Proseding Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya Sabtu, 21 November 2015 Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor PEMETAAN SESAR NUSA LAUT BERDASARKAN HIPOSENTER GEMPA BUMI NUSA LAUT AGUSTUS SEPTEMBER 2015 DAN DATA GRAVITASI YUSUF HAIDAR ALI *, ALI AZIMI, ANITA WULANDARI Prodi Geofisika, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Jl. Perhubungan I no. 5, Pondok Betung, Pondok Aren, Tangerang Selatan, 15221 Abstrak. Pulau Nusa Laut merupakan salah satu pulau dari gugusan kepulauan Lease dan terletak di kawasan Kabupaten Maluku Tengah yang kerap kali diguncang gempa bumi. Pada kurun waktu pertengahan Agustus sampai awal September 2015, terdapat 13 gempa bumi yang terjadi dengan intensitas II-IV MMI (Modified Mercalli Intensity). Studi ini dilakukan untuk menganalisis penyebab seringnya terjadi gempa bumi pada wilayah sekitar pulau Nusa Laut tersebut. Daerah penelitian terletak pada koordinat 4.1-3.35 LS dan 128.5-129.25 BT. Setelah data anomali gravitasi satelit dari website http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi diolah dengan menggunakan metode Second Vertical Derivative (SVD) filter Elkins dan filter Rosenbach serta metode Moving Average, selanjutnya dilakukan pembandingan dengan data hiposenter gempa dari repositori gempa bumi Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Hasilnya, kami mendapatkan sesar yang memanjang dari pulau Seram hingga bagian Barat pulau Nusa Laut, yang terdiri dari enam buah segmen sesar. Kata kunci : Data gempa, data gravitasi, moving average, SVD, sesar Nusa Laut Abstract. Nusa Laut island is one of island on Lease Archipelago and located in Central Maluku Regency that often shocked by earthquake. On the middle of August until early September 2015, 13 earthquakes have been occured with intensity of II-IV MMI (Modified Mercalli Intensity). This research was done to analyze the reason why earthquake often occur around Nusa Laut island. The research area located in coordinate of 4.1 3.35 South and 128.5 129.25 East. After the tabulation of satellite gravitaty anomaly data from website http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi using Second Vertical Derivative (SVD) method filter Elkins and filter Rosenbach also Moving Average method, then we made a comparison with earthquake hypocenter data from BMKG earthquake repository. The result is we found fault throughout Seram island until western of Nusa Laut island that consist of six fault segment parts. Keywords : Earthquake data, gravity data, moving average, SVD, Nusa Laut fault 1. Pendahuluan Maluku Selatan secara geologi merupakan Busur Banda, yaitu sistem kepulauan yang membentuk busur mengelilingi tapal kuda basin Laut Banda yang membuka ke arah Barat. Proses pembentukan tersebut diakibatkan Lempeng Australia menumbuk Lempeng Eurasia dengan arah membelok dari Selatan-Utara ke arah Tenggara-Barat Laut. Sebagai akibat dari geodinamika tersebut terbentuk sesar atau patahan aktif yang berada di sekitar daerah tapal kuda laut Banda. Penelitian mengenai keberadaan sesar sesar daratan di daerah Maluku masih belum banyak dilakukan. * email : yusufhaidarali30@gmail.com FB-11
