BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS IV.1. PENGOLAHAN DATA Dalam proses pemodelan gempa ini digunakan GMT (The Generic Mapping Tools) untuk menggambarkan dan menganalisis arah vektor GPS dan sebaran gempa, dan Matlab untuk perhitungan modelnya. GMT adalah suatu paket software untuk membuat peta kualitas tinggi melalui postscript dalam berbagai jenis proyeksi. Software ini di kembangkan oleh Paul Wessel (Universitas Manoa, Hawaii) dan Walter H.F. Smith (NOAA) tahun 1988. Data yang digunakan adalah data kejadian gempabumi selama 8 bulan di sekitar pantai barat daya dari Bengkulu (Sumatera Bagian Selatan). Pada tabel 4.1 disajikan data gempa utama dan beberapa gempa susulannya (tanggal 12 Sepetember 2007), sementara untuk keseluruhan data sebaran gempa dapat dilihat pada lampiran (tabel 2b). Tabel 4.1. Mainshock dan Aftershock Earthquake Bengkulu (12 September 2007). Waktu
Kejadian (jam
Lintang
Bujur
Kedalaman
Skala
No
Tahun
Bulan
Tanggal
menit detik)
(derajat)
(derajat)
(km)
(magnitud)
1
2007
9
12
111026.83
-4.44
101.37
34
8.5
2
2007
9
12
112307.61
-2.59
101.79
35
5
3
2007
9
12
113011.57
-4.26
101.36
35
5.3
4
2007
9
12
114001.77
-2.84
100.22
35
5.5
5
2007
9
12
120609.45
-4.18
101.31
35
5
6
2007
9
12
122147.1
-2.71
100.28
35
5.2
7
2007
9
12
130207.44
-2.93
101.38
35
5.6
8
2007
9
12
130741.87
-3.53
100.75
35
5
9
2007
9
12
131719.14
-3.26
100.72
43
5.2
10
2007
9
12
144005.73
-3.16
101.46
35
5.9
11
2007
9
12
153509.95
-4.08
101.18
35
5
12
2007
9
12
163703.92
-3.14
101.4
35
5.8
13
2007
9
12
165327.11
-3.07
100.46
42
5
14
2007
9
12
220226.66
-4.43
101.4
28
5.1
15
2007
9
12
221721.55
-2.8
100.91
35
5.1
16
2007
9
12
231946.99
-4.01
101
26
5.1
17
2007
9
12
234903.72
-2.62
100.84
35
8.1
29
Langkah selanjutnya yang dilakukan adalah mengamati sebaran kejadian gempa. Agar lebih mudah melihat sebarannya, maka dibuatlah visualisasi gambar sebaran gempa yang terjadi di sebelah barat daya Bengkulu. Beberapa stasiun pengamatan SUGAR dan sebaran Gempa (Mainshock dan Aftershock) di tunjukkan di bawah (gambar 4.1) :
Stasiun SUGAR
Aftershock Mainshock
Gambar 4.1. Stasiun SUGAR dan Sebaran Gempabumi September 2007 (Barat Daya Bengkulu)
Pengolahan data dilakukan untuk mencari parameter-parameter dislokasi yang diperlukan dalam penentuan model dislokasi, antara lain : panjang bidang gempa (P), lebar bidang gempa (W), sudut patahan yang terbentuk (dipping), dan slip yang terjadi di bidang gempa. Dalam perhitungan menggunakan model dislokasi, nilai parameter yang sudah diperoleh di atas dimasukkan ke persamaan dislokasi untuk menentukan lebar bidang gempa dan slip yang terjadi. Selanjutnya akan diperoleh beberapa model dislokasi dengan nilai lebar dan slip tertentu. Kemudian dari standar deviasi (residu) setiap model, dipilihlah model yang memiliki nilai residu paling kecil mendekati nol, untuk ditentukan sebagai model yang paling mendekati keadaan sebenarnya. Data vektor pergeseran GPS dengan model yang sudah dipilih dibandingkan, untuk memperoleh kesimpulan akhir. (Gambar 4.2)
30
Data Sebaran Gempa
Plot Sebaran Gempa (Bidang Gempa/Rupture Area)
Panjang Bidang Gempa (p) & Sudut pada Bidang Gempa (Dipping/ θ)
Data GPS : Jarak dan Vektor Pergeseran (Horizontal & Vertikal)
Rumus Model Dislokasi Lebar (w) = 60-70 km Slip (s) = 3-7 m (dalam negatif) d(Gempa) = Ax d(Gempa) = f(p, θ, w, s)
Standar Deviasi: (d(GPS) – d(Gempa))2 yang paling minimum
No
Yes Model Optimal dengan w, s optimal
Gambar 4.2. Diagram Alir Langkah-langkah Pengolahan Data.
