ANALISIS KEAKTIFAN DAN RESIKO GEMPA BUMI

PADA ZONA SUBDUKSI DAERAH

PULAU SUMATERA DAN SEKITARNYA DENGAN METODE LEAST SQUARE

Disusun Oleh :

ABDILLAH

NIM : 104097003102

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010 M/1431 H

i

ANALISIS KEAKTIFAN DAN RESIKO GEMPA BUMI

PADA ZONA SUBDUKSI DAERAH

PULAU SUMATERA DAN SEKITARNYA

DENGAN METODE LEAST SQUARE

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar

Sarjana Sains

Pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Disusun Oleh :

ABDILLAH

104097003102

Menyetujui,

Pembimbing I

Drs. Sutrisno, M.Si Nip. : 195902021982031005

mbimbing 2

Nip. : 150 321 586

Mengetahui, Ketua Program Studi Fisika

Drs. Sutrisno, M.Si Nip. : 195902021982031005

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul Analisis Keaktifan Dan Resiko Gempa Bumi Pada Zona Subduksi Daerah Pulau Sumatera Dan Sekitarnya Dengan Metode Least Square telah diuji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Selasa, 17 Maret 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Jurusan Fisika.

Jakarta, Maret 2010

Tim Penguji

,

Penguji I Penguji II

Tati Zera, M.Si Dr. Ir. Agus Budiono, M.T.

NIP. 196906082005012002 NIP. 196202201990031002

Mengetahui,

Dekan Fak. Sains dan Teknologi Ketua Jurusan Fisika

Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Drs. Sutrisno, M.Si

NIP. 150 317 956 NIP. 195902021982031005

i

v

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR-

BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN

SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI

ATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, Maret 2010

Abdillah 104097003102

v

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim

Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Taala

atas seluruh rahmat dan karunia-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga

penulis dapat melaksanakan penelitian skripsi ini dan menyelesaikan penulisannya

dengan lancar. Shalawat serta salam selalu tersampaikan kepada Rasulullah

ShalallahuAlaihi Wasallam, keluarganya, sahabatnya, serta pengikutnya yang

setia hingga akhir zaman.

Skripsi ini berjudul Analisis Keaktifan dan Resiko Gempa Bumi

Pada Zona Subduksi Daerah Pulau Sumatera Dan Sekitarnya Dengan

Metode Least Square, yang disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam

menyelesaikan program S1 pada Program Studi Fisika di Universitas Islam Negeri

Syarif Hidayatullah Jakarta.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Bapak Drs. Sutrisno, M.Si sebagai Pembimbing I penulis yang telah

memberi banyak masukan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Edi Sanjaya, M.Si sebagai pembimbing II penulis yang juga telah

memberikan banyak bantuan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

viii

4. Ayahanda dan Ibunda tercinta serta keluargaku tersayang yang telah

memberikan perhatian, dukungan, dan motivasi sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

5. Kawan-kawan seperjuanganku : Abdul Rozak, Dewi, Ikeu, Anto, Fian,

Ade, Barqun, Chaerul, Hari, Yana, Iid, Dijah, Heru, Topan, Azwar,

Fathullah, Meta, Sony, Rijal, Afham.

6. Artadi dan Fadli Yusuf yang telah memberikan banyak informasi dan

bantuan dalam proses pengerjaan skripsi.

7. Teman-teman Kostan telah membantu menghilangkan kejenuhan penulis

ketika menyusun skripsi, terutama Ade, Iid dan Aphank.

8. Adik adik kelasku angkatan 2004 2009, terutama Taufik, Adang serta

tim Futsal HIMAFI, semoga kita selalu sukses.

Akhir kata tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan skripsi ini

dan penulis mengharapkan kritik serta saran yang membangun dari pembaca

untuk penulisan laporan yang lebih baik lagi. Kritik dan saran dapat disampaikan

ke penulis melalui e-mail: Nara_67@yahoo.com semoga skripsi ini dengan izin

Allah dapat bermanfaat bagi semua pembaca. Amin.

Ciputat, Maret 2009

Abdul Rojak

ix

DAFTAR ISI

Halaman Sampul ..................................................................................................... i

Halaman Judul ........................................................................................................ ii

Halaman Persetujuan Pembimbing ....................................................................... iii

Halaman Pengesahan Ujian ................................................................................... iv

Halaman Pernyataan ................................................................................................v

Abstrak .................................................................................................................. vi

Kata Pengantar .................................................................................................... viii

Daftar Isi ..................................................................................................................x

Daftar Gambar ..................................................................................................... xiii

Daftar Tabel ......................................................................................................... xv

Daftar Lampiran .................................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................. 1

1.2

Perumusan Masalah ....................................................................

3

1.3

Batasan Masalah ..........................................................................

4

1.4

Tujuan Penelitian ........................................................................

4

1.5

Manfaat Penelitian ......................................................................

4

1.6

Sistematika Penulisan ..................................................................

