ANALISIS PARAMETER GEMPA, b VALUE DAN PGA DI DAERAH PAPUA
Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh AHMAD FULKI 107097003011
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011
ANALISIS PARAMETER GEMPA, b VALUE DAN PGA DI DAERAH PAPUA
Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh AHMAD FULKI 107097003011
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2011
Analisis Parameter Gempa, b Value Dan PGA Di Daerah Papua Skripsi Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh Ahmad Fulki 107097003011 Menyetujui
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Drs. Sutrisno, M.Si NIP : 195202021982031005
Dr. Agus Budiono , M.Si NIP : 196202201999031002
Mengetahui, Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si NIP : 195202021982031005
PENGESAHAN UJIAN Skripsi berjudul “Analisis Parameter Gempa, b Value Dan PGA Di Daerah Papua”, telah diajukan dalam sidang munaqasyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 19 September 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains ( S.Si ) pada Program Studi Fisika. Jakarta, 19 September 2011 Sidang Munaqasyah Penguji I
Penguji II
( Tati Zera M.Si ) NIP : 19690608 200501 2 002
(Arif Tjahjono, M.Si) NIP : 19751107 200701 1 015
Mengetahui, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
( DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis ) NIP : 19680117 200112 1 001
Ketua Prodi Fisika
( Drs.Sutrisno, M.Si) NIP : 195902021982031005
LEMBAR PERNYATAAN DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.
Jakarta, September 2011
Ahmad Fulki 107097003011
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang “Analisis Parameter Gempa, b Value Dan PGA Didaerah Papua”. Untuk mencari nilai b Value dengan menggunakan metode likelihood maksimum, dan mencari nilai PGA dengan cara melakukan perhitungan menggunakan rumus empiris percepatan tanah dengan perhitungan rumus empiris Esteva untuk mencari rumus empiris yang baru. Adapun penggunaan metode likelihood maksimum dalam mencari nilai b Value dikarenakan suatu metoda statistik yang sangat sesuai untuk memecahkan beberapa masalah tentang seismologi. Dan pemilihan rumus empris Esteva untuk untuk mencari rumus empiris yang baru dikarenakan rumus empris Esteva memiliki nilai empiris yang sangat kecil, dibandingkan rumus-rumus empiris lainnya yang telah di buat oleh para ahli seismologi dari berbagai Negara. Dari metode likelihood maksimum diperoleh hasil b Value berkisar 0.3619 – 1.7372. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar wilayah penelitian mempunyai keaktifan kegempaan yang cukup tinggi hal itu sesuai dengan perhitungan B.Guttenberg dan C.F. Ritcher. Dan dari perhitungan rumus empiris baru diperoleh nilai α berkisar antara 0.000029 s/d 0.000454, dengan rumus empiris baru sebagai berikut :
α=
1.3044 * Exp(−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
Kata Kunci : b Value, PGA, dan Rumus Empiris Baru.
ABSTRACT
Has done research on "Analysis of Earthquake Parameters, b Value and PGA in the area of Papua". To find the value b value by using the maximum likelihood method, and find the value of PGA by performing calculations using empirical formulas with the calculation of the ground acceleration Esteva empirical formula to find a new empirical formula. The use of maximum likelihood methods in finding the value b value due to a statistical method that is suitable to solve some problems of seismology. Esteva and empirical formula for selection to search for a new empirical formula empirical formula due Esteva has a very small empirical value, compared to other empirical formulas that have been made by seismological experts from various countries. From the maximum likelihood method b Value obtained results ranging from 0.3619 - 1.7372. This suggests that most of the research area has a fairly high seismic activity that correspond to the calculation of B. Guttenberg and CF Ritcher. And of new empirical formula calculations obtained α values ranged from 0.000029 s / d of 0.000454, with new empirical formula as follows :
α=
1.3044 * Exp (−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
Keywords: b Value, PGA, and New Empirical Formulas.
KATA PENGATAR Alhamdulillahirabbil ‘alamin, segala puji bagi Allah SWT rabb semesta alam, rasa syukur tak berhingga untuk curahan segala nikmat dan petunjuk yang tiada henti mengalir kepada hamba-Nya khususnya penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam semoga selalu menyertai baginda Rasul Nabi Muhammad s.a.w tercinta selaku suri tauladan terbaik bagi rahmatan lil ‘alamin, sebagai pemberi kabar gembira untuk umatnya juga kepada para sahabat, keluarga serta pengikutnya hingga akhir zaman. Dengan selesainya penulisan tugas akhir ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1
Kedua orang tua penulis, terimakasih untuk seluruh dukungannya. Baik dukungan materil dan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
2
Ibu tercinta, Sari Alam Simanjuntak, S.Pdi yang selalu mencurahkan perhatian, motivasi, serta kasih sayangnya kepada penulis. Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
3
Adik tersayang, Imam Mahdi. Yang sedikit membantu penulis dalam menyajikan tugas akhir ini.
4
Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatulah Jakarta.
5
Bapak Drs. Sutrisno, M.si selaku ketua program studi fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
6
Bapak Drs. Sutrisno, M.si selaku pembimbing pertama, atas waktu yang diluangkan, ilmu yang diberikan dan atas kesabarannya dalam membimbing penulis.
7
Bapak Dr. Agus Budiono , M.Si selaku pembimbing kedua yang dengan sabar meluangkan waktunya untuk memberikan petunjuk tentang apa yang penulis perlukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
8
Mas tatok yatimantoro selaku pembimbing saya di BMKG, yang dengan sabar meluangkan waktunya untuk memberikan ilmu tentang apa yang penulis butuhkan untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
9
Seluruh teman-teman tercinta Fisika angkatan 2007 yang telah melewatkan bersamasama masa perkuliahan yang penuh kenangan.
10 Dan semua pihak yang belum disebutkan diatas, yang telah membantu terlaksananya pembuatan tugas akhir ini. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga pembaca, tidak lupa penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya atas segala kekurangan yang ada pada tugas akhir ini. Terima kasih.
Jakarta, 12 September 2011
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL
i
LEMBAR PENGESAHAN
ii
PENGESAHAN UJIAN
iii
LEMBAR PERNYATAAN
iv
ABSTRAK
v
ABSTRACT
vi
KATA PENGANTAR
vii
DAFTAR ISI
ix
BAB I PENDAHULUAN 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 Penelitian
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Gempa Bumi
6
2.2. Proses Terjadinya Gempa
7
2.3. Jalur Utama Gempa Bumi
13
2.4. Tipe Utama Gelombang Gempa bumi
16
2.5. Kerangka Tektonik Indonesia
17
2.6. Mitigasi Gempa bumi
21
2.7. Metode Likelihood
22
2.8. Metode Eliminasi Gauss-Jordan
24
2.9. Magnitude
29
2.10. Perhitungan PGA dengan Metode Empiris
30
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
33
3.2. Pengumpulan Data
33
3.3. Pengolahan Data
33
3.4. Perhitungan Data
34
3.4.1 Perhitungan Metode Likelihood
34
3.4.2 Perhitungan Konstanta Rumus Empiris
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil dan Pembahasan b Value
42
4.2. Hasil dan Pembahasan Nilai α
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
53
5.2 Saran
54
DAFTAR PUSTAKA
55
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1
Seismograf
2
Gambar 2.1
Proses Terjadinya Gempa Bumi
7
Gambar 2.2
Gerakan Partikel Gelombang
17
Gambar 2.3
Peta Tektonik Kepulauan Indonesia, Tampak Zona Subduksi dan Sesar Aktif 19
Gambar 2.4
Zona Konvergen
20
Gambar 2.5
Zona Divergen
20
Gambar 3.1
Grafik perbandingan nilai α
39
Gambar 4.1
Penyebaran data b value di daerah papua
47
Gambar 4.2
Penyebaran data nilai α di daerah papua
52
DAFTAR TABEL Tabel 2.1
Skala Richter dan Pembandingnya
13
Tabel 3.1
Data 11 Gempa Stasiun Sorong
38
Tabel 3.2
Perbandingan Nilai α
39
Tabel 4.1
Wilayah dan nilai b value
42
Tabel 4.2
Wilayah dan nilai α
48
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gempa terjadi akibat pergeseran tiba-tiba dari lapisan tanah di bawah permukaan bumi yang disebabkan oleh pergerakan kerak bumi/lempeng bumi. Ketika pergeseran ini terjadi, timbul getaran yang disebut gelombang seismik yang mengarah ke segala arah di dalam bumi dan menjalar menjauhi fokusnya. Ketika gelombang ini mencapai permukaan bumi, getarannya dapat bersifat merusak atau tidak. Hal ini sangat tergantung dari kekuatan sumber dan jarak fokus gempa, disamping itu mutu bangunan dan mutu tanah dimana bangunan itu berdiri juga sangat mempengaruhi apakah gempa itu bersifat merusak atau tidak. Gempa dapat terjadi kapan saja, tanpa mengenal musim. Meskipun demikian, konsentrasi gempa cenderung terjadi di tempat-tempat tertentu saja, seperti pada batas lempeng Plat Pasifik. Untuk mengetahui kecepatan pergerakan tanah dan untuk mengukur besarnya suatu gempa dapat di gunakan suatu alat yaitu Seismograf. Seismograf memantau gerakan-gerakan bumi dan mencatatnya dalam seismogram. Gelombang seismik, atau getaran, yang terjadi selama gempa tergambar sebagai garis bergelombang pada seismogram yang dapat menentukan kekuatan gempa. Biasanya digunakan skala Richter untuk menggambarkan besaran gempa, dan skala Mercalli untuk menunjukkan intensitas gempa, atau pengaruh gempa terhadap tanah, gedung dan manusia.
Gambar 1.1 Seismograf. Daerah papua dan sekitarnya yang terletak pada -14-14.670 LS – 5.000 LU dan 125.000 – 144.990 BT lokasi ini merupakan daerah dengan tingkat aktivitas gempa bumi yang sangat tinggi. Untuk itu perlu dicari nilai b value dan PGA sebagai informasi mitigasi gempa bumi pada warga papua dan sekitarnya. Tinjauan tektonik dan distribusi kegempaan dapat dilihat secara kualitatif dengan daerah-daerah yang mempunyai resiko tinggi terhadap gempa bumi, namun dengan metode statistik dapat diketahui secara kuantitatif tingkat keaktifan gempa bumi, dan tingkat resiko gempa atau kemungkinan terjadi gempa. Resiko gempa yang dimaksud hanya mempertimbangkan tingkat seismisitas suatu daerah tanpa menyertakan faktor lain seperti kondisi geologi, kualitas infrastruktur, kepadatan penduduk, dan sebagainya. Pada saat ini, metode seismostatik digunakan pada masalah “source seismology” dengan luas. Metode ini juga dipakai dalam penentuan kesalahan dalam penentuan pusat gempa bumi ( epicenter ), penggunaan fenomena stochastic pada penentuan jejak gempa bumi ( sebagai contoh penentuan seismic gap ), penggunaan metode statistik yang cocok diharapkan mendapatkan nilai akurasi yang lebih baik dan derajat kepastian yang lebih tinggi sebagai hasilnya.
Analisis statistik dari gempa bumi mempunyai pendekatan yang berbeda dengan permasalahan pembentukan gempa bumi itu sendiri. Dari jenis penyelidikan ini, dapat diketahui “metode gempa bumi” yang didapat dari studi teoritis dari fenomena gelombang dan fenomena asal “wave and source phenomena”. Tetapi lebih dari itu pendekatan secara statistik tentang keberadaan gempa bumi umumnya mempunyai hasil yang baik, sejalan dengan gambaran tektonik pada suatu wilayah, oleh karenanya sangat menarik untuk dilakukan penelitian tentang b value dan PGA didaerah papua dan sekitarnya di karenakan rawan terjadi gempa di daerah tersebut.