31
IV.I.1 Perhitungan Jarak SUGAR & Pengolahan Data Bidang Gempa IV.I.1.1. Perhitungan Jarak SUGAR Jarak (X2) merupakan parameter pertama yang ditentukan untuk penyelesain rumus model dislokasi. Maka didapatkan jarak untuk stasiun-stasiun yang diamati adalah sebagai berikut (tabel 4.1), letak stasiun SUGAR berada pada jarak <200 km dari trench (zona subduksi) ke arah pantai : Tabel 4.2. Jarak SUGAR terhadap Trench Stasiun GPS
Jarak (m)
MKMK
176744,186
LAIS
186046,5116
PRKB
97674,4186
LNNG
195348,8372
IV.I.1.2. Pengolahan Data Bidang Gempa Secara teoritis sebaran gempa susulan menggambarkan cakupan dari gempa utama (bidang tempat terjadinya gempa). Dari visualisasi dapat diketahui : 1. Sejauh mana jarak sebaran gempa yang terjadi terhadap trench, dan 2. Panjang bidang gempanya. Langkah selanjutnya adalah menentukan bidang gempa dari data hasil plot sebaran gempa di GMT, pengolahan data dijelaskan pada gambar 4.3. Input : Bujur dan Lintang Gempa & SUGAR
Pengolahan
Output : Peta Bidang Sebaran Gempa Gambar 4.3. Diagram Pengolahan Data Sebaran Gempa
Untuk lebih jelasnya sebaran gempa dan stasiun SUGAR hasil plot di GMT ditampilkan pada gambar 4.4 di bawah ini, stasiun SUGAR yang diamati adalah yang
32
terletak di dalam zona studi bidang gempa dan memiliki nilai pergeseran paling signifikan yaitu PRKB, MKMK, LAIS, dan LNNG sedangkan untuk stasiun BTET, JMBI, PPNJ, MNNA, dan MLKN nilai pergeserannya tidak signifikan dan tidak masuk dalam zona studi bidang gempa. C
Stasiun SUGAR
B
Jarak
Aftershock
D A
Panjang Trench
Gambar 4.4. Bidang Gempa dan Sebaran Stasiun SUGAR
IV.I.2. Pengolahan Nilai Dipping (α) Pengolahan dilakukan dengan mengamati jarak bidang sebaran gempa dari trench (subduksi) terhadap kedalaman masing-masing pengamatan sebaran gempa (gambar 4.5). Jarak didapat dari perhitungan dengan rumus : Jarak = Keterangan : Xi = koordinat easting toposentrik trench Xn = koordinat easting toposentrik gempa Yi = koordinat northing toposentrik trench Yn = koordinat northing toposentrik
33
Gambar 4.5. Sebaran Gempa (Jarak terhadap Kedalaman)
Dari sebaran gempa dan melalui proses fitting trend-linear diperoleh nilai dipping (α) = 10,650. Nilai α yang sudah diketahui ini adalah parameter kedua yang didapat (fix) dan digunakan dalam penyelesaian model dislokasi sederhana ini.
IV.I.3. Penentuan Width dan Slip IV.I.3.1. Pengolahan Model Pengolahan model dipakai sebagai pembanding terhadap data pergeseran hasil pengolahan GPS, dengan syarat semakin kecil selisih hasil pengamatan terhadap model, maka data pergeseran hasil pengolahan GPS makin baik dan makin fit (cocok) dengan model, pada kedalaman dan slip tertentu. Pergeseran Observasi = Obs Pergeseran Model Kalkulasi = Mod (Obs-Mod)2 mendekati 0 (nol) atau nilai terkecil. Trend model dislokasi sederhana (half-space) ini meliputi pergerakan horizontal dan pergerakan vertikal. Untuk pergerakan horizontal, nilai (-) diartikan bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah barat, dan nilai (+) diartikan bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah timur. Sedangkan untuk pergerakan vertikal, nilai (-)
34
diartikan bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah utara, dan nilai (+) diartikan bahwa pergeseran akibat gempa terjadi ke arah selatan.