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6

2.1 Gempa Bumi ............................................................................... 6

2.2 Gelombang Gempa Bumi .......................................................... 10

2.3 Parameter Gempa Bumi dan Penentuannya ................................ 12

2.4 Mitigasi ....................................................................................... 13

2.5 Persamaan Hubungan Gutenberg dan Richter ............................ 16

2.6 Metode Perhitungan Nilai a dan b ............................................... 17

2.6.1 Metode Kuadrat Terkecil (Least Square) ........................ 17

2.6.2 Metode Likelihood Maksimum ....................................... 19

2.7 Standar Deviasi 20

2.8 Indeks Seimisitas . 21

2.9 Probabilitas kejadian Gempa Bumi . 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 24

3.1 Tempat Dan Waktu .................................................................... 24

3.2 Ruang Lingkup Penelitian .............................................................24

3.2 Pengumpulan Data ...................................................................... 25

3.3 Pengolahan Data .......................................................................... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 29

4.1 Hasil Penelitian ........................................................................... 29

4.2 Pembahasan ................................................................................. 65

BAB V PENUTUP .............................................................................................. 68

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 68

5.2 Saran ............................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................71

LAMPIRAN ..........................................................................................................73

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses Terjadinya Gempa Tektonik .................................................. 7

Gambar 2.2 Jenis-jenis Pergerakan Lempeng ....................................................... 8

Gambar 2.3 Grafity Fault ...................................................................................... 8

Gambar 2.4 Trust Fault ......................................................................................... 9

Gambar 2.5 Strike Slip Fault ................................................................................. 9

Gambar 2.6 Oblique Slip Fault ........................................................................... 10

Gambar 2.7 Gelombang P dan S ......................................................................... 11

Gambar 2.8 Gelombang Love dan Rayleigh .........................................................12

Gambar 2.9 Jaringan Pengamatan Gempa Bumi Di Indonesia ........................... 15

Gambar 3.1 Peta Pembagian Wilayah Penelitian 25

Gambar 4.1 Peta Seismisitas Daerah Pulau Sumatera ........................................ 28

Gambar 4.2 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah I 29

Gambar 4.3 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah I . 30

Gambar 4.4 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah II 31

Gambar 4.5 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah II. 32

Gambar 4.6 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah III 33

Gambar 4.7 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah III 33

Gambar 4.8 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah IV 34

Gambar 4.9 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah IV 34

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah I .............................................. 40

Tabel 4.2 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah II.............................................. 43

Tabel 4.3 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah III ............................................ 46

Tabel 4.4 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah IV ............................................ 59

Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Perhitungan b value dan Stndar Deviasi Pada Tiap-

tiap Wilayah ....................................................................................... 50

Tabel 4.7 Perbandingan Parameter Aktivitas Gempa dan Nilai Indeks Seismisitas

Tiap-tiap Wilayah................................................................................................. 52

Tabel 4.8 Perbandingan Kemungkinan kejadian Gempa berdasarkan T (Tahun)

dan Nilai Rata-Rata Periode Ulang Pada Tiap-Tiap Wilayah............ 58

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Data Gempa Bumi Wilayah I ................................................ 66

Lampiran 2. Tabel Data Gempa Bumi Wilayah II ............................................... 77

Lampiran 3. Tabel Data Gempa Bumi Wilayah III.............................................. 85

Lampiran 4. Tabel Data Gempa Bumi Wilayah IV ............................................. 97

Lampiran 5. Tabel Peta Seismisitas Gempa Bumi Wilayah Sumatera Dan

Sekitrnya Periode Tahun 1970-2008 ........................................... 103

64

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar belakang

Kepulauan Indonesia termasuk salah satu negara yang rawan terhadap

bencana gempa bumi, karena didorong oleh dua lempeng tektonik Samudera yang

sangat aktif yakni lempeng tektonik Samudera Hindia-Australia dari sebelah

selatan dan lempeng tektonik Samudera Pasifik dari sebelah timur. Lempeng

tektonik Samudera Hindia-Australia tersebut di atas bergerak mendorong

Kepulauan Indonesia yang merupakan bagian dari lempeng tektonik benua Eropa

Asia ke arah timur dengan kecepatan rata-rata 7.5 mm/tahun, sedangkan

lempeng tektonik Samudera Pasifik mendorong Kepulauan Indonesia ke arah

barat dengan kecepatan rata-rata 10,5 mm/tahun.

Sebagai akibat tumbukan kedua mandala tektonik tersebut, Kepulauan

Indonesia mempunyai tatanan keseismotektonikan yang komplek dengan ciri

kerawanan bencana gempa bumi yang cukup tinggi. Hal tersebut di atas

dicerminkan dengan dikenal adanya patahan-patahan aktif seperti patahan aktif

Sumatera dan patahan aktif Mentawai (Sumatera), Cimandiri, Citandui, Unggaran,

Lasem (Jawa), Meratus (Kalimantan), Walanai-Paternoster, Palu-Koro, Gorontalo

(Sulawesi), Sorong dan Tarera-Aiduna (Papua) serta patahan aktif busur belakang

Flores (Nusa Tenggara). Patahan-patahan aktif ini merupakan lajur sumber gempa

bumi yang sangat potensial, beberapa diantaranya melewati kota-kota besar

seperti Banda Aceh, Tarutung, Bukit Tinggi, Kerinci, Liwa (Sumatera).

2

Sedangkan di Sulawesi patahan aktif dijumpai melalui kota Palu, Gorontalo dan

Kendari.

Penunjaman mengakibatkan terjadinya evolusi tatanan kerak bumi dan

terbentuknya zona rawan gempa. Salah satunya daerah pulau Sumatera, dari

tinjauan tektonik dan distribusi kegempaan dapat dilihat secara umum daerah

pulau Sumatera memiliki resiko tinggi terhadap gempa bumi, namun dengan

metode statistic dapat diketahui secara numeric tingkat kegempaan, indeks

seismisitas, tingkat resiko gempa dan periode ulang gempa untuk magnitude

tertentu pada suatu daerah.

