BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Indonesia terletak pada pertemuan antara lempeng Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng Australia dan lempeng Pasifik merupakan jenis lempeng samudera dan bersifat lentur. Sedangkan lempeng Eurasia merupakan lempeng benua, jenis lempeng yang bersifat rigid atau kaku. Hal ini mengakibatkan di wilayah Indonesia terjadi penujaman di dasar laut dan patahan aktif di darat. Pulau Sumatera terletak pada pertemuan lempeng samudera Indo-Australia dan lempeng benua Eurasia. Saat lempeng tektonik ini saling bertumbukan, maka akan terjadi penujaman dimana lempeng yang berat jenisnya lebih tinggi atau massanya lebih besar, akan menujam ke bawah lempeng yang lebih ringan, peristiwa yang terjadi di dalam permukaan bumi (di dasar lautan) ini disebut subduksi. Akumulasi tekanan akibat tumbukan antara satu lempeng tektonik dengan lempeng tektonik lainnya dalam waktu yang lama pada akhirnya akan mencapai titik jenuh sehingga tidak dapat ditahan oleh pinggiran lempeng, energi yang terakumulasi ini kemudian terlepas. Aktifitas seismik ini berpotensi memicu terjadinya gempabumi. Gempabumi merupakan proses alam disebabkan dari mekanisme pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan dan regangan dari lempeng yang bergerak. Bengkulu merupakan salah satu wilayah di sebelah barat daya SumateraIndonesia yang dipengaruhi oleh aktivitas subduksi. Karena wilayahnya yang terletak di dekat zona subduksi lempeng samudera indo-australia dengan lempeng eurasia, maka daerah ini rawan terhadap kejadian gempa. Diketahui bahwa daerah ini juga dilewati Patahan Sumatera (Patahan Semangko), dan mendapat pengaruh dari patahan di Kepulauan Mentawai. Patahan Mentawai berfungsi sebagai zona penahan (locking zone) terhadap desakan subduksi miring lempeng Australia di sebelah selatannya, dengan daya menahan mendekati 100 persen atau memiliki kemampuan menyimpan energi yang tinggi. [Natawidjaja, 2006] Oleh karena itu, di daerah Bengkulu ini sering terjadi gempabumi. Tercatat dari sejarah kegempaan di pantai barat Pulau Sumatera, di Bengkulu telah terjadi gempa dengan magnitud besar pada tahun 1833 (magnitud 8.7), tahun 2000 (magnitud 7.9) dan terakhir 12 September 2007 dengan magnitud gempa utama 8.5 pada kedalaman
1
34 km (gambar 1.1) diikuti gempa besar lain pada hari yang sama dengan magnitud 8.1, selanjutnya gempa-gempa susulan dengan magnitud yang cukup besar terus terjadi.
Patahan sumatera
Pusat Gempa
Trench/Subduksi Patahan Mentawai
Gambar 1.1. Pusat Gempabumi Bengkulu September 2007. Kedalaman 34 km dengan Magnitud 8.5. Letak 4.5S 101.36E. Pada tanggal 12 September 2007, Jam 11:10:26.83.