IV.I.3.2 Penentuan Data Pergeseran pada SUGAR Pengolahan data SUGAR dilakukan untuk memperoleh nilai parameter lebar (width) dan besar slip yang terjadi pada saat gempa dari data vektor pergeseran GPS yang disesuaikan dengan model. Nilai yang dipilih adalah nilai dengan standar deviasi lebih kecil dari nilai standar deviasi pada model. Di bawah ini, disajikan informasi pergeseran horizontal stasiun SUGAR (PRKB, MKMK, LAIS, dan LNNG). Tabel 4.3. Tabel 4.3. Posisi dan Besar Pergeseran Horizontal Stasiun SUGAR [Meilano, 2008] dE (m)
dN (m)
Nama
Bujur
Lintang
(pergeseran
(pergeseran
Stasiun
(derajat)
(derajat)
easting)
northing)
LAIS
102,0458
-3,52922
-0,616538
-0,371153
LNNG
101,1565
-2,28531
-0,163509
-0,341367
MKMK
101,0914
-2,54267
-0,305251
-0,528957
PRKB
100,3996
-2,9666
-0,732255
-0,959663
Pada gambar 4.6a di bawah, ditampilkan visualisasi vektor pergeseran dari data GPS terhadap arah horizontal. Dari gambar 4.6a ini dapat diamati bahwa pergerakan horizontal stasiun SUGAR menuju arah barat daya.
35
3
Gambar 4.6a. Pergerakan Horizontal Stasiun GPS
Pergeseran yang diamati juga dalam lingkup vertikal (naik atau turun). Di bawah ini, disajikan informasi pergeseran vertikal stasiun SUGAR (PRKB, MKMK, LAIS, dan LNNG). Tabel 4.4. Tabel 4.4. Posisi dan Besar Pergeseran Vertikal Stasiun SUGAR [Meilano, 2008] dU (m) Nama
Bujur
Lintang
(pergeseran
Stasiun
(derajat)
(derajat)
vertikal)
LAIS
102,0458
-3,52922
-0,09827
LNNG
101,1565
-2,28531
-0,0217
MKMK
101,0914
-2,54267
-0,09562
PRKB
100,3996
-2,9666
-0,08509
Untuk lebih jelasnya arah pergerakan vertikal ditampilkan dalam visualisasi vektor pergeseran dari data SUGAR terhadap arah vertikal (gambar 4.6b), dari gambar dapat dilihat bawah pergerakan stasiun SUGAR menunjukkan ke arah bawah/turun (bernilai negatif).
36
9
Gambar 4.6b. Pergerakan Vertikal Stasiun SUGAR
Perhitungan pergeseran yang terjadi pada stasiun SUGAR selanjutnya dibandingkan dengan penyelesaian
rumus dari model dislokasi menggunakan
parameter-parameter yang telah diperoleh pada pengolahan data di atas. Dari tabel 4.3 dan tabel 4.4 diperoleh nilai vektor pergeseran. Nilai vektor pergeseran horizontal (tabel 4.5a) dan vertikal (tabel 4.5b) ini merupakan pergeseran observasi SUGAR, koordinat setelah pergeseran akibat gempa dapat dilihat pada lampiran. Tabel 4.5a. Posisi dan Pergeseran Horizontal Observasi Stasiun SUGAR setelah Gempa R 2
Stasiun GPS
dE (m)
dN (m)
(dE +dN2)1/2
Α*
Pergeseran Horizontal
(m)
(derajat)
R . -cos α (m)
PRKB
-0,732255
-0,959663
1,207124873
14
-1,171268105
MKMK
-0,305251
-0,528957
0,610715712
20
-0,573885048
LAIS
-0,616538
-0,371153
0,71963439
12
-0,703908652
LNNG
-0,163509
-0,341367
0,378505775
25
-0,343042731
(Α* adalah sudut yang dibentuk oleh R dan garis yang tegak lurus terhadap trench)
37
Tabel 4.5b. Posisi dan Pergeseran Vertikal Observasi Stasiun SUGAR setelah Gempa Nama
Bujur
Lintang
Pergeseran
Stasiun
(derajat)
(derajat)
Vertikal (m)
LAIS
102,0458
-3,52922
-0,09827
LNNG
101,1565
-2,28531
-0,0217
MKMK
101,0914
-2,54267
-0,09562
PRKB
100,3996
-2,9666
-0,08509
Untuk menghitung pergeseran pada model (arah horizontal dan vertikal) menggunakan rumus model dislokasi maka ditentukan variasi lebar (60-70 km dengan interval 10 km) dan variasi slip (3-7 meter, dalam negatif, dengan interval 0,5 meter). Penentuan variasi lebar (width) bidang gempa berdasarkan pada plot sebaran gempa (gambar 4.4) yang terkonsentrasi dalam jarak 30-100 km, maka jaraknya diperkirakan antara 60-70 km. Variasi slip ditentukan berdasarkan besar kekuatan gempa coseismic nya (skala magnitud 8.5), diasumsikan bahwa slip yang terjadi untuk kekuatan gempa dengan skala tersebut antara 3-7 meter. Perhitungan model dislokasi dengan cara ini dilakukan untuk mencari lebar dan slip mana yang paling mendekati nilai vektor pergeseran dari SUGAR. Metode yang dipakai ini dikenal dengan sebutan Metode Grid Search. (tabel 4.6) Tabel 4.6. Nilai Pergeseran Stasiun GPS berdasarkan Metode Grid Search Parameter-
