BAB IV ANALISIS Koordinat yang dihasilkan dari pengolahan data GPS menggunakan software Bernese dapat digunakan untuk menganalisis deformasi yang terjadi pada Gunungapi Papandayan. Berikut adalah beberapa permasalahan yang akan dianalisis dalam bab ini yaitu: •
Vektor pergeseran titik pengamatan pada Gunungapi Papandayan
•
Visualisasi plot vektor pergeseran titik pengamatan GPS pada Gunungapi Papandayan
•
Perhitungan sumber tekanan dengan model Mogi
•
Visualisasi plot sumber tekanan magma dengan model Mogi
4.1 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Gunungapi Papandayan Vektor pergeseran merupakan salah satu indikasi terjadinya deformasi pada gunungapi. Vektor pergeseran ini diperoleh dari selisih koordinat antar kala pengamatan titik-titik kerangka dasar deformasi. Vektor pergeseran dapat dibagi dua komponen, yaitu komponen vertikal dan komponen horizontal. Komponen horizontal adalah besar dan pola vektor pergeseran secara bidang horizontal. Arah pergeseran ditunjukkan oleh besarnya azimuth dari pergeseran titik-titik kerangka dasar deformasi tersebut. >? = @(> )5 + (>A)5 ……………………….(4.1) EF
tan D = EG………………………………….(4.2)
Dimana: ds = besar vektor pergeseran horizontal α = azimuth pergeseran horizontal Untuk mendapatkan vektor pergeseran digunakan fungsi kurva fitting dengan data hasil pengolahan GPS. Fungsi kurva yang digunakan adalah fungsi linier. Berikut adalah formula fungsi linear: 38
H = IJ + K…………………………………….(4.3) Keterangan: y dan x : variabel a dan b : parameter Untuk menghitung parameter digunakan prinsip kuadrat terkecil dengan rumusan sebagai berikut: LM = N + O……………………………………(4.4) Keterangan: A : Matriks desain pengamatan X : Matriks parameter F : Vektor pengamatan V : vektor residu Sedangkan konsep dari kuadrat terkecil adalah : Σ V2 = minimum Pada kasus pergeseran di gunungapi Papandayan sebagai efek dari adanya deformasi,dapat dituliskan rumus kecepatan, yaitu: P = vt + C……………………………(4.5) Di mana: S : perubahan posisi, dalam pemantauan aktivitas gunungpi, pengukuran lebih ditekankan pada dinamika atau perubahan yang terjadi. Ini berarti posisi awal tidak terlalu diperhitungkan. v : vektor kecepatan t : selang waktu C : konstanta tertentu.
39
Fungsi di atas adalah fungsi linier. Fungsi linier digunakan karena deformasi pada suatu gunungapi, ketika gunungapi tersebut tidak mengalami kegiatan vulkanis yang signifikan seperti halnya gunungapi Papandayan pada kurun waktu 2002-2011, mengalami fungsi yang linier. Dari rumus di atas, s dan t adalah variabel pengamatan sedangkan v dan C adalah parameter yang akan dicari. Secara grafis, dapat digambarkan sebagai berikut:
Grafik 4.1 Hubungan parameter vektor kecepatan dan konstanta C terhadap perubahan posisi dan waktu
Berikut ini contoh timeseries pergeseran dari salah satu titik pengamatan di Gunungapi Lokon, yaitu titik DPN5 :
40
DPN5 (e-w) 0.018 0.016
y = 0.0072x - 14.477
0.014 0.012 0.01
DPN5 (e-w)
0.008 Linear (DPN5 (e-w))
0.006 0.004 0.002 0 2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.2 Kecepatan pergeseran komponen E-W (timur-barat) titik DPN5
DPN5 (n-s) 0.03 0.025
y = 0.0112x - 22.527
0.02 DPN5 (n-s)
0.015
Linear (DPN5 (n-s))
0.01 0.005 0 2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.3 Kecepatan pergeseran komponen N-S (utara-selatan) titik DPN5
41
DPN5 (u-d) 3 2.5
y = 1.1129x - 2229.7
