Top Banner
ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA GEMPA LOKAL PADA DAERAH PULAU SIMEULEU MENGGUNAKAN PROGRAM ISOLA-GUI Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si) Oleh: LULU ZAENATUL AWALIAH NIM: 11150970000014 PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 1441 H / 2020 M
75

ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

Nov 06, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS

DATA GEMPA LOKAL PADA DAERAH PULAU SIMEULEU

MENGGUNAKAN PROGRAM ISOLA-GUI

Skripsi

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains

(S.Si)

Oleh:

LULU ZAENATUL AWALIAH

NIM: 11150970000014

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

1441 H / 2020 M

Page 2: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

ii

Page 3: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

iii

Page 4: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

iv

Page 5: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

v

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang rawan terhadap bencana gempa bumi, karena

letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, dan salah satu pulau

yang sering terjadi pergerakan lempeng di kepulauan Sumatera adalah wilayah

Pulau Simeulue. Penelitian bertujuan untuk membuat pemodelan mekanisme fokus

dan solusi moment tensor gempa yang terjadi di Pulau Simeulue dengan

menggunakan program ISOLA-GUI. Menganalisis pola bidang patahan dari

mekanisme fokus gempa di daerah Pulau Simeulue, untuk mengetahui besar

momen tensor dan mekanisme fokus secara cepat menggunakan ISOLA-GUI.

Hasil solusi momen tensor menunjukan bidang patahan yang terbentuk adalah

patahan naik (reverse fault) dan patahan kombinasi kearah naik (oblique fault).

Dengan rentang momen tensor masing-masing komponen yaitu M11= -1.585 exp

17 hingga M11= 1.275 exp 18, M22= 0.584 exp 17 hingga M22= -6.343 exp 18,

M33= 1.001 exp 17 hingga M33= 5.068 exp 18, M31= 3.950 exp 17 hingga M31= -

0.435 exp 18, M32= -2.822 exp17 hingga M32= 0.650 exp 18, dan M12= 0.674 exp

17 hingga M12=0.693 exp 18.

Kata Kunci: ISOLA-GUI, Mekanisme Fokus, Momen Tensor, Reverse Fault,

Oblique Fault

Page 6: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

vi

ABSTRACT

Indonesia is a country that is prone to earthquakes, because Indonesia's location

is in the area of the collision between plates, and one of the islands that often

occurs on the islands of Sumatra is the Simeulue Island region. The research aims

to make a modeling of the focus mechanism and the earthquake moment tensor

solution that occurred on Simeulue Island using the ISOLA-GUI program.

Analyzing the fracture plane pattern of the earthquake focus mechanism in the

Simeulue Island area, to find out the moment tensor and focus mechanism quickly

using ISOLA-GUI. The results of the moment tensor solution show the fracture

plane formed is reverse fault and combination oblique fault, With the moment

tensor range of each component that is : M11= -1.585 exp 17 to M11= 1.275 exp

18, M22= 0.584 exp 17 to M22= -6.343 exp 18, M33= 1.001 exp 17 to M33= 5.068

exp 18, M31= 3.950 exp 17 to M31= -0.435 exp 18, M32= -2.822 exp17 to M32=

0.650 exp 18, and M12= 0.674 exp 17 to M12=0.693 exp 18.

Keyword : ISOLA-GUI, Focus Mechanism, Moment Tensor, Reverse Fault,

Oblique Fault

Page 7: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

vii

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmaaniirrahiim

Alhamdulillahirabbil „alamiin, segala puji dan syukur penulis panjatkan

kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

melaksanakan penelitian dan menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini.

Laporan skripsi ini merupakan hasil dari penelitian yang dilakukan di

Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Penelitian indonesia (P2F-LIPI), kawasan

Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (PUSPIPTEK), Serpong sejak

20 April 2019 sampai 20 Oktober 2019. Penelitian tugas akhir yang dilakukan

penulis berjudul “Analisis Momen Tensor dan Mekanisme Fokus Data Gempa

Lokal Pada Daerah Pulau simeulue Mengggunakan Program ISOLA-GUI”

disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana sains

pada program studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam

Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Dengan selesainya pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini,

dengan segala kerendahan hati penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih

kepada:

1. Kedua orang tua beserta keluarga besar yang telah memberikan dukungan

baik moril maupun materil.

2. Bapak Dr. Syuhada M.Sc selaku dosen pembimbing lapangan yang selalu

memberikan arahan, mengajarkan penulis dan bantuan selama penelitian.

Page 8: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

viii

3. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan

dukungan, motivasi dan bantuan selama penulisan laporan tugas akhir.

4. Prof. Dr. Lily Surraya Eka Putri, M.Env.Stud selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

5. Ibu Tati Zera, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah

memberikan banyak masukan, arahan dan saran kepada penulis.

6. Sahabat dan teman terbaik Sri, Ela, Lina, Juli, Desty, Leni dan kakak Haya

yang telah memberikan motivasi yang begitu berarti.

7. Teman-teman angkatan 2015 yang selalu memberikan motivasi dan arahan.

Dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya laporan tugas

akhir, yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga semua pihak yang telah

membantu dan memberikan motivasi selalu diberkahi oleh Allah SWT.

Penulis sudah berusaha agar laporan tugas akhir ini menjadi hasil karya tulis

yang sempurna. Namun demikian, untuk kesempurnaanya penulis mengharapkan

kritik dan saran untuk menjadi perbaikan dimasa yang akan datang. Kritik dan

saran dapat disampaikan melalui email penulis [email protected]. Semoga

laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca semua.

Jakarta, 3 Januari 2020

Penulis

Page 9: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

ix

DAFTAR ISI

PENGESAHAN UJIAN .................................................................................................... iii

ABSTRAK ..........................................................................................................................iv

ABSTRACT ........................................................................................................................vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xiii

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

PENDHULUAN ................................................................................................................. 1

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

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................... 4

1.3. Batasan Masalah ................................................................................................. 4

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................................ 4

1.5. Manfaat Penelitian .............................................................................................. 5

1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................................... 5

BAB II ................................................................................................................................. 7

LANDASAN TEORI .......................................................................................................... 7

2.1. Gempa Bumi ....................................................................................................... 7

2.2. Gelombang Seismik .......................................................................................... 10

2.3. Jenis Gelombang Seismik ................................................................................. 10

2.4. Parameter Sumber Gempa Bumi ....................................................................... 12

1. Waktu Asal ....................................................................................................... 13

2. Arah dan Kedalaman ......................................................................................... 13

2.5. Mekanisme Fokus ............................................................................................. 17

2.6. Sesar .................................................................................................................. 17

2.7. Momen Tensor .................................................................................................. 22

Page 10: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

x

BAB III ............................................................................................................................. 25

METODE PENELITIAN .................................................................................................. 25

3.1. Tempat Pelaksanaan .......................................................................................... 25

3.2. Data Penelitian .................................................................................................. 26

3.3. Peralatan yang digunakan dalam mengolah data .............................................. 26

3.4. Lokasi Penelitian ............................................................................................... 27

3.5. Metode Penelitian ............................................................................................. 27

3.6. Pengolahan Data dalam ISOLA-GUI ............................................................... 28

3.7. Konversi Waveform dalam Format SAC .......................................................... 28

3.8. Ploting ............................................................................................................... 38

3.9. Diagram Alir ..................................................................................................... 39

BAB IV ............................................................................................................................. 40

HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................................... 40

4.1. Data Penelitian .................................................................................................. 40

4.2. Hasil Pengolahan .............................................................................................. 41

4.3. Hasil Momen Tensor ......................................................................................... 41

4.4. Hasil Mekanisme Fokus .................................................................................... 42

4.5. Hasil Fitting Waveform ..................................................................................... 44

4.6. Pembahasan ....................................................................................................... 46

BAB V .............................................................................................................................. 51

PENUTUP ........................................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 52

LAMPIRAN ...................................................................................................................... 55

Page 11: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Elastic Rebound Theory (Alamsyah Mubarok, 2017)......... 8

Gambar 2.2 Gelombang P (Alamsyah Mubarok, 2017) .................................. 11