1.2 Rumusan Masalah Masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah : Mencari nilai b dengan menggunakan Metode Likelihood Maksimum, dan mencari nilai PGA dengan cara melakukan perhitungan menggunakan rumus empiris percepatan tanah yang telah dibuat oleh para ahli seismologi dari berbagai negara, antara lain : Donovan, Mc.Guirre, Esteva, Katayama, Oliviera dan MV.Mickey. Perhitungan rumus empiris, dihitung dengan menghubungkan magnitude permukaan akibat gempa bumi dengan jarak hiposenternya.
1.3 Batasan Masalah Masalah pada penelitian ini hanya dibatasi pada analisis penentuan nilai b value dan PGA. Sedangkan daerah penelitian Clustering Sumber Gempa bumi Daerah Papua dan sekitarnya yang terletak pada -14.670 LS – 5.000 LU dan 125.000 – 144.990 BT. Data penelitian yang digunakan adalah data gempa bumi 01 januari 1989 sampai 28 januari 2000 dengan magnitude ≥ 5 SR dan kedalaman
(h) ≤100 Km merupakan kedalaman yang dangkal yang berpotensi besar mengakibatkan resiko kerusakan yang tinggi. Data yang diambil dari data USGS, dan ISG. Penelitian ini di fokuskan pada
titik koordinat Daerah papua dan
Sekitarnya pada -14.670 LS – 5.000 LU dan 125.000 – 144.990 BT.
1.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisa nilai a sebagai tingkat keaktifan gempa bumi, nilai b sebagai tingkat kerapuhan batuan, nilai b value dan PGA sebagai informasi mitigasi gempa bumi didaerah papua dan sekitarnya pada 14.670 LS – 5.000 LU dan 125.000 – 144.990 BT, dengan menggunakan Metode Likelihood Maksimum dan perhitungan menggunakan rumus empiris.
1.5 Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dijadikan bahan informasi kepada Pemerintah Daerah maupun Pemerintah Pusat serta masyarakat sebagai studi awal dalam masalah mitigasi bencana gempa bumi di Daerah Papua dan sekitarnya, sehingga diharapkan dapat mewaspadai dan meminimalisir tingkat kerusakan akibat gempa bumi.
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:
Bab I Pendahuluan Bab ini berisikan latar belakang penulisan dan pemilihan judul, tujuan penelitian, rumusan masalah, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan teori teori metode yang digunakan yaitu Metode Likelihood Maksimum dan perhitungan menggunakan rumus empiris.
Bab III Metode Penelitian Bab ini berisikan waktu dan tempat penelitian, data data yang digunakan, peralatan yang digunakan, analisa data.
Bab IV Hasil dan Pembahasan Bab ini berisikan tentang hasil yang didapatkan dari pengolahan data, dan pembahasan mengenai hasil pengolahan data yang didapatkan.
Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang didapatkan dari hasil analisis dan perhitungan data.
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Gempa Bumi Gempa bumi merupakan salah satu hal yang dapat menimbulkan penjalaran gelombang seismik. Menurut Teori Elastic Rebound yang dinyatakan oleh seismolog Reid, (K.E Bullen, 1965; B.Bolt, 1988) menyatakan bahwa gempa bumi merupakan gejala alam yang disebabkan oleh pelepasan energi regangan elastis batuan yang disebabkan adanya deformasi batuan yang terjadi di litosfera. Deformasi batuan terjadi akibat adanya tekanan (stress) dan tarikan (strain) pada lapisan bumi. Tekanan atau tarikan yang terus-menerus menyebabkan daya dukung pada batuan akan mencapai batas maksimum dan mulai terjadi pergeseran dan akhirnya terjadi patahan secara tiba-tiba. Energi stress yang tersimpan akan dilepaskan dalam bentuk getaran yang kita kenal sebagai gempa bumi.1) Pergerakan dua lempeng yang berbatasan saling bergerak relatif terhadap sesamanya menimbulkan gesekan di sepanjang bidang batas lempeng. Gesekan dua lempeng yang bersifat elastis dapat menimbulkan energi elastis. Jika pergerakan lempeng terjadi terus menerus dalam waktu yang lama akan terjadi akumulasi energi pada batas lempeng. Pada suatu kondisi tertentu di mana batuan tidak dapat lagi menahan gaya yang ditimbulkan oleh gerak relatif lempeng, energi elastis yang terakumulasi akan dilepaskan secara tiba-tiba dalam bentuk gelombang elastis yang menjalar ke segala arah. Gelombang ini sampai
dipermukaan bumi dalam bentuk getaran tanah yang dapat dirasakan. Selanjutnya gelombang elastis yang dipancarkan oleh gempa ini disebut gelombang seismik.2)
2.2 Proses Terjadinya Gempa Untuk terjadinya suatu gempa bumi diperlukan beberapa syarat, antara lain: a.
Gerakan relatif dari lempeng tektonik atau blok-blok lempeng tektonik,
b.
Pembangunan stress, dan
c.
Pelepasan energy.
Menurut teori patahan (theory fructure) bahwa pada waktu terjadinya gempa bumi akan dilepaskan sejumlah energi tertentu akibat patahan yang terjadi secara tiba-tiba dan gelombang seismik yang dipancarkan dapat dirasakan oleh alat seismograf, jadi dapat diketahui bahwa gempa bumi adalah hasil pelepasan energi dari suatu patahan kerak bumi dimana patahan itu merupakan sumber gempa. 2)
Gambar 2.1 Proses terjadinya gempa bumi
Gempa bumi 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 (plate bumi). Di bumi terdapat tujuh lempeng besar (Mega Plate) di antaranya: lempeng Eurasia, lempeng Pasifik, lempeng IndoAustralia, lempeng Antartika, lempeng Amerika, lempeng Nazca, dan lempeng Afrika. Lempeng-lempeng tersebut bergerak dengan arah dan kecepatan berbeda. Menurut teori konveksi pergerakan lempeng-lempeng ini disebabkan oleh arus konveksi. Bumi ini tersusun oleh dua bagian yaitu lithosfer dan Astherosfer. Asthenosfer bersifat fluida yang kental dan mempunyai densitas lebih kecil dan bersuhu tinggi. Lithosfer mempunyai densitas lebih besar dan bersifat kaku serta mudah patah, karena gerakan perputaran bumi secara terus menerus maka pada asthenosfer yang bersuhu tinggi timbul arus. Arus ini disebut arus konveksi. Arus ini selalu bergerak dari tekanan tinggi ke tempat tekanan yang rendah. Gerakan dari asthenosfer akan menggerakan lithosfer yang berada di atasnya. Maka lithosfer yang berupa lempeng-lempeng tersebut akan bergerak.3) Menurut sumber terjadinya gempa, gempa bumi dikelompokkan menjadi: 1. Gempa tektonik adalah gempa bumi yang berasal dari pergeseran lapisan-lapisan batuan sepanjang bidang sesar di dalam bumi. 2. Gempa vulkanik adalah gempa bumi
yang berasal dari
gerakan
magma karena aktifitas gunung api. 3. Gempa longsoran atau runtuhan yaitu gempa bumi yang terjadi
karena aktifitas runtuhan pada daerah pertambangan atau daerah tanah longsor. 4. Gempa buatan adalah getaran gempa bumi yang terjadi karena adanya aktivitas manusia di kulit bumi yang menyebabkan getaran yang cukup kuat. Berdasarkan kedalaman sumber gempa, gempa bumi dikelompokkan menjadi: 1. Gempa bumi dangkal, dimana kedalaman hiposenternya kurang dari 66 km di bawah permukaan bumi. 2. Gempa bumi menengah, dimana kedalaman hiposenter antara 66 km450 km di bawah permukaan bumi. 3. Gempa bumi dalam, dimana kedalaman hiposenternya lebih dari 450 km di bawah permukaan bumi. Titik di dalam bumi dimana gempa terpusat dinyatakan dengan lintang, bujur, dan kedalaman di bawah permukaan disebut fokus atau hypocenter. Sedangkan titik di permukaan bumi vertikal diatas fokus merupakan epicenternya. Terjadinya gempa bumi biasanya diiringi oleh beberapa macam goncangan, diantaranya: a. Foreshock Deretan goncangan yang terjadi sebelum gempa bumi, tak ada tanda-tanda berapa lama gempa akan terjadi setelah foreshock ini. b. Aftershock Deretan goncangan yang terjadi setelah gempa bumi. Dapat terjadi selama berbulan – bulan.
c. Swarm Sejumlah besar goncangan kecil tanpa ada gempa bumi utama. Berdasarkan kekuatan, gempa bumi diklasifikasikan menjadi: 1. Gempa sangat besar, M > 8,0 2. Gempa besar, 7,0 < M < 8,0 3. Gempa sedang, 4,5 < M < 7,.0 4. Gempa mikro, 1,0 < M < 4,5 Dimana M adalah magnitude
Skala – Skala Kekuatan Gempa Bumi1) Konsep kekuatan gempa bumi pertama kali diperkenalkan oleh C.F.
Richter pada tahun 1935 dengan mengusulkan skala kekuatan logaritma yang lazim disebut sebagai Skala Richter. Ada dua macam skala gempa yang biasa digunakan sebagai ukuran kekuatan gempa bumi: a. Skala Kekuatan Gempa (Magnitudo) Magnitudo gempa bumi merupakan jumlah energi yang dilepaskan di pusatnya dan di ukur dengan satuan Skala Richter. Skala ini dikembangkan oleh seorang ahli seismologi bernama Charles Richter. Dalam penentuannya skala ini dapat dikonversi dari jarak episenter. Peningkatan satu satuan skala sebanding dengan peningkatan 30 kali energi yang dilepaskan di pusatnya. Dapat dibayangkan jika satu gempa bumi dengan magnitudo 7,5 Skala Richter akan melepaskan 30 kali lebih banyak energi dibandingkan dengan satu gempa dengan
magnitudo 6,5 Skala Richter. Magnitudo yang paling kecil yang masih bisa dirasakan oleh manusia adalah 3,5 Skala Richter. Jenis gempa berdasarkan kekuatan gempa (magnitudo), terdiri atas: a. Gempa sangat besar (great earthquake), yaitu gempa bumi dengan magnitudo > 8 Skala Richter. b. Gempa besar (major earthquake), yaitu gempa bumi dengan magnitudo 7 sampai dengan 8 Skala Richter. c. Gempa sedang (moderate earthquake), yaitu gempa bumi dengan magnitudo antara 5 sampai dengan 7 Skala Richter. d. Gempa kecil (small earthquake), yaitu gempa bumi dengan magnitudo 3 sampai 5 Skala Richter. e. Gempa mikro (micro earthquake), yaitu gempa bumi dengan magnitudo antara 1 sampai 3 Skala Richter. b. Skala Intensitas Gempa Bersifat lebih subyektif. Intensitas gempa bumi merupakan skala kedua yang dipakai dalam menyatakan sebuah gempa bumi. Skala intensitas menunjukan tingkat kerusakan di permukaan bumi. Skala ini dikembangkan oleh
Mercalli pada tahun 1902, seorang ahli seismologi dari Italia dan sekarang lebih dikenal
dengan
skala
Mercalli
yang
dimodifikasi,
digunakan
untuk
menggambarkan intensitas pengaruh gempa bumi terhadap manusia berdasarkan goncangan (goyahnya bangunan), pecahnya kaca, retaknya tanah, larinya orang– orang keluar. Bangunan dan permukaan bumi dalam satuan angka dari I sampai XII. Skala lain yaitu Medvedev – Sponhever – Karnik yang lebih familiar
digunakan di Eropa dan Skala Rossi Forrel. Berdasarkan kedalaman sumber gempa, di Indonesia terdiri dari : a. Gempa dangkal (shallow earthquake), yaitu gempa bumi dengan kedalaman 0 – 65 km. b. Gempa menengah (intermediate earthquake), yaitu gempa bumi dengan kedalaman 66 – 450 km. c. Gempa dalam (deep earthquake), yaitu gempa bumi dengan kedalaman > 450 km. Secara lebih rinci skala tersebut dinyatakan sebagai berikut: A. Skala Rossi – Forrel (1874 – 1878) a. Terekam oleh Instrumen. b. Dirasakan sejumlah kecil manusia dalam keadaan diam. c. Dirasakan cukup kuat beberapa orang dalam keadaan diam. d. Dirasakan dalam sejumlah orang dalam keadaan bergerak. e. Umumnya
dirasakan
setiap
orang,
membunyikan
lonceng
dan
menggerakkan perabot. f. Membangunkan yang tidur, membunyikan lonceng dan menghentikan gerak jam. g. Kepanikan, membunyikan lonceng, menjatuhkan yang tergantung. h. Meretakkan dinding bangunan. i. Merusakkan sebagian atau keseluruhan bangunan. j. Bencana besar, meruntuhkan gunung. B. Skala Richter
Dibuat oleh Charles Richter (1935) 1 – 8,8 skala (Skala Logaritma). Dasar kerja skala ini adalah dengan pengukuran amplitudo maksimum gelombang seismik pada jarak 161 km, dengan mengukur perbedaan waktu tempuh gelombang P dan gelombang S. Kemudian ditambahkan faktor empiris (berdasarkan kenyataan melemahnya gelombang saat menjauhi fokus). Tabel 2.1 Skala Richter dan Pembandingnya Skala Richter
Peningkatan Kekuatan
Energi yang dibebaskan - ledakan TNT
1
1
170 g
2
10
6 kg
3
100
179 kg
4
1000
5 metric ton
5
10000
179 metric ton
6
100000
5643 metric ton
7
1000000
179100 metric ton
8
10000000
5463000 metric ton
C. Skala Mercalli Diciptakan oleh seismologist Italia, Guisseppe Mercalli pada tahun 1902 dan dimodifikasi oleh seorang ahli seismologi Amerika sehingga menjadi suatu skala absolut.