2 DPN5 (u-d)
1.5
Linear (DPN5 (u-d))
1 0.5 0 2003
2003.5
2004
2004.5
2005
2005.5
2006
Grafik 4.4 Kecepatan pergeseran komponen U-D (vertikal) titik DPN5
Untuk pergeseran atau resultan tiap titik pengamatan, dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut : Tabel 4.1 Kecepatan pergeseran titik pengamatan tahun 2003 – 2011 Titik ALUN BMNG DP06 DPN5 KAWH KMAS NGLK
Bujur 107.725338 107.740572 107.736641 107.750723 107.733988 107.736536 107.727140
Lintang de(m/th)dn(m/th) σe (m) -7.324697 -7.312593 -7.310205 -7.302681 -7.311967 -7.312635 -7.317613
-0.0075 -0.0004 -0.0125 0.0072 0.0191 -0.0149 0.0093
0.0003 0.0013 -0.0064 0.0113 -0.0086 -0.0090 -0.0001
0.0018 0.0016 0.0016 0.0015 0.0014 0.0016 0.0015
σn (m) resultan (m) 0.0018 0.007 0.0017 0.001 0.0017 0.014 0.0017 0.013 0.0016 0.021 0.0016 0.017 0.0017 0.009
4.2 Plotting Vektor Pergeseran Gunungapi Papandayan Pemodelan atau gambar dari vector pergeseran yang terjadi pada Gunungapi Papandayan yang telah diolah dari data pengamatan GPS pada tahun 2003-2011 pada Tugas Akhir ini menggunakan software General Mapping Tools (GMT).
42
Berikut hasil plot semua titik-titik pengamatan GPS di Gunungapi Papandayan per kala pengamatan : 1. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2002 – 2003
Gambar 4.1 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2002 - 2003 Pada Gambar 4.1 vektor pergeseran titik-titik pengamatan yang terjadi tidak memperlihatkan pola yang jelas. Titik BMNG bergeser ke arah tenggara sedangkan titik KAWH dan PARK bergeser ke arah barat daya.
2. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2003 - 2005
Gambar 4.2 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2003 - 2005 43
Pada Gambar 4.2 vektor pergeseran titik-titik pengamatan memperlihatkan pola yang sudah jelas. Semua titik pengamatan yaitu PARK, DPN5, KAWH, dan BMNG cenderung mengarah ke arah timur laut. Berdasarkan pola pergeseran tersebut, kemungkinan letak sumber tekanan berada pada kawah.
3. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2005 - 2008
Gambar 4.3 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2005 - 2008
Pada Gambar 4.3 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola yang jelas. Titik PARK, BMNG, ALUN bergeser ke arah barat daya sedangkan titik KMAS bergeser ke arah tenggara. Pergeseran titik-titik pengamatan tersebut disebabkan oleh aktivitas vulkanik Gunungapi Papandayan.
44
4. Plot vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2008 - Juli 2011
Gambar 4.4 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Tahun 2008 - Juli 2011
Pada Gambar 4.4 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola yang jelas. Titik BMNG dan KMAS bergeser ke arah utara, titik PARK dan DP06 bergeser ke arah barat daya, sedangkan titik ALUN bergeser ke arah barat laut. Vektor titik pengamatan tersebut membentuk arah yang berlawanan yang mengindikasikan ada dua sumber yang mempengaruhi pergeseran.
45
5. Plot vektor pergeseran titik pengamatan Juli 2011 - Agustus 2011
Gambar 4.5 Vektor Pergeseran Titik Pengamatan Juli 2011 - Agustus 2011
Pada Gambar 4.5 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola yang jelas. Titik PARK, DP06, KMAS bergeser ke arah timur laut dan titik NGLK bergeser ke arah barat laut. Sedangkan titik BMNG mengarah ke barat laut dengan pergeserannya yang jauh.
