STUDI KASUS FOCAL MECHANISM SOLUTION GEMPA DI SELAT SUNDA 26 AGUSTUS 2008 BERDASARKAN GERAK AWAL DAN BENTUK GELOMBANG P Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang Email: pryfis@yah.cm Abstrak. Selat Sunda yang berada di zna subduksi lempeng Ind Australia-Eurasia dan jalur sesar antara Sumatra-Jawa menyebabkan selat Sunda mengalami banyak peristiwa gempa. Pada peristiwa gempa tersebut dapat dianalisis mekanisme sumber gempanya dengan menggunakan metde gerak awal gelmbang P dan metde bentuk gelmbang (wavefrm methd). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penyelesaian mekanisme sumber gempa di selat Sunda 26 Agustus 2008 menggunakan gerak awal gelmbang P diperleh parameter-parameter sesar untuk bidang ndal 1 strike strike 213, dip 85, dan rake 308, dip 48, rake diperleh parameter sesar pada bidang ndal 1 strike 187, dan pada bidang ndal 2 318. Untuk metde bentuk bentuk gelmbang 300, dip 45, rake 195, dan pada bidang ndal 2 strike 199, dip 79, rake 314. Berdasarkan parameterparameter sesar tersebut disimpulkan bahwa gempa di selat Sunda pada tanggal tersebut disebabkan leh sesar turun. Kata Kunci: : mekanisme sumber gempa, gelmbang P PENDAHULUAN Indnesia mempunyai tatanan gelgi yang cukup rumit, hal ini disebabkan Indnesia terletak pada jalur pertemuan tiga lempeng besar dunia (Triple Junctin Cnvergen) yaitu Lempeng Eurasia yang bergerak relatif ke arah selatan, lempeng Ind-Australia yang relatif bergerak ke arah utara, serta Lempeng Pasifik yang bergerak relatif ke arah barat daya, serta saling bertumbukan satu sama lain (Plummer, 2003). Pada daerah pertemuan tersebut menyebabkan sering terjadinya gempa bumi karena aktifitas pergerakan lempeng-lempeng tersebut (Karyadi, 2008). Selat Sunda (Gambar 1) yang terletak di antara Pulau Sumatra dan Jawa, secara gelgis berada pada daerah seismik aktif. Hal ini disebabkan lempeng tektnik Ind-Australia yang menunjam lempeng Eurasia, sehingga pulau Sumatra bergerak ke arah barat laut, yang menyebabkan selat 83
Sunda berada pada jalur sesar dan rawan gempa bumi (Lashita, 2006). Selat ini yang merupakan daerah transisi diantara Sumatera dan Jawa, dipengaruhi leh kndisi pergerakan lempeng kedua daerah tersebut. Daerah Busur Muka Selat Sunda ini dapat mengalami kmpresi akibat penunjaman lempeng Ind-Australia ke lempeng Eurasia dan juga dipengaruhi leh pergerakan sebagian Pulau Sumatera ke arah Barat laut. Inilah yang menyebabkan banyaknya gempa bumi yang terjadi di sekitar Selat Sunda mulai dari magnitud yang sedang hingga besar (Lashita, 2006). Selat Sunda Batas Lempeng (zna subduksi) 70 mm/ tahun Lempeng Ind- Australia Gambar 1. Peta tatanan tektnik Selat Sunda. FZ merupakan zna sesar dan SF Sesar Semangk (Nishimura, 1994) Gempa yang terjadi di Selat Sunda dikategrikan sebagai gempa tektnik. Gempa ini disebabkan aktivitas tektnik yang dimanifestasikan dengan sesar pada lempeng tektnik yang merupakan bagian dari kerak (crust). Sesar (fault) atau patahan merupakan gerakan menggeser secara hrisntal dan atau vertikal tanpa membentuk kerak baru. Secara umum ada tiga bentuk sesar, yaitu sesar turun (nrmal fault), sesar naik (trust fault atau reverse fault), sesar mendatar (strike slip fault) seperti pada Gambar 2 berikut. 84 Vl. 11 N.1 Juli 2013
