PEMODELAN TINGKAT AKTIVITAS SESAR CIMANDIRI BERDASARKAN DATA DEFORMASI PERMUKAAN TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh : Aris Phyrus Honggorahardjo 15105069 Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana PEMODELAN TINGKAT AKTIVITAS SESAR CIMANDIRI BERDASARKAN DATA DEFORMASI PERMUKAAN 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, September 2009 Penulis Aris Phyrus Honggorahardjo NIM 151 05 069 Diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Ir. Irwan Meilano, M.Sc Ir. Dina Anggreni Sarsito, M.T. NIP 132 206 799 NIP 132 137 987 Disahkan oleh : Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Ketua, Dr. Ir. Eka Djunarsjah, M.T. NIP 132 087 998
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada: 1. Papah dan Mamah di rumah yang selalu mendukung, memberi semangat dalam segala kondisi. 2. Tika, Kristiawan, dan Ari kakak-kakaku, terima kasih dan dukungannya dalam memberi semangat sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Pak Irwan Meilano dan Bu Dina Anggreni Sarsito, selaku dosen pembimbing I dan pembimbing II yang telah banyak sekali memberikan bantuan, saran dan kritik yang membangun bagi penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Pak Bambang Subekti dan Pak Heri Andreas. atas kesediannya untuk menjadi dosen penguji di persidangan. 5. Pak Eka Djurnasjah, selaku Ketua Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika Institut Teknologi Bandung. 6. Pak Hasanuddin Z. Abidin, selaku Ketua Kelompok Keahlian Geodesi Institut Teknologi Bandung. 7. Bu S. Hendriatiningsih, selaku Dosen Wali. Terima kasih atas bimbingan, dukungan dan perhatiannya selama penulis belajar di ITB. 8. Semua koordinator, surveyor dan semua pihak yang terlibat dalam kegiatan survei cimandiri tahun 2006, 2007, 2008 dan 2009. 9. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. Terima kasih atas bimbingannya pada penulis selama kuliah di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. 10. Seluruh Dosen, staf dan karyawan ITB yang telah banyak membantu penulis selama kuliah di ITB. 11. Seluruh Staf tata usaha, perpustakaan dan karyawan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika ITB. yang telah banyak membantu penulis selama kuliah di ITB. 12. Teman-teman penghuni laboratorium geodesi yang bersama-sama belajar dan mengerjakan tugas akhir. Agung Buds, Irham, Bagja, Eful, Pandu, Ade, Silvia, Rezi, dan Pesik. ii
13. Teman-teman angkatan 2005 yang bersama-sama belajar dan bermain selama penulis kuliah di ITB. 14. Teman-teman Ikatan Mahasiswa Geodesi semuanya, terima kasih atas dukungan, perhatiannya. Teruslah kompak sampai kapanpun. 15. Teman-teman angkatan 2002, 2003, 2004, 2006 dan 2007 yang bersama-sama belajar dan bermain selama penulis kuliah di ITB. 16. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu pembuatan Tugas Akhir ini. iii
ABSTRAK Sesar Cimandiri adalah sesar aktif yang berada di daerah Sukabumi Selatan, yang memanjang dari Pelabuhan Ratu, Sukabumi, Cianjur sampai Padalarang. Sesar Cimandiri terbentuk akibat adanya gaya tekan yang timbul dari proses subduksi lempeng samudera Indoaustralia ke bawah lempeng benua Erasia di selatan Pulau Jawa. Sesar Cimandiri terletak pada kawasan yang relatif padat penduduk sehingga bila terjadi gempa akan menyebabkan korban jiwa dan kerusakan yang besar, sehingga tingkat aktivitas sesar Cimandiri perlu dipantau, agar dapat dilakukan antisipasi dan mitigasi terhadap bencana gempa yang akan terjadi. Untuk keperluan tersebut dilakukan pengukuran GPS dengan metode penentuan posisi statik geodetik (penentuan posisi differensial) tipe episodik sebanyak empat kali, yaitu pada 1-4 Desember 2006, 20-23 Agustus 2007, 8-12 Agustus 2008 dan 21-24 Juli 2009. Survei GPS dilaksanakan menggunakan sejumlah receiver GPS tipe geodetik dua frekuensi dan pengolahan datanya menggunakan perangkat lunak ilmiah Bernese 5.0, selanjutnya dilakukan perhitungan vektor pergeseran, nilai parameter regangan dan pembuatan model tingkat aktivitas. Berdasarkan hasil pengolahan data memberikan kesimpulan bahwa sesar Cimandiri merupakan sesar geser mengiri dan kawasan zona sesar Cimandiri dan sekitarnya bergerak dengan kecepatan 1 hingga 20 mm/tahun, besarnya regangan berkisar 0,1 hingga 4 mikrostrain yang bervariasi secara spasial dan tingkat akumulasi pergeseran sebesar 10 mm/tahun. iv
