ANALISIS ANOMALI UDARA BEBAS DAN ANOMALI BOUGUER DI WILAYAH NUSA TENGGARA TIMUR Aswin 1*), Gunawan Ibrahim 1, Mahmud Yusuf 2 1 Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Tangerang Selatan 2 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Jakarta Pusat * ) Email: aswinlaode66@gmail.com INTISARI Penelitian ini didasari oleh wilayah Nusa Tenggara Timur (NTT) terkeberadaan pada zona pertemuan lempeng Eurasia dan lempeng Indo-Australia yang menyebabkan adanya zona subduksi dan sesar busur belakang. Keberadaan zona subduksi dan sesar busur belakang inilah yang menjadi pemicu terjadinya gempa bumi di wilayah NTT. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis anomali udara bebas dan anomali Bouguer di wilayah NTT. Anomali udara bebas dan anomali Bouguer digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan zona subduksi dan sesar busur belakang. Hasil identifikasi kemudian dicocokkan dengan data geologi yang mencakup keberadaan zona subduksi dan sesar busur belakang. Anomali udara bebas menunjukkan anomali negatif pada zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar, dan anomali positif pada busur kepulauan. Anomali Bouguer menunjukkan bahwa pulau Sumba, pulau Flores hingga pulau Wetar, dan pulau Sumbawa bagian timur berada dalam lempeng yang sama. Sedangkan pulau Timor dan benua Australia berada dalam lempeng yang sama. Anomali residual dengan baik dapat digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Kata Kunci: anomali udara bebas, anomali Bouguer, anomali residual ABSTRACT This study based on the region of East Nusa Tenggara (NTT) located in the zone of the meeting of the Eurasian plate and the Indo-Australian plate which causes the subduction zone and back arc fault. The existence of the subduction zone and back arc fault which the trigger earthquakes in the region NTT. The purpose of this study was to analyze free air anomaly and Bouguer anomaly in NTT. Free air Anomaly and Bouguer anomaly used to identify the location of the subduction zone and back arc fault. The results of identification then matched with geological data that includes the location of the subduction zone and back arc fault. Free air anomaly indicates negative anomaly at subduction zones, Flores fault and Wetar fault, and positive anomalies in the islands arc. Bouguer anomaly indicates that Sumba island, Flores island until Wetar island and Sumbawa island in the eastern part are in the same plate. While Timor island and Australian continent are in the same plate. Anomaly residual well can be used to identify the presence of subduction zones, Flores fault and Wetar fault. Keywords: free air anomaly, Bouguer anomaly, residual anomaly 1. Pendahuluan Secara tektonik, Nusa Tenggara Timur (NTT) merupakan wilayah yang memiliki aktivitas seismik yang cukup tinggi. Hal ini disebabkan oleh adanya tumbukan lempeng Indo-Australia dan lempeng Eurasia, sehingga membentuk zona subduksi (penunjaman). Subduksi ini memanjang dari bagian barat pulau Sumatra sampai bagian selatan pulau Papua. Selain itu, akibat aktivitas kedua lempeng tersebut membentuk sesar busur belakang 1
atau back arc thrust (Natawidjaja, 2007). Keberadaan zona subduksi dan sesar busur belakang telah menjadi pembangkit utama terjadinya gempa bumi tektonik di wilayah tersebut. Hal ini dibuktikan dengan terjadinya gempa bumi merusak berdasarkan katalog gempa bumi United States Geological Survey (USGS) dan Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), seperti gempa bumi Sumba (1977), gempa bumi Flores (1992), gempa bumi Alor (2004), dan gempa bumi Alor (2015). Beberapa gempa bumi tersebut diantaranya menimbulkan tsunami, yaitu gempa bumi Sumba (1977) dan gempa bumi Flores (1992). Metode gayaberat (gravitasi) merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan untuk mengidentifikasi struktur geologi bawah permukaan bumi. Metode ini didasarkan pada perbedaan rapat massa yang menyebabkan variasi terhadap medan gravitasi. Distribusi densitas suatu materi di bawah permukaan bumi dapat diketahui yaitu dengan melihat respon variasi medan gravitasi di permukaan bumi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis anomali udara bebas dan anomali Bouguer di wilayah NTT. 2. Data Dan Metode Data yang digunakan dalam penelitian ini bersumber dari katalog buletin gempa bumi International Seismological Centre, ISC (http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/), katalog gempa bumi Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, BMKG (http://repogempa. bmkg.go.id/) serta data anomali udara bebas dan topografi (http://t opex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi). Data katalog ISC dan BMKG yang digunakan adalah periode tahun 1990 2012 dan tahun 2013 2015. Batasan kedalaman 0 700 km dan magnitudo adalah 4,5 9. Daerah penelitian mencakup wilayah NTT yang ditunjukkan pada gambar 1 berikut. Batasan koordinat yang digunakan adalah 6º 13º LS dan 118º 130º BT. Gambar 1. Peta daerah penelitian Dalam penelitian ini, penulis melakukan analisis terhadap anomali udara bebas dan anomali Bouguer di wilayah NTT. Hasil analisis kemudian dibandingkan dengan data seismisitas. Dengan demikian respon anomali udara bebas dan anomali Bouguer terhadap keberadaan zona subduksi dan sesar busur belakang yang mempengaruhi aktivitas seismik di wilayah NTT dapat diketahui. 3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Anomali Udara Bebas Berdasarkan hasil pemetaan anomali udara bebas yang ditunjukkan gambar 2, anomali udara bebas menunjukkan korelasi positif terhadap penampakan zona subduksi dan sesar busur belakang di wilayah NTT. Pada gambar 2 2
(atas) menjelaskan dugaan awal keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Sedangkan gambar 2 (bawah) sebagai validasi keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Gambar 2. Peta anomali udara bebas Hasil penampang anomali udara bebas menunjukkan nilai anomali negatif sepanjang zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Pada zona subduksi nilai anomali udara bebas bervariasi yaitu -240 sampai 0 mgal. Sedangkan sepanjang sesar Flores bernilai -160 sampai -40 mgal dan sesar Wetar bernilai -80 sampai 0 mgal. Nilai anomali udara bebas pada busur kepulauan menunjukkan anomali positif yaitu pulau Timor bernilai 0 sampai 240 mgal, pulau Sumba bernilai 160 sampai 240 mgal, dan pulau Flores hingga pulau Wetar bernilai 160 sampai 280 mgal. Keadaan ini dipengaruhi oleh kondisi topografi yang berbeda. Hasil anomali udara bebas pada zona subduksi, sesar Flores dan sesar Wetar, dan busur kepulauan di wilayah NTT menunjukkan hasil serupa dengan penelitian sebelumnya oleh Watts dan Talwani (1974), Cazenave dkk. (1986), Harabaglia dan Doglioni (1998), serta Lumban Gaol (2015). Pada gambar 2 (atas) terlihat jelas bahwa dugaan awal keberadaan sesar Flores menunjukkan keseragaman (padu) nilai anomali udara bebas. Berbeda dengan sesar Flores, pada zona subduksi dan sesar Wetar menunjukkan variasi nilai anomali udara bebas. Nilai anomali ini ditunjukkan oleh kotak bertanda tanya pada zona subduksi dan sesar Wetar. Pada sesar Wetar, terdapat dua kotak bertanda tanya dan menunjukkan nilai anomali udara bebas yang sama yaitu 0 sampai 40 mgal. Nilai anomali ini berbeda dengan nilai anomali pada sesar Wetar lainnya. Penulis berasumsi bahwa hal tersebut disebabkan oleh salah satu dari dua aspek berikut ini. Pertama, adanya perbedaan topografi di sepanjang sesar sehingga terdapat variasi nilai anomali udara bebas pada kedua kotak bertanda tanya. Kedua, pada kotak bertanda tanya merupakan bagian yang terputus sepanjang sesar. Sedangkan pada zona subduksi, kotak bertanda tanya menunjukkan bahwa anomali udara bebas bernilai -40 sampai 0 mgal. Nilai anomali ini adalah nilai yang terbesar daripada lainnya sepanjang zona subduksi. Berdasarkan hasil di atas, bahwa anomali udara bebas dapat digunakan untuk mengidentifikasi zona subduksi dan sesar. 3
