ANALISIS MEKANISME FOKUS GEMPA DI

BLITAR-JAWA TIMUR 17 MEI 2011

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains

pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh

DAVID HARMADHONI

NIM : 107097003388

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2011 M / 1433 H

iii

LEMBAR KEASLIAN SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi ini merupakan karya tulis saya

sendiri dan bukan merupakan tiruan, salinan atau duplikat dari Skripsi yang telah

dipergunakan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan baik dilingkungan Universitas

Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta maupun diperguruan tinggi lain, serta belum

pernah dipublikasikan.

Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran dan rasa tanggung jawab serta

bersedia menerima segala resikonya jika ternyata pernyataan diatas tidak benar.

Jakarta, 05 Desember 2011 DAVID HARMADHONI NIM: 107097003388

iv

ABSTRAK

Indonesia merupakan daerah yang dilalui oleh pertemuan tiga lempeng besar dunia yaitu Indo-Australia bergerak ke Utara, Asia Pasifik ke Timur dan Eurasia ke Selatan. Kondisi inilah yang menyebabkan Indonesia sering terjadi gempa. Metode fokal mekanisme salah satu metode yang sering digunakan untuk mengetahui mekanisme pusat gempa. Pada penelitian ini digunakan Analisis data polaritas awal gelombang P yang dihasilkan oleh gempa tektonik Blitar, Jawa Timur pada tanggal 17 Mei 2011 dengan Magnitude 6.1 SR untuk mendapatkan parameter sesar yaitu Strike, Dip dan Rake. Sehingga dapat ditentukan orientasi bidang sesar atau patahan dan mengetahui jenis patahan yang terjadi berdasarkan data arah gerakan awal gelombang P. Penentuan mekanisme pusat gempa dapat ditentukan dengan data polaritas gelombang P dengan program komputer AZMTAK. Hasil dari solusi mekanisme pusat gempa Blitar, Jawa Timur menunjukkan bahwa sesar yang terjadi sesar turun dengan nilai bidang nodal pertama Strike 122º, Dip 60º dan Rake -78º. Sedangkan pada bidang nodal kedua memiliki Strike 279º, Dip 32º dan Rake -109º. Hasil dari penampang melintang zona Blitar yaitu segmen B-B’ Penyebaran Hiposenter mencapai kurang lebih 151km, penyebaran Shallow Dip membentuk sudut sekitar 26º terhadap Horisontal sampai kedalaman kurang lebih 110km. Kata Kunci : fokal mekanisme, Strike, Dip, dan Rake, AZMTAK, Shallow Dip.

v

ABSTRACT

Indonesia is an area that is traversed by the confluence of three major plates of the world is the Indo-Australian move to the North, East Asia Pacific and Eurasia to the South. This condition often causes the Indonesia earthquake. Method of focal mechanisms is often one of the methods used to determine the mechanism of the epicenter. In this study used analysis of the initial P wave polarity data generated by tectonic earthquake Blitar, East Java on 17 May 2011 with Magnitude 1.6 SR to get the parameters section of Strike, Dip and Rake. So it can be determined the orientation of the field of fault or faults, and know what type of fracture that occurs based on the data direction of movement of the early wave of P. Determination of the mechanism of the epicenter can be determined by the P wave polarity data with computer programs AZMTAK. The results of the solution mechanism epicenter Blitar, East Java showed that the fault that occurred fault down to the value field of the first Nodal 122 º Strike, Dip and Rake 60 º -78 º. While in the second nodal areas have 279 º Strike, Dip and Rake 32 º -109 º. The results of the cross section of segment Blitar zone B-B 'Spread hypocenter reached more than 151km, the spread of Shallow Dip to form an angle of about 26 º to the horizontal to a depth of approximately 110km.

Keyword: focal mechanisms, Strike, Dip, and Rake, AZMTAK, Shallow Dip.

vi

KATA PENGANTAR

Bismillahirahmanirrahim,

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “

ANALISA MEKANISME FOKUS GEMPA DI BLITAR-JAWA TIMUR 17

MEI 2011” dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat kelulusan

menempuh perkuliahan jenjang Sarjana (S1) di Program Studi Fisika, Jurusan

Geofisika - Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih kepada:

1. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah - yang telah

memberikan izin penulisan skripsi.

2. Bapak Drs. Sutrisno, M.Si. selaku Ketua Jurusan Program Studi Fisika

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah yang telah memberikan izin,

bimbingan dan arahan kepada penulis.

3. Ibu Tati Zera, M.Si. Selaku Dosen Pembimbing II yang dengan sabar

membimbing, mengarahkan, memberikan saran kepada penulis sampai selesai

penulisan skripsi ini.

4. Orang tua dan beserta keluarga atas do’a dan dukunganya yang tak terhingga

sehingga terselesaikanya skripsi dan kuliah di UIN Syarif Hidayatullah

Jakarta.

5. Mas Bayu,S.Si yang telah membimbing di BMKG sehingga skripsi ini dapat

selesai.

6. Sahabat-sahabat setia Satria, andri,fajar,tio,pangki, romi,pendi,away,adam,ozy

atar, Qolby, dan Destri yang bersama - sama dalam suka duka menjalani

kuliah di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

7. Bapak Wahyudi Yang telah memberikan ruangan untuk mengerjakan skripsi

vii

8. Teman - teman Fisika UIN angkatan 2006, 2007 dan 2008 yang tidak bisa

disebutkan disini yang dengan kebersamaan dan kekompakanya selama

dalam menjalani perkuliahan di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Penulis berharap semoga pihak yang telah membantu dalam penyusunan

skripsi ini mendapatkan balasan kebaikan dari Allah Subhanahu Wa Ta’ala.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna karena

keterbatasan kemampuan dan pengetahuan saya sendiri. Penulis hanya berharap

semoga karya kecil ini dapat memberikan kemanfaatan bagi kehidupan, dan

menambah kebaikan ketika menghadapi hari pembalasan. Untuk perbaikan skripsi

ini, penulis mengharapkan kritik, saran dan pendapat yang membangun.

Jakarta, 05 Desember 2011

David Harmadhoni

viii

DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING………………………….. i

LEMBAR PENGESAHAN UJIAN……………………………………... ii

LEMBAR PERNYATAAN……………………………………………... iii

ABSTRAK……………………………………………………………….... iv

ABSTRACT………………………………………………………………. v

KATA PENGANTAR……………………………………………………. vi

DAFTAR ISI……………………………………………………………… viii

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………... x

BAB 1 PENDAHULUAN………………………………………………... 1

1.1 Latar Belakang…………………………………………………. 1

1.2 Rumusan Masalah……………………………………………… 3

1.3 Batasan Masalah……………………………………………….. 3

1.4 Tujuan Penelitian……………………………………………….. 4

1.5 Manfaat Penelitian……………………………………………... 4

1.6 Sistematika Penulisan…………………………………………... 5

BAB II DASAR TEORI………………………………………………….. 6

2.1 Teori Gempa Bumi……………………………………………... 6

2.2 Macam-Macam Gempa Bumi………………………………….. 8

2.3 Gelombang Seismik…………………………………………….. 11

2.4 Teori Pegas Elastis……………………………………………… 14

2.5 Teori Dasar Mekanisme Fokus…………………………………. 15

2.5.1 Teori Kopel Ganda……………………………………….. 15

2.5.2 Diagram Mekanisme Pusat Gempa………………………. 17

2.6 Teori Mekanisme Dengan Metode Impuls Pertama Gelombang

Primer (P)………………………………………………………. 25

2.7 Penentuan Tipe Sesar…………………………………………… 28

ix

2.8 Kondisi Seismotektonik Blitar, Jawa Timur Dan Sekitarnya…... 31

BAB III METODE PENELITIAN……………………………………… 33

3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian…………………………………. 33

3.2 Alat Dan Bahan………………………………………………… 33

3.3 Pengolahan Dan Analisa Data………………………………….. 34

3.4 Prosedur Kerja………………………………………………….. 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………… 39

4.1 Penyebaran Pusat Gempa Bumi………………………………... 39

4.2 Penampang Melintang………………………………………….. 41

4.3 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi……………………… 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………. 47

5.1 Kesimpulan…………………………………………………….. 47

5.2 Saran…………………………………………………………… 48

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………. 49

LAMPIRAN................................................................................................ 50

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Pola TektonikKepulauan Indonesia…………………………… 1

