada kata terindah selain ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan tesis. Penulis tidak dapat membalas kebaikan yang telah diberikan tetapi kiranya Tuhan memberikan anugerah dan berkatnya kepada semua pihak yang telah mendukung penulis. Dalam penulisan tesis ini disadari bahwa masih terdapat kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu, saran dan masukan dari pembaca demi

9 kesempurnaan tesis ini sangat diharapkan. Akhir kata, kiranya Tuhan Yang Maha Kuasa yang membalas kebaikan dari semua pihak dan semoga tesis ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia, Amin. Medan, 18 Oktober 2016 Penulis, GOLDBERD HARMUDA DUVA SINAGA

10 ANALISIS COULOMB STRESS GEMPABUMI HALMAHERA BARAT MW=7,2 TERHADAP AKTIVITAS VULKANIK GUNUNG SOPUTAN DAN GUNUNG GAMALAMA ABSTRAK Halmahera Barat merupakan tempat pertemuan tiga lempeng utama yaitu lempeng Indo-Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng Pasifik. Letak Halmahera Barat di antara ketiga lempeng, sehingga Halmahera Barat berpotensi daerah rawan gempa. Beberapa peristiwa peningkatan aktivitas gunung Soputan dan gunung gamalama didahului oleh gempa besar. Penelitian ini dilakukan di BMKG wilayah I Medan. Penelitian ini menggunakan Model Coulomb Stress. Model Coulomb Stress ini digunakan untuk melihat daerah penyebaran dari peningkatan dan penurunan tegangan di daerah Halmahera Barat. Data gempa seperti magnitudo, kedalaman gempa, dan focal mechanism diperlukan sebagai input model. Data tersebut diperoleh dari BMKG, Global CMT, dan PVMBG. Data tersebut dianalisis dan hasilnya berupa penyebaran dari peningkatan coulomb stress di gunung Soputan sebesar 0,023 bar dan di daerah gunung Gamalama mengalami peningkatan coulomb stress sebesar 0,007 bar. Perubahan coulomb stress ini diikuti peningkatan aktivitas vulkanik gunung Soputan dan gunung Gamalama dengan tipe letusan freatik. Kata Kunci : Gempabumi, lempeng, coulomb stress, gunung Soputan, gunung Gamalama, freatik

11 COULOMB STRESS ANALYSIS OF WEST HALMAHERA EARTHQUAKE MW=7.2 TO MOUNT SOPUTAN AND GAMALAMA VOLCANIC ACTIVITIES ABSTRACT West Halmahera is the meeting place of three plates, namely the Indo-Australian plate, the Eurasian plate, and the Pasific plate. The location of the West Halmahera is located in the thress plates, so the Western Halmahera potentially earthquake-prone areas. Some events increased activity of Mount Soputan and Mount Gamalama preceded by a massive earthquake. This research was conducted in the BMKG Region I Medan. This research uses Coulomb Stress Model. Coulomb Stress Model was used to view the distribution area increasing and decreasing the stress in the area of West Halmahera. Data such as the earthquake magnitude, earthquake depth, and focal mechanism required as input models. The data obtained from BMKG, Global CMT, and PVMBG. Data are analyzed and the result is an increase in the coulomb stress distribution at Mount Soputan bar and in mountain Gamalama increase coulomb stress of 0,007 bar. This stress followed by increased volcanic activity of the mountain Soputan and Mount Gamalama with freatic eruption type Keyword : Earthquake, plates, coulomb stress, mountain Soputan, mountain Gamalama, freatic

12 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Gempabumi Jenis-Jenis Gelombang Gempa Penentuan Jenis Sesar Energi Magnitudo M E Laut Maluku Gunung Berapi Gunung Soputan Gunung Gamalama Konsep Perubahan Coulomb Stress (Coulomb Stress Change) Gempa Susulan Aceh (26 Desember 2004) terhadap Distribusi Perubahan Tekanan Coulomb Stress Change Aktifitas Vulkanik Gunung Merapi Maret 2014 yang Diperngaruhi Gempa Tektonik BAB III METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Metode Penelitian Peralatan dan Bahan Diagram Alir Penelitian Prosedur Penelitian Studi Literatur Data Validasi Pengumpulan Data Proses Data Coulomb Proses Analisis dan Pemetaan Proses Analisis data dengan Coulomb

