フ
ESTEDIASIKEDALAMAN KERAK BUMI DIJAWA TENGAH BERIDASARKAN WAKI「 U TIBA CELOMBANC SEISMIK
Titr
Prralitr Sirrdj drr Wiwit Srrpato
Jurusot Fisila, Fafubas tlde,tuika dot lhtru Pengetalaun Alom Universitas BIS21, Yogtakrto 55281, In&nesia
tnrs are@Mloo-com
ABSTRAX Telah dilakukan estimasi kedalaman kerat bumi di Jawa Tengah menggunakan waktu tiba gelombang seismik berdasar pade data gempabumi Sumatra Selaran pada tanggal 25 luli 2OM pukul 14.35.1t L)TC (totil tinv center\. Pernilihan gempa bumi menggunakan karalog gempa USGS ((IS Geological Srvey) @a tahun 2fiX. Pencntuar kedalaman kerak dilakukan dengan mernbual model keceparan berdasarkan dat" PREM Qrelimirury rcference eoth nodel) dan picking first urival tirne (pemilihan wako tiba pertama gelombang) dari kejadian gempa terpilih. Dari pemodelan diperoleh /frrzg (peogepasan data) eltara travel tirtv model dan travel tino observosi yang me[unjukkan pola yang sama- Hasil pemodelan tersebut digunakan untuk melakukan estimasi kedalaman kerak.
Keb Krrci
: gelombang seismik, kedalatnan keralq
PREM, ffa,el lirne.
PEI\TDAHULUAN Gempa bumi seringkali dipandang sebagai suatu bencana alaru namun dibalik itu memiliki manfaat dalam penyediaan informasi mengenai struktur bawah permukaan bumi berdasarkan waktu tiba gelombang seismik. Gelombang seismik merambat dari sumber ke arah seismometer melalui berbagai lapisan batuan dengan waktu penjalaran dan keceptan gelombang yang berbeda - beda. Adanya pertedaan waktu tiba gelombang unhrk tiap seismometer di permukaan bumi dapar dimanfaarkan untuk mengetahui struktur internal bumi, dalam hal ini digmakan untuk menentukan kedalaman kerak bumi di Jawa Tengah- Kedalaman kerak bumi ditentukan berdasarkan waktu tiba gelombang seismik dari kejadian gempa terpilih dan dibuat kurva travel ,rrre antara jarak terlradap waktu tiba gelombang seismik sebagai trovel tirne obsemasi {TTO) dan dilakukan perbandingan dengan membuat krwt trovel ,irne Hasartan PREM (Prelimirury Reference EoDh Mdel) dan diperoleh waktu tiba gelombang seismik sebegai travcl t re ndel {T"fM). Hasil pemodelan dapat diperkiratan kedalarnan kerak bumi di Jawa Tengah, sehingga dapal dilakukan kajian lebih
lanjut untuk mengembangkan eksplorasi
di wilayah tersebut.
BAHAN DAN MDTODE Data yang digunakan dalam penelitiil ini adalah data MERAMEX (Merqi amphibious suatu istilah penamaan data rekaman seismik dengan tujuan experiment) yang untuk menge{ahui struktur di bawah pulau Jawa. Pemilihan kejadian gempa pada dsta MERAMEX tX)Y 2O7 bedasar*an gernpabumi Sumatra Selatan 25 Juli 2fiX, magnitudo 7,3 SR pukut 14.35.18 UTC pada koordinat 2.455"5 , 103.977"8 (Gambar la) dengan kedalaman 576 hr (357.9 niles) menggrmakan katalog gempa USGS (U.S. Geological Survey) pada tahun 2004.
a) Gambar
l:
b)
a) Posisi sumber gempa dan b) Posisi stasirm seismometer
MERAMEX DOY 207 t€rdapat 73 stasiun seismometer (Gambar lb) yang tersebar di wilayah provinsi Jawa Tencah dan 22 stasiun terpilih yang akan digunakan dalam penelitian (dilalui garis lurus dari episenter gempa). Kejadian gempa dari 22 stasiun terpilih ditampilkan Pada data
pada Gambar 2.
Gambar 2. Kejadian gempa stasiun terpilih
Untuk mendapatkan nilai TTO tiap - tiap stasiun dilakukan picking kejadian gempa terpillh seperti pada Gambar 3 berikut.