Gambar 2.1 Batas-Batas Lempeng Tektonik……………………………….. 8

Gambar 2.2 Skematik Dari Proses Terjadinya Gempa Bumi Tektonik…….. 9

Gambar 2.3 Sifat Penjalaran Gelombang Seismik………………………….. 12

Gambar 2.4 Penjalaran Gelombang P & S Didalam Bumi…………………. 13

Gambar 2.5 Mekanisme Gempa Bumi Yang Menjadi Sumber Gempa…….. 14

Gambar 2.6 Sistem Gaya Kopel Ganda…………………………………….. 16

Gambar 2.7 Bola Pusat Gempa Yang Menggambarkan Hiposenter………... 18

Gambar 2.8 Gambar Tiga Dimensi Radiasi Gelombang Gempa Model

Kopel Ganda…………………………………………………... 19

Gambar 2.9 Proyeksi Bola Pusat Gempa di Bidang Equatorial……………. 19

Gambar 2.10 Orthogonalitas Dua Bidang Nodal…………………………... 20

Gambar 2.11 Bidang Proyeksi Luasan Sama (Stereografis)………………... 21

Gambar 2.12 Pengukuran Strike dan Dip Pada Diagram…………………… 22

Gambar 2.13 Penentuan Sumbu P dan T 45° Dua Kutub Pada Garis………. 23

Gambar 2.14 Penentuan Sudut Rake Pada Reverse Fault (Kiri) dan Normal

Fault (Kanan)…………………………………………………. 25

Gambar 2.15 Sistem Gaya Kopel Ganda……………………………………. 26

Gambar 2.16 Impuls Gelombang P dan Bola Fokus………………………… 26

Gambar 2.17 Parameter Orientasi Bidang Sesar…………………………….. 29

Gambar 2.18 Sesar Turun……………………………………………………. 29

Gambar 2.19 Sesar Naik……………………………………………………... 30

Gambar 2.20 Sesar Mendatar………………………………………………... 30

Gambar 2.21 Sesar Obliq……………………………………………………. 30

Gambar 2.22 Peta Seismotektonik Pulau Jawa……………………………… 32

Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Peta Seismisitas dan Penampang

Melintang………………………………………………………. 37

xi

Gambar 3.2 Diagram Alir Penentuan Solusi Mekanisme Sumber Gempa

Bumi……………………………………………………………. 38

Gambar 4.1 Penyebaran Pusat Gempa Bumi di Blitar, Jawa Timur dan

Sekitarnya……………………………………………………… 39

Gambar 4.2 Irisan Penampang Melintang…………………………………... 41

Gambar 4.3 Penampang Melintang Segmen A-A’…………………………. 42

Gambar 4.4 Penampang Melintang Segmen B-B’………………………….. 42

Gambar 4.5 Penampang Melintang Segmen C-C’………………………….. 43

Gambar 4.6 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi Blitar,Jawa Timur….. 44

Gambar 4.7 Hasil Solusi Mekanisme Dari USGS………………………….. 45

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Indonesia dikenal sebagai wilayah yang mempunyai tatanan

geologi unik dan rumit. Hal ini dikarenakan, Indonesia merupakan jalur

pertemuan tiga lempeng besar yaitu lempeng Indo-Australia yang relative

bergerak ke Utara, lempeng Eurasia yang relative bergerak ke Selatan,dan

lempeng Pasifik yang relative bergerak ke Barat. Pertemuan antar lempeng

menyebabkan sering terjadi gempa bumi karena tumbukan atau pergeseran

lempeng. Oleh karena itu, Indonesia merupakan daerah yang secara

tektonik bersifat labil dan merupakan kawasan pinggir benua yang paling

aktif didunia.

Gambar 1.1 Pola tektonik kepulauan Indonesia

2

Kompleksnya proses tektonik dan tingginya tingkat seismisitas di

Blitar, Jawa Timur maka perlu dilakukan penelitian. Penelitian yang

dilakukan adalah menganalisis seismotektonik di Blitar, Jawa Timur dan

sekitarnya berdasarkan pola penyebaran hiposenter dan mekanisme

sumber gempa bumi. Bentuk atau pola penunjaman serta mekanisme dari

lempeng dapat diestimasi dari penyebaran hiposenter dan analisis

mekanisme sumber gempa bumi. Data gempa bumi yang digunakan

diperoleh dari USGS ( United States Geological Survey). Metode yang

dilakukan adalah mengeplot hiposenter dan membuat penampang

melintang ( Cross Section ) hiposenter yang arahnya tegak lurus trench,

dari rangkaian penampang melintang akan diketahui pola penyebaran

hiposenter dan gambaran model tektonik serta penunjamannya. Penentuan

mekanisme sumber gempa bumi menggunakan polaritas gerakan pertama

gelombang P. Mekanisme sumber gempa bumi merupakan metode yang

digunakan untuk mengidentifikasi sesar dan pergerakannya dengan cara

menentukan parameter-parameter sesar berupa strike, dip, dan rake.

Salah satu zona yang mempunyai aktifitas gempa bumi di

Indonesia adalah Jawa Timur, hal ini karena Jawa Timur merupakan salah

satu daerah dengan kondisi tektonik yang sangat kompleks. Propinsi Jawa

Timur yang terletak di 111 derajat 0-114 derajat 4 Bujur Timur dan 70

derajat 12-80 derajat 48 Lintang Selatan, memang berada di daerah rawan

terjadi gempa salah satunya adalah jalur tumbukan lempengan Eurasia dan

3

Indo-Australia di bagian Selatan Jawa Timur dan pergeseran lempeng

inilah yang menyebabkan gempa tektonik.

Gempa Blitar terjadi karena tumbukan lempeng Indo Australia dan

lempeng Eurasia, tubrukan antar lempeng itu karena lempeng Indo -

Australia bergerak menuju ke utara mengarah ke lempeng Eurasia yang

bergerak dari timur ke barat.

1.2 Rumusan Permasalahan

Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka dapat dirumuskan masalah

sebagai berikut:

1. Bagaimana mengetahui cara penentuan mekanisme fokal gempa di

Blitar, Jawa Timur ?

2. Bagaimana mengetahui karateristik (pola dan tipe patahan) gempa

berdasarkan mekanisme fokal gempa di Blitar, Jawa Timur pada

tanggal 17 mei 2011 gempa bumi kedalaman < 25km ?

3. Bagaimana mengetahui sebaran (seismisitas) gempa dangkal (25 km)

di Blitar, Jawa Timur pada tanggal 17 mei 2011 ?

4. Bagaimana mengetahui kemiringan (dip) dari penampang melintang

seismisitas untuk gempa dangkal di daerah Blitar, Jawa Timur ?

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini dilakukan dengan membatasi permasalahan pada:

1. Parameter-parameter bidang sesar / patahan yang dicari berupa nilai

strike, dip, dan rake dengan menggunakan polaritas awal gelombang P.

4

2. Masalah pendugaan pola sesar / mekanisme fokal dari gempa kuat di

Blitar, Jawa Timur dengan magnitudo 6,1 Skala Ritcher dan

kedalaman 25 km dengan metode polarisasi pertama gelombang P

pada tanggal 17 mei 2011.

3. Daerah penelitian di Blitar, Jawa Timur khususnya pada laut Selatan

dari koordinat 9.55 Lintang Selatan – 112.55 Bujur Timur.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui cara penentuan mekanisme fokal gempa di Blitar, Jawa

Timur.

2. Mengetahui karateristik (pola tipe patahan ) gempa berdasarkan

mekanisme fokal gempa di Blitar, Jawa Timur sehingga dapat

diketahui parameter-parameter pola bidang sesar dari gempa tersebut

antara lain arah jenis sesar (strike), besar kemiringan (dip), besar sudut

pergeserannya (rake) sehingga dengan parameter tersebut dapat

disimpulkan jenis patahan / pola sesarnya.

3. Menganalisis seismotektonik zona Blitar, Jawa Timur dan sekitarnya

berdasarkan penampang melintang seismisitas dan mekanisme sumber

gempa bumi.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Mengetahui potensi dan kekuatan gempa yang terjadi di daerah

penelitian, sebagai langkah awal untuk pengembangan lebih lanjut.

5

2. Merevisi pemetaan tektonik dari suatu daerah dengan informasi

mekanisme sumber gempa.

3. Mitigasi terhadap bencana gempa bumi di zona subduksi dan sesar

yang ada di Blitar, Jawa timur.

4. Sebagai rujukan dalam perencanaan pembangunan daerah di Blitar,

Jawa Timur dan sekitarnya.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini terdiri dari lima bab dengan rincian sebagai berikut:

BAB I : Pendahuluan

Merupakan pendahuluan yang menjelaskan latar belakang penulisan,

tujuan, manfaat, perumusan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II : Landasan Teori

Menjelaskan teori dasar yang menunjang pembahasan atau interpretasi

data yang di dapat dari lapangan.

BAB III : Metode Penelitian

Menjelaskan tentang waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan,

prosedur pengambilan dan pengolahan data.

BAB IV : Hasil dan Pembahasan

Berisi tentang hasil pengolahan data, pemodelan, dan pembahasan

interpretasi data.

BAB V : Kesimpulan dan Saran

Mengenai kesimpulan dan saran untuk pengembangan penelitian

berikutnya.

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Teori Gempa Bumi

Di Indonesia gempabumi yang sering menimbulkan kerugian dan korban

adalah gempa bumi tektonik. Gempa bumi tektonik disebabkan oleh pergeseran

lempeng-lempeng tektonik. Menurut teori lempeng tektonik kerak bumi terpecah-

pecah menjadi bagian yang disebut lempeng bumi (plate). Lempeng-lempeng

tersebut bergerak dengan arah dan kecepatan berbeda. Menurut teori konveksi

pergerakan ini disebabkan oleh arus konveksi. Maksudnya bumi yang terdiri dari

lithosfer dan Asthenosfer yang bersuhu tinggi timbul arus yang disebut arus

konveksi.