2.3 Jalur Utama Gempa Bumi4)
Terdapat tiga jalur utama gempa bumi yang merupakan batas pertemuan dari beberapa lempeng tektonik aktif: a). Jalur gempa bumi Sirkum Pasifik Jalur ini dimulai dari Cardilleras de Los Andes (Chili, Equador, dan Caribia), Amerika Tengah, Mexico, California British Columbia, Alaska, Alaution Island, Kamchatka, Jepang, Taiwan, Filiphina, Indonesia, Polynesia, dan berakhir di New Zealand. b). Jalur gempa bumi Mediteran atau Trans Asiatic Jalur ini dimulai dari Azores, Mediteran (Maroko, Portugal, Italia, Balkan, Rumania), Turki, Kaukasus, Irak, Iran, Afganistan, Himalaya, Burma, Indonesia (Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Laut Banda) dan akhirnya bertemu dengan jalur Sirkum Pasifik di daerah Maluku. c). Jalur gempa bumi Mid-Atlantic Jalur ini mengikuti Mid-Atlantic Ridge adalah Spitsbergen, Iceland, dan Atlantik Selatan. Sebanyak 80 % dari gempa di dunia, terjadi di jalur Sirkum Pasifik yang sering disebut sebagai Ring of Fire karena juga merupakan jalur vulkanik. Sedangkan pada jalur Mediteran terdapat 15 % gempa dan sisanya sebanyak 5 % tersebar di Mid Atlantik dan tempat – tempat lainnya.
Kepulauan Indonesia terletak pada pertemuan tiga lempeng utama dunia yaitu Lempeng Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng Eurasia dan Australia bertumbukan di lepas pantai barat pulau Sumatera, lepas pantai selatan pulau Jawa, lepas pantai selatan kepulauan Nusa Tenggara, dan berbelok ke arah utara ke perairan Maluku sebelah selatan. Antara lempeng Australia dan Pasifik terjadi tumbukan di sekitar pulau Papua. Sementara pertemuan antara ketiga lempeng itu terjadi di sekitar Sulawesi. Itulah sebabnya mengapa di pulau – pulau sekitar pertemuan tiga lempeng itu sering terjadi gempabumi. Bumi ini terdiri dari dua lempeng yaitu lempeng benua dan lempeng samudera, pertemuan antara dua lempeng ini bisa bermacam bentuknya, yang dikenal sebagai daerah subduction zone. Di Indonesia terlihat di sepanjang pesisir barat Sumatera, selatan Jawa sampai ke Laut Banda. Lempeng samudera dan benua yang dimaksud dalah Lempeng Australia yang menunjam ke bawah Lempeng Eurasia (Eropa dan Asia, di mana Indonesia bagian barat termasuk di dalamnya). Jalur gempa bumi dunia (benioff zone) akan mengikuti jalur subduction karena memang gempa bumi adalah salah satu produk dari jalur tersebut selain jalur gunung api, juga hasil tambang bumi. Jadi kesimpulan umum dari subduction zone adalah tidak hanya menghasilkan gempa bumi saja, tetapi juga bisa memberikan fenomena alam yang menakjubkan dan kekayaan hasil bumi yang menguntungkan secara ekonomi karena daerah yang dilalui jalur tersebut memiliki hasil tambang bumi.
Berikut ini adalah 25 daerah wilayah rawan gempabumi Indonesia yaitu: Aceh, Sumatera Utara (Simeulue), Sumatera Barat – Jambi, Bengkulu, Lampung, Banten Pandeglang, Jawa Barat, Bantar Kawung, Yogyakarta, Lasem, Jawa Timur, Bali, NTB, NTT, Kepulauan Aru, Sulawesi Selatan, Sulawesi Utara, Sangir Talaud, Maluku Utara, Maluku Selatan, Kepala Burung – Papua Utara, Jayapura, Nabire Wamena, dan Kalimantan Timur.
2.4 Tipe Utama Gelombang Gempa bumi4) Gelombang gempa bumi (gelombang seismik) adalah gelombang elastis yang disebabkan karena adanya pecahan tanah yang tiba-tiba atau adanya suatu letusan. Gelombang ini akan menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi. Ada 2 tipe utama gelombang seismik, yaitu: 1. Gelombang Badan (Body Waves) yaitu gelombang yang menjalar melalui bagian dalam bumi, yang terdiri dari: a. Gelombang Preasure Wave (P) atau gelombang longitudinal (primer) dimana Gerakan partikelnya searah dengan arah penjalaran gelombang. b. Gelombang Shear Wave (S) atau gelombang sekunder atau gelombang transversal dimana gerakan pertikelnya adalah tegak lurus arah penjalaran gelombangnya. Gelombang S dapat dibagi menjadi 2, yaitu:
•
Gelombang SV adalah gelombang S yang gerakan partikelnya terpolarisasi pada bidang vertikal.
•
Gelombang SH adalah gelombang S yang gerakan partikelnya horizontal.
2. Gelombang Permukaan (Surface Waves) yaitu gelombang yang menjalar sepanjang permukaan bumi, yang terdiri dari :
• Gelombang Rayleigh (R) yaitu gelombang yang arah gerakan partikelnya adalah eliptik retrograd.
• Gelombang Love (L) yaitu gelombang yang terpadu pada permukaan bebas medium berlapis. Gerakan pertikelnya seperti gerakan gelombang SH.
• Gelombang Stonley yaitu gelombang yang terpadu pada bidang batas antara 2 medium. Gerakan partikelnya serupa dengan gelombang SV. a)
b)
P
SV
L
R
Gambar 2.2 Gerakan partikel Gelombang.
Gerakan partikel gelombang medium yang
dilewati gelombang-
gelombang P, S, L, dan R, serta posisinya terhadap sumber, a) Gambar tampak samping, b) Gambar tampak atas.
2.5 Kerangka Tektonik Indonesia4) Kerangka tektonik Indonesia dipengaruhi oleh tiga lempeng besar, yaitu lempeng Indo-Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng Pasifik. Lempeng IndoAustralia bergerak relatif dan menunjam terhadap lempeng Eurasia di lepas pantai barat Sumatera, selatan Jawa, dan Nusa Tenggara. Sedangkan lempeng Pasifik bergerak dan menunjam relatif di Irian utara dan Maluku utara. Kondisi tektonik Indonesia yang sedemikian rupa menyebabkan Indonesia menjadi daerah yang aktivitas kegempaannya sangat tinggi dan menjadi kawasan yang dilalui oleh 2 jalur gempa utama, yaitu jalur gempa bumi Mediterania dan jalur gempa bumi Pasifik. Menurut teori tektonik lempeng, permukaan bumi ini terbagi atas kira-kira 20 pecahan besar yang disebut lempeng. Ketebalannya hampir sama dengan tebal litosfer 70 km. Pertemuan antar lempeng disebut batas lempeng. Pergerakan lempeng bisa saling menjauh, saling bertumbukan, atau saling menggeser ke samping. Penyebab pergerakan ini menurut ilmuwan karena arus konveksi yaitu memindahkan panas melalui zat cair atau gas dari lapisan astenosfer. Lempeng samudera yang rapat massanya lebih besar ketika bertumbukkan dengan lempeng benua di zona tumbukan (subduksi) akan menyusup ke bawah.
Gerakan lempeng itu akan mengalami perlambatan akibat gesekan dari selubung bumi. Perlambatan gerak itu menyebabkan penumpukkan energi di zona subduksi dan zona patahan. Akibatnya di zona-zona itu terjadi tekanan, tarikan, dan geseran. Pada saat batas elastisitas lempeng terlampaui, maka terjadilah patahan batuan yang diikuti oleh lepasnya energi secara tiba-tiba. Proses ini menimbukan getaran partikel ke segala arah yang disebut gelombang gempa bumi. Gempa bumi dapat disebabkan aktivitas gunung api dan runtuhan batuan yang menyebabkan gempa relatif kecil sedangkan akibat tumbukan antar lempeng dan patahan yang aktif mengakibatkan gempa sangat besar. Apabila pusat gempa terjadi di lautan atau samudra dapat menimbulkan gelombang tsunami.
Gambar 2.3 Peta Tektonik Kepulauan Indonesia, Tampak Zona Subduksi dan Sesar Aktif Batas-batas lempeng merupakan suatu daerah yang secara tektonik sangat aktif. Secara umum batas-batas lempeng terdiri dari tiga jenis :
a. Zona Konvergen Zona ini ditandai dengan adanya dua lempeng yang berbatasan bergerak dengan arah saling mendekati. Seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar.2.4 Zona Konvergen Zona konvergen dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu :
• Zona tumbukan Pada zona ini kedua lempeng bergerak saling mendekati sehingga pada batas-batas ke dua lempeng cenderung melipat ke atas dan membentuk pegunungan lipatan.
• Zona Subduksi Pada zona subduksi kedua lempeng yang bertumbukan (lempeng benua dan lempeng samudera). Lempeng yang lebih berat (lempeng samudera) akan menunjam di bawah lempeng yang lebih ringan (lempeng benua). Hasil aktifitas tektonik semacam ini berupa rangkaian gunung api.
b. Zona divergen Pada zona divergen dua lempeng yang berbatasan bergerak relatif menjauhi sehingga membentuk pegunungan (ridce) yang terdapat di tengah samudera. Zona ini di tandai dengan pembentukan materi-materi lempeng. Seperti pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.5 Zona Divergen
c. Zona Singgungan Pada zona singgungan dua lempeng yeng saling bergerak relatif sejajar satu dengan yang lain sehingga terjadi gesekan pada bidang batas lempeng. Akibat dari gesekan ini timbul gempa-gempa dangkal yang dapat membawa bencana.