Peta distribusi gempa bumi dan peta tektonik hanya memberikan

gambaran tingkat resiko gempa suatu daerah secara kualitatif. Untuk mengetahui

tingkat resiko gempa secara kuantitatif digunakan metode statistik. Resiko gempa

yang dimaksud dalam penelitian ini hanya mempertimbangkan tingkat seismisitas

suatu daerah tanpa menyertakan faktor lain seperti geologis, kualitas infrastruktur,

kepadatan penduduk dan sebagainya.

Sebagai salah satu wilayah yang paling rawan terhadap bencana gempa

bumi, maka diperlukan metode yang tepat guna memperkirakan daerah-daerah di

pulau Sumatera yang rawan terhadap gempa bumi khususnya gempa bumi besar.

Studi untuk mengetahui distribusi ruang (space distribution) daerah rawan akan

menjadi penting jika dihubungkan dengan berbagai kepentingan baik yang

berhubungan langsung dengan kehidupan manusia maupun penelitian.

Suatu daerah dapat dikatakan memiliki tingkat aktivitas gempa bumi yang

tinggi jika b value nya besar, dimana b value dipengaruhi oleh magnitudo dan

3

frekuensi gempa yang terjadi. b value berkaitan langsung dengan karakteristik

tektonik dari setiap daerah dan menunjukkan parameter seismotektonik pada

daerah tersebut.

Estimasi b value dengan cara penerapan radius konstan, di Indonesia

memberikan hasil yang kurang refresentatif. Hal ini dikarenakan relatif pendeknya

periode pengamatan atau sangat minimnya data katalog gempa yang dimiliki.

Disamping itu, sangat jarang dilakukan pencatatan gempa-gempa yang

bermagnitudo kecil sehingga sebaran data dalam ruang akan cenderung

mengalami clustering jika magnitudo yang relatif kecil ini diikut sertakan dalam

perhitungan b value.

Berdasarkan asumsi diatas maka perlu untuk diteliti hubungan b value

dengan magnitudo besar (biasanya magnitude tersebut di atas 5 skala ricther)

dengan frekuensi gempa bumi agar diketahui tingkat keaktifan gempa secara

nyata dengan menggunakan metode least square.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana tingkat seismisitas (resiko gempa bumi) di daerah pulau

Sumatera dan sekitarnya?

2. Seberapa besarkah probabilitas gempa di daerah tersebut?

3. Bagaimana perbandingan keaktifan gempa bumi untuk setiap wilayah

penelitian di daerah pulau Sumatera dan sekitarnya?

4

1.3. Batasan Masalah

Penulisan ini difokuskan pada penentuan b value dengan menggunakan

metode Least Square, indeks seismisitas, periodisitas dan probabilitas gempa

bumi di daerah pulau Sumatera dan sekitarnya yang dibatasi oleh koordinat 5.00

LU 6.00 LS dan 96.00 BT 106.00 BT. Data yang digunakan adalah data gempa

selama 38 tahun dari tahun 1970-2008 dengan Magnitudo 5.0 dan kedalaman

100 km yang didapat dari situs http://neic.usgs.gov/neis/epic_rect dan

International Seismological Center (ISC) serta Badan Meteorologi Klimatologi

dan Geofisika (BMKG).

I.4. Tujuan Penelitian

Tujuan yang akan dicapai dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Mengetahui tingkat seismisitas di daerah pulau Sumatera dan sekitarnya

2. Mengetahui probabilitas terjadinya gempa bumi di zona tersebut

3. Mengetahui perbandingan keaktifan gempa untuk setiap wilayah penelitian

yang berada di daerah pulau Sumatera dan sekitarnya

1.5. Manfaat Penelitian

1. Mitigasi bencana gempa khususnya di daerah pulau Sumatera dan

sekitarnya

2. Info resiko kegempaan untuk pembangunan khususnya bagi Dinas

Pekerjaan Umum di daerah tersebut

3. Bagi lembaga Asuransi dalam hal asuransi gedung-gedung bertingkat

5

4. Sebagai bahan rujukan untuk penelitian selanjutnya

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan skripsi ini dibagi menjadi lima bab, secara

singkat akan diuraikan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN, yang berisi tentang latar belakang penelitian,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian

serta sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA, berisi tentang gempa bumi dan mitigasi

bencana, hubungan frekuensi dan magnitude, fungsi metode least

square, model penentuan indeks, seismisitas dan probabilitas gempa.

BAB III : METODE PENELITIAN, berisi tentang data yang diperlukan

dalam penelitian dan tahapan-tahapan dalam mengolah data tersebut.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN, berisi tentang hasil penelitian

dan pembahasannya.

BAB V : PENUTUP, Pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil uraian

permasalahan yang dikemukakan serta saran yang bermanfaat untuk

hasil yang didapat dari penelitian dan dibagian akhir dilengkapi

dengan daftar pustaka dan lampiran.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gempa Bumi

Gempa bumi dalam arti umum adalah peristiwa bergetarnya permukaan

bumi yang ditimbulkan oleh pelepasan energi dalam bentuk gelombang pada

lapisan kerak bumi seperti patahan permukaan, gerakan tanah, goncangan tanah,

pelulukan dan bentuk lain dari retakan tanah serta tsunami. Ketika gelombang ini

mencapai permukaan bumi, getarannya dapat merusak atau tidak tergantung pada:

kekuatan sumber (magnitude), posisi dan kedalaman sumber gempa, kondisi

geologi setempat serta kualitas bangunan yang ada di daerah tersebut.