Gambar 2.3 Gelombang S ................................................................................ 12

Gambar 2.4 Struktur patahan (Alamsyah Mubarok, 2017) .............................. 18

Gambar 2.5 Sesar turun (Alamsyah Mubarok, 2017) ...................................... 18

Gambar 2.6 Sesar naik (Alamsyah Mubarok, 2017) ........................................ 19

Gambar 2.7 Sesar mendatar (Alamsyah Mubarok, 2017) ................................ 19

Gambar 2.8 Sesar kombinasi (Alamsyah Mubarok, 2017) .............................. 20

Gambar 2.9 Geometri sesar (Alamsyah Mubarok, 2017) ................................ 21

Gambar 2.10 Pola mekanisme fokus (beachball) ............................................ 21

Gambar 2.11 Pasangan Gaya dari komponen momen tensor (Mccaffrey

and Mccaffrey, 2014) ................................................................. 23

Gambar 3.1 Peta lokasi gempa Simeulue (Konca et al. 2007) ......................... 27

Gambar 3.2 Konversi data SEED ke SAC pada Seisgram ............................... 28

Gambar 3.3 Tampilan program ISOLA-GUI ................................................... 29

Gambar 3.4 Tampilan menu Import data ......................................................... 30

Page 12: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

xii

Gambar 3.5 Tampilan menu Crustal Model .................................................... 31

Gambar 3.6 Tampilan menu Event Info ........................................................... 32

Gambar 3.7 Tampilan menu Station Selection ................................................. 33

Gambar 3.8 Tampilan menu Raw Data Preparation ....................................... 34

Gambar 3.9 Tampilan menu Seismic Source Definition .................................. 35

Gambar 3.10 Tampilan Menu Green Function ................................................ 35

Gambar 3.11 Tampilan Menu Invertion ........................................................... 36

Gambar 3.12 Tampilan menu Plot Result ........................................................ 37

Gambar 3.13 Hasil Plot Momen Tensor ........................................................... 38

Gambar 3.14 Diagram penelitian ..................................................................... 39

Gambar 4.1 Hasil fitting Waveform pada event gempa 2006/01/08 ................. 44

Gambar 4.2 Posisi beach ball yang menggambarkan posisi episenter ............ 47

Page 13: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jadwal kegiatan penelitian……………………………………………25

Tabel 3.2 Model kecepatan bumi Matlab (E. N. Sokos and Zahradnik 2008)….31

Tabel 3.3 Data dan Stasiun yang digunakan……………………………………37

Tabel 4.1 Data Event gemps Simeulue………………………………………….40

Tabel 4.2 Nilai Rentan Momen Tensor………………………………………….41

Tabel 4.3 Nilai Parameter Gempa Pulau Simeulue……………………………...42

Tabel 4.4 Bentuk beachball…………………………………………………...…43

Tabel 4.5 Frekuensi yang digunakan dalam proses Inversi……………………...45

Tabel 4.6 Hasil perbandingan data ISOLA dan Global CMT…………………..46

Tabel 4.7 Letak mekanisme focus……………………………………………….48

Tabel 4.8 Parameter Masing-masing event gempa………………………………49

Page 14: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

1

BAB I

PENDHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara yang sering sekali terkena bencana

seperti banjir, tanah longsor, serta adapula bencana yang berpotensi menimbulkan

dampak perubahan bentuk dan posisi yang terjadi dibawah permukaan bumi

seperti gempa bumi. Gempa bumi terjadi akibat adanya dua lempeng bumi yang

berbeda arah mengalami tumbukan. Pelepasan energi atau pergerakan lempeng

yang terus-menerus kemudian terjadi tumbukan atau patahan sehingga

menimbulkan getaran yang dirasakan di permukaan bumi. Pergerakan lempeng

tersebut yang menjadi energi penyebab terjadinya gempa bumi, yang getarannya

merambat ke segala arah berupa gelombang gempa bumi sehingga efeknya bisa

dirasakan sampai ke permukaan bumi. Indonesia merupakan negara yang rawan

terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar

lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik utama, seperti Lempeng

Pasifik, Lempeng Indo-Australia dan Lempeng Eurasia. Dimana lempeng Eurasia

bertumbukan langsung dengan lempeng Indo-Australia. Lempeng-lempeng

tersebut bergerak antara lempeng yang satu dengan yang lain. Kondisi tersebut

terjadi di sepanjang barat Sumatera Selatan, Jawa, Nusa Tenggara, dan berakhir di

bagian selatan sesar Palu-Koro di tenggara Pulau Sumba (Mccaffrey, 2014).

Pergerakan lempeng ini hampir sering terjadi di wilayah-wilayah

kepulauan di Indonesia sehingga kepulauan di Indonesia sangat berpotensi terjadi

Page 15: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

2

gempa, sebagai contoh yaitu gempa bumi tektonik, gempa bumi tektonik ini

sering terjadi di wilayah kepulauan indonesia bagian barat seperti kepulauan

Sumatera, dan salah satu pulau yang sering terjadi pergerakan lempeng di

kepulauan Sumatera adalah wilayah Pulau Simeulue. Pulau Simeulue adalah

pulau yang berhadapan langsung dengan Samudera Hindia. Secara geografis

Pulau Simeulue terletak di sebelah Barat Provinsi Aceh (Surinati, 2009). Struktur

Geologi Pulau Simeulue sangat kompleks yang mana dipengaruhi oleh tumbukan

dan penyusupan lempeng Samudera Hindia-Australia yang menunjam kebawah

lempeng Benua Eurasia. Dimana secara regional penyusupan lempeng Pulau

Simeulue terjadi disepanjang barat Pulau Sumatera (Surinati, 2009), Selatan Jawa

dan ke arah perairan Maluku dan Irian. Kawasan bencana diwilayah Kabupaten

Simeulue meliputi kawasan yang rawan gempa bumi tektonik karena terletak

diwilayah yang banyak dijumpai patahan seperti patahan naik , patahan geser dan

patahan bongkah, yang tersebar di hampir seluruh pulau. Pulau Simeulue juga

kawasan yang rawan tsunami tinggi. Pulau Simeulue pernah di landa gempa

dahsyat dan tsunami pada tahun 1907 yang membunuh 1800 penduduknya

(Aribowo and Handayani, L. 2014). Secara turun-temurun, pemerintah dan

masyarakat memberikan pengetahuan kepada keluarga dan sanak saudaranya,

mereka mengajarkan bagaimana mengamankan diri dari gempa dan tsunami. Oleh

karen itu jika dibandingkan dengan daerah pantai-pantai yang terlanda tsunami

pada bulan Desember 2004 lainnya, Simeulue hanya menderita akibat yang paling

sedikit (Surinati, 2009).

Page 16: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

3

Pulau Simeulue berada di tepi jalur pertemuan lempeng benua Indo-

Australia dan Eurasia yang memiliki sistem tektonik yang unik dan terletak di titik

pertemuan segmen Nicobar-Andaman dan Nias-Simeulue, dengan alasan inilah

daerah Pulau Simeulue menarik untuk dijadikan daerah penelitian karena daerah

ini berpotensi terjadi gempa, karena wilayah ini berada pada daerah yang

kompleks akan tumbukan dua lempeng bumi yaitu lempeng Hindia-Australia

yang menunjam ke bawah Lempeng Benua Eurasia. Merupakan bagian dari

subduksi zona sunda yang terbentang dari Andaman hingga Sumba. Posisi Pulau

Simeulue sangat dipengaruhi oleh aktivitas tektonik yang sangat aktif, dan gempa

terjadi di wilayah kepulauan Sumatera relatif dangkal sehingga efek yang

ditimbulkan sangat besar. Aktivitas tektonik ini terdapat di Zona Sesar Mentawai

sepanjang lintasan busur Sumatera (Aribowo and Handayani, L. 2014).

