ANALISIS SINYAL DARI GEMPA TORNILO DI GUNUNG PAPANDAYAN PERIODE BULAN APRIL-MEI 2013
Muhammad Alfauzi1, Muhammad Hamzah1, Bambang Hari Mei1, Hetty Triastuty2 1
Universitas Hasanuddin, 2PVMBG
[email protected]
SARI BACAAN Gunung Papandayan merupakan salah satu gunungapi aktif di Pulau Jawa yang memiliki bentuk strato-campuran. Aktifitas gunungapi yang berpotensi menimbulkan ancaman berupa erupsi freatik. Erupsi ini disebabkan oleh adanya fluida yang berhubungan langsung dengan magma. Perkiraan massa jenis fluida yang terkandung dalam system hydrothermal Gunungapi Papandayan dilakukan dengan menggunakan estimasi spektral. Penelitian dilakukan pada periode AprilMei 2013 untuk menganalisis gempa Tornillo/monokromatik. Berdasarkan data rekaman seismic gunung Papandayan yang telah diseleksi menggunakan LS7 WVE, terdapat 25 kejadian gempa Tornillo/monokromatik yang tercatat pada 2 stasiun. Nilai frekuensi dominan gempa Tornillo/monokromatik berkisar antara 1.3-4.9 Hz untuk stasiun 010h dan 1.3-9.8 Hz untuk stasiun 011h. Adapun nilai massa jenis fluida gempa Tornillo/monokromatik untuk stasiun 010h adalah 0.054 x 103-0.22 x 103 kg/m3dan untuk stasiun 011h adalah 0.057 x 103-0.327 x 103 kg/m3. Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bahwa pengaruh gempa Tornillo/monokromatik pada periode April-Mei 2013 disebabkan adanya fluida berupa Gas-Uap Air. Kata Kunci: Gunungapi Papandayan, Gempa Tornillo/monokromatik, Massa jenis fluida ABSTRACT Papandayan Volcano is one of the active volcano in Java island that has stratomix form. Vulcanic activity of Papandayan can occur Phreatic eruption. The eruption is caused by presence fluid which directly related to magma. Density estimate of the fluid contained in Papandayan hydrothermal system Papandayan has done by using spectral estimation. The research has conducted since AprilMay 2013 to analize Tornillo/monochromatic earthquake. Based on seismic
1
recording data that have been selected using LS7 WVE, There are 25 event recorded at 2 station. Dominant frequency of tornillo earthquake around 1.3 1.3-4.9 Hz in station 010h and 1.3-9.8 1.3 9.8 Hz in station 011h. The density of the Tornillo Earthquake thquake fluid for the station 010h is 0.054 x 103-0.22 x 103 kg/m3 and for the station 011h is 0.057 x 103-0.327 x 103 kg/m3. Result of the research concluded that Tornillo earthquake in April April-May May 2013 is caused by fluid as Gas-Steam. Gas Keyword :Papandayan Papandayan Volcano, Tornillo/Monochromatic Earthquake, Fluid Density
PENDAHULUAN Gempa Tornillo/Monokromatik
Gunung Papandayan adalah salah satu gunungapi yang memiliki bentuk strato-campuran dengan ketinggian 2665 mdpl yang berada di kabupaten Garut provinsi Jawa Barat. Gunungapi ini termasuk dalam kategori tipe A yaitu Gunungapi yang pernah meletus pada tahun 1600. Erupsi yang pernah terjadi di Gunungapi Papandayan tercatat pada tahun 1772 yang mengakibatkan korban jiwa sekitar dua du ribu jiwa dan melenyapkan banyak perkampungan di sekitar wilayah gunung Papandayan. Jenis erupsi yang terdapat pada gunungapi ini yaitu erupsi freatik, dimana eerupsi freatik terjadi karena adanya air tanah, air danau (kawah), atau air hujan yang menyentuhh magma di dalam bumi, sehingga membentuk uap panas bertekanan tinggi yang akhirnya menjebol penghalang di atasnya. atasnya Salah satu gempa yang memungkinkan terjadinya erupsi freatik yaitu tercatat sebuah gempa Tornillo/monokromatik.
Gempa Tornillo/monokromatik onokromatik pada umunya terjadi pada gunungapi yang berada pada wilayah sesar tepatnya pada zona rekahan dangkal (shallow ( fracture Zone)) sebagaimana yang diilustrasikan pada Gambar 1 dimana lokasi hiposenter dari gempa ini ditandai dengan garis putus putus-putus yang menunjukkan zona rekahan (fracture zone), ), dan garis lurus adalah sesar normal (Normal Normal fault). fault Gempa Tornillo/monokromatik onokromatik terjadi karena adanya rekahan pada sesar normal (Gambar1)) dimana rekahan tersebut mengalami getaran karena terisi teri oleh fluida yang pada akhirnya merupakan bagian coda (coda part) dari Gempa ini (Leovina dkk, 2014).