Gempa bumi dapat diakibatkan oleh beberapa sebab, yaitu :

1. Letusan gunung berapi (gempa vulkanik) merupakan gempa bumi yang

disebabkan oleh aktivitas magma dan gas di dalam dapur magma

(Batholit) gunung api tersebut. Pada umumnya intensitasnya relatif kecil

dengan radius getaran tidak akan melebihi 30 km.

2. Runtuhan gua kapur atau daerah tambang (gempa runtuhan) merupakan

gempa bumi yang disebabkan oleh terjadinya runtuhan di dalam bumi

(biasanya dari daerah kapur, gua kapur dan tempat pertambangan lainnya),

kekuatannya biasanya kecil.

7

3. Ledakan nuklir (gempa buatan) merupakan gempa bumi yang disebabkan

oleh ledakan nuklir, kekuatannya tergantung kuat atau tidaknya ledakan

nuklir tersebut.

4. Patahnya struktur lapisan batuan (gempa tektonik) merupakan gempa bumi

yang disebabkan oleh patahnya suatu struktur lapisan batuan akibat adanya

stress yang bekerja terus menerus, kekuatannya relatif lebih besar dan

pada beberapa kondisi dapat mengakibatkan kerusakan yang serius di

permukaan bumi.

Gempa bumi tektonik pada dasarnya merupakan proses pelepasan energi

akibat terjadinya patahan pada batuan kerak bumi. Energi menjalar dalam medium

bumi dalam bentuk gelombang seismik. Gelombang ini menjalar ke segala arah

yang diantaranya tercatat di suatu stasiun pada seismogram. Gempa ini hanya

terjadi di daerah pertemuan lempeng tektonik, daerah patahan/sesar aktif dan

daerah pemekaran lempeng tektonik.

Gambar 2.1 Proses Terjadinya Gempa Tektonik

Ada tiga jenis pergerakan lempeng tektonik, yaitu

1. Saling mendekati dan bertubrukan (convergent).

2. Saling menjauhi (divergent)

3. Saling berpapasan (transform)

8

Gambar 2.2 Jenis-jenis pergerakan lempeng

Mekanisme terjadinya gempa bumi disebabkan oleh pergeseran batuan

baik dipermukaan maupun di dalam bumi sehingga proses terjadinya sangat erat

kaitannya dengan patahan. Secara umum pergerakan dasar fault (patahan) adalah

sebagai berikut:

a. Dip Slip Fault (Patahan Miring), dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

Gravity Fault (Patahan Turun)

Yaitu blok atas bergerak relatif terhadap blok dibawahnya.

Hal ini disebabkan oleh gaya kompresi dan umumnya

mempunyai sudut 450

9

naik. Hal ini karena adanya gaya tension, umumnya

mempunyai sudut 00

10

Gambar 2.6. Oblique Slip Fault

Karena pada blok-blok patahan (fault) terdapat stress maka akan terjadi

perubahan bentuk patahan seperti pada gambar-gambar diatas. Akibat stress yang

terakumulasi secara terus menerus maka blok patahan yang paling lemah akan

mengalami slip. Pergeseran fault secara tiba-tiba tersebut akan menimbulkan

gelombang gempa bumi yang menjalar ke segala arah.

2.2 Gelombang Gempa Bumi.

Gelombang gempa bumi adalah segala gelombang yang dapat tercatat oleh

seismograph kecuali gerakan-gerakan yang disebabkan karena adanya gangguan

alat (noise). Berdasarkan jenis penjalarannya gelombang gempa bumi di bagi

menjadi 2 (dua) tipe utama, yaitu :

1. Body Waves (gelombang badan), gelombang yang menjalar melalui bagian

dalam bumi, terdiri dari dua macam gelombang yaitu :

a) Gelombang Primer (P), gerakan partikelnya searah dengan arah

penjalarannya. Gelombang ini disebut gelombang longitudinal atau

gelombang kompresional akibat partikel mengalami kompresi saat

penjalarannya. Gelombang Primer (P) mempunyai kecepatan terbesar

dan muncul pertama kali di seismogram.

11

b) Gelombang sekunder (S), gerakan partikelnya tegak lurus dengan arah

penjalarannya sehingga dikenal dengan gelombang transversal.

Pergerakan material adalah menggeser (shearing) dan berputar (rotasi)

selagi gelombang menjalar melewatinya, tetapi tidak merubah

volumenya. Gelombang S mempunyai kecepatan lebih kecil daripada

gelombang P dan muncul di seismogram setelah gelombang P.

Gambar 2.7 Gelombang P dan S

2. Surfaces Wafes (gelombang permukaan), gelombang yang menjalar

sepanjang permukaan bumi, yang terdiri dari :

a. Gelombang Love (L)

Gelombang love merupakan gelombang yang gerakan partikelnya

sama dengan gelombang SH (Transversal Longitudinal).

b. Gelombang Rayleigh (R)

Gelombang dimana gerakan partikelnya menyerupai ellips dan bidang

ellips ini berdiri vertikal dan berhimpit dengan penjalaran gelombang.

12

Gambar 2.8 Gelombang Love dan Rayleigh

2.3 Parameter Gempa Bumi dan penentuannya

Parameter gempa bumi atau lebih luas lagi disebut dengan gelombang

seismik yang disebabkan karena terjadinya gempa bumi, adalah sebagai berikut :

1. Lintang dan bujur episenter (titik pada permukaan bumi yang terletak

vertikal diatas pusat gempa)

2. Kedalaman pusat gempa (hypocenter)

3. Waktu kejadian (original time dari sumber gelombang tersebut)

4. Kekuatan gempa (magnitude atau energi gelombang seismik yang

dipancarkan)

Untuk menghitung parameter 1 s/d 3 yang diperlukan hanyalah

pengamatan waktu saja (misalnya waktu datangnya gelombang seismik di

beberapa stasiun), sedangkan parameter 4 memerlukan data amplitude dan

periode.