Fenomena
gempabumi
ini
dapat
berimplikasi
pada
terjadinya
earth
displacement seperti tanah longsor, hancurnya bangunan-bangunan karena goncangan tanah dan lain-lain. Earth displacement atau pergeseran pada permukaan bumi ini terjadi baik secara horizontal (dihasilkan dari pergerakan patahan mendatar) maupun vertikal (dihasilkan dari pergerakan patahan naik/turun). [Chernicoff & Whitney, 2007] Di wilayah yang dekat atau tempat terjadinya gempabumi dan terdapat permukiman serta aktifitas penduduk, maka wilayah tersebut rawan terhadap bencana gempabumi. Tingkat kerawanan suatu wilayah terhadap bahaya gempabumi ditentukan berdasarkan frekuensi kejadian gempa berkekuatan besar dengan sumber gempa yang
2
tidak jauh dari pemukiman dan aktivitas penduduk serta bangunan lainnya dengan kategori vital dan strategis. GPS (Global Positioning System) digunakan dalam bidang ilmu Geodesi. Berdasarkan pengamatan secara teliti posisi titik-titik dalam suatu jaring secara kontinyu ataupun berkala, GPS juga telah banyak digunakan untuk mempelajari dinamika Bumi (geodinamika) seperti yang berkaitan dengan pergerakan patahanpatahan maupun lempeng-lempeng benua, yang selanjutnya digunakan untuk memprediksi terjadinya Gempabumi. [Simada, 1993 seperti dikutip Abidin, 1997] Di Indonesia, penggunaan GPS dalam studi geodinamika resmi dimulai pada bulan Februari 1989 melalui penandatanganan MOU (Memorandum Of Understanding) antara Bakosurtanal dan U.S. National Science Foundation (NSF) untuk melakukan investigasi terhadap pergerakan-pergerakan lempeng sepanjang Patahan Sumatra (Aceh - Tapanuli - Danau Maninjau - Solok - Baturaja - Kotabumi - Lampung - Kerui - Liwa) dengan menggunakan teknik GPS. [Abidin, 1997] Mekanisme gempa bisa dilihat dari jenis patahan yang menyebabkan gempa, yaitu patahan naik, turun, atau geser. Gempa berpotensi mengakibatkan tsunami bila patahannya naik. Mekanisme gempa yang terjadi dapat dilihat dari data pergeseran (vektor) hasil pengolahan GPS kemudian data vektor ini divalidasi menggunakan model dislokasi (half-space). Pengamatan dilakukan di wilayah sebaran gempa di daerah Bengkulu.
3
I.2. Tujuan Pemodelan Gempa bertujuan untuk : 1. Mengetahui arah pergeseran akibat gempabumi yang terjadi di permukaan tanah. Pola pergeseran dari kejadian gempabumi Bengkulu 12 Septembar 2007 dapat diketahui dari parameter-parameter yang mempengaruhi kejadian gempa yaitu antara lain, panjang bidang gempa dan kedalaman rata-rata dari sebaran gempa mainshock dan aftershock (lampiran tabel 1.1) serta menghitung lebar bidang gempa dan slip yang terjadi pada bidang gempa. Penentuan parameter berdasarkan model dislokasi sederhana menggunakan teknik forward modelling. 2. Estimasi model gempa untuk mengetahui mekanisme gempa Bengkulu September tahun 2007. Melalui validasi antara model dislokasi gempabumi dengan data vektor pergeseran GPS dari SUGAR (Sumatran GPS Array), dengan asumsi data vektor pergeseran dari GPS dianggap benar (tidak mempunyai kesalahan) maka akan diketahui mekanisme gempa Bengkulu 12 September 2007.
4
I.3. Ruang lingkup Pembahasan Batasan dalam proses pemodelan gempabumi ini adalah : 1. Zona yang diamati adalah Bengkulu, terletak pada 101° 1' BT - 104° 46' BT dan 2° 16' LS - 5° 13' LS. 2. Menggunakan data kejadian gempabumi dengan studi gempa Bengkulu 12 September tahun 2007 sampai 20 Mei 2008. Rentang sebaran gempabumi pada 20 LS - 60 LS dan 990 BT – 103,50 BT. Diambil dari website USGS (United State Geological Survey), http://neic.usgs.gov/neis/epic/epic_rect.html. 3. Data GPS yang digunakan dalam penelitian ini yaitu data vektor pergeseran GPS kontinu (hasil olahan) yang menjadi bagian dari jaringan SUGAR (Sumatran GPS Array). SUGAR (lampiran, tabel 1.2) dikelola oleh LIPI (Lembaga Ilmu dan Pengetahuan Indonesia) bekerjasama dengan Caltech University, USA. 4. Titik GPS yang diamati dikonsentrasikan pada daerah sekitar pantai barat Bengkulu saja, di sekitar kejadian Gempabumi, yaitu PRKB (Parak Batu), LAIS (Bengkulu Selatan), LNNG (Lunang), dan MKMK (Muko-muko, Bengkulu Utara). 5. Perhitungan model menggunakan model dislokasi sederhana.