3.2. Anomali Bouguer Berdasarkan hasil pemetaan anomali Bouguer yang ditunjukkan pada gambar 3, anomali Bouguer menunjukkan bahwa sepanjang pulau Timor bernilai -100 sampai 50 mgal. Anomali meningkat dari selatan hingga ke utara pulau Timor. Hasil ini mendukung penelitian yang telah dilakukan oleh Chamalaun dkk. (1976). Wetar tidak dapat diidentifikasi dengan baik. 3.3. Anomali Residual Anomali residual adalah hasil dari operasi filter anomali Bouguer dengan menggunakan filter Elkins 5x5. Hasil anomali ini disajikan pada gambar 4 berikut. Gambar 3. Peta anomali Bouguer Anomali Bouguer pada pulau Sumba, pulau Flores hingga pulau Wetar, dan sebagian pulau Sumbawa bagian timur menunjukkan anomali yang sama yaitu 50 sampai 100 mgal. Kesamaan ini mengindikasikan bahwa pulau-pulau tersebut berada dalam satu lempeng tektonik. Sedangkan anomali Bouguer pada pulau Timor dan benua Australia menunjukkan anomali yang sama yaitu -100 sampai 50 mgal. Hasil penelitian ini mendukung teori bahwa gerakan lempeng tektonik dipengaruhi gaya-gaya yang bekerja pada setiap lempeng, serta penelitian Hall (2002) yang mengatakan bahwa pulau Timor masih merupakan bagian massa benua Australia, meskipun secara geologi sudah terpisah jauh. Hasil pemetaan anomali Bouguer menunjukkan bahwa zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Gambar 4. Peta anomali residual Pada gambar 4 di atas, gambar 4 (atas) menjelaskan dugaan keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar berdasarkan anomali residual. Gambar 4 (bawah) merupakan validasi keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar berdasarkan data geologi. Pada gambar 4 (atas), bahwa pada dugaan keberadaan zona subduksi (huruf C), sesar Flores (huruf A), dan sesar Wetar (huruf B) membentuk suatu pola garis yang seragam. Setelah dicocokkan dengan keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar yang sebenarnya pada gambar 4 (bawah), dugaan awal menunjukkan hasil yang sama untuk zona subduksi dan 4
sesar Flores. Sedangkan pada sesar Wetar, pola seragam anomali residual agak menyimpang terhadap keberadaan sesar Wetar sebenarnya yaitu pada bagian yang terputus (gap) seperti ditunjukkan oleh anomali udara bebas (dua kotak bertanda tanya) pada gambar 2 (atas). Hal ini mengindikasikan bahwa pada sesar Wetar terdapat dua bagian yang terputus. 3.4. Seismisitas, Anomali Udara Bebas, dan Anomali Bouguer Pada gambar 5 berikut ini disajikan peta seismisitas wilayah NTT. Gambar 5. Peta seismisitas NTT Pada region yang ditandai kotak berwarna merah pada gambar di atas, menunjukkan bahwa region tersebut memiliki tingkat aktivitas seismik yang rendah sehingga jarang terjadi gempa bumi. Hal ini mengindikasikan bahwa gerakan penunjaman lempeng pada region tersebut sangat lambat daripada pergerakan penunjaman lempeng pada region lain. Anomali udara bebas (gambar 2) menunjukkan korelasi negatif terhadap seismisitas pada region ini. Artinya, semakin tinggi anomali udara bebas pada suatu region sepanjang zona subduksi maka tingkat aktivitas seismik semakin rendah. Hubungan seismisitas di wilayah NTT dengan anomali udara bebas ditunjukkan pada gambar 6. Sedangkan hubungnnya dengan anomali Bouguer ditunjukkan pada gambar 7. Pada kedua gambar, semakin ke utara gempa bumi yang terjadi memiliki kekuatan yang lebih besar. 5