Teori tektonik lempeng menyatakan bahwa kerak bumi tersusun atas

beberapa lempeng tektonik besar . lempeng tektonik adalah litosfer bumi yang

terdiri dari mantel dan kerak bumi yang mengapung diatas asthenosfer yang cair

dan panas . Adanya gaya tektonik yang timbul akibat arus konveksi di dalam

mantel bumi, maka lempeng tektonik akan saling bergerak, bertumbukan serta

bergeser satu sama lain. Oleh karena itu timbul tekanan yang menyebabkan

lempeng-lempeng tersebut terpecah-pecah atau patah menjadi lempeng-lempeng

tektonik yang lebih kecil.

7

Batas-batas lempeng merupakan suatu daerah yang secara tektonik sangat

aktif. Secara umum batas-batas lempeng terdiri dari tiga jenis:

1. Zona Konvergen

Zona ini ditandai dengan adanya dua lempeng yang berbatasan, bergerak

dengan arah yang saling mendekati. Zona konvergen dapat dibedakan menjadi

dua jenis yaitu:

a. Zona Tumbukan

Pada zona ini kedua lempeng bergerak saling mendekati sehingga pada

batas-batas kedua lempeng cenderung melipat ke atas dan membentuk

pegunungan lipatan.

b. Zona Subduksi

Pada zona ini ke dua lempeng saling bertumbukan (lempeng benua dan

lempeng samudera). Lempeng yang lebih berat (lempeng samudera)

akan menunjam di bawah lempeng yanglebih ringan (lempeng benua).

Hasil aktifitas tektonik semacam ini berupa rangkaian gunung api.

2. Zona Divergen

Zona ini ditandai dengan adanya dua lempeng yang berbatasan bergerak

dengan arah saling menjauhi sehingga membentuk pegunungan (ridge)

yang terdapat di tengah samudera. Zona ini ditandai dengan pembentukan

materi-materi lempeng.

3. Zona Singgungan

Zona ini ditandai dengan dua lempeng yang saling bergerak relatif sejajar

satu dengan yang lain sehingga terjadi gesekan pada bidang batas

8

lempeng. Akibat gesekan ini akan timbul gempa-gempa dangkal yang

dapat membawa bencana.

Gambar 2.1 Batas-batas lempeng Tektonik

2.2 Macam- Macam Gempa Bumi

Gempabumi adalah hentakan atau gerakan tanah tiba-tiba akibat pelepasan

energi yang terakumulasi atau tersimpan dalam bentuk gelombang seismik. Pada

tahun 1978 di Jerman, R.Hoernes mengemukakan pembagian macam-macam

gempabumi yang sampai sekarang masih tetap berlaku yaitu :

1. Gempabumi Tektonik

Gempabumi ini terjadi akibat adanya pergeseran-pergeseran atau patahan

dari lapisan batuan secara tiba-tiba di dalam bumi. Menurut penyelidikan 90%

dari jumlah gempabumi yang ada di dunia akibat dari gempabumi tektonik.

Gempabumi tektonik yang kuat sering mengakibatkan kerusakan fisik diatas

kulit bumi. Getaran gempabumi yang kuat mampu menjalar keseluruh bagian

bumi dan dapat tercatat oleh Seismograf di seluruh dunia.

9

Gambar 2.2 Skematik dari proses terjadinya gempabumi tektonik.

2. Gempabumi Vulkanik atau Gempabumi Gunung Api

Gempabumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma gas di dalam dapur

magma (batholite), dan jika gejala vulkanis tersebut meningkat maka dapat

menyebabkan timbulnya ledakan yang juga diikuti dengan gempabumi.

Gempabumi ini hanya dirasakan pada daerah sekitar gunung berapi itu saja.

3. Gempa Runtuhan atau Tanah Longsor

Gempabumi ini terjadi karena adanya pergerakan permukaan tanah

(longsor), gua runtuh dan lain sebagainya yang menimbulkan getaran-getaran.

Pada umumnya terjadi pada daerah-daerah dimana terdapat runtuhan-runtuhan

di dalam tanah, misalnya di daerah kapur atau daerah pertambangan. Seperti

yang diketahui, batuan kapur mudah larut dalam air sehingga akan terjadi

rongga-rongga (gua) di dalam tanah yang menyebabkan runtuhnya bagian atas

dari gua ini, juga di daerah-daerah dimana terdapat endapan garam, gejala ini

terjadi karena sifat garam yang mudah larut.

10

Ada juga jenis gempa yang lain, namun sangat jarang terjadi diantaranya :

1. Gempa karena Tumbukan Meteor.

2. Gempa Buatan, misalnya karena ledakan dinamit atau nuklir.

Berdasarkan kedalaman sumber gempa bumi, gempa bumi dibedakan

menjadi:

Gempa bumi dangkal (kedalaman 0 – 60 km)

Gempa bumi dangkal menimbulkan efek goncangan yang lebih

dahsyat di bandingkan gempa bumi dalam, karena letak fokus lebih

dekat ke permukaan.

Gempa bumi menengah (kedalaman 61 – 300 km)

Gempa bumi menengah terletak pada kedalaman di bawah kerak

bumi, sehingga digolongkan sebagai gempa bumi yang tidak

berasosiasi dengan penampakan retakan atau patahan di

permukaan, namun gempa bumi ini masih dapat diperkirakan

mekanisme terjadinya.

Gempa bumi dalam (kedalaman > 300 km)

Gempa bumi dalam ini sebenarnya relatif sering terjadi, namun

karena berada pada kedalaman lebih dari 300 km maka manusia

tidak merasakan getarannya.

Berdasarkan parameter , parameter sumber gempa bumi antara lain:

Waktu terjadinya gempa bumi (origin time) adalah waktu

terlepasnya akumulasi tekanan (stress) yang berbentuk penjalaran

gelombanggempa bumi.

11

Hiposenter yaitu lokasi terjadinya gempa bumi (pusat gempa bumi)

Episenter yaitu proyeksi hiposenter ke permukaan bumi (lintang,

bujur)

Magnitudo (kekuatan gempa bumi) yaitu ukuran energi yang

terpancarkan oleh sumber gempa bumi, biasanya dinyatakan dalam

Skala Richter (SR)

Intensitas yaitu skala dampak kerusakan yang dialami di

permukaan bumi akibat gempa bumi, biasanya dinyatakan dalam

skala MMI (Modified Mercally Intencity) dengan skala terendah I

dan akala tertinggi VII.

2.3 Gelombang Seismik

Mekanisme gempabumi dikontrol oleh pola penjalaran gelombang seismik

di dalam bumi. Pola mekanisme ini tergantung pada medium penjalaran atau

keadaan struktur kulit bumi serta distribusi gaya atau stress yang terjadi.

Gelombang seismik adalah gelombang elastis yang menjalar di dalam bumi.

Gelombang seismik dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu

gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave).

1. Gelombang badan (body wave) adalah gelombang yang merambat melalui

lapisan dalam bumi.

Gelombang ini terdiri dari 2 macam gelombang yaitu :

a. Gelombang Longitudinal (P) yaitu gelombang yang arah rambatnya

searah dengan arah getar partikel medium yang dilewatinya.

12

b. Gelombang Transversal (S) yaitu gelombang yang arah rambatnya

tegak lurus terhadap arah gerak partikel medium yang dilewatinya.

2. Gelombang Permukaan yaitu gelombang yang menjalar sepanjang

permukaan atau pada suatu lapisan dalam bumi, gelombang ini terdiri dari:

a. Gelombang Love (LQ) dan gelombang Rayleigh (LR) yaitu gelombang

yang menjalar melalui permukaan yang bebas dari bumi.

b. Gelombang Stonely, seperti gelombang Rayleigh (LR) tetapi

menjalarnya melalui batas dua lapisan di dalam bumi.

c. Gelombang Channel, yang menjalar melalui lapisan yang berkecepatan

rendah di dalam bumi.

Gambar 2.3 Sifat penjalaran gelombang seismik

Gelombang primer merupakan gelombang longitudinal atau gelombang

kompresional, gerakan partikelnya sejajar dengan arah perambatannya. Sedang

gelombang sekunder merupakan gelombang transversal atau gelombang shear,

gerakan partikelnya terletak pada suatu bidang yang tegak lurus dengan arah

penjalarannya.

13

Gelombang kompresional disebut gelombang primer (P) karena

kecepatannya paling tinggi diantara gelombang yang lain dan tiba pertama kali.

Sedang gelombang shear disebut gelombang sekunder (S) karena tiba yang kedua

setelah gelombang P. Gelombang sekunder terdiri dari dua komponen, yaitu

gelombang SH dengan gerakan partikel horizontal dan gelombang SV dengan

gerakan partikel vertikal.