Patahan Sumater
U Trench
Gambar 1.2. Peta Lokasi Penelitian. Lokasi bidang sumber gempa Bengkulu 2007 serta sejarah kegempaan di pantai barat Sumatera.
5
I.4. Kemanfaatan Kemanfaatan yang dapat diambil dari pengerjaan tugas akhir ini, antara lain : 1. Ditinjau dari aspek sains Menjelaskan mekanisme dari Gempabumi berdasarkan pengamatan GPS di permukaan bumi. Studi kasus Gempabumi Bengkulu M8.5 pada 12 September 2007. 2. Ditinjau dari aspek kerekayasaan Melalui penentuan mekanisme gempabumi, informasi yang diperoleh dari pemodelan mekanisme Gempabumi dapat digunakan untuk studi kerekayasaan mengenai bangunan-bangunan yang cocok untuk daerah dengan aktivitas kegempaan yang tinggi (rawan gempabumi) dan untuk keperluan mitigasi bencana dari potensi kegempaan di masa mendatang.
6
I.5. Metodologi Penelitian Secara umum metode dalam menyelesaikan tugas akhir adalah : Studi Literatur, Pengumpulan Data, Pengolahan data, dan Analisis serta Kesimpulan. 1. Studi Literatur berkaitan dengan tahap mencari, mengumpulkan dan menyusun informasi yang berkaitan dengan pembahasan tugas akhir. 2. Pengumpulan Data yang dilakukan antara lain : mengumpulkan data gempa dalam rentang waktu yang akan diamati (dari data USGS), dan mengumpulkan data vektor pergeseran SUGAR (Sumatran GPS Array) baik pergeseran secara horizontal maupun pergeseran secara vertikal. 3. Pengolahan
Data
menitikberatkan
pada
penentuan
parameter-parameter
penyelesaian model gempa yang digunakan dalam tugas akhir ini. 4. Analisis membahas mengenai hasil penentuan parameter-parameter model dan pemilihan model yang terbaik. 5. Kesimpulan berisi penegasan atas analisis yang telah dibuat dari model dislokasi, disesuaikan dengan hasil vektor pergeseran stasiun SUGAR.
7
Lebih detail metode penelitian yang dilakukan dalam tugas akhir ini dijelaskan pada diagram berikut : Identifikasi Masalah
Pelaksanaan Penelitian
Studi Literatur
Pengumpulan Data
Koordinat GPS sebelum Gempa
Koordinat GPS sesudah Gempa
Pergeseran titik GPS akibat gempa Bengkulu 2007
Lokasi, magnitude Gempa Bengkulu 2007
Sebaran gempa susulan (aftershock)
Geometri dari sumber gempa Model matematik yang menghubungkan besaran pergeseran GPS (d) dengan parameter pergeseran pada bidang gempa.
Pemodelan gempa Bengkulu 2007, dengan mengestimasi pergeseran pada bidang gempa
Analisis model dan Kesimpulan Gambar 1.3 Diagram Alur dari Metodologi Penelitian
8
I.6. Sistematika Pembahasan BAB I
PENDAHULUAN
Pada Bab awal ini akan dijelaskan mengenai latar belakang masalah, tujuan penulisan, ruang lingkup masalah, kemanfaatan, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Pada Bab ini akan dibahas mengenai gempabumi dan pemanfaatan GPS untuk studi kegempaan. BAB III DEFORMASI BERDASARKAN VEKTOR PERGESERAN GPS DAN MODEL DISLOKASI Pada Bab ini dibahas mengenai pengamatan deformasi akibat gempa dari GPS dan dasar pemodelan menggunakan model dislokasi. BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS Pada Bab ini akan dibahas mengenai cara pengolahan model dislokasi gempa dari data sebaran gempa dan vektor pergeseran GPS. Pada Bab ini juga dibahas mengenai analisis terhadap hasil pengolahan data. BAB V PENUTUP Pada Bab akhir ini berisi kesimpulan dan saran terhadap keseluruhan hasil penelitian.
9