Gambar 6. Peta seismisitas (7 M<8) dan anomali udara bebas NTT Gempa bumi dangkal terjadi pada anomali udara bebas 160 sampai 240 mgal di pulau Flores dan pulau Alor, dan di timur pulau Wetar terjadi pada anomali 20 sampai 100 mgal. Gempa bumi menengah dan dalam umumnya terjadi pada anomali 0 sampai 100 mgal. Hal ini menunjukkan bahwa gempa bumi M 7 terjadi pada anomali udara bebas positif. Gambar 7. Peta seismisitas (7 M<8) dan anomali Bouguer NTT Gempa bumi dangkal terjadi pada anomali Bouguer 0 sampai 150 mgal di pulau Flores dan pulau Alor, dan terjadi pada anomali 350 sampai 400 mgal di timur pulau Wetar. Sedangkan gempa bumi menengah terjadi pada anomali 150 sampai 350 mgal dan gempa bumi dalam pada anomali 350 sampai 500 mgal. Dengan demikian, semakin besar anomali Bouguer maka semakin besar potensi terjadinya gempa bumi M 7. 4. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, ditarik kesimpulan sebagai berikut. 6
1. Anomali udara bebas berasosiasi dengan anomali negatif pada zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Anomali udara bebas pada zona subduksi adalah -240 sampai 0 mgal, pada sesar Flores -160 sampai -40 mgal dan pada sesar Wetar -80 sampai 0 mgal. Sedangkan anomali udara bebas pada busur kepulauan berasosiasi dengan anomali positif. Anomali udara bebas di pulau Timor bernilai 0 sampai 240 mgal, pulau Sumba bernilai 160 sampai 240 mgal, dan pulau Flores hingga pulau Wetar bernilai 160 sampai 280 mgal. 2. Anomali Bouguer menunjukkan anomali yang sama yaitu 50 sampai 100 mgal sepanjang pulau Sumba, pulau Flores hingga pulau Wetar, dan sebagian pulau Sumbawa bagian timur. Hal ini mengindikasikan bahwa pulau-pulau tersebut berada dalam satu lempeng tektonik yaitu lempeng Eurasia. Anomali Bouguer sepanjang pulau Timor dan sebagian lempeng benua Australia bagian utara menunjukkan anomali yang sama yaitu -100 sampai 50 mgal. Oleh karena itu, pulau Timor masih merupakan bagian massa lempeng benua Australia meskipun secara geologi sudah terpisah jauh. 3. Anomali Bouguer dapat digunakan untuk mengidentifikasi sejarah pergerakan lempeng tektonik. 4. Anomali Bouguer tidak dengan baik mengidentifikasi keberadaan zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. 5. Anomali residual berasosiasi dengan efek dangkal, sehingga dapat mengidentifikasi zona subduksi, sesar Flores, dan sesar Wetar. Ucapan Terimakasih Terimakasih kepada ISC dan BMKG yang telah menyediakan data katalog gempa bumi untuk keperluan penelitian. Secara khusus penulis sampaikan terimakasih kepada Bapak Gunawan Ibrahim dan Bapak Mahmud Yusuf yang telah memberikan saran dan masukan. Daftar Acuan Cazenave, A., Rosemberg-Borot, C., dan Rabinowicz, M., 1986, Geoid Lows Over Deep-Sea Trenches, Journal of Geophysical Research, Vol. 91, Hal. 1989-2003. Chamalaun, F. H., Lockwood, K., dan White, A., 1976, The Bouguer Gravity Field of Eastern Timor, Tectonophysics, Vol. 30, Hal. 241-259. Hall, R., 2002, Cenozoic Geological and Plate Tectonic Evolution of SE Asia and The SW Pacific: Computer-Based Reconstruction, Model and Animations. Journal of Asian Earth Sciences, Vol. 20, Hal. 353-431. Harabaglia, P. dan Doglioni, C., 1998, Topography and Gravity Across Subduction Zones, Geophysical Research Letter, Nomor 25, Vol. 25, Hal. 703-706. Lumban Gaol, S.M., 2015, Identifikasi Pola Subduksi dan Sesar Besar Sumatra Berdasarkan Analisa Anomali Udara Bebas dan Anomali 7
Bouger Menggunakan Second Vertical Derivative (SVD), Skripsi, Program Sarjana Terapan Geofisika, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Tangerang Selatan. Natawidjaja, D.H., 2007, Tectonic Setting Indonesia dan Pemodelan Sumber Gempa dan Tsunami, Pelatihan Pemodelan Run-Up Tsunami, Ristek. Watts, A.B. dan Talwani, M., 1974, Gravity Anomalies Seaward of Deep-Sea Trenches and Their Tectonic Implications. Geophysical Journal of The Royal Astronomical Society, Vol. 36, Hal. 57-90. 8