a b c Gambar 2. Jenis-jenis sesar (a) sesar turun, (b) sesar naik, dan (c) sesar geser Parameter sesar terdiri dari jurus (strike) (φ), kemiringan (dip) (δ), rake (slip) (λ) seperti pada Gambar 3. Strike adalah jurus bidang sesar yang diukur dari arah utara ke timur (0 360 ). Dip adalah sudut yang dibentuk leh bidang sesar dengan bidang hrizntal, dan diukur pada bidang vertikal yang arahnya tegak lurus jurus sesar (0 δ 90 ). Rake atau slip adalah sudut pergerakan hanging-wall terhadap strike (-180 λ 180 ), rake berharga psitif untuk sesar naik dan negatif untuk sesar turun. Jenis sesar dapat ditentukan berdasarkan parameter strike, dip, dan rake sebagai berikut Aki dan Richard 1980): 1. Sesar geser, jika δ = 90 dan λ = 0 (geser kiri ) atau λ = 180 (geser kanan ). 2. Sesar turun, jika δ 0 dan δ 90 dan -180 λ 0. 3. Sesar naik, jika δ 0 dan δ 90 dan 0 λ +180 Gambar 3. Parameter sesar yang terdiri atas α (dip ), β (rake f net slip), θ (hade = 90 dip), ab (net slip), ac (strike slip), cb = ad = dip slip, ae = vertical slip = thrw, de = hrizntal slip = heave 85
Studi mekanisme sumber gempa dapat dilakukan dengan gerak awal gelmbang P (primer). Data yang digunakan adalah gerak awal gelmbang P naik (kmpresi) dan turun (dilatasi). Jika stasiun seismgraf yang melingkupi pusat gempa cukup banyak maka dengan mudah dapat dipisahkan antara kelmpk stasiun yang merekam kmpresi dan kelmpk stasiun yang merekam dilatasi (Kawakatsu dan Cadena 1991). Selain dengan gerak awal gelmbang P, penentuan mekanisme sumber gempa dapat dilakukan dengan metde bentuk gelmbang. Pada dasarnya penentuan mekanisme sumber gempa dengan bentuk gelmbang adalah meminimalkan perbedaan antara amplitud seismgram hasil bservasi dengan amplitud seismgram sintetis hasil perhitungan. Hasil seismgram sintetis tersebut dipengaruhi leh surce time functin, pla radiasi, respn struktur, mmen seismik, dan sebagainya. Berikut ini penjelasan masing-masing besaran yang diperlukan untuk penyelesaian mekanisme sumber gempa berdasarkan bentuk gelmbang. a. Surce time functin adalah sejarah waktu terjadinya sesar, dirumuskan dengan persamaan 1. M Ω( t) = A m τ ( t -τ (1) m= 1 ^ m ) Selain itu dalam penjalaran gelmbang seismik dari sumber gempa melalui berbagai medium, energi gelmbang tersebut akan berkurang. Hal ini disebabkan adanya faktr atenuasi. Sehingga persamaan amplitud dalam fungsi x: seperti pada persamaan 2. A( x) = A0 exp( - ωx 2cQ ) (2) b. Respn struktur, yaitu efek dari struktur bumi yang mengakibatkan gelmbang seismik direfleksikan, ditransmisikan, dan diknversikan menjadi tipe gelmbang lain. Dalam merekam gelmbang pada seismgram sintetis juga diperlukan data dari elementary seismgram E(t), s yang merupakan knvlusi dari impuls respn struktur ( G ), respn instrumen (I), atenuasi (q), dan elemen surce time functin ( ). Secara matematis dinyatakan dengan persamaan 3. s E( t) = G * I * q * Λ (3) c. Mmen seismik merupakan faktr input dari seismgram sintetis. Mmen seismik merupakan hasil perkalian antara rigiditas batuan, rata-rata slip dan luas sesar (Sulaeman, 2008). Secara matematis dapat ditulis dengan persamaan 4. M = µ. u. A (4) di mana M adalah mmen seismik, µ adalah rigiditas, adalah slip rata-rata, dan A merupakan luas daerah sesar. Gambaran gemetrik mekanisme sumber gempa yang berupa sesar dengan lempeng tektnik seperti pada Gambar 4. 86 Vl. 11 N.1 Juli 2013
Gambar 4. Gemetri sesar mekanisme sumber gempa pada lempeng tektnik METODE Metde penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metde analisis mekanisme sumber gempa. Pertama, dengan metde gerak awal gelmbang P yang menggunakan prgram AZMTAK dan PMAN, dan kedua adalah metde bentuk gelmbang dengan prgram SWIFT Inversin. Kedua prgram tersebut ditulis dengan FORTRAN 77. Langkah-langkah pada metde gerak awal gelmbang P yaitu: (1) menentukan arah gerak awal gelmbang P (kmpresi atau dilatasi), (2) memasukkan input latitude, lngitude, kedalaman, nama-nama dan jumlah stasiun, serta plaritas awal gelmbang P ke ntepad, dan disimpan dengan nama file.dat, (3) memasukkan nama input, utput, serta nama stasiun ke prgarm AZMTAK dan menyimpan filenya dengan nama file.out, (4) memasukkan