Patahan atau sesar (fault) adalah salah satu akibat yang ditimbulkan dari

aktivitas tektonik. Definisi patahan atau sesar merupakan bentuk rekahan pada

lapisan batuan bumi yang menyebabkan satu blok batuan bergerak relatif terhadap

blok yang lain. Pergerakan ini bisa relatif turun, naik, ataupun mendatar terhadap

blok yang lain. Pemahaman tentang karakteristik patahan atau sesar yang

mengakibatkan gempa bumi sangat penting, untuk mengetahui jenis dan

karakteristik gempa bumi tersebut (Setyowidodo and Santosa, B 2011)

Salah satu cara untuk mengetahuinya adalah dengan mengestimasi momen

tensor gempa bumi. Dimana pemodelan momen tensor digunakan untuk

menggambarkan arah gaya penyebab gempa bumi yang di gambarkan dengan

beach ball yang berdasarkan fungsi Green tiga komponen (Djauhari, 2015).

Page 17: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

4

Menggunakan inversi momen tensor, untuk mengetahui informasi mengenai

parameter sumber gempa bumi, dikembangkan suatu program otomatis untuk

mengetahui dan menentukan mekanisme fokus secara cepat yang disebut ISOLA-

GUI. Dengan proses sumber gempa yang ditentukan oleh data pengamatan, yang

berdasarkan skala, kedalaman, dan energi gempa bumi.

1.2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana menentukan mekanisme fokus dan momen tensor gempa

bumi dengan mengunakan ISOLA-GUI ?

2. Bagaimana pola bidang patahan dari mekanisme fokus dan solusi

momen tensor yang menyebabkan terjadinya gempa bumi di

Kabupaten Simeulue, Aceh ?

1.3. Batasan Masalah

Berdasarkan perumusan masalah yang dijelaskan sebelumnya maka

batasan masalah dalam penelitian ini ialah menentukan mekanisme fokus gempa

bumi dengan menggunakan program ISOLA-GUI.

1.4. Tujuan Penelitian

1. Membuat pemodelan mekanisme fokus dan solusi moment tensor

gempa yang terjadi di Pulau Simeulue dengan menggunakan program

ISOLA-GUI.

2. Menganalisis pola bidang patahan dari mekanisme fokus gempa di

daerah Pulau Simeulue.

Page 18: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

5

1.5. Manfaat Penelitian

Penelitian Tugas Akhir ini diharapkan dapat memberikan informasi

mengenai pola bidang sesar dan mekanisme fokus gempa bumi di wilayah Pulau

Simeulue, serta dapat digunakan sebagai referensi dalam upaya penanggulangan

bencana di wilayah tersebut.

1.6. Sistematika Penulisan

Penulisan penelitian ini dibagi menjadi dua segmen dimana segmen

pertama terdiri dari kata pengantar, daftar isi, daftar gambar dan daftar tabel

sedangkan segmen kedua dimulai dengan abstrak dan dilanjutkan dengan laporan

penelitian. Laporan penelitian ini terdiri dari lima bab, yang sistematika dan

tujuannya dapat diuraikan sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan mengenai latar belakang mengapa dilkukannya penelitian

ini, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika

penulisan laporan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang teori dasar yang melandasi penelitian serta menjadi

referensi penulisan Tugas Akhir tersebut.

BAB III. METODE PENELITIAN

Bab ini berisi waktu dan tempat penelitian, teknik pengolahan data dan tahapan

penelitian

Page 19: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

6

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini di jelaskan serta diuraikan tentang analisa data penelitian. Dan

pembahasan hasil pengolahan data.

BAB V. PENUTUP

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan penelitian yang kemudian diikuti dengan

saran penulis untuk penelitian-penelitian berikutnya.

Page 20: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

7

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Gempa Bumi

Pengertian gempa bumi ialah suatu peristiwa yang terjadi akibat adanya

pelepasan energi secara tiba-tiba sehingga menimbulkan suatu goncangan atau

getaran. Sejarah mencatat akivitas gempa bumi yang terjadi di indonesia terjadi

karena adanya pergeseran lempeng atau pergerakan tanah, yang penjalarannya

merambat melalui kerak bumi. Dimana peristiwa ini terjadi di dalam lapisan kulit

bumi dengan estimasi ketebalan 100 km. Gempa bumi pada umumnya diawali

dengan peristiwa gempa utama (Mainshock) dengan diikuti gempa-gempa susulan

lainnya (Aftershock).

Pada saat terjadi gempa bumi tanah lunak akan menyebabkan gelombang

gempa yang mengalami penguatan (Amplikasi), sedangkan yang keras akan

mengalami pelemahan (Deamplikasi). Perubahan pada kerak bumi oleh adanya

gempa seringkali menghasilkan dislokasi dan retakan. Teori yang menjelaskan

terjadinya gempa bumi dikenal dengan nama elastic rebound theory yang

diusulkan oleh Reid (1991) (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012). Yang dapat

dilihat pada (Gambar 2.1).

Page 21: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

8

Gambar 2. 1 Skema Elastic Rebound Theory (Alamsyah, M 2017)

Dalam geologi, elastic rebound theory adalah penjelasan tentang

bagaimana energi dilepaskan selama gempa bumi. Saat kerak bumi berubah

bentuk, batuan yang berada pada dua sisi yang berlawanan dari suatu patahan

akan mengalami tegangan. Sehingga lambat laun bergerak kearah yang berbeda,

kemudian terjadi stress yang berkala secara perlahan, dan mengalami deformasi

elastis pada kecepatan beberapa cm per tahun, akibatnya terjadi pergeseran secara

terus-menerus sehingga terjadi perubahan ke bentuk semula secara mendadak dan

tak berhingga mengakibatkan sentakan yang dirasakan di permukaan yang disebut

sebagai gempa bumi (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012). Jadi jika permukaan

bidang sesar saling bergesekan batuan akan mengalami deformasi (perubahan

wujud). Jika perubahan tersebut melampaui batas elastisitasnya, maka batuan

akan patah (rupture) dan akan kembali ke bentuk asalnya (rebound). Energi yang

tersimpan dilepaskan sebagian sebagai panas, sebagian dalam bentuk perubahan

batuan, dan sebagian sebagai gelombang seismik.

Gelombang gempa bumi menyebar disekitar lokasi sekeliling batuan. Titik

awal gempa bumi atau yang disebut hiposenter lalu kemudian di modelkan pada

Page 22: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

9

permukaan bumi yang disebut episenter. Gempa bumi menurut kedalamannya di

kelompokan menjadi tiga yaitu (Husein 2015):

1. Lokasi gempa dengan kedalaman sekitar 0-70 Km

2. Lokasi gempa dengan kedalaman sekitar 70-300 Km

3. Lokasi gempa dengan kedalaman sekitar > 300 Km

Gempa bumi yang pusatnya dalam kemungkinan besar terjadi karena

materi lapisan litosfer yang terjepit ke dalam mengalami transisi fase pada

kedalaman lebih dari 600 km.

Menutut penyebabnya gempa bumi yang terjadi di indonesia dapat

dikelompokan sebagai berikut (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi, 2012):

1. Gempa Tektonik

Gempa bumi yang disebabkan karena pergeseran lempeng atau lapisan

kerak bumi akibat adanya pelepasan energi di zona penujaman atau

penumbukan. Gempa tersebut memiliki kekuatan yang cukup besar,

dan bisa menyebabkan bencana susulan yang berbahaya. Sebagian

besar gempa yang terjadi di indonesia merupakan akibat dari aktivitas

tektonik.

2. Gempa Vulkanik

Gempa bumi yang disebabkan oleh adanya letusan gunung berapi,

gempa vulkanik ini memiliki kekuatan yang relatif lebih kecil, yang

mungkin hanya dirasakan oleh mayarakat yang berada disekitar

gunung api tersebut, namun jika terjadi di titik perairan atau lautan

Page 23: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

10

akan menimbulkan bahaya yang cukup besar atau bisa menyebabkan

bencana Tsunami. pada umumnya gempa vulkanik merupakan suatu

pertanda terjadinya letusan gunung api.

3. Gempa Runtuhan

Gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas runtuhan atau tanah

longsor, dan sejenisnya. Kekuatan gempa ini sangat kecil dan

cenderung tidak menimbulkan bahaya.

2.2. Gelombang Seismik

Gelombang seismik adalah gelombang yang merambat di dalam bumi

secara elastik. Dimana gelombang merambat sesuai elastisitas batuannya.