V (m)
W (m)
parameter yang
(pergeseran horizontal) di masing-
(pergeseran vertikal) di masing-masing
Ditentukan
masing stasiun SUGAR
stasiun SUGAR
Width (km)
Slip (m)
PRKB
MKMK
LAIS
LNNG
PRKB
MKMK
LAIS
LNNG
60
-5,5
-0,3894
-0,7623
-0,7097
-0,7131
-0,1594
-1,1761
-0,6752
-0,1494
60
-5
-0,354
-0,693
-0,6451
-0,6482
-0,1449
-1,0692
-0,6138
-0,1358
70
-4,5
-0,3462
-0,7724
-0,7417
-0,7377
-0,1396
-1,0982
-0,737
-0,3579
38
Proses pencocokan (fitting) beberapa model dan data pengamatan untuk mencari model yang paling sesuai (mendekati) dapat dilihat pada langkah-langkah berikut, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada plotting. Semua model dengan parameter kedalaman (D) = 30 km, jarak SUGAR, dan dipping = 10,650. 1. Model pertama dengan width = 60, slip = -5. Nilai yang diamati untuk pergeseran horizontal memiliki Standar Deviasi pergeseran horizontal (x) sebesar 0,195 (gambar 4.8a). Pada gambar 4.8a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -1,171268105 tidak mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,354 dengan standar deviasi yang cukup besar yaitu 0,667927. Dapat dijelaskan pada gambar di bawah ini, pemodelan bidang gempa dari model (1) :
w = 60 km p = 162,5 km s = -5 m α = 10,65 Gambar 4.7. Pemodelan Bidang Gempa (1)
SUGAR
Model
Gambar 4.8a. Fitting Model (1) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran horizontal)
39
Nilai yang diamati untuk pergeseran Standar Deviasi pergeseran vertikal (y) sebesar 0,308 (gambar 4.8b). Pada gambar 4.8b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1449 dengan standar deviasi yang kecil yaitu 0,003578.
SUGAR
* Model Gambar 4.8b. Fitting Model (1) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran vertikal)
40
Pada gambar 4.8c di plot titik-titik model (1) yang sama dengan jarak stasiun SUGAR, untuk mengamati selisih nilai pergeseran observasi dengan pergeseran model baik pergeseran horizontal (gambar 4.8a) maupun pergeseran vertikal (gambar 4.8b). Visualisasi vektor pergeseran dari model (1) di atas dapat dilihat di bawah ini :
35 cm
61 cm
Gambar 4.8c. Visualisasi Pergeseran Horizontal (atas) dan Vertikal (bawah) Hasil Fitting Model (1)
41
2. Model pertama dengan width = 60, slip = -5,5. Pada model ini diperoleh standar deviasi antara pergeseran observasi dengan pergeseran model : untuk pergeseran horizontal Standar Deviasi (x) nya sebesar 0,196 (gambar 4.10a). Pada gambar 4.10a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -1,171268105 tidak mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,3894 dengan standar deviasi yang cukup besar yaitu -0,1594. Dapat dijelaskan pada gambar di bawah ini, pemodelan bidang gempa dari model (2) :
w = 60 km p = 162,5 km s = -5,5 m
α = 10,65 Gambar 4.9. Pemodelan Bidang Gempa (2)
SUGAR
Model
Gambar 4.10a. Fitting Model (2) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran horizontal)
42
Nilai yang diamati untuk pergeseran vertikal Standar Deviasi (y) nya sebesar
0,380 (gambar 4.10b). Pada gambar 4.10b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1594 dengan standar deviasi yang kecil yaitu 0,005523 .