FB-12 Yusuf Haidar Ali, dkk Pada kurun waktu pertengahan Agustus sampai awal September 2015,telah terjadi 13 gempabumi dengan intensitas II-IV MMI dirasakan disekitar Pulau Nusa Laut. Menurut historis gempabumi BMKG, gempabumi tersebut merupakan gempa dengan kedalaman dangkal yang mengindikasikan sumber gempa berasa dari sesar lokal. Dengan episenter jauh dari sesar yang telah ditemukan sebelumnya, maka dalam maka diperlukan banyak penelitian mengenai pemetaan sesar ini untuk mendapatkan hasil yang presisi. Dalam studi awal pemetaan sesar aktif di sekitar Pulau Nusa Laut digunakan satu metode yaitu metode gravitasi. Metode gravitasi merupakan salah satu metode pemetaan sesar yang efektif untuk memetakan sesar yang sebagian besar berada dalam lautan. Penelitian ini penting untuk mitigasi gempa bumi yaitu dalam pemetaan daerah rawan gempa bumi ksususnya di sekitar Pulau Nusa Laut. Metode gravitasi satelit diterapkan dalam daerah penelitian 4.1-3.35 LS dan 128.5-129.25 BT. Pemfilteran data gravitasi menggunakan metode yang umum digunakan yaitu dengan metode moving average dan second vertical derivatif. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi salah satu acuan institusi pemerintah yang berwenang dalam mitigasi gempa bumi di sekitar Nusa Laut kedepannya. 2. Metode Penelitian Data yang digunakan dalam penelitian adalah data anomali gravitasi dari satelit, data tersebut didapatkan dari situs TOPEX (http://topex.ucsd.edu/cgibin/get_data.cgi). Data anomali gravitasi yang diambil adalah data FAA (Free Air Anomaly) dan data topografi yang terletak pada koordinat 4.1-3.35 LS dan 128.5-129.25 BT, yaitu di sekitar daerah pulau Nusa Laut. Koordinat ini ditentukan agar area studi gravitasi dapat meliputi daerah epicenter dari data historis gempabumi BMKG. Input data yang telah didapatkan kemudian diproses menggunakan metode Moving Average dan metode SVD (Second Vertical Derivative). SVD dapat digunakan untuk membantu interpretasi jenis struktur terhadap data anomali Bouguer yang diakibatkan oleh adanya struktur sesar turun atau sesar naik. Output yang didapat dari metode berupa efek dangkal atau anomali residual. Software pengolahan menggunakan surfer dengan filter Elkins dan Rosenbach. Tabel 1. Matrik Elkins 0.0000-0.0833 0.0000-0.0833 0.0000-0.0833-0.0667-0.0334-0.0667-0.0833 0.0000-0.0334 +1.0668-0.0334 0.0000-0.0833-0.0667-0.0334-0.0667-0.0833 0.0000-0.0833 0.0000-0.0833 0.0000 Tabel 2. Matrik Rosenbach 0.0000 +0.0416 0.0000 +0.0416 0.0000 +0.0416-0.3332-0.7500-0.3332 +0.0416 0.0000-0.7500 +4.0000-0.7500 0.0000 +0.0416-0.3332-0.7500-0.3332 +0.0416 0.0000 +0.0416 0.0000 +0.0416 0.0000
Pemetaan Sesar Nusa Laut Berdasarkan Hiposenter Gempa Bumi Nusa Laut. FB-13 Metode second vertical derivatif mengikuti teori Laplace, yaitu : (1) (2) Sehingga second vertical derivatif merupakan negatif second horizontal derivatif. Untuk penampang sayatan satu dimensi maka berlaku persamaan 3 Metode moving average digunakan agar pemetaan sesar lebih akurat. Metode ini menggunakan transformasi fourier untuk mengidentifikasi frekuensi pada sayatan yang telah dibentuk dari kontur SBA (Simple Bouger Anomaly). Transformasi ini menggunakan software dadisp. Kemudian, di plot nilai ln A dan k [diberi keterangan ini apa]menggunakan Ms. Excel untuk mendapatan frekuensi cut off dari regional dan residual. Frekuensi cut off berguna digunakan untuk menentukan lebar window dari filter kontur SBA. Berikut merupakan Flowchart dari akuisisi hingga pemetaan sesar dalam penelitian ini. (3) Gambar 1. Flowchart akuisisi data hingga interpretasi Kemudian, hasil yang didapatkan dibandingkan dengan data hiposenter gempa dari repository gempa bumi BMKG. Hal ini dilakukan untuk meyakinkan bahwa interpretasi gradien gravitasi yang digunakan untuk mengenali struktur sesar dapat dibuktikan.
