INVESTIGASI PERGERAKAN TANAH BERBASIS POLA KECEPATAN TANAH MAKSIMUM (PGV) AKIBAT GEMPA BUMI UNTUK IDENTIFIKASI STABILITAS WILAYAH

SEBAGAI SALAH SATU ACUAN PEMBANGUNAN INFRA STRUKTUR

Oleh : Lantu *) .Dewi Ika Kartika*) ,.Sabrianto Aswad*), Muh.Imran Tahir**)Disampaikan pada seminar Nasional Sains dan Teknik Universitas Nusa Cendana

Kupang 13 November 2012Email: geolantu@gmail.com

Hp:082188231452Program Studi Geofisika FMIPA Unhas Kampus Tamalanrea Km.10 Makassar 90245

ABSTRAK

Telah dilakukan investigasi aktivitas pergerakantanah akibat gempabumi tectonic berbasis analisis kecepatan tanah maksimum untuk identifikasi wilayah rawan bencana dan stabilitas lahan untuk keperluan pemetaan lokasi pembangunan infra struktu di pulau Sulawesi. Data gempa yang digunakan adalah data sejarah kegempaan di Pulau Sulawesi dari tahun 1900- 2009 yang berkekuatan 4.5 SR keatas .Data gempabumi dianalisis dengang menggunakan rumus yang dikembangkan oleh Yin-Min YU untuk menapatkan hubungan antara kecepatan tanah maksimum dengan intensitas gempabumi ,Hasil ;perhitungan kecepatan tanah Maksimum (PGV) dibuat sebagai basis data untuk mebuat peta kontur lokasi yang memiliki kecepatan tanah maksimum pada saat terjadi gempa bumi.Hasil Analisis menunjukkan bahwa sebagian besar wilaya Sulawesi Utara , Gorontalo, Sulawesi Tengah dan Sulawesi Barat memiliki kecepatan tanah maksimu yang tinggi dengn laju pergerakan taah berkisar 42.22 cm/dt ,sehingga direkomeendasikan pada wilayah untuk memiliki bangunan yang tahan gempa.

Kata kunci. : Gempabumi, intenssitas gempa dan keecepaatan tanah maksimum (PGV)

Abstract

The investigation of the activity of ground motion a couse of tectonic earthquake base on analylisis of peak ground velocity (PGV) to identify the disaster and land stability for infrastructure building requirement has been realize. The data of earthquake were recording from earthquake history in Sulawesi island from 1900 to 2009 with the intensity up the 4 .5 SR.To find relation between peak ground velocity with the earthquake intensity were using Yin-Min-Yu formula. From result of data analysis ang its interpretation were used as data base for realization counter map of peak ground velocity. Fom the calculation and data analysiswere s found that the North Sulawesi, Gorontalo, Central Sulawesi and west Sulawesi have the lagerst PGV about 42,22 cm/s and recommended the infrastructure building in thise area is the building earthquake protect .

Key word :earthquake, earthquake intensity and peak ground velocity.

*) PS Geofisika FMIPA Unhas ** ) Peneliti Pada Badan Meteorology dan Gefisika (BMG) Makassar

1

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu Negara yang memiliki aktifitas kegempaan yang cukup

tinggi dengan demikan juga memiliki resiko akibat bencana gempa juga besar. Hal ini

disebabkan karena Indonesia terletak pertemuan empat lempeng tektonik besar yang sangat aktif

yakni lempeng Eurasia, Lempeng Indo-Australia,lempeng Fasifik dan lempeng Filipina. Tia dari

empat lempeng tersebut bergerak saling mendekati menjepit Indoneesia yakni Lempengan

Eurasia bergerak dari utara ke selatan tenggara, lempeng Indo-Australia bergerak dari selatan ke

Utra dan Lempeng Pasifik dari arah Timur ke Barat daya. Peregerakan ini menyebabkan

Indonesia yang terletak diantara ketiganya menjadi kawasan yang rwntang akan geempabumi

merusak..Dan karena posisinya yang merupakan Negara kepulauan, maka bencana gempa di

darat dan di laut sering terjadi.