ABSTRACT Cimandiri Fault is an active fault in Southern Sukabumi, which runs in the direction from Pelabuhan Ratu, Sukabumi, Cianjur and Padalarang. Cimandiri Fault is formed because pushing force from subduction Australian oceanic plate to the bottom of Eurasian continent plate in the south of Java Island. Cimandiri Fault located in relatively high population area, if earthquake occur, it will cause loss and a lot of damage, so activity level of Cimandiri Fault is needed to be monitoring for anticipation and mitigation for incoming earthquake. For that purpose, GPS measurement is done using episodic static geodetic positioning (differential positioning) method four times, at 1-4 December 2006, 20-23 August 2007, 8-12 August 2008 and 21-14 July 2009. GPS survey is done using several dual frequency GPS receiver and the data is processed using Bernese Scientific Software ver. 5.0, and then calculating deformation vector, extensions parameter point and creating activity level model. Based on data processing result gives conclusion that Cimandiri Fault is Left-Lateral Strike- Slip Fault and Cimandiri Fault zone and surrounding move with the rates vary spatially between 1 to 20 mm/year, extension point is 0.1 to 4 microstrain and deformation accumulation level is 10 mm/year. v
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus Yang Maha Penolong atas berkat, rahmat, dan kemudahan kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir yang berjudul PEMODELAN TINGKAT AKTIVITAS SESAR CIMANDIRI BERDASARKAN DATA DEFORMASI PERMUKAAN. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana (S1) pada program studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Tugas Akhir ini mengkaji tentang deformasi akibat adanya aktivitas sesar Cimandiri dan pemodelan tingkat aktivitasnya yang dipantau menggunakan teknologi GPS. Tidak lupa penulis sampaikan penghargaan setinggi-tingginya dan ucapan terima kasih sebanyak-banyaknya bagi pihak-pihak yang telah sangat berjasa membantu penulis, diantaranya adalah : 1. Dr. Ir. Irwan Meilano, M.Sc. selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bantuan, saran dan kritik yang membangun bagi penulis. 2. Ir. Dina Anggreni Sarsito, MT. selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bantuan, saran dan kritik yang membangun bagi penulis. 3. Ir. Bambang Subekti, MT dan Ir. Heri Andreas, MT. atas kesediannya untuk menjadi dosen penguji di persidangan. 4. Seluruh staf dosen pengajar di Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika atas beribu ilmu yang sangat bermanfaat, semoga menjadi amal yang tidak akan pernah terputus sampai akhir dunia. 5. Seluruh staf Tata Usaha dan Perpusatakaan Prodi Teknik Geodesi dan Geomatika. Semoga penulisan tugas akhir ini bisa bermanfaat bagi penulis sendiri dan umumnya bagi khalayak luas. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu penulis meminta maaf dan bersedia menerima saran dan kritik dari berbagai pihak. Bandung, September 2009 Aris Phyrus Honggorahardjo i
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i UCAPAN TERIMA KASIH ii ABSTRAK iv ABSTRACT v DAFTAR ISI vi DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR TABEL x BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Maksud dan Tujuan Penelitian 3 1.3. Ruang Lingkup Pembahasan 3 1.4. Kemanfaatan 3 1.5. Metodologi Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 5 BAB II DASAR TEORI 2.1. Tektonik Lempeng 6 2.2. Sesar 11 2.3. Deformasi 14 2.4. Metode Analisis Deformasi 16 2.3.1. Analisis Geometrik 17 2.5. Teori Elastisitas 17 2.5.1. Regangan (Strain) 17 2.5.2. Translasi dan Rotasi 18 2.6. Penentuan Parameter Deformasi 19 2.7. Global Positioning System 22 2.7.1. Kesalahan dan Bias 22 2.4.2. Ketelitian Posisi 23 2.4.3. Metode Penentuan Posisi 24 2.8. Euler Pole 26 vi