Gelombang sismik dapat terjadi dengan dua metode yaitu metode aktif dan

metode pasif (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012). Metode aktif biasanya

ditimbulkan dari aktivitas yang disengaja oleh manusia, sedangakan metode pasif

biasanya ditimbulkan dari aktivitas alamiah seperti gempa.

2.3. Jenis Gelombang Seismik

Gelombang seismik terbagi menjadi dua, ada yang merambat melalui

interior bumi yang disebut body wave, dan adapula yang merambat melalui

permukaan bumi yang disebut surface wave. Yang sumber gelombangnya ada

yang buatan dan ada yang alamiah (Muda and Ismul 2005).

1. Gelombang Badan ( Body Wave )

Telah kita ketahui bahwa gelombang badan ( body wave ) arah

gelombangnya menjalar melalui interior bumi, dimana penjalarannya dalam

Page 24: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

11

media elastik dimana arah rambatnya keseluruh bagian dalam bumi. Yang

dapat dibedakan menjadi dua yaitu gelombang P dan gelombang S.

Gelombang P (longitudinal) dimana gelombang ini memiliki

kecepatan yang rambat yang paling besar di bandingkan dengan gelombang

seismik yang lain, karena itu gelombang yang pertama tiba di lokasi tertentu,

yang perambatannya melalui medium padat, cair, dan gas.

Gambar 2. 2 Gelombang P (Alamsyah, M 2017)

Gelombang signifikan berikutnya yang tiba setelah gelombang P

adalah gelombang S ( gelombang sekunder ) dimana gelombang tersebut

bergerak melalui bumi yang menggerakan material ke atas dan ke bawah

dimana medium rambatnya hanya padat saja, yang tegak lurus terhadap arah

rambatnya (Alamsyah, M 2017). Gelombang S juga bisa disebut Gelombang

Shear (gelombang geser) atau gelombang Transversal. Gelombang ini

memiliki cepat rambat yang lebih lambat bila dibaningkan dengan gelombang

P.

Page 25: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

12

Gambar 2. 3 Gekombang S (Alamsyah, M 2017)

2. Gelombang Permukaan atau Surface Wave

Gelombang permukaan merupakan gelombang yang kompleks dengan

frekuensi yang rendah dan amplitudo yang besar (Alamsyah, M 2017).

Gelombang permukaan adalah gelombang yang rambatannya hanya melalui

kerak bumi. Gelombang permukaan dibedakan menjadi dua yaitu Gelombang

Love dan Gelombang Rayleigh.

Gelombang love adalah gelombang geser (gelombang S) yang

terpolarisasi secara horizontal dan tidak menghasilkan perpindahan vertikal.

Sedangkan gelombang rayleigh merupakan gelombang yang menimbulkan

gerakan tanah yang sirkular. Dimana tanah akan bergerak naik turun seperti

ombak.

2.4. Parameter Sumber Gempa Bumi

Dalam proses terjadinya gempa bumi masyarakat sering bertanya tentang

kapan terjadinya gempa bumi, dimana sumbernya, berapa besar kekuatannya dan

kapan gempa bumi itu akan berakhir sehingga masyarakat bisa merasa aman tidak

di bayang-bayagi oleh gempa susulan. Adapun informasi seismik berupa sinyal

Page 26: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

13

yang berbentuk gelombang yang dijadikan sebagai parameter gempa bumi yang

informasi tersebut direkam melalui seismogram. Parameter gempa bumi ini

meliputi (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012) :

1. Waktu Asal

waktu asal gempa bumi ( Origin Time ) merupakan waktu dimana

suatu gempa bumi itu terjadi di titik sumber dan kedalaman tertentu di lapisan

bumi. Dimana terjadi akumulasi tegangan (stress) terlepas dalam bentuk

penjalaran gelombang. Waktu asal dapat dinyatakan dalam detik, menit, jam,

hari, tanggal, bulan, tahun, dalam satuan UTC (Universal Time Coordinated).

Cara untuk menentukan origin time adalah dengan metode diagram

wadati dimana selisih waktu tiba gelombang P dan S dan mengasumsikan

bahwa medium bumi adalah homogen.diagram wadati juga bisa digunakan

untuk menghitung jarak stasiun ke hiposenter (pusat gempa).

2. Arah dan Kedalaman

Gempa bumi memiliki arah lokasi datangnya gempa bumi yang terjadi

sesuai arah mata angin. Dan kedalaman sumber gempa bumi adalah ketika

jarak hiposenter dihitung tegak lurus dari permukaan bumi. Dimana

hiposenter adalah titik atau sumber gempa bumi yang gelombangnya bergerak

merambat dari hiposenter ke bidang patahan. Dan proyeksi tegak lurus

hiposenter ini ke permukaan bumi disebut episenter (Husein 2015).

Page 27: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

14

3. Magnitudo Gempa Bumi

Magnitudo gempa bumi adalah nilai kekuatan gempa yang

menyatakan besarnya energi seismik yang dipancarkan, yang direkam oleh

alat yang bernama Seismograf. Besaran ini akan bernilai sama, walaupun

dihitung dari tempat yang berbeda. Skala yang digunakan adalah Skala

Richter (SR). Skala ini dikemukakan oleh Charles Richter dimana diartikan

bahwa skala richter adalah logaritma dari amplitudo maksimum yang diukur

dalam satuan mikrometer, yang diukur dengan seismometer (Sunarjo,

Gunawan, and Pribadi 2012).

M = log

+ f (Δ, h ) + + (2.1)

Dimana M adalah magnitudo (SR), a adalah amplitudo gerakan tanah

(meter), T adalah periode gelombang (s), Δ adalah jarak pusat gempa atau

episenter (Km), h adalah kedalaman gempa (Km), dan adalah faktor

koreksi yang bergantung pada kondisi lokal dan regional daerahnya (Peter, M

2009).

Berikut beberapa magnitudo yang di perkenalkan, dalam

perkembangan terakhir yang digunakan dan diaplikasikan pada seismologi

terapan dan penelitian. Kanmori (1977) dan Lay dan Wallace (1995)

memperkenalkan magnitudo momen ( moment magnitudo), yaitu tipe

magnitudo yang berkaitan dengan momen seismik namun tidak bergantung

Page 28: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

15

dengan besarnya magnitudo permukaan (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi

2012).

= ( log / 1.5 ) – 10.73 (2.2)

Dimana adalah magnitudo momen, dan adalah momen seismik.

Adapun persamaan lain yang digunakan untuk memperoleh seismik

momen (Mo) dimana untuk mendapatkan ukuran suatu gempa bumi, yang

dapat dirumuskan:

Mo = æ D S (2.3)

Dimana æ harga rigiditas dibawah lapisan batuan, D = nilai

pergeseran dari rata-rata bidang patahan, dan S = area bidang patahan. C.F

Richter (1935) memperkenalkan Magnitudo Gempa Lokal ( ) yang

merupakan gempa bumi yang jarak pusat gempanya kurang dari 1100 Km.

(10 derajat) dari stasiun pencatat (Husein 2015). Yang dapat dirumuskan

sebagai berikut :

= log a + 3 log Δ-2.92 (2.4)

Dimana = magnitudo gempa lokal, a = amplitudo maksimum dari

gerak tanah (μm), Δ = jarak stasiun pencatat ke sumber (km) Δ < 600 km

(Peter, M 2009).

Page 29: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

16

Adapun magnitudo gelombang permukaan ( ) yaitu hsil dari

engukuran gelombang permukaan. Dimana catatan gelombang permukaan

memiliki periode sekitar 20 detik diperlukan.

= log a + ɑ log Δ+ β (2.5)

Dimana = magnitudo gelombang permukaan, a = amplitudo

maksimum pergeseran horizontal (s), Δ= jarak (km) ɑ dan β konstanta dari

jarak episenter.

4. Energi Gempa

Kekuatan gempa disekitar sumbernya juga dapat diukur dari energi

total yang dilepaskan oleh gempa tersebut (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi

2012). Untuk menghitung energi yang dilepaskan dengan menggunakan cara

mengintegralkan energi gelombang yang menjalar disekitar luasan yang

dilewati gelombang.dimana mengintegralkan energi diseluruh ruang dan

waktu. Hasil perhitungan energi dari magnitudo yang pernah dilakukan

dimana antara magnitudo memiliki relasi yang sederhana.