FB-14 Yusuf Haidar Ali, dkk 3. Hasil dan Pembahasan Historis gempa bumi dari BMKG lebih lengkap jika hiposenter gempa berada dalam area stasiun seismik yang renggang dan dengan kekuatan gempa yang relatif kecil M < 5. Hal inilah yang menjadi dasar bahwa kami mengambil historis gempa bumi dari BMKG. Berikut merupakan tabel dari gempa bumi yang terjadi pada koordinat 4.1-3.35 LS dan 128.5-129.25 BT pada bulan Agustus-September 2015 dengan kedalaman kurang dari 30 km. Tabel 3. Historis gempa bumi Nusa Laut Agustus-September 2015 dengan kedalaman dangkal beserta data gempa bumi dirasakan. Sumber : repogempa.bmkg.go.id dan inatews.bmkg.go.id No Date Time lat long Mag Depth EQ felt (UTC) 1 17/08/2015 7:17:15-3.68 128.91 4.8 10 Ambon (3 MMI) 2 17/08/2015 10:23:06-3.6 128.77 3.7 10 Nusa Laut (4 MMI) 3 17/08/2015 12:11:36-3.59 128.76 3.5 10 4 17/08/2015 11:56:08-3.56 128.75 3.5 10 5 17/08/2015 12:19:35-3.63 128.78 3.5 10 6 17/08/2015 20:48:03-3.61 128.77 4.1 10 Nusa Laut (3 MMI) 7 18/08/2015 13:26:01-3.63 128.79 2.0 18 8 18/08/2015 13:16:09-3.25 128.75 1.8 13 9 18/08/2015 12:33:55-3.66 128.8 3.1 10 10 18/08/2015 12:07:43-3.64 128.79 3.4 11 Nusa Laut (2 MMI) 11 18/08/2015 11:56:15-3.66 128.79 3.1 10 12 18/08/2015 11:52:08-3.62 128.76 2.7 10 13 18/08/2015 11:49:06-3.65 128.79 2.9 10 14 18/08/2015 11:44:57-3.63 128.78 3.8 11 Nusa Laut (3 MMI) 15 18/08/2015 13:51:13-3.73 128.92 2.2 19 16 18/08/2015 13:46:42-3.6 128.79 2.3 10 17 18/08/2015 23:16:26-3.68 128.83 2.4 10 18 18/08/2015 23:11:01-3.63 128.78 2.2 10 19 19/08/2015 4:07:59-3.43 128.8 2.8 10 20 20/08/2015 5:31:48-3.61 128.78 2.2 10 Nusa Laut (2 MMI) 21 21/08/2015 8:25:26-3.64 128.78 3.3 10 Nusa Laut (3 MMI) 22 21/08/2015 12:09:43-3.7 128.81 3.1 10 Nusa Laut (3 MMI) 23 21/08/2015 13:12:36-3.65 128.78 3.3 10 Nusa Laut (3 MMI) 24 21/08/2015 18:59:21-3.4 128.77 3.2 10 25 08/09/2015 12:17:26-3.61 128.79 3.3 10 Nusa Laut (2 MMI) 26 14/09/2015 09:37:28-4.06 128.69 3.5 10
Pemetaan Sesar Nusa Laut Berdasarkan Hiposenter Gempa Bumi Nusa Laut. FB-15 Gambar 2.Ploting data seismisitas. Daerah yang di dalam kotak ungu merupakan daerah studi kasus dalam penelitian ini Dalam pengolahan data historis untuk disatukan dengan jalur sesar pada kontur gravitasi, dilakukan filtering data historis gempa bumi khusus wilayah Seram. Filtering data dimaksudkan untuk memfokuskan daerah penelitian yaitu di sekitar Pulau Nusa Laut Pengolahan data gravitasi satelit dari TOPEX selanjutnya dilakukan. Terdapat 2116 titik FAA dan topografi di dalam area penelitian. Data gravitasi dari TOPEX lebih efektif dalam waktu dan finansial jika dibandingkan pengambilan data di lapangan langsung. Digunakan metode parasnis untuk menentukan densitas daerah penelitian karena metode ini lebih praktis digunakan dibandingkan metode nettletton dan metode pengambilan sampel bagtuan. Berikut merupakan grafik parasnis yang diolah dengan Ms. Excel : Gambar 3. Grafik metode prasnis. Sumbu X merupakan nilai dari topografi dikali 0.04192. Sedangkan sumbu Y merupakan FAA. Dari gradien kemiringan regresi linearnya diperoleh nilai densitas yaitu 0.679 gram/cm3 Data densitas dipergunakan untuk menghitung nilai dari BC (Bouger Correction). Nilai SBA = nilai FAA BC. Setelah ploting SBA menggunakan filter matrik Elkins dan Rosenbach, didapatkan kontur berikut :
FB-16 Yusuf Haidar Ali, dkk (A) (B) (C) (D) (E) (F) Gambar 4. Gambar hasil pengolahan residual gravitasi metode moving average dan SVD. Gambar (A) merupakan kontur SBA dengan garis hitam adalah garis pantainya. Gambar (B) adalah kontur SBA dengan sayatan garis hitam AB untuk pengolahan data gravitasi metode moving average. Gambar (C) analisa spektrum sayatan AB, segiempat biru menggambarkan nilai regional, segiempat merah nilai residual, dan segitiga hijau adalah noise. Gambar (D) kontur residual moving average, garis hitam jalur sesar Nusa Laut. Gambar (E) kontur residual SVD filter Elkins, garis biru adalah garis pantai, dan garis hitam jalur sesar Nusa Laut. Gambar (F) kontur residual SVD filter Rosenbach, garis biru adalah garis pantai, dan garis hitam jalur sesar Nusa Laut.