(a)
2
(b)
Gambar 1 Ilustrasi Penyebab Gempa Tornillo/Monokromatik (Triastuty dalam Leovinadkk, 2014)
Dalam penelitian ini menggunakan data sekunder berupa rekaman gelombang gempa pada dua stasiun di Gunungapi Papandayan dalam kurun waktu April-Mei 2013.
Analisis Waveform bertujuan untuk mengetahui durasi gempa yang selanjutnya akan dilakukan pemotongan data sesuai dengan panjang gelombang atau sepanjang durasi gempa Tornillo/monokromatik, hal ini dilakukan dengan menggunakan LS7 WVE. Adapun analisis spectral dilakukan untuk mengetahui lebar dari setengah frekuensi tertinggi dan frekuensi dominan untuk setiap gempa yang telah diidentifikasi. dari
(1)
Model dari fluid-filled-sphericalresonator dengan sebuah getaran, dapat memperoleh hubungan sederhana antara Q faktor dengan Impedance contrast Z fluida dan batuan (Aki dkk, 1977).
Analisis Waveform dan Analisis Spektral
Akustik
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Surono, dkk (1998) pada Gunungapi Papandayan diperoleh nilai ɑ = 2.0 x 103 m/s (Murasedan Birney, 1973), ρs= 2.5 x 103 kg/m3, dan α = 2.2 x 103 m/s, dimana batuan membentuk ruang fluida (rongga resonator).
METODE PENELITIAN
Properti Rekahan
=
=
(2)
Q faktor merupakan simulasi dasar dari pergerakan fluida dalam model rekahan untuk menggambarkan resonansi hasil sumber getaran dari sebuah gempa. Faktor kualitas (Q Faktor) dapat dirumuskan dengan:
=
Model
∆
(3)
Dimana: f0 yaitu frekuensi yang menjadi puncak pada sebuah spektral, dan f yaitu lebar luas bidang dari puncak frekuensi pengukuran pada setengah amplitudo (Aki dan Richards, 1980).
Properti dari fluida dan padat dapat diketahui dari perbandingan dimensi antara /a, dan f/s. Perbandingan ini disebut dengan perbedaan impedansi (Impedance contrast) antara fluida dan padat (Solid) yang sesuai dengan persamaan (1).
HASIL DAN PEMBAHASAN Data gempa Tornillo yang terbaca pada software LS 7WVE kemudian
3
dikonversi dalam domain frekuensi, dan nilai frekuensinya ditunjukkan pada grafik berikut:
terjadinya gempa monokromatik.
tornillo/
Kejadian Gempa pada 02: 04 April 2013
Gambar 2 Frekuensi Dominan Gempa Tornillo/monokromatik periode April--Mei 2013 (a)
Grafik pada Gambar 2 menunjukkan rentang nilai frekuensi pada stasiun 010h adalah 1.3-4.9 4.9 Hz dan pada stasiun 011h berkisar 1.3 1.3-9.8 Hz. Pada grafik juga menunjukkan eenam titik yang memiliki nilai frekuensi dominan sama untuk kedua stasiun, terjadi pada waktu 04: 01 April 2013, 13: 01 April 2013, 02: 04 April 2013, 17: 04 April 2013, 07: 28 April 2013, dan 03: 29 April 2013. Enam titik yang memiliki nilai frekuensi dominan dijadikan dasar untuk perhitungan nilai Q faktor dan Impedansi (Z).
(b) Gambar3(a) (a) Analisis Waveform dan (b) Analisis Spektral dari Gempa Tornillo/Monokromatik pada waktu 02: 04 April 2013
Estimasi Massa Jenis Fluida Pada Gambar ambar 3 menunjukkan nilai frekuensi dominan untuk kedua stasiun yaitu sebesar 4.27 Hz dan nilai massa jenis fluida (ρ ρf) untuk kedua stasiun yaitu = 0.057 x 103 kg/m3 0.066 x 103 kg/m3.