Pertambahan penduduk yang terus meningkat, pembangunan infrastruktur diperkotaan yang

menjulang tinggi serta eksplorasi air tanah yang cenderung tidak terkendali akan menyebabkan

terjadinya degeradasi struktur bawah permukaan yang cenderung menyebabkan stabilitas batuan

bawah permukaan menjadi labil. Dan bila ini terganggu lagi dengan kejadian gempa yang saat

ini makin sering terjadi akan menyebabkan persoalan yang semakin sulit pada bangunan

infrastruktur khusunya pada bangunan berbobot tinggi sebagai akibat dari getaran yang

ditimbulkan oleh gempa. Oleh karena itu studi kegempaan sebagai salah satu parameter penting

dalam perencanaan tataguna lahan , harus menajdi salah satu acuan dalam pembangunan infra

struktur. Pada zona tumbukan bila massa jenis kedua lempeng tidak sama, maka pada zona batas

kedua lempeng cenderung melipat ke atas .Hasil aktivitas tektonik semacam ini adalah berupa

pegunungan lipatan yang menimbulkan gempa dangkal yang berpusat pada kedalaman kurang

dari 60 km. Pada zona subduksi kedua lempeng yang bertumbukan mempunyai densitas yang

berbeda ,(misalnya lempeng benua dan lempeng samudra). Lempeng yang densitasnya lebih

besar akan menunjam di bawah lempeng yang densitasnya lebih keci .Hasuil aktivitas semacam

ini adalah munculnya gunung-gunung berapi . Dan zona divergen dimana lempeng bergerak

saling menjauh yang mengakibatkan selubung dan material naik ke atas akan membentuik lantai

samudera baru.

I.2.Landasan Teori

2

I.2.1 Kondisi Kegempaan Pulau Sulawesi

Pulau Sulawesi adalah salah satu pulau dalam wilayah Indonesia yang terletak antara pulau

Klimantan, kepulauan Maluku ,Negara Filipina dan Laut Flores.dengan luas 174,600 km2.Pulau

Sulawesi merupakan pulau terbesar ke 11 di dunia. Bagi beberapa Ilmuan ,khususnya ahli

geology dan kebumian, pulau Sulawesi tidak hanya menarik sebagai objek penelitian karena

mempunyai himpunan bebatuan dari segala jenis dan tingkatan umur yang kompleks

mempunyai beberapa sumber daya alam yang melimpah ,akan tetapi pulau Sulawesi juga

mempunyai kondisi kegempaan yang sangat fenomenal .Pulau Sulawesi merupakan salah satu

pulau yang menglami proses tektonik yang sangat kompleks dalam waktu geologi.Bentuk pulau

ini yang menyerupai huruf K setidaknya memberikan gambaran bahwa pulau ini mempunyai

karakteristik yang berbeda dengan pulau lain.khususnya kondisi geologi.Kondisi kegempaan

suatu daerah sangat berhubungan kondisi tektonik didaerah tersebut , dengan kata lain semakin

rumit dan kompleks proses tektonik smakin tinggi kondisi seismitas wilayah tersebut, Hal

tersebut secara empiris telah banyak dibuktikan oleh banyak ahli di dunia yang menggunakan

pendekatan teori tektonik lempeng. Dengan teori ini di jelaskan bahwa arus konveksi yang

berada di astenosfer bergerak ,ikut menggerakan lapisan litosfer yang menyusun permukaan

bumi..pergerakan tersebut ada yang bersifat divergen (saling menjauh), konvergen(saling

mendekat dan transform (saling bersinggungan). Masing tipe pergerakan tersebut kemudian

membentuk suatu morpologi.

Kondisi tektonik ini sangat mempengaruhi aktivitas kegempaan dan berpengaruh besar terhadap

intensitas gempabumi yang dirasakan di Sulawesi .Menurut peta seismotektonik di pulau

Sulawesi terdapat beberapa sesar dan patahan yang menyebabkan aktivitas di daerah ini .