Pemetaan Sesar Nusa Laut Berdasarkan Hiposenter Gempa Bumi Nusa Laut. FB-17 Hasil dari pengolahan spektrum sayatan AB didapatkan lebar kolom dan garis 7. Kami mengidentifikasi adanya jalur sesar dari anomali kontur residual bouger anomaly seperti yang dilakukan Julius (2014) untuk mengidentifikasi struktur segmen Sunda. Dari ketiga kontur residual didapatkan bahwa metode moving average mempunyai keunggulan dari kedua kontur residual metode SVD untuk daerah disekitar Pulau Nusa Laut. Dari kontur residual metode moving average dan SVD didapatkan 6 segmen sesar dengan 3 segmen mempunyai arah Utara- Selatan, dan 3 segmen mempunyai arah Tenggara-Barat Laut. Di dalam area penelitian ini kami juga menemukan adanya sesar yang berada di pojok kanan atas daerah penelitian seperti di gambarkan pada gambar 4 (D), (E), dan (F). Selanjutnya untuk menentukan sistem persesaran yang ada di sesar Nusa Laut ini. Kami menggunakan turunan kedua vertikal dari sayatan pada kontur SBA. Menurut Kadir (2000) dan Minardi dkk (2013) menyebutkan bahwa anomali yang disebabkan oleh struktur cekungan mempunyai nilai harga mutlak minimal second horizontal derivative lebih besar daripada harga maksimalnya. Sedangkan anomali yang disebabkan struktur intrusi berlaku sebaliknya, harga mutlak minimalnya lebih kecil daripada harga maksimalnya. Sehingga untuk second vertical derivatif berlaku sebaliknya yaitu, struktur cekungan atau patahan normal mempunyai nilai harga mutlak minimal second horizontal derivative lebih kecil daripada harga maksimalnya.dan untuk anomali yang disebabkan struktur intrusi atau patahan naik berlaku sebaliknya, harga mutlak minimalnya lebih kecil daripada harga maksimalnya. Gambar 5.Gambar interpretasi jenis sesar Nusa Laut. Gambar kiri merupakan kontur SBA, garis biru merupakan garis pantai, titik merah merupakan episenter dari gempabumi, dan garis hitam merupakan sayatan untuk SVD. Gambar kanan merupakan hasil dari second verical derivatif sayatan gambar kiri Dari grafik amplitudo tertinggi gambar 5 kanan, dapat disimpulkan bahwa sesar Nusa Laut mempunyai struktur sesar turun. Sesar ini jika ditarik kelurusannya, maka akan membentang dari 3.35786 LS 128.685575 BT sampai 3.686934 LS 128.817325 BT. Namun begitu terdapat epicenter gempabumi yang tidak beradaa di jalur sesar Nusa laut ini
FB-18 Yusuf Haidar Ali, dkk 4. Kesimpulan Sebagian besar gempabumi disekitar pulau Nusa laut pada bulan Agustus dan September 2015 diakibatkan adanya sesar Nusa Laut. Sesar ini dapat dipetakan dengan baik dari residual kontur simple bouger anomaly dengan menerapkan metode moving average dan SVD. Teridentifikasi sesar ini terbagi menjadi enam segmen kecil. Sesar ini merupakan sesar turun. Dibutuhkan penelitian yang lebih lanjut lagi dengan metode yang lain agar mendapatkan peta sesar yang lebih baik lagi. Ucapan terima kasih Alhamdulillah. Terimakasih kepada bapak Mahmud Yusuf yang telah mengajarkan kami metode gravitasi untuk interpretasi struktur. DaftarPustaka 1. Kadir, W. G. A., 2000, Eksplorasi Gaya Berat dan Magetik, Departemen Teknik Geofisika, FIKTM, Institut Teknologi Bandung, Bandung. 2. S. Minardi, B. Santoso, M. Yusuf, T. Suroyo, D. Santoso, D. Dahrin. 2013. Metode Gayaberat Untuk Interpretasi Struktur (Studi Kasus : Jakarta). 3. A. M. Julius dan N. S. Marbun. 2014 Interpretasi Posisi dan Struktur Segmen Sunda dengan Pengolahan Data Anomali Gaya Berat. Buletin Balai Besar MKG 2 Vol. 4 No. 11 4. http://inatews.bmkg.go.id/new/query_eqfelt.php (diakses 5 November 2015) 5. www.repogempa.bmkg.go.id (diakses 5 November 2015) 6. http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi (diakses 19 Agustus 2015)