Sifat penjalaran gelombang P yang langsung adalah bahwa gelombang ini

akan menjadi hilang pada jarak lebih besar dari 130º, dan tidak terlihat sampai

dengan jarak kurang dari 140º. Hal tersebut disebabkan karena adanya inti bumi.

Gelombang langsung P akan menyinggung permukaan inti bumi pada jarak 103º

dan pada jarak yang akan mengenai inti bumi pada jarak 144º. Gelombang P akan

timbul kembali yaitu gelombang yang menembus inti bumi dengan dua kali

mengalami refraksi. Menghilangnya gelombang P pada jarak 103º memungkinkan

untuk menghitung kedalaman lapisan inti bumi.

Gambar 2.4 Penjalaran Gelombang P & S di dalam bumi

Walaupun gelombang body dapat menjalar ke segala arah di permukaan

bumi, namun tetap tidak dapat menembus inti bumi sebagai gelombang

transversal. Keadaan ini membuktikan bahwa inti luar bumi berupa fluida. Untuk

14

penelitian tetap diasumsikan keadaan homogen, yaitu bagian luar bumi dan inti

bumi (dua media homogen yang berbeda).

2.4 Teori Pegas Elastis

Proses terjadinya gempabumi tektonik dapat didefinisikan sebagai berikut.

Misalkan dua lempeng yang saling bergerak relatif terhadap sesamanya,

pergerakan ini menimbulkan gesekan di sepanjang bidang batas kedua lempeng

tersebut. Gesekan kedua lempeng tersebut diasumsikan bersifat elastis, dapat

menimbulkan suatu energi yang disebut energi elastis. Kalau hal ini terjadi terus

menerus, maka terjadi akumulasi energi yang besar, pada saat kondisi tertentu

dimana batuan tersebut tidak mampu menahan lagi stress/tekanan/gaya yang

ditimbulkan oleh gerakan relatif tersebut, energi elastis yang terakumulasi akan

dilepaskan secara tiba-tiba dalam bentuk gelombang elastis yang menjalar ke

segala arah. maka gempabumi tersebut terjadi dan dirasakan sebagai suatu

getaran. Terjadinya gempabumi dapat dijelaskan dengan teori pegas elastis

(Elastic Rebond Theory) pada gambar 2.2

.

Gambar 2.5 Mekanisme gempabumi yang menjadi sumber gempa tektonik. Garis

tebal vertikal menunjukan pecahan atau sesar pada bagian bumi yang padat.

Pada keadaan I menunjukan suatu lapisan yang belum terjadi perubahan

bentuk geologi. Karena di dalam bumi terjadi gerakan yang terus-menerus, maka

15

akan terdapat stress yang lama kelamaan akan terakumulasi dan mampu merubah

bentuk geologi dari lapisan batuan.

Keadaan II menunjukan suatu lapisan batuan telah mendapat dan

mengandung stress dimana telah terjadi perubahan bentuk geologi. Untuk daerah

A mendapat stress ke atas, sedang daerah B mendapat stress ke bawah. Proses ini

berjalan terus sampai stress yang terjadi (dikandung) di daerah ini cukup besar

untuk merubahnya menjadi gesekan antara daerah A dan daerah B. Lama

kelamaan karena lapisan batuan sudah tidak mampu lagi untuk menahan stress,

maka akan terjadi suatu pergerakan atau perpindahan yang tiba-tiba sehingga

terjadilah patahan. Peristiwa pergerakan secara tiba-tiba ini disebut gempabumi.

Pada keadaan III menunjukan lapisan batuan yang sudah patah, karena

adanya pergerakan yang tiba-tiba dari batuan tersebut. Gerakan perlahan-lahan

sesar ini akan berjalan terus, sehingga seluruh proses diatas akan diulangi lagi dan

sebuah gempa akan terjadi lagi setelah beberapa waktu lamanya, demikian

seterusnya.

2.5 Teori Dasar Mekanisme Fokus

2.5.1 Teori Kopel Ganda

Gaya kopel ganda menyatakan sumber gempa bekerja empat gaya sama

besar dan berlawanan arah yang berlaku sebagai sepasang momen gaya yang

saling tegak lurus. Sistem ini dapat menerangkan posisi gaya yang bekerja pada

akhir proses patahnya atau bergesernya suatu lapisan sesuai teori pegas elastis

(Elastis Rebound Theory). Teori ini dapat juga menerangkan polaritas gelombang

P dari tempat gempa bumi alami.

16

Model kopel ganda Model equivalen force Sumber sesar sebenarnya Pola radiasi gelombang S

Gambar 2.6 Sistem gaya Kopel ganda

Karakteristik model kopel ganda :

a. Asumsi sumber titik : Dengan asumsi bahwa sumber gempa adalah sebuah

titik. Hal ini cocok apabila jarak hyposenter dan stasiun lebih besar dari

ukuran sesar.

b. Konfigurasi sistem gaya kopel ganda : Model ini mempunyai dua pasang

gaya yang masing-masing mempunyai magnitude yang sama dan

berlawanan arah.

c. Ekuivalen sistem gaya kopel ganda dengan dislokasi geser (gerak sesar):

Sistem gaya kopel ganda menghasilkan medan perpindahan yang sama

terhadap sumber gempa seperti yang sama berkenaan dengan dislokasi

geser (shear dislocation) disepanjang sesar.

17

Salah satu dari dua orientasi kopel ganda merupakan orientasi dari sesar,

sehingga kopel ganda menghasilkan dua orientasi bidang sesar yang mungkin

terjadi.

2.5.2 Diagram Mekanisme Pusat Gempa

Studi mekanisme pusat gempa bertujuan untuk menentukan model sesar

gempa berdasarkan bidang nodal dari hasil pengamatan polaritas gelombang P

yang dipancarkan oleh hiposenter. Jika stasiun seismograf yang melingkupi pusat

gempa cukup banyak maka dengan mudah dapat dipisahkan antara kelompok

stasiun yang merekam kompresi dan kelompok stasiun yang merekam dilatasi.

Kadang-kadang jumlah stasiun tidak cukup sehingga tidak semua gempa dapat

ditentukan solusi mekanisme pergerakan pusat gempanya.

Untuk menggambarkan distribusi polaritas gerakan awal gelombang P

secara global dapat digunakan prosedur grafik untuk menentukan dua bidang

nodal. Hiposenter diasumsikan sebagai bola dengan radius sangat kecil yang

disebut bola pusat gempa (gambar 2.7). Gelombang gempa mencapai stasiun

seismograf S meninggalkan bola pusat gempa dengan sudut elevasi i dan azimuth

Ф. Ditentukan S pada bola pusat gempa dengan polaritas gelombang P kompresi

atau dilatasi yang diamati di stasiun seismograf S. Prosedur ini dilakukan untuk

semua stasiun yang merekam getaran gempa sehingga diperoleh polaritas

gelombang P secara global yang yang dipancarkan dari hiposenter. Metode ini

didasarkan pada kenyataan bahwa polaritas gerakan awal gelombang langsung P

tidak berubah selama penjalarannya sehingga polaritas pada bola pusat gempa

masih sama dengan polaritas pada hiposenter.

18

Untuk kasus gelombang seismik refleksi seperti gelombang P, polaritas

gerakan awal akan berubah sebaliknya setelah meninggalkan bidang refleksi.

Karena bola pusat gempa merupakan bentuk dimensi ruang maka polaritas

gerakan awal gelombang P akan terdistribusi dalam tiga dimensi.

Hal ini sangat sulit untuk diinterpretasikan secara visual (gambar 2.8). Untuk

mengatasi masalah tersebut perlu dibuat proyeksi dari bentuk tiga dimensi ke

bentuk dua dimensi yang disebut sebagai diagram mekanisme pusat gempa yang

lebih mudah dibuat interpretasinya secara visual (gambar 2.9).

Δ = Sudut yang dibentuk dari Episenter searah jarum jam ( º )

I = Sudut keberangkatan sinar atau take off ( º )

S‟ = Hiposenter gempa

Gambar 2.7 Bola pusat gempa yang menggambarkan hiposenter

19

Gambar 2.8 gambaran tiga dimensi radiasi gelombang gempa model kopel

ganda.

Gambar 2.9 Proyeksi bola pusat gempa ke bidang equatorial.

Sebelum membuat diagram mekanisme pusat gempa perlu ditentukan lebih

dahulu bagaimana cara menginterpretasikannya. Gambar 2.9 menunjukkan cara

memproyeksikan dari bola pusat gempa ke diagram pusat gempa. Pada model

20

kopel ganda pola radiasi gelombang seismik simetri dengan hiposenter sehingga

yang dapat diproyeksikan hanya setengah bola pusat gempa. Bola pusat gempa

dibelah menjadi dua (bagian atas dan bawah) oleh bidang horizontal yang melalui

hiposenter. Polaritas data S‟ (kompresi atau dilatasi) pada belahan bola bagian

bawah diproyeksikan ke titik pada diagram. Polaritas data pada belahan bola

bagian atas simetri dengan data yang ada di belahan bola bagian bawah.