Patahan tersebut adalah :

a. Patahan Gorontalo dan patahan Palu Koro melintasi Sulawesi Utara, melalui Gorontalo

dan Sulawesi tengah kea rah Sulawesi ttenggar

b. Patahan Saddang :MelintasI Sulawesi Barat, Sulawesi Selatan bagian Tengah sampai

pulau selayar

c. Parit-parit lubuk laut diselat Makassar dan lubuk diteluk Bone

d. Beberapa anak patahan yang berada di darat maupun dilaut.

Dari peta sebaran epsenter aktivitas tertinggi berada dibagian Sulawesi Utara, dan Gorontalo

yang kemungkinan besar dipengaruhi oleh patahan Gorongtalo dan patahan Palu Koro sedang di

3

Sulawesi Bagian Barat dan Selatan kemungkinan dipengaruhi oleh patahan Saddang. Tatanan

tektonik regional Sulawesi digambarkan seperti peta berikut

Gbr.1 Tatanan Tektonik RegionalSulawesi (E.Kertapati 2004)

gbr.2 peta distribusi episenter gempabumi wilayah sulawesi 1900- 2010Tujuan

4

Tujuan penelitian adalah untuk menghitung nilai kecepatan getaran tanah maksimum dan

memetakan sampai sejauh mana efek dari kecepatann getaran tersebut .dapat mempengaruhi

stabilitas tanah.

I.2.2 Kecepatan Getaran Tanah Maksimum (Peak Ground Velocity PGV)

Setiap kejadian gempabumi akan dicatat oleh alat pencatat gempa yang menggambarkan

karakteristik propagasi gelombang seismik yang timbul karena getaran tanah akibat gempabumi

Dari kejadian gempa tersebut dapat diperoleh informasi kecepatan getaran tanah maksimum

(PGV) .Kecepatan getaran tanah maksimum adalah nilai kecepatan getaran tanah terbesar pada

permukaan yang pernah terjadi di suatu wilayah dalam suatu priode tertentu akibat getaran

gempabumi. Semakin besar besar nilai PGV yang pernah terjadi disuatu tempat ,maka semakin

besar resiko gempa yang akan terjadi dikemudian hari. Besarnya nilai kecepatan getaran tanah

maksimum disuatu tenpat dapat dipengaruhi beberapa faktor antara lain : Magnetudo, jarak

hiposenter ,jarak episenter , kondisi geologi dan geografis, rigiditas dan sifat elastic batuan pada

lapisan bawah permukaan. Ada beberapa rumusan empiris dari kecepatan getaran tanah

maksimum diantaranya yang diruimuskan oleh Yin-Min-Wu 1999) sebagai berikut :

PGV =e( I 1.89

2.14 ) (1)

Dimana I=I 0 eb∆ (2)

Dimana ∆= jarak episenter

b = koefisien dissipasi

Io = intensitas sumber gempa = 1.5 ( M-0.5)

I = intensitas pada jarak episenter (stasiun pengamatan)

Skala intensitas kegempaan berdasar nilai PGV oleh David J Wild 1998 dirumuskan sebagai :

MMI= 3,48 log PGV + 2,32 (3)

MMI dalam skala Mercaali dan PGV dalam cm/s

Faktor attenusi b dihitung dengan menggunakan persamaan regresi linier sebagai berikut:

5

b=n∑ xy−∑ x∑ y

n∑ x2−(∑ x )2 (4)

n= jumlah wilayah yang terkena dampak dari gempa bumi, x = jarak pusat gempa dengan

wilayah yang terkena dampak gempa dan y=ln I x dengan I x=intensitas dalam skala MMI

(5)

Rumusan empiris yang menghubungkan antara PGV dan intensitas dapat pula digunakan untuk

memprediksi kerusakan akibat gempa bumi terutama untuk bangunan bertingkat yang

merupakan ciri khas pemukman masyarakat modern (wu 2002)

II. Metodologi1. Lokasi penelitian adalah wilayah sulawesi dengan koordinat geografi terletak 1.5o LU -

7oLS dan 118.5o BT -126oBT

2. Data yang digunakan adalah data hasil rekaman seismograf gempa yang diperoleh dari

Badan MeteorologiKlimatologi dan Geofisika Wilayah IV Makassar meliputi Wilayah

Pulau Sulaweis dari tahun 1900 – 2010

3. Membagi wilayah enelitian dengan grid berukuran 0.5o x0.5o dalam pengukuran

diperoleh 270 grid kordinat lintang-bujur setiap hgrid diasumsikan sebagai titik amat.