13 Pemograman Coulomb Proses Analisis data dengan ArcGis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Parameter Gempabumi dalam Coulomb Stress Distribusi Perubahan Coulomb Stress Gempa 7,2 Mw Halmahera Barat 15 Nopember Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama pada Gempa 7,2 Mw 15 Nopember Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat Desember Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Periode Nopember Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Periode Nopember Desember Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun

14 Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Perubahan Coulomb Stress Halmahera Barat Tahun Distribusi Perubahan Coulomb Stress di Halmahera Barat Tahun Perubahan Coulomb Stress Gunung Soputan dan Gunung Gamalama Tahun Hubungan Nilai Coulomb Stress terhadap Aktivitas Vulkanik Gunung Soputan dan Gunung Gamalama BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

15 DAFTAR GAMBAR No. Gambar Judul Halaman 2.1 Gelombang P dan Gelombang S Parameter orientasi bidang sesar Tiga jenis sesar utama beserta mekanisme fokusnya. 10 Berturut- turut dari atas ke bawah sesar turun (a), sesar naik (b), dan sesar geser (c) 2.4 Coulomb Stress Failure gempa Aceh 26 Desember dan susulannya 2.5 Distribusi akumulasi ΔCFS setelah gempabumi januari 2014, (a) crossline distribusi horizontal; (b)distribusi vertikal hingga 100 km 3.1 Diagram alir penelitian Perubahan coulomb stress Tampilan Coulomb 3.3 dengan berbasis MATLAB Input data Coulomb Hasil input data gempa dengan coastline Hasil Coulomb Stress Halmahera Barat Hasil perhitungan Coulomb Stress Halmahera Barat a) Distribusi perubahan tegangan coulomb 38 gempabumi Halmahera Barat 7,2 Mw 15 Nopember 2014 pada kedalaman 60 km, b)kondisi patahan 3D 4.2 Cross section A-B perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat 7,2 Mw 15 Nopember 2014 terhadap kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 39 gunung Soputan pada gempabumi Halmahera Barat 7,2 Mw 15 Nopember 2014 di kedalaman 4.4 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 40 gunung Gamalama pada gempabumi Halmahera Barat 7,2 Mw 15 Nopember 2014 di kedalaman 10 km 4.5 Grafik Gempabumi Halmahera Barat Nopember Desember Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat Nopember Desember 2005 pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 42 gunung Soputan Nopember 2004-Desember 2005 di kedalaman 4.8 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 43 gunung Gamalama Nopember 2004-Desember 2005

16 di kedalaman 4.9 Grafik gempabumi Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat tahun pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 45 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.12 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) 45 Cross section A-B perubahan tegangan coulomb di bawah gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.13 Grafik gempabumi Halmahera Barat Tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi 47 Halmahera Barat tahun pada kedalaman 4.15 a) Peta irisan daerah gunung Soputan tahun , b) Cross section A-B perubahan tegangan coulomb di bawah gunung Soputan tahun 2007 di kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 48 gunung Gamalama Tahun di kedalaman 4.17 Grafik gempabumi Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi 49 Halmahera Barat tahun pada kedalaman 4.19 a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 50 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.21 Grafik gempa Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat tahun pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 52 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km

17 4.24 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 53 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.25 Grafik gempa Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat tahun pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 55 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.28 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 56 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.29 Grafik gempa Halmahera Barat Tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 58 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.32 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 58 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.33 Grafik gempa Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat tahun pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 60 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.36 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 61 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.37 Grafik gempa Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi Halmahera Barat tahun pada kedalaman a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 63 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.40 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 63

18 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.41 Grafik gempa Halmahera Barat tahun Distribusi perubahan tegangan coulomb gempabumi 65 Halmahera Barat tahun pada kedalaman 4.43 Cross section A-B perubahan tegangan coulomb 66 gempabumi Halmahera Barat tahun terhadap kedalaman 4.44 Vektor Patahan dari gempabumi Halmahera Barat 66 periode Kerangka Patahan dari gempabumi Halmahera Barat periode a) Peta irisan daerah gunung Soputan, b) Cross 67 gunung Soputan tahun di kedalaman 10 km 4.47 a) Peta irisan daerah gunung Gamalama, b) Cross 68 gunung Gamalama tahun di kedalaman 4.48 Grafik perubahan coulomb stress pada gunung Soputan dan gunung Gamalama periode

19 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman A Perhitungan Matematika Coulomb Stress 79 B Data Gempabumi BMKG 82 C Data Gempabumi GlobalCMT 83