Dari hasil analisis spektral terhadap gempa tornillo/monokromatik, dilakukan perhitungan terhadap properti akustik model rekahan untuk mengetahui massa jenis fluida faktor
4
1. Berdasarkan data rekaman seismic Gunungapi pi Papandayan pada periode April-Mei Mei 2013 terdapat 25 kejadian gempa Tornillo/ monokromatik yang memiliki rentang nilai frekuensi dominan 1,3 – 4,9 Hz untuk stasiun 010h dan1,3 – 9,88 Hz untuk stasiun 011h. Namun hanya terdapat 6 kejadian gempa Tornillo/ monokromatik yang memiliki nilai frekuensi dominan sama pada keduastasiun. Frekuensi dominan dari keenam gempa tersebut mempunyai rentang nilai yaitu 1.36 - 4.27 Hz. 2. Hasil perhitungan Q faktor dan Impedansi (Z) gempa Tornillo/ monokromatik dari nilai frekuensi dominan adalah 19,6 – 79,3 dan 12,5 – 50,5 untuk stasiun 010h, sedangkan untuk stasiun 011h adalah 13,2 – 75,5 dan 8,3 – 48,1. Dari nilai Q faktor dan Impedansi (Z) diperoleh massa jenis fluida untuk stasiun 010h adalah 0,054 x 103 – 0,22 x 103 kg/m3 dan untuk stasiun 011h adalah 0,057 x 103 – 0,32 x 103 kg/m3. Berdasarkan hasil dari nilai massa jenis fluida tersebut, dapat diketahui bahwa jenis fluida yang menyebabkan gempa Tornillo/monokromatik ornillo/monokromatik pada periode April April-Mei 2013 adalah Uap Air dengan kandungan prensentase berkisar 6 - 42 %.
Kejadian Gempa pada 03: 29 April 2013
(a)
(b) Gambar 4(a) (a) Analisis Waveform dan (b) Analisis Spektral dari Gempa Tornillo/Monokromatik pada waktu 03: 29 April 2013 Nilai frekuensi dominan pada kedua stasiun yaitu 1.36 Hz, Hz dan nilai massa jenis fluida (ρf) untuk kedua stasiun yaitu 0.12 x 103 kg/m3 - 0.16 x 103 kg/m3 dimana nilai ɑ = 2.0 x 103 m/s (Murase dan Birney, 1973), ρs= 2.5 x 103 kg/m3, dan α = 2.2 x 103 m/s. KESIMPULAN Adapun kesimpulan pada penelitian ini yaitu:
5
Geophys. Res., No 95, pp. 21,87121,884
DAFTAR PUSTAKA Aki K, dan Richards, P.G. 1980. Quantitative Seismology.W II Freeman. San Francisco
Kumagai, H.,dan Chouet,B.A. 2000. Acoustic Properties of a Crack Containing Magmatic or Hydrothermal Fluids.Journal of Geophysical Research, Vol. 105, No. B11, Pages 25,493-25,512.
Aki, K.,Fehler.M., dan S, Das. 1977. Source Mechanism of Volcanic Tremor: Fluid-Driven Crack Models and Their Application to the 1963 Kilauea Eruption. J.Volcanol. Geotherm, Res., 2, 259-287.
Levoina, P.P., Suharno.,Mulyatno, B.S., dan Kristiato. 2014. Analisis Karakteristik Dan Klasifikasi Gempa Pada Gunung Lokon Berdasarkan Rekaman Data Seismogram April – Mei 2012. Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik. Universitas Lampung, PVMBG.
Asmoro, P., Wachyudin, D., dan Mulyadi, E. 1989. Peta Geologi Gunungapi Papandayan, Garut, Jawa Barat. Baptiste, T.J., Mikro, V.B., Bruce, S., dan David, W.E. 2014. Characteristic of Fluid-Induced Resonances Observed During Microseismic Monitoring. AGU Publications, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 8207-8222, doi: 10.1002/2014JB011263
Lourdes, N. M., A, Roberto., C, Torres., M, Diego., M, Gómez., Patricia Cortés J, Gloria., Cepeda V, Héctor., Stix, John. 1996. ‘Tornillo’-type Seismic Signals at Galeras Volcano, Colombia, 19921993. Journal of Vulcanology and Geothermal Research 77 (1997) 159-171
Farmana, P.R. 2012. Analisis Anomali Medan Magnetik Gunungapi Papandayan Menggunakan Metode Magnetik. Skripsi. Program Studi Fisika. ITB. Bandung.
PVMBG, 2011. Data Dasar Gunungapi Indonesia (Edisi II). Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Bandung. Sheriff, R.E dan Geldart, L.P. 1995. Exploration Seismology. Cambridge University Press. America.
Ferrazini, V., Chouet, B. dan Aki, K. 1990.Quantitative Analisys of Long-Period Events Recorded during Hydrofracture Experiments at Fenton Hill, New Mexico. Jour.
6
Suprapto, B.M. 2009. Modul Analisis Sinyal. Universitas Hasanuddin. Makassar. Surono, Triastuty, H.S., Hadayani, G., dan Kurnia, P.N. 1998.Low Frequency Earthquakes (Hydraulic Fracturation) on Papandayan Volcano. Symposium on Japan-Indonesia IDNDR Project. Hal 137-145. Bandung. Susilawati. 2008. Penerapan Penjalaran Gelombang Seismik Gempa pada Penelaahan Struktur Bagian dalam Bumi. Jurusan Fisika. Universitas Sumatera Utara. Medan.
7