4. Menghitung jarak episenter kesetiap koordinat grid dan kemudian memilih nilai

magnetudo pada skala 4.5 SR ke atas.

5. Mengitung intensitas gempa titik episenter dan titik amat dan selanjutnya menghitung

nilai kecepatan getaran tanah maksimum (PGV)

6. Hasil perhitungan PGV kemudian dibuat peta kontur PGV vs koordinat titik amat.

7. Hasil pemetaan komtur PGV akan menjadi dasar dalam penilaian stabilitas wilayah dan

potensi terjadinya kerusakan bila swaktu terjadi lagi gempa pada waktu yang akan datang

III.Hasil dan PembahasanHasil perhitungan kecepatan getaran tanah maksimum pada wilayah penelitian yang

kemudian di bagi atas 5 wilayah diperoleh bahwa

1. Wilayah sulawesi utara dan Gorontalo pada setiap kejadian gempa pada priode

tersebut nilai kecepatan getaran tanah maksimu terbesar adalah 42.22 cm/s dan

terkecil adalah 9.98 cm/s.Gempabumi yang memiliki nilai PGV terbesar terjadi

6

padaa tanggal 21 Januari 2007 .Kedalam sumber gempabumi berkisara 51 km

dengan magnetudo gempa 6.5 SR dengan koordinat episenter 1.18o LU dan 126o BT.

Gempabumi berpengaruh besar pada Manado,Gorontalo, Tondano dan Bitung .Ini

ditandai dengan banyaknya bangunan infrastruktur yang rusak akibat gempa

tersebut..Berdasar peta kontur PGV ,daerah inilah yang nilai kecepatan getaran tanah

maksimumnya paling tinggi.

1. Di wilayah Sulawesi tengah nilai kecepatan getaran tanah maksimum adalah 42.73 cm/s

dan terkecil adalah 4.68 cm/s. Gempabumi yang memiliki nilai PGV terbesar terjadi

pada tanggal 4 Mei 2000 dengan kedalam umber gempa 68 km dengan magnetudo 6.5

SR , pada koordinat 1.65o LS dan 123.79o BT .Wilayah terkena dampak dari gempa ini

adalah toli-Toli, Palu ,Luwu dan terutama pulau Banggai.banyak korban tewas dan

infrastruktur yang rusak akibat gempa ini.

2. Diwilayah Sulawesi Barat gempa dengan magnetudo 6.1 SR yang tejadi pada 21

Pebruari 1969 dengan kedlalaman sumber 13 km pada koordinat episenter 2.85o LS dan

118.81 BT merupakan dngan kecepatan maksimum getaran paling besar yakni 33.90

cm/s .Wilayah terkena dampak paling besar akibat gempa ini adalah Majene dan

Mamuju .puasat gempa di wilayah perairan selat makassar dang tergolong

besar ,sehingga menimbulkan tsunami.Wilayah sulawesi barat termasuk wilayah rawan

gempa dengan sumber dangkal biasanya epesenternya di wilayah perairan .seperti yang

terjadi pada 16 Juni 2010 gempa yang terjadi pada kedalaman 13 km dengan

magnetudo5,2 SR dengan episenter berkisar 15 km dari garis pantai. Walaupun

magnetudo kecil tapi sumber dangkal efeknya bisa besar.