BAB III PENGOLAHAN DATA GUNA PEMBUATAN MODEL TINGKAT AKTIVITAS SESAR CIMANDIRI 3.1. Pengamatan Data 28 3.2. Pengolahan Data 31 3.2.1. Pengolahan Data GPS Dengan Software Bernese 5.0 33 3.2.2. Hasil Pengolahan Data GPS Dengan Software Bernese 5.0 36 3.2.3. Transformasi Koordinat Geosentrik ke Koordinat Toposentrik 38 3.2.4. Penentuan Vektor Pergeseran Pertahun 41 3.2.5. Perhitungan Parameter Regangan Dan Rotasi 47 3.2.6. Metode Hitungan Segmen Segitiga 49 3.2.7. Pemodelan Tingkat Aktivitas Sesar Cimandiri 53 BAB IV ANALISIS 4.1. Analisis Pergeseran 56 4.2. Analisis Regangan 57 4.3. Analisis Pemodelan Tingkat Aktivitas Sesar Cimandiri 57 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 58 5.2. Saran 60 DAFTAR PUSTAKA 61 LAMPIRAN 63 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Lokasi Sesar Cimandiri 1 Gambar 1.2 Skema Metodologi Pembahasan Tugas Akhir 4 Gambar 2.1 Geometri lapisan bumi 6 Gambar 2.2 Visualisasi Lempeng Samudera dan Lempeng Benua 7 Gambar 2.3 Ilustrasi Elastic Rebound Theory yang dikemukakan oleh Harry Fielding Reid mengenai mekanisme terjadinya gempa 10 Gambar 2.4. Patahan naik 11 Gambar 2.5. Patahan turun 12 Gambar 2.6. Patahan Geser 12 Gambar 2.7 Karakteristik Bidang Sesar 13 Gambar 2.8. Kecepatan Bidang sesar dan perbandingan dalam koordinat kartesian 14 Gambar 2.9. Translasi Materi 15 Gambar 2.10. Rotasi Materi 15 Gambar 2.11 Regangan Normal 16 Gambar 2.12 Regangan Geser 16 Gambar 2.13 Pemantauan deformasi sesar [Abidin 2001] 25 Gambar 2.14 Ilustrasi euler pole 26 Gambar 3.1. Distribusi titik-titik pengamatan di sekitar sesar Cimandiri 28 Gambar 3.2 Alur Pengolahan Data 32 Gambar 3.3. Sebaran titik-titik IGS yang digunakan 34 Gambar 3.4 Grafik time series besar pergeseran posisi pada stasiun 262 42 Gambar 3.5 Pergerakan horisontal titik pengamatan (Masih Dipengaruhi Sunda Block Motion) 43 viii
Gambar 3.6 Pergerakan Titik Pengamatan Setelah Pergerakan Sunda Block Dihilangkan (Dengan Menggunakan Euler Pole) 45 Gambar 3.7 Pergerakan titik pengamatan setelah pergerakan far field dihilangkan (stasiun BAKO dianggap tidak bergerak) 47 Gambar 3.8. Segmen Segitiga Pada Perhitungan Regangan 49 Gambar 3.9. Peta principal strain setelah pergerakan Sunda Block Dihilangkan (Dengan Menggunakan Euler Pole) 51 Gambar 3.10. Peta principal strain setelah pergerakan far field dihilangkan (stasiun BAKO dianggap tidak bergerak) 52 Gambar 3.11 Pergerakan Deformasi Sesar 53 Gambar 3.12 Model aktivitas sesar Cimandiri setelah pergerakan far field dihilangkan (stasiun BAKO dianggap tidak bergerak) 54 Gambar 3.13 Model aktivitas sesar Cimandiri setelah pergerakan sunda block dihilangkan (dengan menggunakan Euler Pole) 55 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi ketelitian survey GPS 24 Tabel 3.1. Lama pengamatan dan titik-titik pengamatan pada tahun 2006 29 Tabel 3.2. Lama pengamatan dan titik-titik pengamatan pada tahun 2007 29 Tabel 3.3. Lama pengamatan dan titik-titik pengamatan pada tahun 2008 30 Tabel 3.4. Lama pengamatan dan titik-titik pengamatan pada tahun 2009 31 Tabel 3.5. Koordinat Geosentrik Tahun 2006 36 Tabel 3.6. Koordinat Geosentrik Tahun 2007 36 Tabel 3.7. Koordinat Geosentrik Tahun 2008 37 Tabel 3.8. Koordinat Geosentrik Tahun 2009 37 Tabel 3.9. Koordinat toposentrik titik GPS hasil transformasi 39 Tabel 3.10 Vektor Pergeseran Pertahun (ITRF) 42 Tabel 3.11 Vektor pergeseran titik GPS, setelah pergerakan sunda block Dihilangkan 44 Tabel 3.12 Vektor pergeseran titik GPS, setelah far field dihilangkan (stasion BAKO diasumsikan tidak bergerak) 46 Tabel 3.13 Nilai principal strain setelah pergerakan Sunda Block Dihilangkan (Dengan Menggunakan Euler Pole) 50 Tabel 3.14 Nilai principal strain setelah pergerakan far field dihilangkan (stasiun BAKO dianggap tidak bergerak) 51 Tabel 3.15 Jarak tegak lurus dan besarnya pergeseran titik-titik pengamatan setelah pergerakan far field dihilangkan (stasiun BAKO dianggap tidak bergerak) 53 Tabel 3.16 Jarak tegak lurus dan besarnya pergeseran titik-titik pengamatan setelah pergerakan sunda block dihilangkan (dengan menggunakan Euler Pole) 54 x