Parameter ukuran besarnya gempa bumi biasanya dinyatakan dengan

magnitude dalam skala Richter dimana besaran ini terkait dengan energi yang

13

dilepaskan di pusat gempa. Besarnya magnitude umumnya ditentukan dengan

persamaan matematika dari data amplitude, periode gelombang pada seismogram

dan jarak episenter gempa bumi.

Konsep magnitude gempa bumi berdasarkan pengukuran amplitude

pertama kali dikembangkan oleh K. Wadati dan C.F. Richter tahun 1935 sebelum

momen seismik dihitung pada tahun 1964. Charles F. Richter menentukan

magnitude lokal (ML) untuk gempa bumi dengan ukuran sedang (3< ML

14

2. Lokasi kejadian hanya tertentu saja

3. Akibatnya dapat menimbulkan bencana

4. Berpotensi terulang kembali (gempa susulan)

5. Belum dapat diprediksi/diprakirakan

6. Tidak dapat dicegah, tetapi akibat yang ditimbulkan dapat dikurangi.

Resiko gempa bumi adalah struktur dan kenampakan individual potensi

kecelakaan atau kerusakan akibat bencana gempa bumi. Sebagai contoh, adanya

suatu patahan aktif akan merupakan pencerminan bencana, namun demikian

tingkat resiko dari bencana tersebut sangat tergantung pada kondisi geologi

setempat, kekuatan gempa bumi, tipe dari konstruksi dan struktur bangunan yang

ada pada atau dekat dari lokasi bencana tersebut.

Resiko bencana gempa bumi sebagai akibat peristiwa atau kejadian gempa

bumi yang menimpa suatu kelompok masyarakat atau daerah/kota sebenarnya

sangat bergantung pada berat ringannya bencana yang menimpa serta kesiap

siagaan atau ketahanan masyarakat itu sendiri dalam menghadapi suatu bencana.

Karena itu secara konsepsional hubungan antara resiko, bencana gempa bumi dan

ketahanan masyarakat itu menurut Soeriaatmadja (1989) dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Resiko gempa bumi =

15

Usaha-usaha yang diperlukan dalam mitigasi untuk mencegah resiko

gempa yang besar adalah :

1. Pemetaan daerah rawan gempa dan tsunami

2. Memperhatikan kaidah konstruksi tahan gempa/tsunami dalam

pembangunan di segala sektor

3. Sosialisasi termasuk pemasangan pamflet dan poster mengenai gempa

dan tsunami

4. Pembangunan sistem peringatan dini gempa dan tsunami

5. Pemasangan alarm tanda bahaya di sepanjang pantai dan ruang umum

(dapat berupa sirine, speaker dll)

6. Membuat akses menuju dataran yang lebih tinggi/bukit terdekat.

Gambar 2.9 Jaringan Pengamatan Gempa Bumi di Indonesia

16

Tujuan monitoring gempa yang utama adalah :

1. Untuk mengetahui kapan, dimana dan berapa besar gempa bumi telah

terjadi dengan cepat dan menginformasikan kepada publik

2. Mendeteksi adanya fault (sesar) aktif

3. Mengetahui struktur lapisan bumi

2.5 Persamaan Hubungan Gutenberg dan Richter

Hubungan magnitude frekuensi oleh Ishimoto dan Ishida (1939) (di timur)

dan hubungan Gutenberg dan Richter (1942) (di barat). Gutenberg-Richter (G-R)

magnitude-frequency relationship (MFR).

log N = a bM .(1)

N = 10 a- bM

Dimana a dan b adalah konstanta real positif.

Parameter a menunjukkan aktivitas seismik dan bergantung pada periode

pengamatan, luas daerah pengamatan, serta tingkat aktifitas seismik suatu

wilayah.

Parameter b merupakan parameter tektonik yang menunjukkan jumlah

relatif dari getaran yang kecil hingga besar (biasanya mendekati 1) dan secara

teoritis tidak bergantung pada periode pengamatan tetapi hanya bergantung pada

sifat tektonik dari gempabumi sehingga dapat dianggap sebagai suatu parameter

karakteristik suatu gempabumi untuk daerah tektonik aktif.

Beberapa ahli mengatakan bahwa nilai b ini konstan dan bernilai sekitar -1

s/d 1. Kalaupun ada perbedaan, hal itu lebih karena perbedaan data dan metode

2

17

perhitungan yang digunakan. Meskipun demikian sebagian besar ahli berpendapat

bahwa nilai b ini bervariasi terhadap daerah dan kedalaman fokus gempa, serta

bergantung pada keheterogenan dan distribusi ruang stress dari volume batuan

yang menjadi sumber gempa.