nama utput ke prgram PMAN, (5) menentukkan bidang ndal, sesuai sebaran data kmpresi dan dilatasi, sebagai bidang sesar, dan (6) menganalisis jenis sesar. Pada metde bentuk gelmbang harus melalui langkah-langkah sebagai berikut: (1) menerima data gempa pada SeisCmP3, yaitu melihat rigin time dan lkasi gempa pada SeisCmP3, (2) melakukan JISNET data, yaitu pengkreksian bentuk gelmbang dari seismgram sintetis dengan bservasi, (3) inversi bentuk gelmbang, yaitu melakukan prses penglahan bentuk gelmbang sehingga diperleh hasil mekanisme sumber gempa serta parameter-parameter sesarnya. Hasil dari penyelesain mekanisme sumber gempa berupa sesar penyebab gempa dan parameternya. Untuk bentuk sesar dan penyelesaian mekanisme sumber gempa yang sederhana seperti pada Gambar 5. 87
Gambar 5. Bentuk penyelesaian mekanisme sumber gempa dan jenis sesarnya HASIL DAN PEMBAHASAN Gerak awal gelmbang P N Gambar 6. Diagram mekanisme sumber hasil penyelesaian bidang sesar pada gempa selat Sunda tanggal 26 Agustus 2008 88 Vl. 11 N.1 Juli 2013
Hasil penelitian dari mekanisme sumber gempa di selat Sunda tanggal 26 Agustus 2008 dengan magnitude 5.6 skala richter yaitu, pada bidang ndal 1 mempunyai strike rake - 173, dan pada bidang ndal 2 mempunyai strike 213, dip Sehingga berdasarkan parameter tersebut diperleh besarnya dip ialah besarnya rake ialah -180 ë 0. 85, rake ä 0 atau 308, dip 48, - 42 (Gambar 6). ä 90 dan Bentuk gelmbang Gambar 7. Hasil mekanisme sumber gempa dengan metde bentuk gelmbang 89
Gambar 8. Kurva Surce Time Functin Hasil penelitian pada gempa selat Sunda tanggal 26 Agustus 2008 dengan bentuk gelmbang yaitu (Gambar 7 dan 8), pada bidang ndal 1 dengan strike Pada bidang ndal 2 dengan strike 199, dip 79, dan rake 300, dip 45, dan rake 195. 314. Seismgram hasil bservasi digambarkan dengan garis hitam, sedangkan seismgram sintetis digambarkan dengan garis merah. Residual menunjukkan selisih dari hasil seismgram bservasi dengan seismgram sintetis. Sedangkan hasil akhirnya ditunjukkan pada gambar bentuk gelmbang berwarna biru, dengan magnitud (Mw) 5.6 SR. Berdasarkan parameter-parameter sesarnya, hasil bentuk gelmbang tidak jauh berbeda dengan hasil pada gerak awal gelmbang P. Parameter-parameter sesarnya yaitu, pada bidang ndal 1 dengan strike, dip 79, dan rake 300, dip 45, dan rake 195. Pada bidang ndal 2 dengan strike 199 314. Untuk membandingkan dengan hasil dari gerak awal gelmbang P, maka harga rake pada gerak awal gelmbang P harus ditambah 360. Sehingga pada gerak awal gelmbang P parameter-parameter sesarnya yaitu, pada bidang ndal 1 mempunyai strike, dip 48, rake 187, dan pada bidang ndal 2 mempunyai strike 213, dip 85, rake Perbedaan-perbedaan dari metde bentuk gelmbang dengan gerak awal gelmbang P yaitu : 308 318. 1. Metde bentuk gelmbang memerlukan lebih sedikit data gelmbang seismik dibanding gerak awal gelmbang P. Untuk menentukan bidang sesar, bentuk gelmbang menggunakan peminimalan amplitud 90 Vl. 11 N.1 Juli 2013
gelmbang seismik dari seismgram bservasi dengan seismgram sintetis. Walaupun hanya menggunakan beberapa data gelmbang seismik dari masing-masing stasiun, tetapi jika amplitud dan bentuk gelmbang dari seismgram sintetis hampir sama dengan seismgram bservasi, maka bidang sesarnya dapat diperleh dengan mudah. Sedangkan dengan gerak awal gelmbang P, diperlukan data arah gerak awal gelmbang P lebih banyak dibanding data yang diperlukan leh bentuk gelmbang, karena akan sulit untuk menentukan bidang ndal dan bidang sesar dengan tepat bila distribusi data tidak merata. 