46
6. Plot vektor pergeseran titik pengamatan 2003 - Juli 2011
Gambar 4.6 Vektor pergeseran titik pengamatan tahun 2003 – Juli 2011 Pada Gambar 4.6 vektor pergeseran titik-titik pengamatan tidak memperlihatkan pola yang jelas. Semua titik terlihat acak arah pergeserannya. Vektor titik pengamatan tersebut membentuk arah yang berlawanan yang mengindikasikan ada dua sumber yang mempengaruhi pergeseran. 4.3 Penentuan Posisi Sumber Magma Gunungapi Papandayan Penentuan posisi sumber magma menggunakan model mogi berdasarkan pola pergeseran pada titik pengamatan. Pada Tugas Akhir ini penentuan posisi sumber magma dengan kedalaman mengacu pada tinggi rata-rata titik pengamatan. Berdasarkan pola pergeseran tersebut posisi sumber magma ditentukan dengan try and eror sampai vektor pergeseran pada model mogi fitting dengan nilai pergeseran pada pengamatan. Untuk memutuskan apakah apakah vector pergeseran pada model sudah fitting sama vector pengamatan, maka dilihat dari nilai RMS (Root Mean Square) keduanya. Semakin kecil nilai RMS, maka nilai vector pergeseran pengamatan dengan nilai vector pergeseran model semakin bagus fitting nya.
47
Berikut perkiraan posisi sumber magma berdasarkan model mogi : •
Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pada pengamatan 2003 – 2011 posisi sumber magma diperkirakan berada di 107.7354o BT , 7.320313o LU pada kedalaman 1500 m dan 4500 m.
4.4 Plotting Posisi Sumber Magma Gunungapi Papandayan Berikut adalah hasil plotting posisi sumber magma: 1. Plot sumber magma tahun 2003 - 2005
Gambar 4.7 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pengamatan 2003 – 2005 Keterangan gambar : : vektor pergeseran model mogi : vektor pergeseran titik pengamatan : posisi sumber magma Pada Gambar 4.7 berdasarkan model mogi yang digunakan untuk mendapatkan sumber tekanan magma maka didapatkan posisi sumber tekanan magma, kedalaman sumber tekanan dari rata-rata tinggi titik pengamatan serta volume sumber. Pada saat pengamatan tahun 2003 – 2005 didapatkan dua sumber tekanan dimana kedua sumber berlokasi sama yaitu 107.7354o BT , -7.320313o LU akan tetapi beda 48
kedalaman dan volume. Sumber yang pertama terdapat pada kedalaman 1500 m dengan volume 500000. Sedangkan sumber yang kedua terdapat pada kedalaman 4500 m dengan volume 2000000. Pada kedua sumber terjadi proses inflasi. Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2003 – 2005 seperti pada tabel 4.2 Tabel 4.2 Nilai RMS pengamatan 2003 - 2005 Titik PARK KAWH DPN5 BMNG
Model Pengamatan (Residu)^2 Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) 0.007 0.025 0.037 0.020 0.00093 0.00002 -0.004 0.024 0.035 0.004 0.00157 0.00044 0.013 0.015 0.007 0.011 0.00004 0.00002 0.014 0.021 0.020 0.018 0.00004 0.00001 0.002578 0.000479 0.002621867 n 4 n-1 3 RMS (m) 0.000874
2. Plot sumber magma tahun 2005 - 2008
Gambar 4.8 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pengamatan 2005 – 2008
49
Keterangan gambar : : vektor pergeseran model mogi : vektor pergeseran titik pengamatan : posisi sumber magma Pada Gambar 4.8 sumber tekanan tetap pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU dimana disana terjadi proses deflasi pada kedalaman 1500 m dengan volume 500000. Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Nilai RMS pengamatan 2005- 2008 Titik PARK KMAS BMNG ALUN
Model Pengamatan (Residu)^2 Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) -0.005 -0.018 -0.010 -0.006 0.00002 0.00016 -0.003 -0.020 0.008 -0.016 0.00011 0.00002 -0.011 -0.017 -0.013 -0.009 0.00000 0.00007 0.019 0.008 -0.010 -0.004 0.00082 0.00013 0.000959 0.000375 0.001030106 n 4 n-1 3 RMS (m) 0.000343