2.6 Mitigasi Gempa bumi10) Mitigasi adalah suatu proses terjadi berbagai tindakan pecegahan untuk meminimalkan dampak negatif bencana alam terhadap manusia, harta dan benda, infrastruktur dan lingkungan. Untuk mendukung mitigasi bencana khususnya gempa bumi diperlukan beberapa karakteristik gempa itu sendiri, bahwa gempa bumi itu: 1. Berlangsung dalam waktu yang singkat 2. Lokasi kejadian hanya tertentu saja 3. Berpotensi terulang kembali 4. Tidak dapat dicegah, tetapi akibat yang ditimbulkan dapat dikurangi Usaha-usaha yang diperlukan dalam mitigasi gempa untuk mencegah resiko gempa bumi dan korban berjatuhan adalah dengan cara melakukan pemantauan peristiwa gempa, pemetaan sesar aktif untuk mengetahui sejarah keaktifan sesar yang akan bermanfaat untuk estimasi besarnya magnitudo gempa
bumi (makin panjang segmen sesar, magnitudo maksimumnya berpotensi akan besar). Data sesar aktif ini dapat digunakan para perancang tata ruang dan wilayah untuk pengembangan dan pembangunan. Cara selanjutnya untuk mengurangi korban bencana gempa bumi adalah dengan sosialisasi. Sosialisasi perlu dilakukan untuk menyadarkan masyarakat bahwa mereka hidup di daerah rawan bencana gempa bumi. Kesiapan untuk hidup di daerah rawan bencana gempa bumi ini adalah dengan membuat bangunan tahan gempa dengan bantuan ahli teknik sipil. Sosialisasi juga perlu dilakukan kepada para korban gempa bumi agar mereka tidak gampang disulut isu yang dapat menyebabkan kepanikan massa. Sosialisasi juga harus mencakup cara-cara penyelamatan diri jika terjadi gempa bumi di suatu tempat. Yang pasti, kita semua yang hidup di bumi Indonesia sudah waktunya menyadari bahwa bencana gempa bumi memang dekat dengan kita.
2.7 Metode Likelihood10) Fungsi likelihood merupakan suatu metoda statistik yang sangat sesuai untuk memecahkan beberapa masalah tentang seismologi. Bila suatu fungsi distribusi probabilitas f(x, Ө) bergantung pada parameter Ө, bersesuaian dengan fungsi likelihoood, didefinisikan sebagai berikut: P(x, Ө)= f(x1, Ө).f (x2, Ө) ......... f (xn, Ө) ..................................... (2.4.2.1)
Bahwa estimasi maksimum likelihood dari Ө adalah nilai fungsi maksimum P(x1, Ө), untuk perhitungan yang bersesuaian. Penurunan dari log P (x1, Ө) yang umumnya untuk mendapatkan nilai maksimum dari Ө, yaitu: ∂P = 0 ...................................................................................... (2.4.2.2) ∂θ
Menurut Aki (1965) bahwa metoda ini dipergunakan untuk masalah hubungan antara frekuensi gempa bumi dan magnitudo. Suatu fungsi distribusi probabilitas M dapat ditulis kedalam bentuk: f (M, b’)= b’e-b’(M-Mo); M ≥ M0 .................................................... (2.4.2.3) dimana: b’=b*ln10 bersesuaian dengan fungsi likelihood yang ditunjukkan sebagai berikut : P= (b’)N.e{-b’( ∑ M 1 − NM 0 )}
Dari hubungan ini diperoleh bahwa estimasi likelihood maksimum dari b yang ditunjukkan sebagai : n
) b=
log e dan M = M − Mo
∑ Mn i =1 n
............................................. (2.4.2.4)
∑n i =1
dimana :
M
: rata-rata magnitude
Mo
: nilai minimum magnitude
Log e : 0.4343
Bila diberikan probabilitas untuk 95%, Batas atas dan batas bawah dari nilai b yang didapatkan menggunakan metode ini adalah menurut utsu(1965) :
) 1.960 ) 1.960 dan b = b 1 − ..................................... (2.4.2.5) b = b 1 + N N Bersesuaian dengan nilai a yang diperhitungkan dari hubungan frekuensi kumulatif untuk M ≥ Mo adalah :
a
) ) = Log N (M > M0 )+ Log ( b ln10) + M0 b ........................... (2.4.2.6)
Dalam mengolah data ini menggunakan SURFER yang memakai metode
”Krigging”. 2.8 Metode Eliminasi Gauss-Jordan9) Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menyelesaikan sistem persamaan linier adalah metode eliminasi Gauss-Jordan. Metode ini diberi nama Gauss-Jordan untuk menghormati Carl Friedrich Gauss dan Wilhelm Jordan. Metode ini sebenarnya adalah modifikasi dari metode eliminasi Gauss, yang dijelaskan oleh Jordan di tahun 1887. Metode Gauss-Jordan ini menghasilkan matriks dengan bentuk baris eselon yang tereduksi (reduced row echelon form), sementara eliminasi Gauss hanya menghasilkan matriks sampai pada bentuk baris eselon (row echelon form). Selain untuk menyelesaikan sistem persamaan linier, metode eliminasi Gauss-Jordan ini dapat pula digunakan untuk mencari invers dari sebuah matriks. Prosedur umum untuk metode eliminasi Gauss-Jordan ini adalah:
1. Ubah sistem persamaan linier yang ingin dihitung menjadi matriks augmentasi. 2. Lakukan operasi baris elementer pada matriks augmentasi (A|b) untuk mengubah matriks A menjadi dalam bentuk baris eselon yang tereduksi. Contoh mengubah sistem persamaan linier menjadi matriks augmentasi :
Pengubahan dilakukan dengan membuat matriks yang elemen-elemennya adalah koefisienkoefisien dari sistem persamaan linier.. Sedangkan langkah-langkah pada operasi baris elementer yaitu : 1. Menukar posisi dari 2 baris. Ai ↔ Aj 2. Mengalikan baris dengan sebuah bilangan skalar positif. Ai = k * Aj 3. Menambahkan baris dengan hasil kali skalar dengan baris lainnya. Ai = Ai + k * Aj Sebuah matriks sendiri bisa dikatakan sudah memiliki bentuk baris eselon yang tereduksi jika telah memenuhi syarat-syarat berikut ini.
1. Jika sebuah baris seluruhnya bukan merupakan angka nol, maka angka bukan nol pertama pada baris tersebut adalah 1 (leading 1). 2. Jika ada baris yang seluruhnya terdiri dari angka nol, maka baris tersebut dikelompokkan di baris paling bawah dari matriks. 3. Jika ada 2 baris berurutan yang sama-sama tidak terdiri dari angka nol seluruhnya, maka leading 1 dari baris yang lebih bawah berada di sebelah kanan dari leading 1 yang berada di baris yang lebih atas. 4. Pada setiap kolom yang memiliki leading 1 di kolomnya, maka nilai yang ada di kolom tersebut kecuali leading 1 adalah nol. Sebuah matriks yang hanya memenuhi syarat 1 sampai 3 adalah matriks yang dalam bentuk baris eselon. Sedangkan jika syarat keempat juga dipenuhi, maka matriks tersebut dapat dikatakan dalam bentuk baris eselon yang tereduksi. Berikut beberapa contoh matriks yang sudah dalam bentuk baris eselon tereduksi :
Berikut contoh langkah-langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan system persamaan linier dengan metode eliminasi Gauss-Jordan. Diketahui sistem persamaan linier sebagai berikut.
2x + 4y - 2z = 12
x + 5y + 3z = 8 -3x + y + 3z = -4
1. Ubah sistem persamaan linier di atas menjadi matriks augmentasi. 2
4
-2
12
1
5
3
8
-3
1
3
-4
2. Kalikan baris pertama dengan 0.5 1
2
-1
6
1
5
3
8
-3
1
3
-4
3. Tambahkan baris kedua dengan (-1) kali baris pertama. 1
2
-1
6
0
3
4
2
-3
1
3
-4
4. Tambahkan baris ketiga dengan 3 kali baris pertama. 1
2
-1
6
0
3
4
2
0
7
0
14
5. Kalikan baris kedua dengan 1/3. 1
2
-1
6
0
1
0.33
0.67
0
7
0
14
6. Tambahkan baris pertama dengan (-2) kali baris kedua. 1
0
-3.67 4.67
0
1
0.33
0.67
0
7
0
14
7. Tambahkan baris ketiga dengan (-7) kali baris kedua. 1
0
-3.67 4.67
0
1
0.33
0
0
-9.33 9.33
0.67
8. Kalikan baris ketiga dengan -1/9.33. 1
0
-3.67 4.67
0
1
0.33
0.67
0
0
1
-1
9. Menambahkan baris pertama dengan 3.67 kali baris ketiga. 1
0
0
1
0
1
0.33
0.67
0
0
1
-1
10. Menambahkan baris kedua dengan (-0.33) kali baris ketiga. 1
0
0
1
0
1
0
2
0
0
1
-1
Setelah langkah ke-10, maka matriks ini telah dalam bentuk baris eselon tereduksi. Dari matriks terakhir ini dapat disimpulkan bahwa nilai x = 1, y = 2, dan z = -1.
Contoh di atas diterapkan pada sistem persamaan linier dengan n variabel dan n persamaan. Contoh berikut adalah cara menyelesaikan sistem persamaan linier dengan n variabel dan m persamaan.Diketahui sistem persamaan linier sebagai berikut:
2x + 3y - 5z = 7 x + 4y + 8z = 3
1. Ubah menjadi matriks teraugmentasi. 2
3
-5
7
1
4
8
3
2. Kalikan baris pertama dengan ½. 1
1.5
-2.5
3.5
1
4
8
3
3. Tambahkan baris kedua dengan (-1) kali baris pertama. 1
1.5
-2.5
3.5
0
2.5
10.5
-0.5
4. Kalikan baris kedua dengan 1/2.5. 1
1.5
-2.5
3.5
0
1
4.2
-0.2
5. Tambahkan baris pertama dengan (-1.5) kali baris kedua. 1
0
-8.8
3.8
0
1
4.2
-0.2
Penyelesaian untuk persamaan di atas akan menjadi :
x – 8.8z = 3.8 y + 4.2z = -0.2 Ada 3 macam kemungkinan penyelesaian dari sistem persamaan linier, yaitu : 1. Solusi yang unik. Hanya ada satu himpunan nilai (s1, s2, ..., sn) yang memenuhi sistem persamaan linier tersebut. 2. Tidak ada solusi. Tidak ada himpunan nilai (s1, s2, ..., sn) yang memenuhi sistem persamaan linier tersebut. 3. Solusi yang ada tidak berhingga. Ada lebih dari satu (tak berhingga) himpunan nilai (s1, s2, ..., sn) yang memenuhi sistem persamaan linier tersebut.