Log E = 4.78 + 2,75 (2.6)

Dalam satuan Dyne cm atau erg. Dimana dalam persamaan di atas

kenaikan magnitudo gempa sebesar 1 skala richter akan berkaitan dengan

kenaikan amplitudo yang dirasakan di suatu tempat sebesar 10 kali, dengan

kenaikan energi sebesar 5 sampai 30 kali (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi

2012).

Page 30: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

17

2.5. Mekanisme Fokus

Mekanisme fokus atau biasa dikenal Focal Mechanism gempa bumi adalah

gambaran deformasi inelastis di kawasan sumber yang menghasilkan gelombang

seismik (Serhalawan, Y and Sianipar, D, S 2017). Untuk mengetahui dan

menentukan mekanisme sumber gempa yaitu dengan cara membandingkan pola

arah gerak awal gelombang seismik yang teramati dengan pola teoritis.

Ada dua tipe gaya yang diasumsikan, gaya tipe І kopel tunggal (single

couple) yang terdiri dari sepasang gaya dengan arah berlawanan tetapi sejajar

bergerak sepanjang sumbu Y, dimana pergerakan ini ditransmisikan ke

permukaan sebagai gelombang P, yang menjadi gerakan kompresi dan dilatasi

dari tanah. Sedangkan sistem gaya tipe ІІ (double couple) dimana dua pasang

gaya yang masing-masing memiliki besar yang sama dan tegak lurus satu sama

lainnya. Dan biasanya gempa bumi disebabkan oleh sistem gaya tipe ІІ (Peter, M

2009).

Mekanisme fokus digunakan untuk menerangkan sifat penjalaran energi

gempa bumi yang berpusat di hiposenter atau fokus gempa bumi (Alamsyah, M

2017). Mekanisme fokus sangat berkaitan dengan sesar atau patahan, karena jika

arah gerakan sesar dan arah bidang sesar diperoleh maka mekanisme fokus gempa

tersebut dapat dianalisa (Alamsyah, M 2017).

2.6. Sesar

Gempa bumi sangat dipengaruhi oleh pergerakan suatu lempeng atau

batuan. Oleh karena itu sesar atau patahan harus diketahui. Sesar adalah suatu

Page 31: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

18

rekahan atau patahan yang telah mengalami pergeseran yang terjadi di permukaan

suatu sesar. Sesar terjadi ketika batuan mengalami tekanan dan suhu yang rendah

sehingga sifatnya menjadi rapuh. Energi yang cepat pada sesar akan

mengakibatkan gempa bumi (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012).

Adapun bidang sesar yang merupakan permukaan fraktur suatu patahan.

Bidang sesar ada yang di sebut dinding gantung ( hanging wall ), dan bagian

bawahnya yang disebut dinding kaki ( foot wall ). Dimana keduanya terjadi

apabila bidang sesar tidak tegak lurus (Sunarjo, Gunawan, and Pribadi 2012).

Gambar 2. 4 Struktur patahan (Alamsyah, M 2017)

Sesar terbagi menjadi tiga jenis berdasarkan arah pelepasannya :

a. Sesar turun ( normal fault ) adalah sesar yang hangging wall relatif

bergerak kebawah atau turun.

Page 32: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

19

Gambar 2. 5 Sesar turun (Alamsyah, M 2017)

b. Sesar naik ( reverse fault ) adalah ketika hangging wall bergerak

naik terhadap footwall.

Gambar 2. 6 Sesar naik (Alamsyah, M 2017)

c. Sesar mendatar (strike slip fault) adalah ketika sesar yang bergerak

satu sama lain dengan arah gerak mendatar.

Page 33: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

20

Gambar 2. 7 Sesar mendatar (Alamsyah, M 2017)

d. Sesar kombinasi ( oblique slip fault ) merupakan sesar yang arah

geraknya mendatar dengan sear naik.

Gambar 2. 8 Sesar kombinasi (Alamsyah, M 2017)

Adapun parameter yang digunakan dalam bidang sesar sebagai berikut :

1. Strike ( ɸ ) merupakan sudut yang terbentuk antara jurus sesar

dengan arah utara dimana diukur dari utara ke arah timur dan

searah dengan jarum jam dengan jurus patahan 0° < Φ < 360°.

2. Dip ( δ ) merupakan sudut yang terbentuk dari bidang sesar dan

bidang horizontal dan dapat diukur pada bidang vertikal dengan

arah tegak lurus jurus patahan 0° < δ < 360°.

3. Rake atau slip ( λ ) merupakan sudut yang terbentuk antara arah

slip dan jurus sesar atau patahan. Rake bersifat positif pada patahan

naik ( reverse fault ) dan bersifat negatif pada patahan turun pada

jurus patahan -180° < λ < 180°.

Page 34: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

21

Gambar 2. 9 Geometri sesar (Alamsyah, M, 2017)

Setelah mengetahui jenis dan parameter sesaran, dapat juga di

identifikasi dengan menggunakan diagram bola ( beach ball ). Solusi momen

tensor biasanya ditampilkan menggunakan diagram bola ( beach ball ).

Gambar 2. 10 Pola mekanisme fokus (beachball)

(Alamsyah, M 2017)

Beach ball yang terbentuk akan menghasilkan dua warna yaitu hitam

dan putih dalam satu beachball yang sama. Dimana untuk yang berwarna

putih akan mengkompresi pada area yang berwarna hitam. Sehingga dapat

Page 35: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

22

disimpulkan yang berwarna hitam akan mengalami tekanan yang kuat dan

yang warna putih akan mengalami regangan.

2.7. Momen Tensor

Momen tensor menurut definisinya momen adalah kecendrungan suatu

gaya untuk memutar suatu benda di sekitar sumbu tertentu dari benda tersebut.

Sedangkan tensor adalah penyamarataan dari besaran skalar dan vektor (Peter, M,

2009). Dimana besaran skalar dan vektor merupakan bagian dari besaran tensor.

Tensor memiliki nilai dan dua buah arah, dan skalar adalah tensor yang memiliki

orde nol, sedangkan vektor memiliki orde satu. Orde pada tensor menentukan

jumlah komponen tensor itu sendiri yang dirumuskan secara matematematis n

adalah ordenya.

Momen tensor ini digunakan untuk menggambarkan arah gaya penyebab

gempa bumi, dimana model gerak sesar dan karakter sesar ini dapat diketahui

dengan momen tensor (Zahradnik, Ji., Jansky and Plicka, 2008). Momen tensor ini

menggunakan persamaan fungsi green (Djauhari 2015).

( ) ∫ ( ) ( )

(2.7)

Dimana komponen rekaman seismik dari sebuah titik sumber dapat diukur

menggunakan persamaan sebagai berikut (Djauhari 2015)

( ) ∑ ( ) ( ) (2.8)

Keterangan :

= rekaman pergeseran pada komonen ke-k

Page 36: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

23

x = posisi receiver (Km)

= posisi sumber gempa

= fungsi green, dan tanda (*) menunjukan konvolusi.

( ) = menyatakan 6 komponen momen tensor dasar independen.