Dua bidang nodal dinyatakan pada diagram sebagai dua garis (gambar

2.10) Karena dua bidang tersebut tegak lurus satu sama lain maka masing-masing

bidang saling berpotongan melalui pusatnya. Pusat ini merupakan vektor yang

tegak lurus bidang. Arah vektor yang menjauhi hiposenter ditandai dengan titik

potong antara vektor dan bola pusat gempa yang dinyatakan titik pada diagram.

Gambar 2.10 menunjukkan titik potong tersebut sebagai titik A dan B pada garis

nodal b dan a.

Gambar 2.10 Orthogonalitas dua bidang nodal.

21

Dua garis nodal membagi diagram ke dalam empat kuadran kompresi dan

dilatasi gelombang seismik. Kuadran kompresi biasanya dinyatakan dengan

gambar arsiran. Pada diagram dapat dibaca parameter bidang nodal yang terdiri

dari sudut strike, dip, dan rake (slip). Penting untuk diketahui bahwa salah satu

dari bidang nodal merupakan sesar/patahan gempa.

Gambar 2.11 Bidang proyeksi luasan sama (bidang stereografis).

Gambar 2.11 digunakan untuk menentukan parameter bidang sesar/patahan

dari diagram mekanisme pusat gempa. Bagian kanan gambar tersebut digunakan

untuk menggambar garis nodal. Sedangkan bagian kiri digunakan untuk

menentukan azimuth dan sudut busur pada garis nodal. Garis horizontal

22

digunakan untuk menentukan sudut atau bidang nodal yang diukur dari garis

vertikal. Gambar 2.12 ; 2.13 dan 2.14 menunjukkan cara bagaimana menentukan

strike, dip, rake, lokasi (plunge dan azimuth) sumbu P dan T pada diagram yang

merupakan parameter bidang sesar.

Prosedur untuk menentukan parameter bidang sesar dapat dijelaskan sebagai

berikut :

1. Untuk menentukan strike, posisi hanging wall di sebelah kanan arah strike

dan diukur searah jarum jam dari arah utara (gambar 2.12).

2. Dip diukur dengan menggunakan setengah lingkaran bagian kanan

(gambar 2.12).

Gambar 2.12 Pengukuran sudut strike dan dip pada diagram.

23

3. Sumbu tekanan P dan sumbu tarikan T terletak pada titik 450 dari dua titik

A dan B (gambar 2.13). Sumbu P di kuadran dilatasi dan sumbu T di

kuadran kompresi dengan gambar arsiran. Perpotongan antara dua garis

nodal disebut sumbu N (null) yang merupakan arah stress nol. Sumbu P,

T, dan N ditentukan oleh azimuth (diukur searah jarum jam dari arah

utara) dan plunge (diukur ke arah bawah dari horizontal). Kedua sudut

tersebut diukur dengan menggunakan kertas stereografis. Tekanan dan

tarikan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada hiposenter, sedangkan

kompresi dan dilatasi merupakan arah gerakan awal gelombang P

seismogram.

Gambar 2.13 Penentuan sumbu P dan T 450 dari dua kutub pada garis

nodal.

24

Jika pusat diagram (hiposenter) berada di kuadran kompresi (arsiran) maka

sesar gempa disebut reverse fault dan jika berada di kuadran dilatasi maka

disebut normal fault. Dengan kata lain bila sumbu T berada pada satu

kuadran dengan pusat diagram akan diperoleh reverse fault. Sebaliknya

bila sumbu P berada dalam kuadran yang sama dengan hiposenter maka

akan dihasilkan normal fault. Jika pusat diagram berada pada atau dekat

dua garis nodal maka akan dihasilkan strike slip fault.

4. Vektor slip untuk satu bidang nodal tegak lurus pada bidang nodal lainnya

sehingga vektor slip untuk bidang nodal berhubungan dengan kutub vektor

bidang nodal lainnya. Rake dari vektor slip didefinisikan dengan sudut

antara arah strike dan vektor slip (kutub vektor) (gambar 2.14). Atau

dengan kata lain :

i. Untuk normal fault, rake dari bidang nodal ditandai dengan –[sudut

antara strike bidang dan kutub bidang yang lain].

ii. Untuk reverse fault rake bidang nodal diperoleh dengan 1800 – [sudut

antara strike bidang dan kutub bidang yang lain].

Sudut rake diukur menggunakan setengah lingkaran bagian gambar

stereografis.

Sudut rake negatif untuk normal fault karena sudut rake negatif

menunjukkan bahwa hangingwall block bergerak turun secara relatif terhadap

footwall block. Untuk reverse fault bila vektor slip menunjuk ke arah atas dan

diukur sudut antara arah strike dan kutub pada setengah lingkaran bagian atas.

Untuk membuat diagram mekanisme pusat gempa digunakan setengah bola

25

bagian bawah kemudian mengkonversi sudut yang telah diukur pada setengah

bola bagian bawah ke sudut rake dengan mengurangkan sudut tersebut dari

1800.

Gambar 2.14 Penentuan sudut rake pada reverse fault (kiri) dan normal

fault (kanan).

2.6 Teori Mekanisme Dengan Metode Impuls Pertama Gelombang Primer (P)

Ketika gempabumi terjadi maka gelombang gempa bumi akan

terpancarkan ke segala arah berbentuk phase gelombang. Fase awal yang tercatat

lebih dahulu ialah gelombang P, karena memiliki kecepatan terbesar dari pada

gelombang yang lainnya.

Arah gerakan pertama impuls dari gelombang P inilah yang kemudian di

amati untuk mempelajari fokal mekanisme. Hal ini dapat disebabkan karena

gelombang P yang paling jelas pembacaannya. dan alat yang digunakan pada

umumnya ialah seismograf tipe vertikal sehingga pembacaan gelombang S

menjadi sulit. Selain untuk menetukan gerakan awal gempa dan studi solusi

26

bidang sesar, metode ini penting untuk menetukan gerakan dari plate tektonik dan

penting untuk menetukan gerakan relative dari Lithiosfer.

Solusi untuk menentukan arah dan orientasi menyebabkan terjadinya

bidang sesar yang disebut sebagai “Fault Plane Solution”. Ada beberapa

ketentuan dalam mempelajari solusi bidang sesar ini.:

a. Arah gerak awal gelombang P harus dianggap sama atau sesuai dengan

arah gaya kopel yang bekerja di sumber gempa

Teori kopel ganda menyatakan bahwa pada sumber gempa bekerja empat

gaya yang sama besar dan berlaku sebagai pasangan momen gaya yang saling

tegak lurus.

Gambar 2.15 Sistem gaya kopel ganda

b. Fokus harus dianggap berbentuk bola didalam bumi dimana bumi

dianggap homogen isotropis.

Gambar 2.16 Impuls gelombang P dan bola fokus

Sistem radiasi sistem kopel ganda

P

P

P

P

Earth surface

Impuls pertama gelombang P

27

Pada dasarnya solusi bidang sesar adalah mencari dua bidang nodal

orthogonal (orthogonal nodal plane) yang memisahkan gerakan pertama

gelombang dalam kuadran kompresi dan dilatasi pada bola fokusnya.

Bola fokus adalah suatu ilustrasi dari sebuah bola yang berpusat di sumber

gempa. Bola fokus meliputi jejak seismik yang menjalar dari sumber gempa

sampai ke stasiun penerima. Untuk menetukan posisi suatu titik pada bola fokus

yang memuat informasi impuls pertama gelombang primer (P) kompresi atau

dilatasi, maka yang dipergunakan koordinat sudut sinar (i, ), I menyatakan

sudut keberangkatan gelombang yang lazim disebut incident angel. Dapat

dihitung dari persamaan :

Dimana :

P = Parameter Gelombang Gempa (detik)

V(h) = Kecepatan gelombang pada kedalaman h (met/det)

R = Jari-jari bumi (m)

h = Kedalaman Sumber Gempa (m)

i = Sudut Keberangkatan Gelombang ( º )

adalah azimuth stasiun penerima yang diukur dari titik utara episenter

ke stasiun penerima searah jarum jam. Dari hasil pengukuran dan i serta

penentuan fase gelombang P, kemudian diplot pada bola fokus.

28

2.7 Penentuan Tipe Sesar

Sebuah sesar merupakan batas yang menghubungkan dua blok tektonik

yang berdekatan. Sesar biasanya dipresentasikan secara geometri seperti pada

gambar. Bidang sesar (fault plane) adalah sebuah bidang yang merupakan bidang

tektonik antara dua blok tektonik. Sudut kemiringan sesar (Dip Angel) adalah

sudut yang dibentuk antara bidang sesar dengan bidang horizontal. Vektor

kemiringan (Dip Vektor) adalah vektor yang searah dengan kemiringan bidang

sesar, sedangkan Vektor strike (Strike vector) adalah vektor yang sejajar dengan

arah strike sesar.

Arah pergerakan sesar secara umum dapat dibedakan menjadi 3 jenis,

yaitu :

1. Dip Slip Movement : Pergerakan sesar terjadi dalam arah sejajar dengan

sudut kemiringan sesar. Pergerakan yang dominan adalah arah vertical.