\,,,ill l,ul rr.lulhl,.,,r Gamhar 3. Pickingfirst arrival time
rtr$ arrival
time dari
S€dangkan untuk menghitung TTM dan jarak episenter dengan stasiun penglmatan digunakan geometri lintasan gelomhang seperti ditunjukkan oleh Gambar 4, sehingga diperoleh pen.(l),
(2) dan (3).
dx *=
(l) dz
sin0,O: = cos0
= (l-
sinzg)tlz
り‘
働 一
〓
／ ︰ ︱ ヽ
Ｌ一 お
” ″一●
〓
お ﹂一
=.-1(22_′
2)1/2
tll
t＼ 、 ぁ IF ￨
Cambar 4.CIcometri:inlasan gelombang(S詭 帥鴫 1999)
戸争戸=石=争戸 傷=讐 傷=甕競:=争 こ ScdanJtt n■
」
n pcrS‐ (3)ymg
'diperoLb dengan II cn―
χCZ■ ,Z2,P)=′
(3)
nlCnghas]kan pers_(4)lHikut
(4)
J123賓 芳害予夢万
″ 鉤ヴあθ(pcmukaan bebas)atau zl=0,makajarak x dan sulnber gcmpa ke semuat倒くЫ睦 iun di pennukaan dapat diperoleh dan pcrs(5),
Jika zl dianggap′
χ(")=Pl%。 sehingga untuk mendapatkan nilai TTM
tiap
π万害手蓼万
tiap stasiun digunakan asumsi
(5)
dt = u ds
at '
as
u , kemudian disubtitusikan ke pers.(6) dan diperoleh pem.(7). d`
滋
●2 dι ds dl/dS ds dz dz/dS (tt2(z)_ρ 2)1/2
(6)
′ ︻
t(p) =
『
u2(z) (.2(z)_′
2)■ /2
dz
Untuk mempemleh T-tM dilakukan uji coba variasi kedalaman kerak dengan nilai kecepatan gelombang P berdasarkan PNEM (Preliminary ReJerence Eorth Model). Hasil uji coba variasi ters€but b€rupa grafik TTM dan TTO terhadap jarak. Kemudian dilakukan pencocokan kurva (cuna fitting) antara TTM dan TTO, sehingga dapat diperkirakan kedalaman kerak bumi di Jawa Tengah.
IIASIL DAN DISKUSI Kejadian gempa yang digunakan dalam penelitian ini berdasar*an rekaman seismogram komponen vertikal yang dapat merekam seluruh gerakan partikel gelombang elastis. Penggunaan komponen vertikal dilakukan karena gelombang P yang paling banyak terlihat pada komponen tenebut Waktu pertama datangnya gelombang seismik diseb$frst trrival lime dan proses penentuan waknr pertama datangnya gelombang seismik disebut pictlzg (pemilihan atau pemetikan). Picking frst arrival time ditakukan untuk memilah antara rekaman gelombang seismik dengur noise. Hasil piclazg frst urival time gelombang P dari stasiun terpilih sebagai nilai TTO. Perhitungan nilai TTM menggunakan nilai kecepatan berdasarkan PREM (Preliminary Reference Earth Mdet) diawali dengan membuat kedalaman tiap - tiap lapisan dangan kecepatan Yp ,l/s, detsitrs dan radius sesuai dengan tab€l PREM. Pada lapisan kerak diberi nilai kecepatan gelombang P (Yfi 7,a55 kty's dan lapisan mantel bagian atas diberi nilai keceparan gelombang P (Yp) 8,OB rhnl.r. Berhubung lapisan yang akan ditentukan adalah kerak bumi, maka hanya kedalaman lapisan kerak dan mantel bagian atas yang nilai kedalamannya dibuat variasi.
Menurut Shearer (1999) kedalaman kerak benua berkisar antara 30 - 50 bz, sedangkan Hamilton (lgEl) berpendapat bahwa kerak bumi di bawah Pulau Jawa bagian barat memiliki kerak lebih tebal daripada Pulau Jawa bagian timur. Menurut Lay dan Wallace (1995) kerak bumi lebih tebal pada daerah yang secara tektonik dianggap stabil dan ketebalan kerak cenderung tipis pada daerah yang relatif bergerak. Sehingg sebagian besar Jawa Tengah bagian timur dan utara memiliki ketebalan kerak lebih tipig sementara Jawa Tengah bagian barat dan selatan memiliki kerak lebih tebal. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Gatot Yulianto (2@2) dapat diperkirakan kedalaman lapisan kerak bumi di Jawa Tengah sekitar 20,8 bn menggunakan parameter gelombang S dengan kecepatan 4,22 lott/s. Sehinega dalam penelitian ini variasi kedalaman kerak di ujicobakan pada kedalaman 20,8 bn,30 kn,35 kn,40 kn dN 50
trr
dan hasil ujicoba variasi kedalaman kerak dapaf dibuat kurva antara TTO dan TTM, kemudian dilakukan fitting. Berikut Tabel I merupakan nilai TTO dan TTM dengan variasi kedalaman pada tiap
Tabel
l. Nilai TTO
-
tiap stasiun.
dan TTM dengan kedalaman kerak 30
ba.