2.9 Magnitude Magnitude adalah suatu besaran gempa bumi yang menyatakan besarnya energi yang dilepas suatu gempa di pusatnya. Dalam proses perhitungan percepatan tanah, magnitude yang biasa digunakan adalah magnitude permukaan. Hal ini dikarenakan percepatan tanah yang dihasilkan dari rekaman accelerograph, biasanya diakibatkan adanya dominasi dari gelombang permukaan. Di Indonesia sendiri, khususnya BMG dalam melakukan perhitungan magnitude, biasanya menggunakan perhitungan magnitude lokal dan body. Sehingga diperlukan adanya konversi magnitude, baik dari magnitude lokal ataupun body ke magnitude permukaan. Hubungan ketiga magnitude ini telah dibuat oleh Gutenberg, yaitu :
Mb = 0.56Ms + 2.9 Mb = 1.7 + 0.8ML – 0.01ML2 Sehingga didapatkan hubungan ML dan Mb untuk mencari Ms yaitu :
Ms =
0.8ML − 0.01ML2 − 1.2 0.56
Ms =
Mb − 2.9 0.56
2.10 Perhitungan PGA dengan Metode Empiris5) Metode empiris adalah metode yang dilakukan untuk menghitung percepatan tanah dengan rumus sederhana. Dimana perhitungan percepatan tanah metode empiris ini hanya dihubungkan dengan magnitude dan jarak. Macam-macam metode empiris yang digunakan dalam perhitungan percepatan tanah: * Rumus Empiris Donovan :
α=
1080 * Exp(0.5Ms) ( R + 25)1.32
* Rumus Empiris Mc.Guirre :
α=
472.3 * 10 0.278Ms ( R + 25)1.301
* Rumus Empiris Esteva :
α=
5600 * Exp (0.5Ms ) ( R + 40) 2
* Rumus Empiris Katayama :
Logα = 2.306 − 1.637 * log(R + 30) + 0.411Ms * Rumus Empiris Oliviera :
α=
1230 * Exp (0.8Mb) ( R + 25) 2
* Rumus Empiris M.V Mickey :
α=
0.304 * 10 0.7 Mb R1.4 Dimana :
α : Percepatan tanah R : jarak hiposenter Ms : magnitude surface Mb : magnitude body Dari rumus-rumus diatas, maka bentuk-bentuk rumus empiris yaitu : 1. Bentuk umum dari model rumus empiris Donovan, Oliviera dan Esteva, yaitu:
α=
a * Exp(bMs ) ( R + n) c
2. Bentuk umum dari model rumus empiris Mc.Guirre, MV.Mickey dan Katayama, yaitu :
α=
a *10 bMS ( R + n) c
dimana :
α
: Percepatan tanah
a,b,c,n
: Konstanta
Ms
: Magnitude Surface
R
: Jarak hiposenter
Dari kedua bentuk umum model rumus empiris diatas, penulis menggunakan bentuk umum model rumus empiris yang pertama. Hal ini dikarenakan secara teoritis percepatan tanah terhadap magnitude secara eksponensial lebih mendekati.
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika Pusat, Jakarta Pusat. Data penelitian yang digunakan adalah data gempa bumi 01 januari 1989 sampai 28 januari 2000 dengan magnitude ≥ 5 SR dan kedalaman (h) ≤100 Km merupakan kedalaman yang dangkal yang berpotensi besar mengakibatkan resiko kerusakan yang tinggi. Data yang diambil dari data USGS, dan ISG. Penelitian ini di fokuskan pada titik koordinat Daerah papua dan Sekitarnya pada -14.670 LS – 5.000 LU dan 125.000 – 144.990 BT.
3.2 Pengumpulan Data Data gempa bumi periode tahun 1989 s/d 2000 diperoleh dari Sub bagian Mitigasi Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Data diperoleh dengan studi pustaka dan literatur yang ada, kemudian penyajian datanya dalam bentuk tabel, grafik dan peta dengan menggunakan aplikasi Software SURFER.
3.3 Pengolahan Data Data yang yang digunakan dalam menentukan b value nilai b terdiri dari magnitude dan frekuensi gempa bumi tahun 1989 s/d 2000. Dalam pengolahan ini menggunakan metode likelihood untuk menentukan b value dan metode statistik untuk mengetahui tingkat seismisitas dan probabilitas gempa bumi. Pengolahan data dilakukan secara manual yaitu dengan cara memasukkan kedalam rumus yang telah ada. Analisa semua diperoleh dari hasil perhitungan rumus, sedangkan faktor-faktor lain yang mempengaruhi tingkat resiko gempa
bumi seperti kondisi geologis, kualitas infra struktur, kepadatan penduduk dan sebagainya diabaikan. Adapun tahapan dalam pengolahan datanya adalah sebagai berikut : 1. Data magnitude dan frekuensi gempa bumi yang terjadi pada lokasi penelitian dimasukkan dalam komputer sesuai dengan urutan tahunnya dan koordinat lintang dan bujurnya. 2. Hitung frekuensi kumulatif berdasarkan magnitudonya. 3. Cari nilai b value nya dengan menggunakan metode likelihood maksimum. 4. Cari nilai PGA ( α ) nya dengan menggunakan perhitungan percepatan tanah dengan metode empiris.
3.4 Perhitungan Data 3.4.1. Perhitungan Metode Likelihood Papua merupakan daerah dengan tingkat kegempaan yang cukup tinggi dikarenakan wilayah Papua terletak di daearah zona subduksi aktif, Penelitian ini bertujuan menghitung nilai b value di daerah tersebut, hal ini berguna sebagai mitigasi gempa bumi dan sumber informasi untuk warga setempat, b value merupakan parameter “Seismotektonik” suatu daerah dimana terjadi gempa bumi dan tergantug dari sifat batuan setempat.
DATA 1 -100 s/d -90 LS dan 1250 s/d 1260 BT
Mag(M) Jumlah (N)
1
5.0
1
2
5.2
1
3
5.3
1
4
5.8
1
Jumlah
21.3
4
Mo 4.95
Perhitungan b value Data 1 adalah sebagai berikut : M = 5,325;
M 0 = 4 .95 ;
bˆ =
log e M −M0
bˆ =
0 .4343 5,325 − 4 .95
log e = 0, 4343 ;
N = 4;
bˆ = 1 .1581
3.4.2. Perhitungan Konstanta Rumus Empiris Dari hasil analisa perbandingan, masing-masing rumus empiris,
yang
sudah ada antara lain dari Donovan, Mc.Guirre, Esteva, Oliviera, MV.Mickey dan Katayama. Yang mempunyai hasil RMS error yaitu Donovan 4.2866, Mc guirre 3.5722, Esteva 1.5093, Oliviera 1.6104, M.V.Mickey 1.5566, Katayama 1.5337. Maka, untuk mencari rumus empiris yg baru, kita dapat menggunakan rumus empiris dari esteva, karena rumus empirisnya mempunyai nilai RMS error terkecil. Maka secara umum bentuk dari rumus empiris atenuasi percepatan tanah berdasarkan rumus-rumus yang sudah ada sebelumnya yaitu berdasarkan rumus empiris Esteva yang dapat dituliskan sbb:
α=
a * exp b*Ms ( R + n) 2
dimana : α
: Percepatan tanah
a,b,n : Konstanta Ms
: Magnitude Surface
R
: Jarak hiposenter
Dari rumus diatas dapat juga ditulis yaitu dengan mengalikan dengan Ln :
Ln α = Ln a + b*Ms – 2*Ln (R + 40) Ln α + 2*Ln (R + 40) = Ln a + b*Ms Setelah dikalikan dengan Ln, maka masing-masing konstanta a dan b dapat dicari dengan metode eliminasi gauss jordan, yang datanya diambil dari kejadian 11 titik gempa, dengan stasiun gempa yang sama yaitu stasiun gempa Sorong (SWI) dengan Lat = 0.933 LS & Long = 131.117 BT. Perhitungan konstanta A dan B dengan menggunakan rumus empiris esteva :
α=
5600 * Exp(0.5Ms ) a * Exp(bMs ) atau α = 2 ( R + 40) ( R + 40) 2
Dalam bentuk umumnya yaitu : α =
a * Exp(bMs ) ( R + n) 2
Dengan R = ( X 1 − X 2 ) 2 + (Y1 − Y2 ) 2
dan dengan Ms =
Mb − 2.9 0.56
R1 = ( X 1 − X 2 ) 2 + (Y1 − Y2 ) 2 R1 = (−7.34 + 0.933) 2 *111+ (129.37 −131.117) 2 *111 (per/10 di kalikan 111 KM) R1 = (4556.511) + (338.773)
= 69.96631 KM
Ln(0.000303) + 2*Ln(109.9663) = Ln a + 4.10b……………………………..(1) Ln(0.000117) + 2*Ln(94.26434) = Ln a + 4.10b ..…………………………...(2) Ln(0.000099) + 2*Ln(100.6027) = Ln a + 3.75b …………………………….(3) Ln(0.000237) + 2*Ln(91.49443) = Ln a + 4.82b …………………………….(4) Ln(0.000162) + 2*Ln(76.61327) = Ln a + 4.64b …………………………….(5) Ln(0.000048) + 2*Ln(206.7859) = Ln a + 4.46b …………………………….(6) Ln(0.000177) + 2*Ln(97.47813) = Ln a + 4.28b …………………………….(7) Ln(0.000228) + 2*Ln(102.8408) = Ln a + 4.28b …………………………….(8) Ln(0.000163) + 2*Ln(71.35475) = Ln a + 3.92b ……………………….……(9) Ln(0.000019) + 2*Ln(94.58097) = Ln a + 4.64b ……………………….……(10) Ln(0.000041) + 2*Ln(107.1858) = Ln a + 3.92b …………………………….(11) Kemudian dari ke 11 data di atas di olah memakai software MATLAB 7.0.1 dengan metode “Eliminasi Gauss Jordan”.
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
4.1 4.1 3.75 4.82 4.64 4.46 4.28 4.28 3.92 4.64 3.92
Ln a b
=
1.298 0.0388 0.00196 0.685 -0.0503 0.719 0.51989 0.8802 -0.1864 -1.7721 -0.7528
Maka di dapat nilai a = 1.3044 dan nilai b = -0.0328. Setelah di dapat nilai a & b, maka kita dapat memperoleh nilai α. Maka rumus empiris baru yang di dapat adalah :
α=
1.3044 * Exp(−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
Kemudian rumus empiris baru, kita gunakan terlebih dahulu untuk mencari nilai α pada 11 titik gempa tersebut, guna membandingkan nilai α rumus empiris baru dengan nilai α observasi, dan untuk mendapatkan nilai RMSerror. Tabel 3.1 Data 11 Gempa Stasiun Sorong No.
Gempa
Tgl/Bln/Thn
Latitude
Longitude
Mag (M)
α (Obsevasi)
1.
Saumlaki
19 Nov 2009
7.34 LS
129.37 BT
5.2 SR
0.000303
2.
Tual
11 Nov 2009
5.44 LS
133.61 BT
5.2 SR
0.000117
3.
Saumlaki
18 Nov 2009
6.53 LS
129.79 BT
5.0 SR
0.000099
4.
Melonguane
19 Nov 2009
2.84 LU
128.01 BT
5.6 SR
0.000237
5.
Manokwari
19 Nov 2009
0.81 LS
134.59 BT
5.5 SR
0.000162
6.
Waingapu
24 Nov 2009
11.25 LS
119.11 BT
5.4 SR
0.000048
7.
Nobire
26 Nov 2009
2.94 LS
136.19 BT
5.3 SR
0.000177
8.
Ambon
26 Nov 2009
5.87 LS
127.77 BT
5.3 SR
0.000228
9.
Ambon
28 Nov 2009
2.75 LS
128.76 BT
5.1 SR
0.000163
10.
Ternate
30 Nov 2009
0.47 LU
126.13 BT
5.5 SR
0.000019
11.