2. Strike Slip Movement : Pergerakan dasar terjadi dalam arah sejajar dengan

sudut strike sesar. Pergerakan yang dominan adalah arah horizontal.

3. Kombinasi antara Dip Slip Movement dan Strike Slip Movement.

Orientasi sesar ditentukan oleh parameter bidang sesar yang terdiri dari :

1. Strike : Adalah sudut yang dibentuk oleh jurus sesar dengan arah utara.

Strike diukur dari arah utara kearah timur searah dengan jarum jam hingga

jurus patahan 3600 .

2. Dip : Adalah sudut yang dibentuk oleh bidang sesar dengan bidang

horisontal dan diukur pada bidang vertical dengan arahnya tegak lurus

jurus patahan 900 .

29

3. Rake : Adalah sudut yang dibentuk arah slip dan jurus patahan. Rake

berharga positif pada patahan naik (Thrust Fault) dan negative pada

patahan turun (Normal Fault).(- 180180 ).

Gambar 2.17 Parameter orientasi bidang sesar

Klasifikasi sesar berdasarkan gerak relatifnya sepanjang bidang batas sesar

adalah :

1. Sesar turun atau (normal fault), bila hanging wall pada sesar tersebut

relatif turun terhadap foot wall. Parameter sesar jenis ini akan memenuhi

nilai δ = 0 dan δ = π/2 (π = radian / 180º) serta nilai λ terletak dalam

rentang (-π - 0)

Gambar 2.18 Sesar turun

slipRake

strike

utara

jurus

30

2. Sesar naik (thrust fault), bila hanging wall pada sesar tersebut relatif naik

terhadap foot wall parameter jenis ini memiliki nilai δ = 0 dan δ =π/2 dan λ

terletak dalam rentang (π - 0)

Gambar 2.19 Sesar naik

3. Sesar mendatar (strike slip fault) bila arah gerakan relatif masing-masing

blok pada sesar tersebut sejajar dengan jurus (strike). Parameter jenis ini

memiliki nilai δ =π/2 dan λ = 0 atau π. Sesar jenis ini dapat dibagi lagi

menjadi dua jenis yaitu left-lateral slip fault bila nilai λ = 0 dan right-

lateral slip fault bila nilai λ= π,

Gambar 2.20 Sesar mendatar

4. Gerakan kombinasi antara sesar mendatar dengan sesar naik atau turun

disebut oblique fault,

Gambar 2.21 Sesar Obliq

31

Dalam menentukan solusi bidang sesar, dasar yang di gunakan adalah

mencari dua bidang nodal orthogonal yang memisahkan gerakan-gerakan awal

gelombang P dalam kuadran–kuadran kompresi dan dilatasi pada bola fokus. Pada

gambar, daerah yang diarsir merupakan daerah kompresi dan yang tidak diarsir

adalah daerah dilatasi. Untuk menentukan tipe sesar dilakukan dengan cara

mengamati dimana letak pusat lingkaran, di daerah yang diarsir atau tidak

2.8 Kondisi Seismotektonik Blitar, Jawa Timur dan Sekitarnya

Zona Blitar dan sekitanya termasuk mempunyai aktifitas gempa bumi

yang tinggi, yaitu tumbukan lempeng Indo-Australia dan Eurasia. Tumbukan antar

lempeng tersebut lempeng Indo-Australia bergerak menuju utara mengarah ke

lempeng Eurasia yang bergerak dari timur ke barat. Pesisir selatan Jatim dan Bali

masuk dalam zona bahaya gempa yang berpotensi tsunami sebab di wilayah

selatan Jatim terdapat patahan panjang mulai dari sebelah barat Sumatra, Selatan

Jawa, Selatan NTT, sampai ke Papua.

Tektonik Jawa di dominasi oleh tunjaman ke utara lempeng Australia di

bawah lempeng Sunda yang relatif diam, lempeng Australia menunjam dengan

kecepatan 100-200km di bawah pulau Jawa, jadi konsekuensi tunjaman lempeng

tersebut mengakibatkan kegempaan yang tinggi.

32

Gambar 2.22 Peta Seismotektonik Pulau Jawa

Di pulau Jawa terdapat tiga patahan besar yakni sesar di Cimandiri (Jawa

Barat), sesar Opak ( Daerah Istimewa Yogyakarta), dan sesar Grindulu (Pacitan,

Jawa Timur). Sesar Grindulu yaitu patahan yang membelah Kabupaten Pacitan

dan Kabupaten Ponorogo, sesar Grindulu merupakan jalur patahan lempeng benua

yang membentuk pulau Jawa membentang di lima Kecamatan, yakni Kecamatan

Bandar, Nawangan, Punung Arjosari, serta Donorojo. Salah satu sesar utama di

pulau Jawa ini searah dengan jalur sungai Grindulu yang memanjang dari pantai

selatan hingga daerah hulu di Kecamatan Bandar, jalur sesar ini sangat rawan

karena menjadi area rambatan gempa apabila terjadi tumbukan antara lempeng

Benua di pulau Jawa dengan lempeng Samudra di laut selatan.

33

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dimulai pada tanggal 1 Juni 2011 sampai dengan 15

Agustus 2011 bertempat di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika

(BMKG) Pusat Jakarta khususnya di bidang Informasi Dini Gempa dan Tsunami.

Pengolahan dan Interpretasi data dilakukan di BMKG Kemayoran Jakarta Pusat.

Daerah penelitian adalah gempa Blitar, Jawa Timur 17 Mei 2011 dengan

koordinat (9.55 LS – 112.55 BT) kedalaman (hiposentrum) 25 km , Magnitude 6.1

SR, 170 km Tenggara Blitar, Jawa Timur.

3.2 Alat dan Bahan

Pada penelitian ini alat dan bahan yang digunakan dalam analisis

mekanisme sumber gempa bumi zona Blitar, Jawa Timur berdasarkan seismisitas

dan mekanisme sumber gempa bumi.

Alat yang digunakan dalam proses pengolahan data adalah:

1) Komputer personal Pentium 4

2) Software WinITDB

3) Microsoft Office

4) Note pad

5) Software Arc View GIS Ver. 3.3

6) Program AZMTAK dalam bahasa pemrograman FORTRAN

7) Program PMAN dalam bahasa pemrograman FORTRAN

34

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1) Data gempa bumi Blitar, Jawa Timur dari USGS pada tanggal 17 Mei

2011.

2) Data polaritas gerakan pertama gelombang P gempa bumi Blitar, Jawa

Timur 17 Mei 2011.

3.3 Pengolahan dan Analisa Data

Tahapan awal penelitian ini adalah membuat peta seismisitas atau

pengeplotan data gempabumi Blitar, Jawa Timur menggunakan software

WinITDB. Data yang dipakai dalam penelitian ini adalah data gempabumi pada

koordinat (-8o LS) – (-12

o LS) dan (111

o BT )- (114

o BT). Data gempabumi

tersebut diperoleh dari rekaman United State Geological Survey (USGS) pada

tanggal 17 Mei 2011 melalui jaringan internet. Data gempabumi yang digunakan

meliputi waktu kejadian gempabumi, posisi lintang-bujur, kedalaman dan

magnitudo. Magnitudo yang digunakan adalah 6.1 SR. Data gempabumi yang

diperoleh dari rekaman USGS tidak dapat langsung diproses menggunakan

software WinITDB, karena format data USGS berbeda dengan format data yang

dapat diproses software WinITDB. Oleh karena itu, format data USGS harus

dikonversi terlebih dahulu ke format data software WinITDB secara manual

dengan program notepad. Data USGS yang telah dikonversi kemudian diproses

menggunakan software WinITDB dan menghasilkan sebaran pusat gempabumi

atau peta seismisitas. Data USGS yang telah dikonversi menjadi format data

software WinITDB .

35

Langkah selanjutnya adalah membuat penampang melintang seismisitas

untuk mengetahui bentuk atau pola penunjaman lempeng tektonik. Daerah

penelitian dibagi menjadi beberapa segmen atau penampang melintang. Tahapan

dalam pengeplotan hiposenter pada penampang melintang adalah sebagai berikut:

1. Menentukan batas daerah pengeplotan hiposenter pada penampang melintang

dengan memperhatikan hasil penyebaran hiposenternya .

2. Menentukan garis penampang melintangnya yang memilih beberapa bagian

daerah yang diteliti. Penentuan garis penampang melintang tegak lurus

trench.

3. Membuat proyeksi masing-masing garis penampang melintang yang tegak

lurus trench agar dapat ditentukan proyeksi penampang melintang

hiposenternya.