Dalam koordinat bola, keenam komponen momen tensor tersebut adalah

(Alamsyah, M, 2017) :

Momen tensor yang menggambarkan kekuatan dari kopel gaya dari gempa dapat

ditulis sebagai berikut (Zahradník, J and Custodio, 2012) :

= [

] = [

]

Gambar 2. 11 Pasangan Gaya dari komponen momen tensor (Mccaffrey 2014)

Page 37: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

24

Pada gambar (2.11) bisa dilihat sembilan pasangan gaya kompoen momen

tensor yang bergerak kearah i terhadap j atau bisa ditulis dengan dimana sifat

momen tensor ini simetris, karena sama dengan Nilai komponen tersebut

digunakan untuk mengetahui parameter strike (ɸ), dip (δ), dan rake (λ) penyebab

gempa bumi. Dari kesembilan momen tensor hanya ada enam momen tensor

independen. Berikut persamaan yang menjelaskan hubungan momen tensor dan

parameter strike,dip, dan rake (Zahradnik, 2011) :

= ( cos λ sin 2 ɸ + sin 2δ sin λ sin2 ɸ) (2.9)

= (sin δ cos λ sin 2 ɸ +

sin 2δ sin λ sin 2ɸ) (2.10)

(cos δ cos λ cos ɸ + cos 2δ sin λ sin ɸ) (2.11)

= ( cos λ sin 2 ɸ - sin 2δ sin λ cos2 ɸ) (2.12)

(cos δ cos λ sin ɸ - cos 2δ sin λ cos ɸ) (2.13)

= sin 2δ sin λ (2.14)

Berikutnya momen tensor yang digunakan untuk mengukur kekuatan gempa bumi

dapat menggunakan persamaan parameter momen seismik :

[∑

]

½ (2.15)

Focal sphere juga digunakan untuk menampilkan mekanisme fokus,dimana

belahan bumi rendah diplot dan kuadran kompresi dibuat berbayang untuk

menghasilkan beach ball (Triantafyllis, Sokos, and IIias, 2013).

Page 38: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

25

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Pelaksanaan

3.1.1. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Pusat penelitian Fiska Lembaga Ilmu

Pengatahuan indonesia (P2F-LIPI). Kawasan Komplek PUSPITEK Serpong,

Tangerang Selatan.

3.1.2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan April 2019 hingga Januari 2020

Tabel 3. 1 Jadwal kegiatan penelitian

Kegiatan Mei Juni Juli Agu Sep Okt Nov Des Jan

Menyelesaikan

Administrasi

Melakukan

instalasi

Matlab

Studi

Literatur

Unduh data

gempa

Processing

Data

Analisis

Penyelesaian

Laporan

Page 39: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

26

3.2. Data Penelitian

Data yang digunakan pada penelitian in adalah data gempa yang terjadi di

Pulau Simeulue, Aceh pada tahun 2005 hingga 2006 dimana data gempa ini dapat

kita unduh di website http://ds.iris.edu dengan langkah reques data. Dan data

yang telah diunduh akan berformat .SAC.

Adapun tambahan data yang lainnya yang dapat kita unduh di

http://rses.anu.edu.au/seismology/ak135 dimana website tersebut di buka untuk

mencari data model bumi yang membutuhkan data lokasi stasiun serta data file

pole zero.(Sokos, E and Zahradnik, 2008)

3.3. Peralatan yang digunakan dalam mengolah data

Peralatan yang digunakan dalam pengolahan data gempa yaitu satu buah

Laptop dan menggunakan softwere yang terdiri dari MATLAB 2015b, ISOLA-

GUI 2015, ISOLA-GUI Fortran 2015, General Mapping Tools (GMT) 4.0, M-

map, Ghostscript, dan GsView 5.0. (Sokos, E and Zahradnik, 2008)

Sebelum melakukan pengolahan data gempa yang telah kita unduh, ada

beberapa langkah cara yang harus dilakukan terlebih dahulu yaitu memasukan

softwere yang kita unduh pada aplikasi Matlab 2015b. Dimana softwere Isola-Gui

2015, Isola-Gui Fortran 2015 dan M_map di masukan ke dalam Matlab Path.

Sedangkan softwere yang lain seperti Ghoscript dan GsView di masukan ke dalam

System Path Computer. Setelah semua di masukan Restart Komputer.

Page 40: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

27

3.4. Lokasi Penelitian

Lokasi gempa yang akan diteliti yaitu data event gempa yang terjadi di

wilayah Pulau Simeulue, Aceh. Pulau Simeulue adalah pulau yang pernah

mengalami gempa yang amat dahsyat pada tahun 2004-2005 (Konca, A, O.,

Hjorleifsdottir, V. 2007). Yang dapat kita lihat di gambar berikut :

Gambar 3. 1 Peta lokasi gempa Simeulue (Konca, A, O., Hjorleifsdottir, V, 2007)

3.5. Metode Penelitian

Pada penelitian kali ini metode yang digunakan adalah metode inversi

waveform tiga komponen dari metode dokonvolusi berulang (Sokos, E and

Zahradnik, 2008). Dimana metode inversi ini menggunakan program ISOLA-GUI

yang bertujuan untuk mendapatkan solusi momen tensor. Yang digambarkan

dengan beachbal, untuk mempresentasikan jenis patahan dan arah sesar.

Page 41: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

28

3.6. Pengolahan Data dalam ISOLA-GUI

Setelah semua softwere terinstal kita bisa menjalankan program untuk

pengolahan data, langkah awal adalah menjalankan softwere MATLAB 2010a

yang telah di directory dengan ISOLA-GUI 2015 namun sebelum menjalankan

ISOLA-GUI 2015 ada beberapa softwere yang harus diperiksa kelengkapannya

dengan cara melakukan perintah “chkinst”, pada aplikasi MATLAB. Pada

tahapan ini program ISOLA-GUI akan di lihat program apa saja yang telah

terinstal dengan baik agar tidak ada softwere yang bermasalah.

3.7. Konversi Waveform dalam Format SAC

Dari proses pengunduhan data yang telah dilakukan di website

http://ds.iris.edu/SeismiQuery/breq_fast.phtml diperoleh data berbentuk Standard

for the Exchange of Earthquake Data (SEED). Yang nantinya akan diubah

kedalam bentuk SAC ( Seismic Analysis Code ) menggunakan software

SeisGram2K.

Gambar 3. 2 Konversi data SEED ke SAC pada Seisgram

Page 42: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

29

Konversi data ke SAC memudahkan ISOLA untuk melakukan

pengolahan data dalam tiga komponen. Yaitu komponen Horizontal ( N dan

E), dan komponen vertikal (Z).

1. Import Data SAC

Data yang telah di konversi ke bentuk SAC, tahapan selanjutnya

adalah melakukan import data. Dimana sebelum melakukan import data

sebelum melakukan import data terlebih dahulu buka jendela tampilan

ISOLA-GUI pada program MATLAB. Adapun tampilan jendela ISOLA-GUI

pada gambar berikut :

Gambar 3. 3 Tampilan program ISOLA-GUI

Lalu kemudian lakukan pengolahan import data dalam format SAC

tadi pada program ISOLA-GUI, yang merupakan data gelombang. Pilih menu

import data pada jendela ISOLA seperti pada gambar 3.3, kemudian akan

muncul menu pilihan selanjutnya seperti terlihat pada gambar 3.4.

Page 43: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

30

Gambar 3. 4 Tampilan menu Import data

Data yang di import berupa gelombang yang terdiri atas tiga buah

komponen gelombang, yaitu gelombang komponen NS (North-South), EW

(East-West), dan Z (Vertical). Kemudian data yang telah di import tersimpat

dalam bentuk ASCII dalam bentuk .dat.

2. Model Bumi (Define Crustal Model)

Pada tahap ini digunakan model bumi agar hasil data yang

didapatkan sama seperti kondisi yang sebenarnya. dimana data yang diinput

didalam menu tersebut seperti kedalaman (Depth), dengan satuan kilometer

(km), kecepatan gelombang P ( ), kecepatan gelombang S ( ), densitas

batuan (Rho), faktor redaman gelombang P ( ), dan faktor redaman

gelombag S ( ). Model bumi yang digunakan dalam pengolahan data harus

tepat, karena pemilihan atau pembuatan model bumi yang tepat akan

menentukan hasil pengolahan data pada fungsi green. yang nantinya akan

digunakan dalam proses Inversi.

Page 44: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

31

Tabel 3. 2 Model kecepatan bumi Matlab

Depth

(Km)

Vp

(Km/s)

Vs

(Km/s)

Rho

(Km/m³)

Qp Qs

0.0 5.47 3.073 2.794 300 300

2.0 5.50 3.090 2.800 300 300

5.0 6.00 3.371 2.900 300 300

10.0 6.20 3.483 2.940 300 300

15.0 6.48 3.640 2.996 300 300

20.0 6.70 3.764 3.040 300 300

30.0 6.75 3.792 3.050 300 300

40.0 8.00 4.494 3.300 1000 1000

(Sokos, E and Zahradnik, 2008)

Gambar 3. 5 Tampilan menu Crustal Model

Informasi yang diinput pada menu define crustal model akan

dijadikan parameter kecepatan bumi.