Saumlaki
29 Nov 2009
7.3 LS
130.76 BT
5.1 SR
0.000041
R1 = ( X 1 − X 2 ) 2 + (Y1 − Y2 ) 2 0 R1 = (−7.34 + 0.933) 2 *111+ (129.37 −131.117) 2 *111 (per/1 di kalikan 111 KM)
R1 = (4556.511) + (338.773)
= 69.96631 KM Mb − 2.9 5.2 − 2.9 Ms = = = 4.1 0.56 0.56
α=
1.3044 * Exp(−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
α=
1.3044 * Exp( −0.0328 * 4.1) = 0.000094 ~ 9.4*10-5 2 (69.96631 + 40)
Tabel 3.2 Perbandingan Nilai α No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
α (Obsevasi) 0.000303 0.000117 0.000099 0.000237 0.000162 0.000048 0.000177 0.000228 0.000163 0.000019 0.000041
α (Empiris) 0.0000943 0.000128 0.000114 0.000133 0.00019 0.0000263 0.000119 0.000107 0.000225 0.000125 0.000099
Gambar 3.1 Grafik perbandingan nilai α Kemudian dari data perbandingan nilai α, kita dapat memperoleh nilai RMSerrornya:
RMSerror =
∑ (Y
1
− Y2 ) 2 n
Dimana : Y1 : Harga acuan
Y2 : Harga yang dibandingkan RMSerror =
∑ (Y
1
− Y2 ) 2 n
=
∑ (0.00159 − 0.00136)
2
11
= 0.000069
Jika di lihat dari nilai RMSerror-nya yang sangat kecil, maka kemungkinan kesalahan pada rumus empiris barunya pun sangatlah kecil. Dengan begitu kita dapat menghitung nilai α per-grid.
DATA 1 -100 s/d -90 LS dan 1250 s/d 1260 BT
Mag(M) Jumlah (N)
1
5.0
1
2
5.2
1
3
5.3
1
4
5.8
1
Jumlah
21.3
4
Mo 4.95
Kita ambil Mb terkecil, untuk mendapatkan nilai α yang terbesar.
Mb = 5.0; Ms =
a = 1.3044;
5.325 − 2.9 = 3.75; b*Ms = -0.123; R = 107.9296 0.56
b = -0.0328
α=
α=
1.3044 * Exp(−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
α=
(1.3044) * Exp( −0.123) (107.9296 + 40) 2
α = 0.000052 ~ 5.2 * 10-5
a * Exp(bMs ) ( R + 40) 2
Diagram Alur Perhitungan b value dan PGA Sortir Data Gempa Papua (1989-2000)
Input Data (Pengeplotan Data Dalam Peta)
Pembagian Daerah Menjadi
101 Zona Perhitungan b value
Perhitungan PGA
Metode Likelihood
Metode Empiris
Countur Map Dengan Software
Analisa
Kesimpulan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil dan Pembahasan b Value Banyaknya data yang diperoleh dari Pusat Gempa Pusat Badan Meteorologi dan Geofisika yaitu sebanyak 1383 event gempa dengan magnitude
≥5 SR, serta kedalaman h ≤ 100 km. Dalam perhitungannya peneliti membagi wilayah penelitian menjadi 101 wilayah, hal itu dilakukan agar lebih teliti dan dapat mempermudah dalam proses penelitian serta sebagai data yang lebih refresentatif untuk kepentingan masyarakat. Adapun hasil perhitungan dan pembahasannya secara terperinci dijelaskan sebagai berikut : Tabel 4.1 Wilayah dan nilai b value Jumlah M*N
Jumlah N
Mo
21.3
4
4.95
M ratarata 5.352
-9 s/d -8 LS dan 125 s/d 126 BT (2)
65.3
12
4.95
5.441
0.8845
-90 s/d -80 LS dan 1290 s/d 1300 BT (3)
10.6
2
4.95
5.3
1.2408
-8 s/d -7 LS dan 125 s/d 126 BT (4)
52
10
4.95
5.2
1.7372
-80 s/d -70 LS dan 1260 s/d 1270 BT (5)
Wilayah -100 s/d -90 LS dan 1250 s/d 1260 BT (1) 0
0
0
0
0
0
0
0
b taksiran 1.1581
48.4
9
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
101.1
19
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
-8 s/d -7 LS dan 128 s/d 129 BT (7)
305.1
57
4.95
5.4
0.9651
-80 s/d -70 LS dan 1290 s/d 1300 BT (8)
191.3
36
4.95
5.3
1.2408
-8 s/d -7 LS dan 130 s/d 131 BT (9)
42.2
8
4.95
5.3
1.2408
-80 s/d -70 LS dan 1440 s/d 1450 BT (10)
10.4
2
4.95
5.2
1.7372
-7 s/d -6 LS dan 125 s/d 126 BT (11)
41.5
8
4.95
5.2
1.7372
-70 s/d -60 LS dan 1270 s/d 1280 BT (12)
28.3
6
4.95
5.7
0.5790
-8 s/d -7 LS dan 127 s/d 128 BT (6)
0
0
0
0
0
0
0
0
46.3
8
4.95
M ratarata 5.8
0
0
0
0
225.2
42
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
-7 s/d -6 LS dan 130 s/d 131 BT (15)
431.5
81
4.95
5.3
1.2408
-70 s/d -60 LS dan 1310 s/d 1320 BT (16)
70.1
13
4.95
5.4
0.9651
-7 s/d -6 LS dan 132 s/d 133 BT (17)
10.6
2
4.95
5.3
1.2408
-70 s/d -60 LS dan 1420 s/d 1430 BT (18)
17.4
3
4.95
5.8
0.5019
-7 s/d -6 LS dan 143 s/d 144 BT (19)
20.9
4
4.95
5.2
1.7372
-60 s/d -50 LS dan 1260 s/d 1290 BT (20)
Wilayah -70 s/d -60 LS dan 1280 s/d 1290 BT (13) -7 s/d -6 LS dan 129 s/d 130 BT (14)
0
0
0
0
0
0
0
0
Jumlah M*N
Jumlah N
Mo
b taksiran 0.5019
26.6
5
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
31.1
6
4.95
5.2
1.7372
0
0
0
0
-6 s/d -5 LS dan 130 s/d 131 BT (22)
64.2
12
4.95
5.4
0.9651
-60 s/d -50 LS dan 1310 s/d 1330 BT (23)
67.7
13
4.95
5.2
1.7372
-6 s/d -5 LS dan 133 s/d 135 BT (24)
47
9
4.95
5.2
1.7372
-60 s/d -50 LS dan 1410 s/d 1420 BT (25)
21
4
4.95
5.3
1.2408
-6 s/d -5 LS dan 142 s/d 143 BT (26)
33.7
6
4.95
5.6
0.6681
-60 s/d -50 LS dan 1430 s/d 1440 BT (27)
-6 s/d -5 LS dan 129 s/d 130 BT (21)
0
0
0
0
0
0
0
0
10.5
2
4.95
5.25
1.4476
0
0
0
0
10.8
2
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
-5 s/d -4 LS dan 125 s/d 126 BT (29)
16.3
3
4.95
5.4
0.9651
-50 s/d -40 LS dan 1260 s/d 1270 BT (30)
15.6
3
4.95
5.2
1.7372
-5 s/d -4 LS dan 127 s/d 128 BT (31)
10.5
2
4.95
5.25
1.4476
-50 s/d -40 LS dan 1280 s/d 1290 BT (32)
-6 s/d -5 LS dan 144 s/d 145 BT (28)
0
0
0
0
32.2
6
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
60.9
11
4.95
5.536
o.7411
0
0
0
0
23.2
4
4.95
5.8
0.5019
0
0
0
0
16.4
3
4.95
5.467
0.84
0
0
0
0
-5 s/d -4 LS dan 132 s/d 133 BT (36)
21.9
4
4.95
5.475
0.8272
-50 s/d -40 LS dan 1330 s/d 1340 BT (37)
43.4
8
4.95
5.425
0.9143
-5 s/d -4 LS dan 134 s/d 135 BT (38)
66.5
12
4.95
5.5416
0.7341
-50 s/d -40 LS dan 1350 s/d 1360 BT (39)
-5 s/d -4 LS dan 129 s/d 130 BT (33) -5 s/d -4 LS dan 130 s/d 131 BT (34) -5 s/d -4 LS dan 131 s/d 132 BT (35)
0
0
0
0
97.5
17
4.95
5.735
0.5532
0
0
0
0
42.1
8
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
-5 s/d -4 LS dan 138 s/d 140 BT (41)
58.8
11
4.95
5.3
1.2408
-50 s/d -40 LS dan 1400 s/d 1410 BT (42)
12.3
2
4.95
6.15
0.3619
-5 s/d -4 LS dan 136 s/d 138 BT (40)
31.8
6
4.95
M ratarata 5.3
0
0
0
0
74.4
14
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
-5 s/d -4 LS dan 144 s/d 145 BT (45)
43.4
8
4.95
5.4
0.9651
-40 s/d -30 LS dan 1260 s/d 1270 BT (46)
26.1
5
4.95
5.2
1.7372
-4 s/d -3 LS dan 127 s/d 128 BT (47)
91.2
17
4.95
5.4
0.9651
-40 s/d -30 LS dan 1280 s/d 1290 BT (48)
48.0
9
4.95
5.3
1.2408
-4 s/d -3 LS dan 129 s/d 130 BT (49)
32.3
6
4.95
5.4
0.9651
-40 s/d -30 LS dan 1300 s/d 1310 BT (50)
Wilayah -50 s/d -40 LS dan 1420 s/d 1430 BT (43) -5 s/d -4 LS dan 143 s/d 144 BT (44)
0
0
0
0
0
0
0
0
Jumlah M*N
Jumlah N
Mo
b taksiran 1.2408
113.1
21
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
72.0
13
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
-4 s/d -3 LS dan 131 s/d 132 BT (52)
72.0
13
4.95
5.5
0.7896
-40 s/d -30 LS dan 1330 s/d 1350 BT (53)
53
10
4.95
5.3
1.2408
-4 s/d -3 LS dan 135 s/d 136 BT (54)
132.3
24
4.95
5.5
0.7896
-40 s/d -30 LS dan 1360 s/d 1370 BT (55)
21.2
4
4.95
5.3
1.2408
-4 s/d -3 LS dan 137 s/d 138 BT (56)
21.2
4
4.95
5.3
1.2408
-40 s/d -30 LS dan 1380 s/d 1390 BT (57)
-4 s/d -3 LS dan 131 s/d 132 BT (51)
0
0
0
0
0
0
0
0
32.8
6
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
60.8
11
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
-4 s/d -3 LS dan 140 s/d 141 BT (59)
45.8
8
4.95
5.7
0.5790
-40 s/d -30 LS dan 1410 s/d 1430 BT (60)
91.8
17
4.95
5.4
0.9651
-4 s/d -3 LS dan 143 s/d 144 BT (61)
27.3
5
4.95
5.5
0.7896
-40 s/d -30 LS dan 1440 s/d 1450 BT (62)
-4 s/d -3 LS dan 139 s/d 140 BT (58)
0
0
0
0
64.9
11
4.95
5.9
0.4571
0
0
0
0
21.6
4
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
23.2
4
4.95
5.8
0.5019
0
0
0
0
42.4
8
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
-3 s/d -2 LS dan 128 s/d 129 BT (66)
26.7
5
4.95
5.3
1.2408
-30 s/d -20 LS dan 1290 s/d 1300 BT (67)
20.6
4
4.95
5.2
1.7372
-3 s/d -2 LS dan 130 s/d 131 BT (68)
16.0
3
4.95
5.3
1.2408
-30 s/d -20 LS dan 1330 s/d 1340 BT (69)
-3 s/d -2 LS dan 125 s/d 126 BT (63) -3 s/d -2 LS dan 126 s/d 127 BT (64) -3 s/d -2 LS dan 127 s/d 128 BT (65)
0
0
0
0
17.0
3