2.5 Metode Perhitungan Nilai a dan b

2.5. 1 Metode Regresi Kuadrat Terkecil (Least Square)

Parameter-parameter dari hubungan magnitude dan frekuensi gempa

umumnya ditentukan dengan metode Least Square (kuadrat terkecil), dengan

mengumpulkan pengamatan jumlah gempa untuk masing-masing selang

magnitude di dalam urutan magnitude tertentu. Hubungan tersebut merupakan

hubungan dasar dari persamaan regresi linier sebagai berikut :

y = a + bx .........................................................(2)

Sehingga persamaan tersebut menjadi :

log N = a + bM

Dari persamaan (1) dipergunakan metode kudrat terkecil bagi penaksiran a dan b

tertentu, sehingga didapat nilai-nilai taksiran a dan b yang besar kecilnya, yaitu :

n

Q = (log N i a bM i )

..................................(3) i =1

Dari persamaan (3) dibuat penurunan secara parsial ke parameter a dan b

diperoleh :

b

i

n

n n

i

18

Q n = 2 (log N i

a bM i ) a i =1 n

Q = 2 M i

(log N i a bM i )

.....................................................(4) b i =1

Dari persamaan (4) masing-masing diidentikkan dengan nol maka didapat

persamaan normal dalam bentuk matrik :

n

n

n + M i a log N i

i =1

n n i =1

2 n

.........................................(5)

M t + M i M log N i

i =1

i =1 i =1

Dari persamaan (2) diperoleh taksiran a dan b

Substitusikan persamaan (6) ke persamaan (5) :

n n

M i log N i log N M i b = i =1 i =1

...................................................(6) n n

M 2 M M i =1 i =1

atau :

n

( xi x )( y i y ) b = i =1 ..........................................................(7)

( x i i =1

x ) 2

n

xi N x = i =1

N i =1

n

y i N y = i =1

N i =1

i

i

19

dengan

n

( x i x )( y i y ) = i =1 ....................................(8)

n

( xi i =1

n

x ) 2 ( y i =1

y ) 2

dimana : tingkat hubungan linier diantara frekuensi gempa terhadap magnitude.

Nilai yang memenuhi hubungan linier adalah :

-1.0 < -0.5 adalah hubungan linier negative.

0.5 < 1.0 adalah hubungan linier positif.

Sedangkan nilai a dapat dicari dengan menggunakan persamaan :

a = y bx .......................................................................(9)

y i = a + bx .......................................................................(10)

Tingkat kemungkinan kesalahan untuk nilai-nilai konstanta a dan b

diberikan sebagai berikut :

1 ( y y ) 2 pb = 0.6745 . i i ...........................................(11) N 2 ( xi x ) 2

pa = x pb........................................................(12)

pb = tingkat kemungkinan kesalahan b

pa = tingkat kemungkinan kesalahan a

2.5.2 Metode Likelihood Maksimum (Utsu, 1965)

Bila suatu fungsi distribusi probabilitas (x,) bergantung pada parameter

, bersesuaian dengan fungsi likelihood yang didefinisikan sebagai :

0

20

P(x i , )= f (x1 , ). f (x2 , ). f (x3, )...... f (xn , ) n

P(x i , )= f (x i , )..........................................................................(13) i

Bahwa estimasi maksimum likelihood dari adalah nilai fungsi

maksimum

log P(x i , ) P(xi , ) , untuk perhitungan yang bersesuaian, penurunan dari

yang umumnya untuk mendapatkan nilai maksimum dari , yaitu :

log P = 0 .......................................................................................(14)

Bila suatu fungsi distribusi probabilitas dari M dapat ditulis kedalam bentuk

f (M , b ' )= b' e b '(M M 0 ) ; M M

......................................................(15)

Dimana : b' = b ln10

Maka sesuai dengan fungsi likelihood yang ditunjukkan sebagai berikut :

n

b ' M i NM 0

P = (b')N e

i =1

................................................................... (16)

Dari hubungan ini diperoleh bahwa estimasi maksimum likelihood dari b yang

ditunjukkan sebagai berikut :

b = log e M M 0

..................................................................................(17)

2.6 Standar Deviasi

Untuk mengetahui simpangan perhitungan b value digunakan simpangan

baku (standar deviasi). Standar deviasi merupakan ukuran penyebaran yang paling

banyak digunakan. Mayoritas nilai data cenderung berada dalam suatu deviasi

standar dari rata-rata, dan hanya sebagian kecil saja yang terletak diluar dari rata-

rata standar deviasinya

121

Adapun standar deviasi untuk metode least square didefinisikan sebagai berikut :

N

(xi x )2 x =

i =1 ............................................................................(18)

N

Dimana

x : Standar deviasi dari suatu populasi

x : Rata-rata dari suatu populasi

x i : Nilai dari data (variable x)

N : banyaknya data x dalam suatu populasi

2.7 Indeks Seismisitas

Dari hubungan frekuensi-magnitude dapat diperkirakan jumlah terjadinya

gempa bumi rata-rata pertahun yang mempunyai magnitude >M pada setiap

daerah penelitian. Kita anggap jumlah gempa bumi dengan M0.0 dan M5.0

dalam penelitian sebagai indeks seismisitas untuk satu daerah. Harga rata-rata

a dan a' dapat dihitung dengan membagi jumlah magnitude gempa seluruhnya

(n(M)) dan jumlah magnetudo gempa kumulatif (N(M)) dengan periode

pengamatan T, maka didapat :

a1 = a log T a

'

= a log(b ln10)

a '

= a' log T ................................................................................................(19)

Dimana :

T : waktu (tahun pengamatan)

1'

'

1

1

22

a , a 1 , a 1 , a

1 , b : parameter-parameter yang dihitung untuk mendapatkan harga

indeks seismisitas

Dari persamaan diatas dapat dihitung jumlah gempa rata-rata per tahun dengan

M0.0 dan M5.0 yaitu :

N (M 0.0) = 10 a1 N (M 5.0) = 10 a1 5.0b ................................................................................(20)

Dimana :