Proses berikutnya adalah menentukan solusi mekanisme sumber

gempabumi menggunakan polaritas gerakan pertama gelombang P yang

dinyatakan dalam kompresi (c) dan dilatasi (d). Data yang digunakan diperoleh

dari hasil rekaman melalui jaringan internet. Data yang digunakan meliputi posisi

lintang-bujur, magnitudo, kedalaman, nama stasiun dan data polaritas gerakan

pertama gelombang P (kompresi atau dilatasi) yang dicatat oleh masing-masing

stasiun. Data yang terkumpul selanjutnya diproses dengan langkah-langkah

sebagai berikut:

1. Menyusun format data input dengan urutan lintang, bujur, kedalaman, jumlah

stasiun yang merekam, nama stasiun dan polaritas gerakan pertama

gelombang P , notasi kompresi diubah menjadi 1 sedangkan notasi dilatasi

36

diubah menjadi -1. Data input yang sudah disusun disimpan dengan nama

file (nama file.dat).

2. Membuka program AZMTAK, kemudian menuliskan nama file data input yang

sesuai, nama file database stasiun yang digunakan dan nama file output.

Dalam hal ini nama file database stasiun yang digunakan dinyatakan sebagai

file BMG_ALL.STA. Nama file output ber-ektention.out (nama file

output.out). File output memuat data nama stasiun, gerak kompresi atau

dilatasi, data Azimuth dan take off hasil perhitungan.

3. Membuka program PMAN, hasil output dari program AZMTAK digunakan

sebagai data input dan menghasilkan gambaran proyeksi sebaran data

kompresi dan dilatasi pada bola fokus.

4. Menentukan parameter mekanisme sumber gempabumi dengan menentukan

dua buah bidang nodal secara manual yang memisahkan antara daerah

kompresi dan dilatasi pada bola fokus.

5. Menentukan akurasi hasil parameter mekanisme sumber gempabumi dengan

meminimalkan kesalahan data atau inkonsisten data. Hasil yang diambil

adalah solusi mekanisme sumber gempabumi yang mempunyai tingkat

kebenaran atau konsisten data ≥ 25%. Jika tingkat konsisten datanya < 25%

maka dilakukan verifikasi data kompresi dan dilatasi.

6. Menentukan jenis mekanisme sumber gempabumi dengan parameter bidang

sesarnya berupa strike, dip dan rake.

Hasil solusi mekanisme sumber gempabumi kemudian diplot menggunakan

software ArcView Gis ver 3.3. Dalam bentuk diagram alir (flowchart).

37

3.4 Prosedur Kerja

Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan peta seismisitas dan penampang melintang

mulai

Data gempa bumi Blitar, Jawa Timur dari USGS pada tanggal 17 Mei 2011 pada

koordinat (-8°LS) – (-12° LS) dan (111°BT)- (114°BT) , semua kedalaman dan

magnitudo

Konversi format data gempa bumi USGS ke format data software

Win ITDB

Proses data gempa bumi yang sudah di konversi dengan software Win ITDB

Peta seismisitas

Membuat penampang melintang ( Cross section ) seismisitas tegak lurus trench

Menganalisis seismotektonik zona penunjaman berdasarkan penampang melintang

seismisitas

Hasil analisis

Selesai

38

Tidak

ya

Gambar 3.2 Diagram alir penentuan solusi mekanisme sumber gempabumi.

Mulai

Data gempa bumi Blitar, Jawa Timur meliputi : nama stasiun, kompresi (c), dilatasi (d),

pada koordinat (-8°LS)-(-12°LS) dan (111°BT- 114°BT, semua kedalaman dan

magnitudo

Menyusun format data input dengan urutan lintang, bujur, kedalaman, jumlah

stasiun, nama stasiun, dan kompresi (1) atau dilatasi (-1)

Menentukan sudut Azimuth dan take off menggunakan program AZMTAK

Ploting sudut Azimuth dan take off menggunakan program PMAN

Menentukan parameter mekanisme sumber gempa bumi dengan

menentukan dua buah bidang nodal

Konsisten data ≥ 25 % ?

Solusi mekanisme sumber gempa bumi menggunakan

software Arc View GIS Ver. 3.3

Peta seismotektonik

Menganalisis seismotektonik berdasarkan mekanisme sumber gempa bumi

Hasil analisis seimotektonik berdasarkan mekanisme sumber gempa bumi

Selesai

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Penyebaran Pusat Gempa Bumi

Zona Blitar Blitar, Jawa Timur dan sekitarnya merupakan zona yang

mempunyai tingkat seismisitas tinggi. Hasil pemetaan data gempa bumi Blitar,

Jawa Timur dan sekitarnya menggunakan software Win ITDB yang mencakup

batas koordinat (-8°LS)-(-12°LS) dan (111°BT)-(114°BT) dapat dilihat pada

gambar 4.1 atau disebut peta seismisitas. Penyebaran pusat gempa bumi

dibedakan menjadi tiga variasi kedalaman yaitu gempa bumi dangkal (0-60km)

yang ditandai dengan warna merah, gempa bumi menengah (61-300km) ditandai

dengan warna kuning dan gempa bumi dalam (>300km) ditandai dengan warna

hijau.

Gambar 4.1 Penyebaran pusat gempa bumi di Blitar, Jawa Timur dan sekitarnya

Pusat gempa

Pacitan Blitar

Lumajang Jember

40

Peta di atas menunjukkan bahwa zona Blitar, Jawa Timur dan sekitarnya

mempunyai aktivitas gempa bumi yang tinggi. Aktivitas gempa bumi yang tinggi

berhubungan dengan aktivitas lempeng tektoniknya, terutama zona subduksi.

Aktivitas tektonik zona Blitar, Jawa Timur adalah tumbukan lempeng Indo

Australia dan Eurasia, tabrakan antar lempeng itu karena lempeng Indo Australia

bergerak menuju utara mengarah ke lempeng Eurasia yang bergerak dari timur ke

barat. Pesisir selatan Jatim dan Bali masuk dalam zona bahaya gempa yang

berpotensi tsunami sebab diwilayah selatan Jatim terdapat patahan panjang mulai

dari sebelah barat Sumatra,selatan Jawa, selatan NTT, sampai ke Papua.

41

4.2 Penampang Melintang

Untuk mempermudah melihat struktur subduksi yang terjadi di Blitar,

Jawa Timur dan sekitarnya maka zona penelitian ini dibagi menjadi beberapa

penampang melintang, hasil penentuan batas melintang dapat dilihat pada gambar

4.2. Dalam penelitian ini dibuat 3 penampang melintang yang diproyeksikan pada

bidang AA‟, BB‟, dan CC‟. Penampang melintang tersebut dibuat secara vertikal

dengan masing-masing penampang melintang melalui batas koordinat yang

berbeda.

Gambar 4.2 Irisan penampang melintang

A B C

A’ B’ C’

42

Gambar 4.3 penampang melintang segmen A-A’

1.Segmen A-A‟

Pada segmen ini, terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukkan

penunjaman. Penyebaran hiposenter mencapai kurang lebih 155km. penyebaran

hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 25º terhadap

horisontal sampai kedalaman kurang lebih 70km.

Gambar 4.4 Penampang melintang segmen B-B’

A‟

B’

43

2.Segmen B-B‟

Pada segmen ini, terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukkan

penunjaman. Penyebaran hiposenter mencapai kurang lebih 151km. penyebaran

hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 26º terhadap

horisontal sampai kedalaman kurang lebih 110km.

Gambar 4.5 penampang melintang segmen C-C’

3.Segmen C-C‟

Pada segmen ini, terlihat bahwa trend penyebaran hiposenter menunjukkan

penunjaman. Penyebaran hiposenter mencapai kurang lebih 162km. penyebaran

hiposenter pada daerah shallow dip membentuk sudut sekitar 23º terhadap

horisontal sampai kedalaman kurang lebih 80km.

4.3 Solusi Mekanisme Sumber Gempa Bumi

Selain dengan membuat peta seismisitas dan penampang melintang, untuk

dapat mengetahui gambaran pola tektonik suatu daerah dapat juga dilakukan cara

lain dengan menentukan solusi mekanisme sumber gempa. Solusi mekanisme

sumber gempabumi dapat menentukan orientasi sesar dan pergerakannya serta

C’

44

arah stress daerah sumber gempa. Secara umum ada tiga jenis sesar menurut

mekanismenya yaitu selalu murni sesar naik, sesar turun, sesar mendatar, tetapi

ada sesar campuran atau oblique fault yaitu variasi antara sesar mendatar dengan

sesar naik atau turun. Untuk mengidentifikasi tipe sesar dapat menggunakan

perbedaan nilai rake (λ). Selain sesar naik, sesar turun dan sesar mendatar, pada

kenyataannya sesar yang terjadi itu juga dapat ditentukan berdasarkan titik pusat

dari diagram mekanisme sumber gempa bumi. Apabila posisi pusat diagram

berada di luadran kompresi maka sesar naik, jika berada di kuadran dilatasi

disebut sesar turun, jika pusat diagram berada pada atau dekat dua garis nodal

maka akan diperoleh sesar mendatar.