4.95
5.7
0.5790
0
0
0
0
50.1
9
4.95
5.6
0.6681
0
0
0
0
-3 s/d -2 LS dan 136 s/d 137 BT (71)
27.0
5
4.95
5.4
0.9651
-30 s/d -20 LS dan 1370 s/d 1380 BT (72)
11.6
2
4.95
5.8
0.5019
-3 s/d -2 LS dan 134 s/d 135 BT (70)
140.0
25
4.95
M ratarata 5.6
0
0
0
0
121.8
22
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
-3 s/d -2 LS dan 140 s/d 141 BT (75)
48.7
9
4.95
5.4
0.9651
-30 s/d -20 LS dan 1410 s/d 1420 BT (76)
67.7
12
4.95
5.6
0.6681
-3 s/d -2 LS dan 142 s/d 143 BT (77)
32.9
6
4.95
5.5
0.7896
-10 s/d 00 LS dan 1250 s/d 1270 BT (78)
100.7
18
4.95
5.6
0.6681
-1 s/d 0 LS dan 127 s/d 128 BT (79)
71.5
13
4.95
5.5
0.7896
-10 s/d 00 LS dan 1290 s/d 1300 BT (80)
Wilayah -30 s/d -20 LS dan 1380 s/d 1390 BT (73) -3 s/d -2 LS dan 139 s/d 140 BT (74)
0
0
0
0
0
0
0
0
Jumlah M*N
Jumlah N
Mo
b taksiran 0.6681
15.8
3
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
54.5
9
4.95
6.0
0.4136
0
0
0
0
-1 s/d 0 LS dan 135 s/d 136 BT (82)
46.8
8
4.95
5.9
0.4571
-10 s/d 00 LS dan 1360 s/d 1370 B
(83)
58.6
10
4.95
5.9
0.4571
0 s/d 1 LS dan 125 s/d 126 BT
(84)
136.3
24
4.95
5.7
0.5790
00 s/d 10 LS dan 1260 s/d 1270 BT
(85)
250.9
45
4.95
5.6
0.6681
0 s/d 1 LS dan 127 s/d 128 BT
(86)
42.6
8
4.95
5.3
1.2408
10 s/d 20 LS dan 1250 s/d 1260 BT
-1 s/d 0 LS dan 131 s/d 133 BT (81)
0
0
0
0
0
0
0
0
(87)
22.0
4
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
(88)
321.8
59
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
1 s/d 2 LS dan 127 s/d 128 BT
(89)
248.7
46
4.95
5.4
0.9651
10 s/d 20 LS dan 1280 s/d 1290 BT
(90)
76.4
14
4.95
5.5
0.7896
1 s/d 2 LS dan 129 s/d 130 BT
(91)
55.8
10
4.95
5.6
0.6681
20 s/d 30 LS dan 1250 s/d 1260 BT
1 s/d 2 LS dan 126 s/d 127 BT
0
0
0
0
(92)
43.1
8
4.95
5.4
0.9651
0
0
0
0
(93)
342.2
64
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
(94)
147.7
27
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
0
(95)
256.5
48
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
0
3 s/d 4 LS dan 125 s/d 127 BT
(96)
200.3
37
4.95
5.4
0.9651
30 s/d 40 LS dan 1270 s/d 1280 BT
(97)
43.8
8
4.95
5.5
0.7896
3 s/d 4 LS dan 128 s/d 129 BT
(98)
85.8
16
4.95
5.4
0.9651
40 s/d 50 LS dan 1250 s/d 1260 BT
2 s/d 3 LS dan 126 s/d 127 BT 2 s/d 3 LS dan 127 s/d 128 BT 2 s/d 3 LS dan 128 s/d 129 BT
0
0
0
0
(99)
63.2
12
4.95
5.3
1.2408
0
0
0
(100)
109.1
20
4.95
5.5
0.7896
0
0
0
(101)
69.0
13
4.95
5.3
1.2408
4 s/d 5 LS dan 126 s/d 127 BT 4 s/d 5 LS dan 127 s/d 128 BT
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan didapat nilai b untuk gempa dangkal dari ke-101 data penelitian berkisar antara 0.3619 – 1.7372. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian besar wilayah penelitian mempunyai keaktifan kegempaan yang cukup tinggi hal itu sesuai dengan perhitungan B.Guttenberg dan C.F. Ritcher. Beberapa ahli mengatakan bahwa nilai b konstan dan bernilai sekitar 1 (satu). Adanya perbedaan nilai ini disebabkan karena adanya perbedaan data dan metode perhitungan yang digunakan. Meskipun demikian sebagian besar berpendapat bahwa nilai b bervariasi terhadap daerah dan kedalaman pusat gempa, serta tergantung pada keheterogenan dan distribusi ruang stress
dari
volume batuan yang menjadi sumber gempa. Kemudian data pada tabel.1 di olah kembali dengan menggunakan software SURFER, yang data pada tabel.1 tersebut di olah berdasrkan grid, sehingga menghasilkan contour map b value pada gambar.2. seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.1 Penyebaran data b value di daerah papua
4.2 Hasil dan Pembahasan Nilai α Dengan data gempa yang sama yang diperoleh dari Pusat Gempa Pusat Badan Meteorologi dan Geofisika yaitu sebanyak 1383 event gempa dengan magnitude ≥5 SR, serta kedalaman h ≤ 100 km. Dalam perhitungannya peneliti membagi wilayah penelitian menjadi 101 wilayah, hal itu dilakukan agar lebih teliti dan dapat mempermudah dalam proses penelitian serta sebagai data yang lebih refresentatif untuk kepentingan masyarakat. Adapun hasil perhitungan nilai R, Ms, b*Ms, dan nilai α, maka didapat nilai pada tabel di bawah ini : Tabel 4.2 Wilayah dan nilai α Wilayah
R
Ms
b*Ms
Nilai α
-100 s/d -90 LS dan 1250 s/d 1260 BT (1)
107.9296
3.75
-0.123
0.000052
-90 s/d -80 LS dan 1250 s/d 1260 BT (2)
99.28711
3.75
-0.123
0.000059
-90 s/d -80 LS dan 1290 s/d 1300 BT (3)
81.5234
4.1
-0.134
0.000072
-80 s/d -70 LS dan 1250 s/d 1260 BT (4)
91.04425
3.75
-0.123
0.000067
-80 s/d -70 LS dan 1260 s/d 1270 BT (5)
84.57589
3.75
-0.123
0.000074
-80 s/d -70 LS dan 1270 s/d 1280 BT (6)
78.98802
3.75
-0.123
0.000081
-80 s/d -70 LS dan 1280 s/d 1290 BT (7)
74.47908
3.75
-0.123
0.000088
-80 s/d -70 LS dan 1290 s/d 1300 BT (8)
71.25419
3.75
-0.123
0.000093
-80 s/d -70 LS dan 1300 s/d 1310 BT (9)
69.49234
4.1
-0.134
0.000095
-80 s/d -70 LS dan 1440 s/d 1450 BT (10)
157.0591
3.75
-0.123
0.000029
-70 s/d -60 LS dan 1250 s/d 1260 BT (11)
83.3197
3.92
-0.128
0.000075
-70 s/d -60 LS dan 1270 s/d 1280 BT (12)
69.9445
3.92
-0.128
0.000095
-70 s/d -60 LS dan 1280 s/d 1290 BT (13)
64.80941
3.75
-0.123
0.000105
-70 s/d -60 LS dan 1290 s/d 1300 BT (14)
61.07607
3.75
-0.123
0.000113
-70 s/d -60 LS dan 1300 s/d 1310 BT (15)
59.01112
3.75
-0.123
0.000117
-70 s/d -60 LS dan 1310 s/d 1320 BT (16)
58.79063
4.1
-0.134
0.000116
Wilayah
R
Ms
b*Ms
Nilai α
-70 s/d -60 LS dan 1320 s/d 1330 BT (17)
60.43479
5.35
-0.175
0.000108
-70 s/d -60 LS dan 1420 s/d 1430 BT (18)
133.5014
4.46
-0.146
0.000037
-70 s/d -60 LS dan 1430 s/d 1440 BT (19)
143.0407
3.92
-0.128
0.000034
-60 s/d -50 LS dan 1260 s/d 1290 BT (20)
61.37882
3.75
-0.123
0.000112
-60 s/d -50 LS dan 1290 s/d 1300 BT (21)
51.04323
3.75
-0.123
0.000139
-60 s/d -50 LS dan 1300 s/d 1310 BT (22)
48.55345
3.75
-0.123
0.000147
-60 s/d -50 LS dan 1310 s/d 1330 BT (23)
48.28523
3.75
-0.123
0.000148
0
0
0
0
56.90148
3.92
-0.128
0.0001
0
0
0
0
119.5062
3.75
-0.123
0.000045
0
0
0
0
129.2198
3.75
-0.123
0.00004
0
0
0
0
139.0531
3.75
-0.123
0.000036
0
0
0
0
148.9826
3.75
-0.123
0.000032
0
0
0
0
70.10302
3.75
-0.123
0.000095
0
0
0
0
61.46918
3.75
-0.123
0.000112
0
0
0
0
53.52089
3.75
-0.123
0.000131
0
0
0
0
46.61021
3.75
-0.123
0.000153
0
0
0
0
41.26182
3.75
-0.123
0.000174
0
0
0
0
-5 s/d -4 LS dan 130 s/d 131 BT (34)
38.13874
4.46
-0.146
0.000184
-50 s/d -40 LS dan 1310 s/d 1320 BT (35)
37.79669
3.92
-0.128
0.000189
-50 s/d -40 LS dan 1320 s/d 1330 BT (36)
40.30652
3.75
-0.123
0.000178
-50 s/d -40 LS dan 1330 s/d 1340 BT (37)
45.15995
3.75
-0.123
0.000159
-50 s/d -40 LS dan 1340 s/d 1350 BT (38)
51.79448
3.75
-0.123
0.000136
-50 s/d -40 LS dan 1350 s/d 1360 BT (39)
59.53733
3.75
-0.123
0.000116
-50 s/d -40 LS dan 1360 s/d 1380 BT (40)
72.48436
3.75
-0.123
0.000091
-50 s/d -40 LS dan 1380 s/d 1400 BT (41)
91.15939
3.75
-0.123
0.000067
-50 s/d -40 LS dan 1400 s/d 1410 BT (42)
105.7583
5.53
-0.181
0.000051
-50 s/d -40 LS dan 1420 s/d 1430 BT (43)
125.6777
3.75
-0.123
0.000042
-50 s/d -40 LS dan 1430 s/d 1440 BT (44)
135.7678
3.75
-0.123
0.000037
-50 s/d -40 LS dan 1440 s/d 1450 BT (45)
145.921
4.1
-0.134
0.000033
-6 s/d -5 LS dan 133 s/d 135 BT (24) -6 s/d -5 LS dan 141 s/d 142 BT (25) -6 s/d -5 LS dan 142 s/d 143 BT (26) -6 s/d -5 LS dan 143 s/d 144 BT (27) -6 s/d -5 LS dan 144 s/d 145 BT (28) -5 s/d -4 LS dan 125 s/d 126 BT (29) -5 s/d -4 LS dan 126 s/d 127 BT (30) -5 s/d -4 LS dan 127 s/d 128 BT (31) -5 s/d -4 LS dan 128 s/d 129 BT (32) -5 s/d -4 LS dan 129 s/d 130 BT (33)
Wilayah
R
Ms
b*Ms
Nilai α
-40 s/d -30 LS dan 1260 s/d 1270 BT (46)
55.65596
3.75
-0.123
0.000126
-40 s/d -30 LS dan 1270 s/d 1280 BT (47)
46.72913
3.75
-0.123
0.000153
-40 s/d -30 LS dan 1280 s/d 1290 BT (48)
38.62173
3.75
-0.123
0.000186
-40 s/d -30 LS dan 1290 s/d 1300 BT (49)
31.96348
3.75
-0.123
0.000222
-40 s/d -30 LS dan 1300 s/d 1310 BT (50)
27.81528
3.75