SUGAR
* Model Gambar 4.10b. Fitting Model (2) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran vertikal)
43
Pada gambar 4.10c di plot titik-titik model (2) yang sama dengan jarak stasiun SUGAR, untuk mengamati selisih nilai pergeseran observasi dengan pergeseran model baik pergeseran horizontal (gambar 4.10a) maupun pergeseran vertikal (gambar 4.10b). Visualisasi vektor pergeseran dari model (2) di atas dapat dilihat di bawah ini :
39 cm
68 cm
Gambar 4.10c. Visualisasi Pergeseran Horizontal (atas) dan Vertikal (bawah) Hasil Fitting Model (2)
44
3. Model ketiga dengan width = 70, slip = -4,5. Pada model ini diperoleh standar deviasi antara pergeseran observasi dengan pergeseran model : untuk pergeseran horizontal Standar Deviasi (x) nya sebesar 0,219 (gambar 4.11a). Pada gambar 4.11a dijelaskan bahwa pengamatan horizontal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan horizontal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -1,171268105 tidak mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,3462 dengan standar deviasi yang cukup besar yaitu 0,680737. Dapat dilihat dari gambar di bawah ini, realisasi paramter-parameter berdasarkan pemodelan bidang gempa dari model (3) :
w = 70 km p = 162,5 km s = -4,5 m
α = 10,65 Gambar 4.11. Pemodelan Bidang Gempa (3)
SUGAR
Model
Gambar 4.12a. Fitting Model (3) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran horizontal)
45
Nilai untuk pergeseran vertikal Standar Deviasi (y) nya sebesar 0,382 (gambar 4.12b). Pada gambar 4.12b dijelaskan bahwa pengamatan vertikal SUGAR dibandingkan terhadap model dislokasi untuk pergerakan vertikal. Hasilnya cukup menjelaskan sebagai contoh : bahwa fitting pergeseran SUGAR di PRKB yang nilainya -0,08509 mengikuti trend pergeseran pada model dislokasi yang nilainya -0,1396 dengan
standar deviasi yang kecil yaitu 0,002972.
SUGAR
* Model Gambar 4.12b. Fitting Model (3) dan Data Pengamatan SUGAR (pergeseran vertikal)
46
Pada gambar 4.12c di plot titik-titik model (3) yang sama dengan jarak stasiun SUGAR, untuk mengamati selisih nilai pergeseran observasi dengan pergeseran model baik pergeseran horizontal (gambar 4.12a) maupun pergeseran vertikal (gambar 4.12b). Visualisasi vektor pergeseran dari model (3) di atas dapat dilihat di bawah ini :
35 cm
14 cm
Gambar 4.12c. Visualisasi Pergeseran Horizontal (atas) dan Vertikal (bawah) Hasil Fitting Model (3)
Nilai perhitungan masing-masing pergeseran dan standar deviasi dari ketiga model secara lebih lengkap dapat dibaca dalam lampiran (tabel 4.7) beserta koordinat sesudah gempa.
47
IV.2. ANALISIS Dari pengolahan data menggunakan model dislokasi, maka dapat dianalisis beberapa hal sebagai berikut : 1. Plot data gempa yang didapat dari USGS sejak gempa pada tanggal 12 September 2007sampai 20 Mei 2008 di Bengkulu menunjukkan sebaran gempa terkonsentrasi (bidang Gempa) di sebelah selatan Pulau Sumatera, barat daya Bengkulu. 2. Nilai Dipping yang diperoleh dari hasil pengamatan bidang gempa adalah 10,620. 3. Berdasarkan pengamatan sebaran gempa yang terjadi, dari penentuan bidang gempa maka diperoleh panjang bidang gempa adalah ±162,5 kilometer (km). 4. Dari model dislokasi diperoleh Lebar bidang gempa adalah 60 kilometer (km) dengan nilai slip -5 meter (m), pemilihan berdasarkan pada nilai standar deviasi terkecil dari ketiga model, yaitu memiliki Standar Deviasi pergeseran horizontal (x) sebesar 0,195 dan Standar Deviasi pergeseran vertikal (y) sebesar 0,308.
w = 60 km p = 162,5 km s = -5 m α = 10,65
5. Model dislokasi yang dipakai memiliki sensitivitas tehadap fungsi jarak. Bahwa jarak pengamatan mempengaruhi arah pergerakan horizontal (barat atau timur) maupun vertikal (naik atau turun) yang diakibatkan oleh gempabumi. 6. Data hasil pengamatan vektor pergeseran SUGAR (Jaringan GPS Sumatera) menunjukkan adanya pergerakan ke arah barat daya pada permukaan bidang gempa, pergerakan turun di daerah sekitar rupture area (dekat pantai, pusat terjadinya Gempabumi), namun terjadi kenaikan di wilayah Sumatera (>200km dari pusat gempa).
48