Nama Stasiun DOY 207 CE3 CE2 CEI
Tobservasi (s) l l l.63
4
BF1
5
BF2
6 7
BG3
I14.98 I15,61
BG2
I 16,t 5
8
AG2
I16,38
9 10
BH1 畑 3
117,35 I 17.88 118,85
Stasiun fieismometer 1
うι つう
AH5
I I 1,93
113,19
tt5,7l
Tmodel (s) =3O km\ 1098251 l108810 1116707
(11
113_4452 113.9373 114_5376 115.5173 116.0605 117_4036 118_0754 118_8359
うｚ
13
14
AH4
ξυ
A12 A14 A13
119.3473 121.0100 121.6696 121_6953
19.08 120,14
1
l2t,t7 121,39 120.96
1219252
16
A11
17
t)) )1
122_9561
18
AJ2 AJl
121.88
123 1644
19
AK1
123、 63
AK4
123,78 125,75 124,73
1244044 1250314 1259380 1260343
20 う‘ うι
21
AK2 AK5
Berdasarkan rtfling ar,tlra nilai TTO dan TTM dengan variasi kedalalaman, maka dipilih estimasi kedalaman kerak di Jawa Tengah 30 tnr.
刀 ６ ２ ２ コ ３ ︲ Ｓ ● ２ ︲ ｍ 田 田
閲
国
田
繭
J●
a)
Gambar
5. Fitting antaraTlM (wama merah)
●k● 0
囲
¨
卸
勁
lEI
b)
dan TTO (wama biru)
Sumbu r pada Gambar 5a sebagai indeks yang menunjukkan posisi stasiun dan sumbu y sebagai nilai waktu tempuh gelombang antara sumber dengan stasiun. Sedangkan sumbu x pada Gambar 5b menunjukkan jarak masing - masing stasiun dengan sumber dan sumbu y sebagai nilai waktu
tempuh gelombang antara sumber dengan stasiun.
Hasil perhitungan kecepatan berdasarkan TTM menunjukkan bahwa semakin posisi stasiun menuju arah selatan, maka kecepatan akan semakin b€rtambah. Hal ini dapat diperkirakan bahwa semakin ke arah selatan Jawa Tengah, maka lapisan kerak semakin tebal. Sehingga dapat dikorelasikan bahwa semakin besar kecepatan yang melalui medium, maka semakin tebal lapisan medium tersebut. Begitu juga sebaliknya jika kecepatan s€makin menurun, maka lapisan medium yang dilalui juga semakin tipis. Sedangkan hasil perhitungan kecepatan menggunakan TTObservasi, juga mengalami bertambahnya kecepata-n. Akan tetapi pada stasiun AK5 mengalami p€nunrnan kecepatan dan kenaikan slowness, sehine€a dimungkinkan bahwa di stasiun AK5 memiliki ketebalan kerak lebih tipis dibandingkan dengan stasiun lainnya.
KESIMPIILAN Tclah bcrhas]dJakukan pemodclan antara l‐
Has]冨 M
「
M dan ttO yang mcnuttukkan pola yang salna.
untuk cstimasi kcdalaman kerak_DaH has‖ pemOdclan dipcrolch
tcrscbut di辟 赫
cstimasi kedalaman kerak bumi diJawa Tengah sckitar 30勧
.
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan tcdma kasth pcnulヽ salnpalkan kepada Dr Rcr Nat.Wiwi Suryanto,M Si sciaku pelnbimbing l dan Dr.Eng An Sottawan selaku pcmbむ ■bing II
DAFrAR PUSTAKA [1] Gatot Ydianto,2002,“ Stldi Dお pcsi gclombang pcrlllukaan untuk mcnentukan diskontinutt MOHOROⅥ CIC diJawa Tcngah“ ,■ sお ,POgram Studi S2 11mu Fisi転 Univcrsitas Gttah Mtt YoⅣ
山山
_
[2] HalniltOn,W,1981,`Tcctonts of Thc indoncsian Rcglon",Gι 物
[3]
勧 ″ ′η
1078,U.S Govcmmcnt Printing O籠 ∝
οl苺cal詢
"η
_
`′
Lay,T.dan T C_Wallace,1995,“ Modem Global Scismoloゴ ',Acadcmic Press,錨 Diego_
[4] Peter M.Shcarcr9 1999,“ Introduc■ on tO Scヽ molos",CambHdge Univcrsity Prcss,Satl Diego_
▲
口 申 Ⅲ/