-0.123
0.000251
-40 s/d -30 LS dan 1310 s/d 1320 BT (51)
27.34439
3.75
-0.123
0.000254
-40 s/d -30 LS dan 1310 s/d 1320 BT (52)
27.34439
3.75
-0.123
0.000254
0
0
0
0
40.66978
3.75
-0.123
0.000177
0
0
0
0
53.51467
3.75
-0.123
0.000131
0
0
0
0
62.83188
3.75
-0.123
0.000109
0
0
0
0
72.4836
3.75
-0.123
0.000091
0
0
0
0
82.35228
3.75
-0.123
0.000077
0
0
0
0
92.36841
3.75
-0.123
0.000065
0
0
0
0
102.4888
4.1
-0.134
0.000056
0
0
0
0
117.8059
3.75
-0.123
0.000046
0
0
0
0
133.2367
3.75
-0.123
0.000038
0
0
0
0
143.569
3.75
-0.123
0.000034
0
0
0
0
-3 s/d -2 LS dan 125 s/d 126 BT (63)
61.43847
3.92
-0.128
0.000111
-30 s/d -20 LS dan 1260 s/d 1270 BT (64)
51.36839
5
-0.164
0.000132
-30 s/d -20 LS dan 1270 s/d 1280 BT (65)
41.52996
3.75
-0.123
0.000173
-30 s/d -20 LS dan 1280 s/d 1290 BT (66)
32.13664
3.92
-0.128
0.00022
-30 s/d -20 LS dan 1290 s/d 1300 BT (67)
23.72319
3.75
-0.123
0.000284
-30 s/d -20 LS dan 1300 s/d 1310 BT (68)
17.74305
3.75
-0.123
0.000345
-30 s/d -20 LS dan 1330 s/d 1340 BT (69)
30.04819
3.92
-0.128
0.000233
-30 s/d -20 LS dan 1340 s/d 1350 BT (70)
39.28002
3.75
-0.123
0.000183
-30 s/d -20 LS dan 1360 s/d 1370 BT (71)
59.06752
3.75
-0.123
0.000117
-30 s/d -20 LS dan 1370 s/d 1380 BT (72)
69.24592
5.17
-0.169
0.000092
-30 s/d -20 LS dan 1380 s/d 1390 BT (73)
79.51744
3.75
-0.123
0.00008
-30 s/d -20 LS dan 1390 s/d 1400 BT (74)
89.85015
3.75
-0.123
0.000068
-4 s/d -3 LS dan 133 s/d 135 BT (53) -4 s/d -3 LS dan 135 s/d 136 BT (54) -4 s/d -3 LS dan 136 s/d 137 BT (55) -4 s/d -3 LS dan 137 s/d 138 BT (56) -4 s/d -3 LS dan 138 s/d 139 BT (57) -4 s/d -3 LS dan 139 s/d 140 BT (58) -4 s/d -3 LS dan 140 s/d 141 BT (59) -4 s/d -3 LS dan 141 s/d 143 BT (60) -4 s/d -3 LS dan 143 s/d 144 BT (61) -4 s/d -3 LS dan 144 s/d 145 BT (62)
Wilayah
R
Ms
b*Ms
Nilai α
-30 s/d -20 LS dan 1400 s/d 1410 BT (75)
100.2251
3.75
-0.123
0.000058
-30 s/d -20 LS dan 1410 s/d 1420 BT (76)
110.6305
3.75
-0.123
0.00005
-30 s/d -20 LS dan 1420 s/d 1430 BT (77)
121.0584
4.1
-0.134
0.000044
-10 s/d 00 LS dan 1250 s/d 1270 BT
(78)
54.10361
3.75
-0.123
0.00013
-10 s/d 00 LS dan 1270 s/d 1280 BT
(79)
38.37955
3.92
-0.128
0.000186
-10 s/d 00 LS dan 1290 s/d 1300 BT
(80)
17.63638
3.75
-0.123
0.000347
-10 s/d 00 LS dan 1310 s/d 1330 BT
(81)
10.36131
3.75
-0.123
0.000454
0
0
0
0
(82)
46.40256
3.75
-0.123
0.000154
0
0
0
0
-1 s/d 0 LS dan 135 s/d 136 BT
(83)
56.89661
3.75
-0.123
0.000122
0
0
0
0
(84)
61.07425
3.75
-0.123
0.000113
0
0
0
0
(85)
50.93221
3.75
-0.123
0.000139
0
0
0
0
(86)
40.98922
3.75
-0.123
0.000175
0
0
0
0
(87)
64.49178
3.75
-0.123
0.000105
0
0
0
0
(88)
54.98378
3.75
-0.123
0.000127
0
0
0
0
(89)
45.92648
3.75
-0.123
0.000156
0
0
0
0
(90)
37.64662
3.75
-0.123
0.000191
0
0
0
0
(91)
30.77814
3.75
-0.123
0.00023
0
0
0
0
2 s/d 3 LS dan 125 s/d 126 BT
(92)
69.35644
3.75
-0.123
0.000096
20 s/d 30 LS dan 1260 s/d 1270 BT
(93)
60.6135
3.75
-0.123
0.000114
20 s/d 30 LS dan 1270 s/d 1280 BT
(94)
52.5392
3.75
-0.123
0.000134
20 s/d 30 LS dan 1280 s/d 1290 BT
(95)
45.4796
3.75
-0.123
0.000157
30 s/d 40 LS dan 1250 s/d 1270 BT
(96)
71.32815
3.75
-0.123
0.000112
30 s/d 40 LS dan 1270 s/d 1280 BT
(97)
60.27847
3.75
-0.123
0.000114
30 s/d 40 LS dan 1280 s/d 1290 BT
(98)
54.23578
3.75
-0.123
0.000129
40 s/d 50 LS dan 1250 s/d 1260 BT
(99)
82.33206
3.75
-0.123
0.000077
40 s/d 50 LS dan 1260 s/d 127 BT
(100)
75.1172
3.75
-0.123
0.000087
40 s/d 50 LS dan 1270 s/d 128 BT
(101)
68.76496
3.75
-0.123
0.000097
-1 s/d 0 LS dan 136 s/d 137 BT 0 s/d 1 LS dan 125 s/d 126 BT 0 s/d 1 LS dan 126 s/d 127 BT 0 s/d 1 LS dan 127 s/d 128 BT 1 s/d 2 LS dan 125 s/d 126 BT 1 s/d 2 LS dan 126 s/d 127 BT 1 s/d 2 LS dan 127 s/d 128 BT 1 s/d 2 LS dan 128 s/d 129 BT 1 s/d 2 LS dan 129 s/d 130 BT
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan didapat nilai α untuk gempa dangkal dari ke-101 data penelitian berkisar antara 0.000029 s/d 0.000454, nilai α pada PGA ini mewakili nilai percepatan tanah permukaan dalam mitigasi gempa bumi. Kemudian data pada tabel.2 di olah kembali dengan menggunakan software SURFER, yang data pada tabel.2 tersebut di olah berdasrkan grid, sehingga menghasilkan contour map nilai α pada gambar.3. seperti pada gambar di bawah ini.
4
0.006 2
0.0055 0.005
0
0.0045 0.004
-2
0.0035 -4
0.003 0.0025
-6
0.002 -8
0.0015 0.001 126
128
130
132
134
136
138
140
142
Gambar 4.2 Penyebaran data nilai α di daerah papua
144
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Hasil analisa data dengan menggunakan metode likelihood maksimum untuk daerah papua dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Hasil perhitungan dari nilai b value untuk 101 wilayah nilainya berkisar antara 0.3619 s/d 1.7372. 2. Jika dilihat dari nilai b value-nya yang berkisar antara 0.3619 s/d 1.7372, maka daerah papua dapat di simpulkan sebagai daerah yang sangat berpotensi gempa. Karena, jika nilai b value-nya mendekati nilai 1, maka wilayah itu sangat berpotensi terjadinya gempa. 3. Hasil perhitungan dari nilai α 101 wilayah nilainya berkisar antara 0.000029 s/d 0.000454. 4. Nilai α pada PGA ini mewakili nilai percepatan tanah permukaan dalam mitigasi gempa bumi. 5. Rumus empiris yang baru yang sudah ditemukan konstantanya di stasiun Geofisika Sorong adalah α =
1.3044 * Exp(−0.0328 * Ms) ( R + 40) 2
5.2 Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yaitu dengan mempertimbangkan faktor-faktor lain selain tingkat seismisitas, yaitu faktor geologi, kualitas infra struktur, kepadatan penduduk dan sebagainya. 2. Tinjauan statistik resiko kegempaan walaupun mempunyai banyak keterbatasan dan sifatnya umum namun dapat digunakan sebagai studi awal dalam masalah mitigasi bencana gempa bumi. 3. Perlunya perhitungan letak episenter dan kedalaman gempa yang akurat agar nilai percepatan tanah yang didapat juga akurat. 4. Karena magnitude yang sering digunakan di Indonesia adalah magnitude body, sedangkan dalam perhitungan rumus empiris percepatan tanah menggunakan magnitude permukaan. Maka perlu adanya penelitian konversi magnitude, dari Mb ke Ms yang cocok digunakan di Indonesia. 5. Untuk mendapatkan nilai percepatan tanah yang tepat, maka perlu adanya penambahan Accelorograph di setiap daerah.
DAFTAR PUSTAKA
1) Don, L. & Florence Leet. 2007. “Gempa Bumi Penjelasan Ilmiah dan
Sederhana Yogyakarta”. Kreasi Wacana.
2) Ismail sulaiman, 1989, ”Pendahuluan Seismologi jilid IA”, Balai Diklat Meteorologi dan Geofisika, Departemen Perhubungan, Jakarta.
3) Ismail sulaiman, 1989, ”Pendahuluan Seismologi jilid IIA”, Balai Diklat Meteorologi dan Geofisika, Departemen Perhubungan, Jakarta.
4) Sulaiman, R. Taufik Gunawan, M. Passaribu. R. 1999. Analisis Statistik
Keaktifan Gempa Bumi di Indonesia. Prosiding Himpunan Ahli Geofisika Indonesia. Pertemuan Ilmiah Tahunan ke-24, Surabaya, 12-13 Oktober 1999.
5) Agung Sabtaji, 2007“ Perhitungan Percepatan Tanah Maksimum
Menggunakan
Rumus
Empiris
Atenuasi
Berdasarkan
Data
Accelerograph Di Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar, Bali.” Badan Meteorologi, Geofisika dan Klimatologi, Jakarta.
6) Subardjo, 2001. “Intensitas Seismik Maksimum dan Percepatan Tanah
untuk Beberapa Kota di Indonesia”. Jurnal Badan Meteorologi dan Geofisika.
7) Simanjuntak, Buha., 1998, Intensitas dan Percepatan Tanah Maksimum
Gempa Bumi Maluku, Departemen Perhubungan Republik Indonesia, Jakarta.
8) Hidayat, Muhammad., 2001, Gempa Bumi Majalengka (28 Juni 2001), Badan Meteorologi dan Geofisika, Jakarta.
9) Rendy, Wijaya., 2009, Penyelesaian Sistem Persamaan Linier Dengan
Metode
Eliminasi
Gauss-Jordan,
Fakultas
Teknologi
Informasi,
Universitas Tarumanegara.
10) Nurman, H., 2002, Laporan Analisa Statistik Aktivitas Gempa Sumatera
Barat, Stasiun Geofisika PPI, Padang Panjang.