Page 45: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

32

3. Event Info

Gambar 3. 6 Tampilan menu Event Info

Pada menu diatas terdapat informasi yang akan digunakan dalam

semua proses berikutnya. Informasi even gempa di input pada tahap Event

Info, dimana data yang telah kita import sebelumya yang memiliki informasi-

informasi seperti posisi Latitude dan Longitude, kedalaman gempa, besarnya

gempa (Magnitude), serta informasi waktu dan tanggal terjadinya gempa

bumi (Origin Time). Setelah semua informasi lengkap ISOLA akan

memperbarui file yang berbentuk event.isl rawinfo.isl, duration.isl (Sokos, E

and Zahradnik, 2008). Dimana informasi-informasi tersebut akan digunakan

dalam tahapan proses Inversi.

Page 46: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

33

4. Pemilihan Stasiun (Station Selection)

Pada tahapan ini digunakan satasiun yang telah dipilih sebelumnya

dalam bentuk Smtr.stn yang dibuat dengan menggunakan notepad yang terdiri

dari nama stasiun, latitude dan longitude. Kemudian di input ke dalam

program ISOLA_GUI, pemilihan stasiun sangat penting, karena data output

yang di dapatkan pada saat pemilihan stasiun akan digunakan dalam proses

selanjutnya. Data tersebut dalam bentuk Station.Isl. Adapun minimal stasiun

yang digunakan sebanyak 3 stasiun.

Gambar 3. 7 Tampilan menu Station Selection

5. Raw Data Preparation

Pada tahapan selanjutnya data waveform berbentuk ASCII yang telah

di input pada menu import data dilakuan koreksi instrumentasi, yang terlebih

dahulu dibuat file pole zero pada tiap-tiap stasiun yang di simpat di folder

Page 47: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

34

pzfile pada program isola(Sokos, E and Zahradnik, 2008). Adapun proses

selanjutnya yaitu origin align, proses ini dilakukan untuk penyetaraan waktu.

Gambar 3. 8 Tampilan menu Raw Data Preparation

6. Seismic Source Definition

Pada tahapan ini diasumsikan bahwa hanya satu sumber pada lokasi

event gempa dan kedalaman tertentu pada hiposenter. Nilai yang di input

pada menu ini adalah starting depth dimana kedalam mula-mula, yang

diasumsika untuk mengukur kedalaman awal untuk mengetahui letak

hiposenternya, selanjutnya depth step atau langkah kedalaman selanjutnya,

dan No of Sources yaitu jumlah sumber seismik yang dibutuhkan. Setelah

kedalamannya diketahui selanjutnya dilakukan proses Green Function

(Sokos, E and Zahradnik, 2008).

Page 48: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

35

Gambar 3. 9 Tampilan menu Seismic Source Definition

7. Green Function Computation

Pada tahapan dilakukan proses green function yang di proses melalui

Command pompt, proses ini dilakukan untuk mengetahui momen tensor dan

parameter sumber gempa lainnya (Sokos, E and Zahradnik, 2008).

Gambar 3. 10 Tampilan Menu Green Function

Page 49: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

36

8. Invertion

Pada proses ini dilakukan proses inversi untuk mengetahui hasil

kurva displacement data waveform dengan data sintetik, yang nantinya akan

menghasilkan nilai momen tensor. Sebelumnya dilakukan proses fitting kurva

untuk mengetahui nilai variasi reduksi, apabila nilai variasi reduksi rendah

yaitu <0.5 maka perlu dilakukan proses filter ulang dengan mengubah nilai

filter yang dilakukan secara terus menerus hingga nilai variasi reduksi

mencapai minimal 0.5 . Nilai variasi reduksi yang mendekati 1 menentukan

tingkat ketelitian atau keakuratan pada proses pengolahan data (Zahradnik,

Ji., Jansky and Plicka, 2008).

Gambar 3. 11 Tampilan Menu Invertion

Pada tahap inversi ini dilakukan pemilihan stasiun yang digunakan,

dimana masing-masing data gempa menggunakan stasiun yang berbeda. Hal

Page 50: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

37

ini dilakukan agar data yang di dapatkan menjadi lebih akurat. Dan stasiun

yang digunakan adalah stasiun yang memiliki data waveform yang bagus.

Tabel 3. 3 Data dan Stasiun yang digunakan

Event Gempa Nama Stasiun

2006-02-13 BATU, DEHI, LABU, LEWK,

LUAN, MAUD, PUTR. 2006-01-08 MAUD, LABU, LUAN.

2005-12-18 LEWK, PUTR, LUAN

9. Plot Result

Tahapan terakhir yaitu plot hasil, dalam proses ini didapatkan kurva

data observasi dengan kurva sintetik, serta didapatkan pula hasil solusi

momen tensor berupa mekanisme fokus yang di gambarkan dengan

beachball. Dimana arah gerak patahan pada gempa di wilayah simeulue.

Gambar 3. 12 Tampilan menu Plot Result

Page 51: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

38

3.8. Ploting

Pada tahapan ini diketahui hasil ploting inversi dalam bentuk plot Momen

Tensor dan Plot Korelasi. Berikut adalah hasil plot data dari data gempa lokal di

daerah Simeulue pada 2006/02/13 :

Gambar 3. 13 Hasil Plot Momen Tensor

Page 52: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

39

3.9. Diagram Alir

Gambar 3. 14 Diagram penelitian

Konversi SAC ke ASCII

Pemilihan Stasiun

Koreksi Waveform

Menghitung Fungsi Green

Inversi

Plotting

Analisa

Selesai

Persiapan Softwere

Program ISOLA

Input model bumi

dan info gempa

Fitting kurva

Kesimpulan

Page 53: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

40

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian yang berjudul ”ANALISIS MOMEN TENSOR DAN

MEKANISME FOKUS DATA GEMPA LOKAL PADA DAERAH PULAU

SIMEULUE MENGGUNAKAN PROGRAM ISOLA-GUI” mempunyai tujuan

utama yaitu membuat pemodelan mekanisme fokus dan solusi moment tensor

gempa yang terjadi di Pulau Simeulue dengan menggunakan program ISOLA-

GUI. Dan mengetahui parameter-parameter sumber gempa dengan cara

menganalisis pola bidang patahan dari mekanisme fokus gempa. Dengan data

gelombang seismik yang terekam oleh stasiun yang terpasang disekitar daerah

gempa.

4.1. Data Penelitian

Tabel 4. 1 Data Event gempa Simeulue

Date Origin time Lat

(°)

Lon

(°)

Depth

(Km)

M

(SR)

2006-02-13 09:32:09:40 2.809 95.425 29.5 5

2006-01-08 13:51:10:9 2.249 96.332 16.9 3

2005-12-18 04:23:10:01 2.8420 95.9160 18.2 5.7

Data yang digunakan adalah event gempa yang terjadi diwilayah Pulau

Simeulue dengan magnitudo 3 SR sampai 5 SR (tabel 4.1). Data tersebut

didapatkan dari www.iris.edu dan IRIS-ZB yang menyediakan data gempa lokal,

serta data stasiun-stasiun yang merekam data gempa lokal (Alamsyah, M, 2017).

Page 54: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

41

4.2. Hasil Pengolahan

Pada hasil pengolahan data event gempa wilayah pulau Simeulue

menggunakan ISOLA_GUI didapatkan hasil momen tensor dan besar dari

karakteristik bidang patahan dengan hasil fitting kecocokan antara data observasi

dengan data sintetik yang menggunakan fungsi green (Pratama and Santosa,

2018). Bidang patahan terdiri dari dua bidang lempeng yaitu bidang patahan dan

bidang patahan yang lain, yang menghasilkan nilai parameter sesar seperti strike,

dip, dan rake.