N1(M 0.0) : jumlah gempa rata-rata pertahun dengan M 0.0

N1(M 5.0) : jumlah gempa rata-rata pertahun dengan M5.0

Jadi

N1(M 0.0) dan N1(M5.0) merupakan suatu indeks seismisitas dari daerah

tertentu

2.8 Probabilitas Kejadian Gempa Bumi

Probabilitas kejadian gempa bumi adalah kemungkinan terjadinya gempa

merusak di suatu daerah pada kurun waktu tertentu. Harga resiko gempa sangat

berguna untuk perencanaan bangunan tahan gempa. Bila kita anggap distribusi

interval waktu berbentuk eksponensial e-NT, maka dapat kita turunkan probabilitas

kejadian suatu gempa dengan magnetudo > M pada suatu periode T sebagai

berikut :

P(M , T ) = (1 e N1 (M )T )..............................................................................(21)

Rata-rata tahunan kumulatif jumlah gempa dengan M paling besar dapat dicari

dengan :

N

23

N (M ) = N (M 5.0 ) .10 2b .................................................................................(22) 1 1

Dengan diperoleh N1(M) dapat dihitung nilai rata-rata periode ulang dari gempa

bumi merusak, yaitu :

= 1 ....................................................................................................(23) N1 M

Dimana :

P(M , T )

: Probabilitas gempa dengan magnetudo M dan periode T

(M ) 1 : Jumlah gempa kumulatif dengan magnetudo terbesar

: Rata-rata periode ulang gempa

24

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan waktu Penelitian

Tempat penelitian dilakukan di Badan Meteorologi Klimatologi dan

Geofisika (BMKG) pusat, Kemayoran-Jakarta Pusat. Sedangkan waktu penelitian

berlangsung sejak bulan Okober sampai dengan bulan Desember 2009 meliputi

pengumpulan data, pengolahan dan interpretasi terhadap data yang diperoleh.

3.2 Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini di daerah pulau Sumatera dan sekitarnya tepatnya pada

koordinat 5.00 LU 6.00 LS dan 96.00 BT 106.00 BT, sedangkan data yang

digunakan adalah gempa bumi periode 1970 s/d 2008 dengan magnitude (M)5.0

SR dan kedalaman (h)100 km merupakan kedalaman yang dangkal yang

berpotensi besar mengakibatkan resiko kerusakan yang tinggi.

Agar lebih spesifik, akurat dan terperinci ruang lingkup penelitian dibagi

lagi menjadi 4 wilayah, yaitu :

1. Wilayah I : 0.00 LU 5.00 LU dan 96.00 BT 100.00 BT

2.

Wilayah II

: 0.00 LS 3.00 LS

dan 96.00 BT 103.00 BT

3.

Wilayah IV

: 3.00 LS 6.00 LS

dan 100.00 BT 103.00 BT

4.

Wilayah V

: 3.00 LS 6.00 LS

dan 103.00 BT 106.00 BT

25

3.2 Pengumpulan Data

Data gempa yang digunakan pada penelitian ini adalah data gempa bumi

periode tahun 1970 s/d 2008. Data tersebut diperoleh dari situs

http://neic.usgs.gov/neis/epic_rect dan International Seismological Center

(ISC) serta Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG). Data

diperoleh dengan studi pustaka dan literatur yang ada, kemudian penyajian

datanya dalam bentuk tabel, grafik dan peta dengan menggunakan aplikasi

Software ArcView GIS 3.3.

26

3.3 Pengolahan Data

Data yang digunakan dalam menentukan b value terdiri dari magnitude

dan frekuensi gempa bumi tahun 1970 s/d 2008. Dalam perhitungan

menggunakan metode least square untuk menentukan b value dan metode statistik

untuk menetahui tingkat seismisitas dan probabilitas gempa bumi.

Pengolahan data dilakukan secara manual yaitu dengan cara memasukkan

ke dalam rumus yang telah ada. Hasilnya dianalisis, sedangkan faktor-faktor lain

yang mempengaruhi tingkat resiko gempa bumi seperti kondisi geologis, kualitas

infrastruktur, kepadatan penduduk dan sebagainya diabaikan. Adapun tahapan

dalam pengolahan datanya adalah sebagai berikut :

1. Data magnitude dan frekuensi gempa bumi yang terjadi pada lokasi

penelitian dimasukkan dalam tabel sesuai dengan urutan tahunnya dan

koordinatnya.

2. Menghitung frekuensi kumulatif berdasarkan magnitudenya.

3. Mencari nilai b value nya dengan menggunakan metode least square.

4. Jika b value telah didapat, langkah selanjutnya adalah mencari indeks

seismisitas.

5. Untuk mencari probabilitas gempa merusak dari kurun waktu tertentu,

dapat dicari dengan menghitung probabilitas gempa bumi.

6. Semua data dan hasil perhitungan disajikan dalam bentuk tabel dan grafik,

supaya lebih memudahkan dalam menganalisa.

7. Sedangkan gambaran seismisitas yang terjadi pada lokasi penelitian akan

digambarkan pada peta dengan aplikasi software ArcView GIS 3.3.

27

DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN B-VALUE

DAN PERIODE ULANG GEMPA

Seleksi Data Gempa Bumi

(1970 s/d 2008)

(M 5 SR dan h 100 km

Input Data

(Pengeplotan Data Dalam Peta)

Pembagian Daerah Menjadi 5 Zona

Perhitungan b value

Metode Least Square

Perhitungan

Indeks Seismisitas

Perhitungan nilai probabilitas dan

Periode ulang gempa

no Xi (Xi-Xrt2)2

1 5 0.17500000

2 5.1 0.10130000

3 5.2 0.04770000

4 5.3 0.01400000

5 5.4 0.00030000

6 5.5 0.00670000

7 5.6 0.03300000

8 5.7 0.07930000

9 5.8 0.1457000

10 5.9 0.23200000

11 6 0.33830000

12 6.1 0.46470000

13 6.2 0.61100000

14 6.3 0.77730000

15 6.4 0.96370000

16 6.5 1.17000000

17 6.7 1.64270000

18 6.8 1.90900000

19 6.9 2.19540000

20 7.2 3.17440000

21 7.3 3.54070000

22 8.6 10.1231000

135.5 27.7453000

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa data dengan menggunakan metode least square untuk

daerah Pulau Sumatera dan sekitarnya dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Hasil perhitungan indeks seismisitas pertahun untuk tiap - tiap wilayah

dengan M 5, yakni :

a. Wilayah I : 5,752

b.