2. Infrmasi yang diperleh dari bentuk gelmbang mencakup infrmasi yang diperleh dari gerak awal gelmbang P, dan juga beberapa infrmasi lainnya. Dalam penentuan mekanisme sumber gempa, bentuk gelmbang mempunyai infrmasi yang juga didapatkan pada gerak awal gelmbang P, yaitu parameter-parameter sesar serta arah gerak awal gelmbang P. Di samping itu infrmasi lain yang didapatkan bentuk gelmbang adalah infrmasi mengenai amplitud gelmbang dan mmen seismiknya, infrmasi ini tidak didapatkan pada gerak awal gelmbang P. 3. Pada metde bentuk gelmbang tidak memerlukan pembacaan arah gerak awal secara tepat seperti pada penentuan mekanisme sumber gempa dengan arah gerak awal gelmbang P. Metde bentuk gelmbang menggunakan data dari bentuk gelmbang seismik, sehingga pembacaan arah gerak awal gelmbang P yang salah tidak mempengaruhi slusi bidang sesar. Berbeda dengan gerak awal gelmbang P, bila salah dalam pembacaan arah gerak awal gelmbang P maka bidang ndal dan sesar yang diperleh menjadi tidak tepat. 4. Pada metde bentuk gelmbang dapat ditentukan langsung bidang sesarnya (fault plane). Akan tetapi bila menggunakan data arah gerak awal gelmbang P bidang sesar tidak bisa ditentukan secara langsung. Bentuk gelmbang merupakan metde dengan menggunakan prgram SWIFT Inversin yang langsung menghasilkan bidang sesar. Sedangkan pada gerak awal gelmbang P hanya menghasilkan dua bidang ndal sebagai bidang sesar. Dari perbedaan-perbedaan dua metde tersebut dapat disimpulkan bahwa dalam penentuan mekanisme sumber gempa bumi di selat Sunda lebih teliti bila menggunakan metde bentuk gelmbang, karena gempa bumi yang sering terjadi di selat Sunda merupakan gempa yang berkekuatan tidak terlalu besar, sehingga hanya sedikit stasiun gempa yang mendeteksinya. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Simpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :Secara umum, penentuan mekanisme sumber gempa dengan metde bentuk gelmbang dapat menghasilkan bidang sesar yang sebenarnya dan relatif lebih teliti bila dibandingkan dengan menggunakan data arah gerak awal 91
gelmbang P. Analisis mekanisme sumber gempa yang terjadi di Selat Sunda pada tanggal 26 Agustus 2008 dengan metde gerak awal gelmbang P menghasilkan mempunyai harga strike 308, dip 48, rake - 173 pada bidang ndal 1 dan strike 213, dip 85, rake bidang ndal 2. Sedangkan dengan metde bentuk gelmbang menghasilkan strike 45, dan rake rake 195 pada bidang ndal 1. Pada bidang ndal 2 dengan strike 199, dip - 42 pada 300, dip 79, dan 314. Berdasarkan parameter sesar tersebut,, maka gempa yang terjadi di Selat Sunda pada tanggal 26 Agustus 2008 merupakan sesar turun. Saran Berdasarkan hasil penelitian yang diperleh, disarankan sebagai berikut: Mengingat bahwa keterbatasan metde gerak awal gelmbang P untuk menentukan bidang sesar adalah tidak tersedianya jumlah data yang cukup dan distribusi yang tidak merata, maka untuk peristiwa gempa sebaiknya distribusi data dapat merata. Metde bentuk gelmbang dapat dikembangkan untuk menentukan mekanisme sumber gempa lkal dan gempa mikr, mengingat bahwa data untuk metde bentuk gelmbang tidak membutuhkan banyak stasiun gempa sehingga lebih mudah dalam menentukan mekanisme sumber gempa. DAFTAR PUSTAKA Karyadi, D. 2008. Penentuan Pla Mekanisme Sumber Gempa Bumi Berdasarkan Plarisasi Pertama Gelmbang P( Gempa Bumi Bengkulu 12 September 2007). Jakarta : Akademi Meterlgi dan Gefisika. Kawakatsu, H. dan G.P. Cadena. 1991. Fcal Mechanisms f the March 6,1987 Ecuadr Earthquakes (CMT Inversin with a First Mtin Cnstraint). J.Phys.Earth, Vl 39, N.4. Japan : Gelgical Survey f Japan. Lashita, S. 2006. Seismically Active Defrmatin in The Sumatra- Java Trench Arc-Regin : Gedynamic Implicatins. Current Science Jurnal, Vl 90, N.5. India : Department f Marine Gelgy and Gephysics. Plummer, C 2003. Physical Gelgy. New Yrk : McGraw Hill Cmpanies. 92 Vl. 11 N.1 Juli 2013