3. Diwilayah Sulawesi selatan gempa dengan magnetudo dan PGV besar terjadi tanggal

28 September 1997 dengan magnetudo 6 SR dan pusat gempa pada koordinat 3.91oLS

dan 119.7o BT pada kedalaman 33 km .pusat gempa berada isekitar kota Pirang .Banyak

bangunan di kota pinrang rusak parah akibat gempa .Kecepatan getaran maksimum

yang dihasilan adalah27.53 cm/s dan kecepatan getaran minimum pada wilayah ini

adalah 4.40 cm/s

4. Di wilayah sulawesi Tenggara gempabumi yang terjadi pada 15 Merupakan gempa

besar dengan magnetudo 6 SR psda kedalaman 33 km dengan posisi sumber berada

7

4,40o dan 124,26o nilai kecepatan maksimum adalah 23,4 cm/s MMI dalam skala

Mercali dan PGV dalam cm/s

Gbr.3 Peta kontur penyebaran PGV wilayah Sulawesi

8

gbr.4. peta citra enyebaran PGV wilayah sulawesi

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan 1. Hasil investigasi menunjukkan bahwa selama tahun 1900 s/d tahun 2009 telah terjadi

sebanyak 532 kali gempa dengan magentudo antara 2.5 SR s/d 7.8 SR dengan

kedalaman sumber gempa antara belasan km s/d ratusan km Dari jumlah kejadian

tersebut ada sekitar 88 gempa memiliki magnetudo lebih besar dari 4.5 SR

2. Kecepatan getaran maksimum tanah yang paling besar terjadi di wilayah Slawesi Utara

dan Gorontalo yaknik berkisar 42.22 cm /s dan terkecil di wilaya sulawesi tenggara

yakni 23.44 cm/s

3. Selai magnetudo n ilai kecepatan maksimum sangat dipengaruhi oleh kedalaman

sumber yang kecil dan jarak episenter terhadap wilayah yang ditinjau

4. Adanya patahan regional yang aktif, banyak mempengaruhi aktivitas tektonik stabilitas

beberapa wilayah di pulau sulawesi

5. Ada keterkaitan yang kuat antara nilai kecepatan tanah maaksimum (PGV) dengan nilai

percepatan tang maksimum (PGA)

Saran

Wilayah dengan kecepatan getaran tanah maksimum disaran untuk tidak dimanfaatkan

untuk pembangunan infrastruk berbobot besar dan bertingkat serta bangunan infrastruktur

untuk fasilitas umum misal sekola, pasar . Karena wilayah ini dikategorakan sebagai

wilayah tidak ini rawan terhadap gempa merusak.

V.Ucapan terimah kasih

Pada kesempatan ini pemakalah menghaturkan terima kasih yang sebanyak-banyaknya

kepada:

9

Panitia seminar sains dan teknik dan pimpinan Fak.Sains dan Teknik serta pimpinan

Universitas Nusa Cendana atas kesediaan dan dengan penuh keramah tamaan menrima

dan menfasilitasi kami unuk mepresentasikan makalah kami

Pimpinan Fak. MIPA dan Universitas Hasanuddin yang telah membantu kami memberi

dana transportasi dan ,Lumsum untuk ikut seminr sains dan tekik di Universitas Nusa

cendana ini,

Lembaga Meteorologi ,klimatologi dan Geofiska Wilayah IV makassar yang telah

membantu kami dalam pengumpulan data penelitian ini

.Semoga segala bantuan dan dukungan yang diberikan mendapat balasan yang berlipat

ganda dari Allah SWT.

V. Daftar Pustaka David J Wuld; H.Kanamri ,1999 “ Relationship between peak ground acceleration and

peak ground velocity and modified Mercalli intensity in California” Earthquake Spectra

vol.1 no.33

Idawati ,Lantu 2009 “ Pemetaan Zonasi gempabumi berbasis pola penyebaran

Gempa dan percepatan tgetaran tanah maksimum untuk keperluan mitigasi resiko

bencana alam” proceding Seminar Nasional FMIPA Univesrsitas Terbuka r 2009

Kirbani Sri Brotopuspito dkk 2006” Percepatan Tanah Maksimum Daerah Istimewa

Jogyakarta 1943-2005 “Jurnal Geofisika 2006

S.Akkar and O.Ozen 2005 “ Effect of peak Ground Velocity on Deformation Demand

for SDOF System”Earthquake Engeneering and structur dynamic vol.34 p1551-1571

Yih Min Wu et al 2001 “ Near Real Time mapping of peak Ground Acceleration and

Peak Ground velocity following Strong Earthquake “ Seismology of America vol.91.

no.5 pp 1218-1228

10