3. Plot sumber magma tahun 2008 – Juli 2011
Gambar 4.9 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pengamatan 2008 – Juli 2011
50
Keterangan gambar : : vektor pergeseran model mogi : vektor pergeseran titik pengamatan : posisi sumber magma Pada Gambar 4.9 sumber tekanan berada pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU dimana sumber tekanan pertama berada pada kedalaman 1500 m dengan volume 1100000 sedangkan sumber tekanan kedua berada pada kedalaman 4500 m dengan volume 17000000. Pada sumber tekanan pertama terjadi proses inflasi dan proses deflasi terjadi pada sumber tekanan kedua. Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.4 Tabel 4.4 Nilai RMS pengamatan 2008- Juli 2011 Titik PARK KMAS DP06 BMNG ALUN
Model Pengamatan (Residu)^2 Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) -0.003 -0.013 -0.018 -0.011 0.00020 0.00001 0.001 0.007 0.001 0.005 0.00000 0.00000 0.000 -0.001 -0.013 -0.006 0.00015 0.00003 0.001 0.002 0.000 0.004 0.00000 0.00000 0.004 0.002 -0.004 0.006 0.00006 0.00002 0.00042 0.00006 0.000428967 n 5 n-1 4 RMS (m) 0.000107242
51
4. Plot sumber magma Juli 2011 – Agustus 2011
Gambar 4.10 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pengamatan Juli 2011 – Agustus 2011 Keterangan gambar : : vektor pergeseran model mogi : vektor pergeseran titik pengamatan : posisi sumber magma Pada Gambar 4.8 sumber tekanan berada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU dimana disana terjadi proses infflasi pada kedalaman 4500 m dengan volume 70000000. Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.5 Tabel 4.5 Nilai RMS pengamatan Juli 2011 – Agustus 2011 Titik PARK NGLK KMAS DP06 BMNG ALUN
Model Ve (m) Vn (m) 0.059 0.220 -0.157 0.052 0.022 0.148 0.023 0.187 -0.185 -0.079 0.097 0.145
Pengamatan Ve (m) Vn (m) 0.178 0.207 -0.049 0.175 0.093 0.103 0.033 0.052 -0.900 0.110 0.003 0.004
(Residu)^2 Ve (m) Vn (m) 0.01421 0.00017 0.01178 0.01501 0.00509 0.00203 0.00010 0.01839 0.51111 0.03581 0.99346 0.00118 1.535756 0.072587 1.537470559 n 6 n-1 5 RMS (m) 0.307494
52
5. Plot sumber magma tahun 2003 – Juli 2011
Gambar 4.11 Perkiraan posisi sumber magma menggunakan model mogi pengamatan 2003 – Juli 2011 Keterangan gambar : : vektor pergeseran model mogi : vektor pergeseran titik pengamatan : posisi sumber magma Pada Gambar 4.11 sumber tekanan berada pada posisi 107.7354o BT , -7.320313o LU dimana sumber tekanan pertama berada pada kedalaman 1500 m dengan volume 500000 sedangkan sumber tekanan kedua berada pada kedalaman 4500 m dengan volume 5000000. Pada sumber tekanan pertama terjadi proses deflasi dan proses inflasi terjadi pada sumber tekanan kedua.
53
Berikut nilai RMS untuk pengamatan 2005 – 2008 seperti pada tabel 4.6 Tabel 4.6 Nilai RMS pengamatan 2003 – Juli 2011 Titik ALUN BMNG DP06 DPN5 KAWH KMAS NGLK PARK
Model Pengamatan (Residu)^2 Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) Ve (m) Vn (m) 0.0053 0.0023 -0.0075 0.0003 0.00016 0.00000 -0.0044 -0.0066 -0.0004 0.0013 0.00002 0.00006 -0.0008 -0.0069 -0.0125 -0.0064 0.00014 0.00000 0.0069 0.0079 0.0072 0.0113 0.00000 0.00001 0.0015 -0.0086 0.0191 -0.0086 0.00031 0.00000 -0.0013 -0.0091 -0.0149 -0.0090 0.00018 0.00000 0.0080 -0.0027 0.0093 -0.0001 0.00000 0.00001 -0.0007 -0.0027 0.0023 -0.0009 0.00001 0.00000 0.00082 0.00009 0.000827392 n 8 n-1 7 RMS (m) 0.000118
Untuk memperjelas proses deformasi gunungapi, maka akan ditampilkan tabel siklus aktivitas Gunung api Papandayan seperti tabel 4.7 Tabel 4.7 Siklus aktivitas Gunung api Papandayan
54