Gambar 4.6 Solusi mekanisme sumber gempa bumi Blitar, Jawa Timur

Pada gambar 4.4 adalah gambar solusi mekanisme sumber gempa bumi di

Blitar, Jawa Timur yang jenis sesarnya adalah sesar turun. Sumbu P berada di

tengah dengan plunge 73˚ dan azimuth 61˚, sedangkan pada sumbu T berada di

selatan dengan plunge 14˚ dan azimuth -157˚. Bidang nodal pertama memiliki

strike 122˚,dip 60˚, dan rake -78˚. Sedangkan pada bidang nodal kedua memiliki

45

strike 279˚,dip 32˚, dan rake -109˚. Subduksi di Blitar, Jawa timur kemiringannya

ke arah Tenggara. Sehingga bidang nodal kedua cenderung merupakan bidang

sesar dan bidang nodal pertama adalah bidang bantu. Distribusi sumbu P

(tekanan) terletak di tengah –tengah antara utara timur selatan dan barat arahnya

menyebar ke selatan. Hal ini menunjukkan bahwa tekanan maksimum berasal dari

arah utara yaitu lempeng Eurasia dan dari arah selatan lempeng Indo-Australia.

Hasil analisis solusi mekanisme sumber gempa bumi di Blitar, Jawa

timur menunjukkan bahwa sesar yang terjadi adalah sesar turun.

Gambar 4.7 Hasil Solusi Mekanisme Dari USGS

Analisis mekanisme sumber gempa USGS (United States Geological

Survey) menunjukkan bahwa gempa utama sumbernya adalah pergerakan pada

bidang patahan turun dengan nilai rake -1050 dan arah jurus/jenis sesar (strike)

bidang N 279˚ dan miring landai/kemiringan (dip) sekitar 470. Lokasi centroid

pada gempa Blitar adalah 9.55 LS dan 112.55 BT, dengan kedalaman 25 km.

Sudut pergeseran (rake) pada nodal kedua adalah -750 dengan miring

46

landai/kemiringan (dip) 450

dan arah jurus/sesar (strike) sebesar 1200 dengan

magnitudo 6.1 SR. Hasil analisis USGS menggunakan metode momen tensor

centroid.

Dapat dilihat bahwa penyelesaian kejadian gempa bumi yang telah

diselesaikan baik oleh USGS memberikan tipe sesar yang sama dengan yang

diselesaikan oleh penulis, tetapi memiliki nilai parameter-parameter fokus yang

berbeda, sehingga memungkinkan kesalahan penentuan arah sesar.

Dalam penggunaan gelombang seismik yang berbeda dalam setiap metode,

dapat terjadi perbedaan, yaitu penulis menggunakan polaritas gelombang P,

sehingga perbedaan yang terlihat tidak terlalu besar. USGS dengan momen tensor

solution menggunakan gelombang permukaan, USGS pun melakukan penelitian

dengan centroid momen tensor solution menggunakan gelombang badan

(gelombang P dan S). Perbedaan kelajuan gelombang seismik menyebabkan

waktu tiba setiap gelombang di stasiun pun berbeda.

Dalam penggunaan gelombang seismik yang berbeda dalam metode-

metode yang berbeda ini akan menghasilkan interpretasi yang berbeda pula, dan

gelombang P dengan cepat rambat tercepat diharapkan memiliki interpretasi dan

solusi yang lebih akurat, karena gelombang ini mudah ditentukan dan dibedakan

dari gelombang lainnya pada seismogram.

47

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil analisis seismotektonik zona

Blitar, Jawa timur dan sekitarnya berdasarkan seismisitas dan mekanisme sumber

gempa bumi adalah sebagai berikut:

1. Hasil Solusi Mekanisme Gempa Blitar, pada bidang nodal pertama

memiliki nilai rake -78º dan arah jurus /jenis sesar (strike) bidang N 122º

dan miring landai/ kemiringan (dip) sekitar 60º, sudut pergeseran rake pada

nodal kedua adalah -109º dengan landai / kemiringan (dip) 32º dan arah

jurus/sesar (strike) sebesar 279º dengan magnitudo 6,1 SR.

2. Jenis sesar pada hasil analisis mekanisme sumber gempa bumi Blitar, Jawa

Timur 17 Mei 2011 menunjukkan bahwa gempa utama sumbernya adalah

sesar turun karena posisi pusat diagram berada di kuadran dilatasi.

Distribusi sumbu P menyebar ke Selatan, Hal ini menunjukkan bahwa

tekanan maksimum berasal dari arah utara yaitu lempeng Eurasia dan dari

arah selatan lempeng Indo-Australia

48

5.2 Saran

1. Hasil analisis yang diperoleh dengan penyesuaian data geologi dan kondisi

tektonik maka hasil bidang nodal pertama strike 122°, dip 60°, dan rake -

78° serta bidang nodal kedua strike 279°, dip°32° dan rake -109°.

2. Penentuan solusi mekanisme sumber gempa bumi dari bentuk gerakan

pertama gelombang P Jenis sesar pada Blitar, Jawa Timur 17 Mei 2011

adalah sesar turun.

49

DAFTAR PUSTAKA

1. Silangen P.M. 2005. Studi Anomali Perubahan Vp/Vs Gempabumi di Sulawesi

Utara. Jurnal meteorologi dan geofisika. Vol. 6, No. 3

2. Subarja. 1991. Penentuan Arah Penunjaman Lempeng Indo-Australia terhadap

Lempeng Eurasia dan aktivitas seismic di daerah jawabarat (kaitannya dengan

gempabumi, magnitude 8,1 SR thn 1903. Jakarta: UI.

3. Rahmat T. 2008. Overview Gempabumi dan Tsunami. Jakarta: BMG

4. Ginanjar S. 2007. Memahami Konsep Tektonik dan Mekanisme Gempa. Jakarta:

BMG.

5. Anonim. Seismology Fundamental. (on line). http://www/seismo.unr.edu. diakses

tanggal 27 April 2009.

6. Reid, H.F. 1982. Elastic Rebound Theory of Earthquake, BSSA. Vol 11 (98-100).

7. Daisuke S. 1997. Source Mechanism Practice. Japan:IISE.

8. Stein dan Wysession. 2000. Earthquake Focal Mechanisms. (on line).

http://www/usgs.com. diakses 20 Juli 2009

9. Hamilton W. 1979. Tectonics of the Indonesian Region. United States

GeologicalSurvey. Professional Paper 1078

10. Bjorn L. 2000. The Seismic Moment Tensor. (on line). http://www/geofys.uu.se

diakses tanggal 27 April 2009.

11. Anonim. 2006. Lempeng Tektonik. (on line). http://www/encarta.msn.com.

diakses 21 Maret 2009.

12. Boby A.M. 2009. Berita Gempa Bumi Nasional. (on line). http://www/hagi.or.id.

diakses tanggal 27 April 2009.

13. Borman,Peter;Bauhmach,Michael;Bock;Grosser,Helmut;Choy;Gheorge;Boatwrig

ht,john,L”Seismic sourch And Source Paramaters”.

14. Harvad CMT catalog,1996,”Schematic „Diagram Of A Focal Mechanism”,United

stated geological survey (USGS).

15. Http://portal.vsi.esdm.go.id/joomla.

16. Ismail,Sulaiman,1989.”Pendahuluan Seismologi I”,Bahan Diklat Meteorologi

dan Geofisika,Jakarta.

17. Suetsugu, Daisuke “Source Mehanism Pratisce “,Eartquake Information

Division,IISE.

18. Blitarian.com. http://www.google.com

19. A.SOEHAIMI 2008.Seismotektonik dan potensi kegempaan wilayah Jawa.Pusat

survei Geologi..Badan Geologi, Bandung.(online) http:www.google.com

20. Merdiani Rahmania,Thaqibul Fikri Niryatama,Ari Sungkowo,2010.‟‟Penentuan

Jenis sesar pada gempa bumi Sukabumi 2 September 2009‟‟, Universitas islam

Negeri Sunan Kalijaga,Yogyakarta.

21. Bahtiar,2009,Analisis Mekanisme Pusat Gempa Bumi Di Sulawesi Utara Tahun

1989-2009,UIN Jakarta.

50

LAMPIRAN

Data Polaritas Gerakan Pertama Gelombang

Contoh Data Polaritas gerakan pertama gelombang P pada mekanisme

sumber gempa bumi Blitar 17 Mei 2011.

51

LAMPIRAN

Hasil Out Put Program AZMTAK

Contoh Out Put Hasil Program AZMTAK pada mekanisme sumber gempa

bumi Blitar 17 Mei 2011.

52

LAMPIRAN

Contoh Hasil Solusi Mekanisme Pusat Gempa Bumi Blitar Menggunakan

Program PMAN

53

LAMPIRAN

Contoh Hasil Solusi Mekanisme Pusat Gempa Bumi Blitar Dari USGS

Solusi Mekanisme Pusat Gempa Bumi Blitar Dari USGS

54

LAMPIRAN

Contoh peta penyebaran gempa bumi Blitar, Jawa Timur

55

LAMPIRAN

Contoh Hasil Penampang Melintang Dengan menggunakan software win

ITDB

1. Penunjaman daerah Pacitan

56

2. Penunjaman daerah Blitar

57

3.penunjaman Jember