Wilayah II

: 3,920

c.

Wilayah III

: 6,192

d.

Wilayah IV

: 2,682

2. Probabilitas gempa untuk tiap - tiap wilayah penelitian dengan T = 10, 30,

50, 100 tahun yakni :

a.Wilayah I : T=10; 79,63%, T=30; 99,15%, T=50; 99,96%,

T=100; 99,99%

b.Wilayah II : T=10; 67,55%, T=30; 96,58%, T=50; 99,64%,

T=100; 99,99%

c.Wilayah III : T=10; 62,86%, T=30; 94,87%, T=50; 99,29%,

T=100; 99,99%

d.Wilayah IV : T=10; 30,31%, T=30; 66,16%, T=50; 83,57%,

T=100; 97,30%

62

3. Periode ulang gempa bumi merusak tiap wilayah berbeda-beda, yaitu :

a. Wilayah I : 6 tahun

b.

Wilayah II

: 9 tahun

c.

Wilayah III

: 10 tahun

d.

Wilayah IV

: 28 tahun

Dapat disimpulkan wilayah I merupakan daerah yang mempunyai resiko

gempa yang paling tinggi sedangkan untuk wilayah IV merupakan daerah

yang mempunyai resiko gempa paling kecil karena periode ulang gempanya

paling besar.

5.2 SARAN

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yaitu dengan mempertimbangkan

faktor-faktor lain selain tingkat seismisitas, seperti faktor geologi, kualitas

infra struktur, kepadatan penduduk dan sebagainya.

2. Tinjauan statistik resiko kegempaan walaupun mempunyai banyak

keterbatasan dan sifatnya umum namun dapat digunakan sebagai studi

awal dalam masalah mitigasi bencana gempa bumi.

3. Mengingat daerah Pulau Sumatera merupakan daerah seismik aktif dan

rawan bencana gempa bumi, maka perlu diperhatikan dalam perencanaan

tata ruang kewilayahan bahwa sebaiknya bangunan harus memenuhi syarat

teknik bangunan tahan gempa.

63

4. Menyusun tata ruang wilayah Sumatera yang mengacu pada kondisi

kerentanan wilayahnya terhadap bencana gempa bumi sehingga resiko

gempa bumi dapat ditekan seminimal mungkin.

5. Perlu diadakannya penyuluhan tentang bencana/resiko gempa bumi dan

sosialisasi TRW (Tata Ruang Wilayah) yang mempunyai resiko rendah

bahaya gempa bumi diupayakan segera dilaksanakan.

DAFTAR PUSTAKA

NEIC (National Earthquake Information Center of America), USGS, Golden,

America.

Kertapati, E.K, Purtanto, E.K, Bahar, I, 1991 Katalog Gempa Bumi Merusak di

Indonesia, Puslitbang Geologi Bandung.

Soeriaatmadja, R.E, 1989. Pengembangan Analisis Resiko Bencana Alam

Sebagai Bagian Dari PP 29/1986 Tentang AMDAL (Analisis Mengenai

Dampak Lingkungan), Publikasi Khusus Geologi Kuarter Kaitannya

Dengan Bencana Alam No. 8.

Soehaimi, A, Marjiyono, Setiawan J.H, Geodinamika Gempa Bumi Merusak

Bengkulu 4 Juni, 2000 Dan Upaya Mitigasi. 2001, Jakarta.

Mokhamad Fajar Budi, S. Analisis Resiko Gempa Bumi Di Pulau Sumatera Dan

Sekitarnya. Artikel Departemen Geofisika Dan Meteorologi ITB.

Bath Markus, Introduction to seismologi. Birkhauser Verlag, Boston, 1979.

Peter Welker , M. Statistical Analysis of Earthquakes Occurance in Japan.

Bulletin of IISEE, Vol. 2,1965.

Bullen, K.E., dan Bruce, A.B., An Introduction To The Theory Of Seismology.

Fourth Edition, Cambridge Univercity Press.

Gunawan. T, Wandono. M, Tinjauan Statistik Resiko Gempa Bumi Di

Indonesia.BMG-Jakarta.

Ibrahim, Gunawan dan Subardjo, Pengetahuan Seismologi. 2004. Badan

Meteorologi dan Geofisika. Jakarta.

65

Peter, W.M., Statistical Analysis Of Earthquake Occurrence in Japan. 1926-

1956. BIISEE. Vol. 2 (1965).pp. 1-27.

R.P. Soedarmo,D., Statistical Analysis of The Earthquakes Occurrence and

Seismic Activity in some of The Indonesian Region. 1897-1973.

Rozak, Abdul. Analisis Keaktifan dan Resiko Gempa Bumi Pada Zona

Subduksi Di Daerah Selatan Pulau Jawa dan Sekitarnya

Dengan Metode Likelihood. 2009, Jurusan Fisika FST UIN Syarief

Hidayatullah Jakarta.