4.3. Hasil Momen Tensor

Tabel 4. 2 Nilai Rentan Momen Tensor

Event Mrr=

(°)

Mtt=

(°)

Mpp=

(°)

Mrt=

(°)

Mrp=

(°)

Mtp=

(°)

Exp (Nm)

13/02/2006 1.001 -1.585 0.584 3.950 -2.822 0.674 17

08/01/2006 2.924 -1.617 -1.308 -2.006 1.051 -3.065 15

18/12/2005 5.068 1.275 -6.343 -0.435 0.650 0.693 18

Dari hasil pengolahan data yang tercatat nilai momen tensor pada tabel

(4.2) Dimana pengolahan tersebut mendapatkan nilai yang berbeda-beda namun

tidak terlalu jauh, nilai tersebut dapat diartikan sebagai hasil dari aktivitas patahan

anatar dua lempeng yang saling bergerak. Nilai momen tensor pun ada kaitannya

dengan besar total energi seismik yang disebabkan oleh patahan. Data yang

didapatkan mencerminkan besar dari karakteristik bidang sesar. Terdiri dari

bidang lempeng dan bidang sesar.

Page 55: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

42

4.4. Hasil Mekanisme Fokus

Analisa gempa bumi di wilayah Pulau Simeulue dengan nilai momen

tensor yang telah didapatkan dan diolah pada tahap fungsi Green dan inversi

waveform tiga komponen NS, EW, dan Z. Analisa momen tensor digunakan

untuk menentukan arah gaya penyebab gempa bumi dan jenis patahan yang di

gambarkan dengan beachball (Pratama and Santosa, 2018).

Adapun hasil yang didapatkan dari patahan dan auxiliary plane di Pulau

Simeulue dari pengolahan data menggunakan ISOLA-GUI dapat diketahui bahwa

jenis patahan yang terjadi pada event gempa, memiliki parameter event gempa

sebagai berikut :

Tabel 4. 3 Nilai Parameter Gempa Pulau Simeulue

Event Centroid

depth

(Km)

strike/dip/rake

(°)

MW

(Nm)

VR

(%)

plane 1 plane 2

13/02/2006 20 Km 126/83/99 253/12/38 5.7 0.64

08/01/2006 16.9Km 16/50/40 25760/132 4.4 0.51

18/12/2005 8 Km 181/42/98 349/49/83 6.4 0.6

Setelah nilai strike, dip, dan rake didapatkan (tabel 4.3) dimana nilai strike

adalah nilai sudut yang terbentuk antara bidang horizontal dengan bidang patahan,

sudut dip adalah kemiringan yang terbentuk dari perpotongan bidang patahan

dengan bidang datar yanng arahnya tegak urus dengan arah strike, dan rake adalah

sudut pergerakan bidang yang mengacu pada strike. Strike, dip dan rake adalah

gambaran dari arah pergerakan slip (Setyowidodo and Santosa, B, 2011).

Page 56: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

43

Berikut hasil identifikasi arah bidang patahan pada masing-masing event

gempa:

1. Kejadian gempa pada 13/02/2006 dengan magnitudo 5.

Event gempa pada 13/02/2006 pada pukul 09:32:09.40 WIB berdasarkan

bentuk beachball yang diperoleh pada pengolahan data event gempa lokal

ini adalah sesar naik (reverse fault) yang dapat kita lihat pada tabel 4.4.

2. Kejadian gempa pada 08/01/2006 dengan magnitudo 3.

Event gempa pada 08/01/2006 pada pukul 13:51:10.09 WIB berdasarkan

bentuk beacball yang diperoleh pada pengolahan data event gempa lokal ini

adalah sesar geser (Oblique slip Fault ) yang dapat kita lihat di tabel 4.4.

3. Kejadian gempa pada 18/12/2005 dengan magnitudo 5.7.

Event gempa pada 18/12/2005 pada pukul 04:23:10.01 WIB berdasarkan

bentuk beachball yang diperoleh pada pengolahan data event gempa lokal

ini adalah sesar naik (reverse fault) yang dapat kita lihat pada tabel 4.4.

Tabel 4. 4 Bentuk beachball

Event Beachball

2006/02/13

2006/01/08

2005/12/18

Page 57: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

44

4.5. Hasil Fitting Waveform

Hasil yang didapat pada proses fitting adalah kecocokan gelombang antara

muka gelombang observasi dengan sintetik yang diperoleh dari perhitungan

Fungsi Green dan proses inversi, bedasarkan model teori (Zahradnik, Ji., Jansky

and Plicka, 2008). Adapun hasilnya seperti dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4. 1 Hasil fitting Waveform pada event gempa 2006/01/08

Hasil pengolahan data yang terlihat pada gambar (4.1) terdapat

perbandingan warna gelombang. Warna hitam adalah muka gelombang observasi

(asli) dan warna merah adalah muka gelombang sintetik (data setelah diolah)

(Alamsyah, M, 2017). Adapun warna lainnya yaitu warna biru untuk

menggambarkan variansi reduksi yang berkisar dari nol sampai satu, dan warna

abu-abu yang merupakan garis stasiun yang tidak digunakan dalam proses inversi.

Page 58: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

45

Hasil yang baik adalah ketika garis kurva observasi sama atau sejajar dengan

kurva sintetiknya (Pratama and Santosa 2018). Tercatat data pada stasiun yang

masih memiliki nilai negatif, yaitu nilai komponen Z pada data yang terekam

distasiun luan. Pada event gempa 2006/01/08 Pemilihan fitting frekuensi pada

stasiun yang digunakan dalam proses invesri adalah 0.06-0.08 Hz. Dengan nilai

variasi reduksi sekitar 0.5 atau 50 persen.

Berikut hasil variasi reduksi berdasarkan frekuensi yang dipilih pada saat

proses inversi :

Tabel 4. 5 Frekuensi yang digunakan dalam proses Inversi

Event Origin time Frekuensi (Hz) VR

(%)

2006/02/13 09:32:09.40 0.05-0.07 Hz 0.64

2006/01/08 13:51:10.90 0.05-0.07 Hz 0.51

2005/12/18 04:23:10.01 0.05-0.07 Hz 0.6

Nilai variasi reduksi bergantung terhadap filtering pada saat pemilihan

frekuensi di menu inversi. jika nilai variasi reduksinya kurang dari 0.5 maka

tingkat kecocokan nya rendah atau kurang tepat (Lestari, 2019). Hal itu terjadi

karena adanya medium lapisan yang bersifat elastik atau heterogen pada saat

dilewati gelombang seismik, dan juga bergantung pada model kecepatan bumi

yang digunakan pada fungsi Green. Model kecepatan berfungsi untuk

perhitungan seismogram pada stasiun yang digunakan.

Page 59: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

46

4.6. Pembahasan

Dari hasil pengolahan data yang dilakukan gempa bumi pada tahun 2005

dan 2006 di wilayah Pulau Simeulue dengan magnitude 3 SR sampai 6 SR. Hasil

momen tensor yang diperoleh pada penelitian ini yang diolah menggunakan

fungsi green dan kemudian dilakukan inversi waveform tiga komponen (NS, EW,

dan Z) (Zahradnik, Ji., Jansky and Plicka 2008). Dimana hasil momen tensor

dianalisa untuk mengetahui arah gaya penyebab gempa bumi, sehingga diketahui

jenis patahannya, yang digambarkan pada pola beachball, yang mana telah

dibahas pada bab materi momen tensor sebelumya.

Tabel 4. 6 Hasil perbandingan data ISOLA dan Global CMT

Date Agency Beach ball Jenis sesar

2006-02-13 GCMT

Patahan naik

(reverse fault)

ISOLA

2006-01-08 GCMT - Patahan

kombinasi

( oblique slip

fault )

ISOLA

2005-12-18 GCMT

Patahan naik

( reverse fault )

ISOLA

Berdasarkan hasil tabel 4.6 didapatkan hasil perbandingan antara data

yang diolah pada program ISOLA-GUI dan hasil pengolahan dan penggambaran

beach ball pada program Global CMT dimana terdapat hasil jenis patahan yang

Page 60: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

47

terjadi pada event gempa lokal di daerah Simeulue adalah jenis patahan naik

(reverse fault). Terdapat perbedaan bentuk pada event gempa 2005/12/18, namun

hasil patahan yang di dapatkan masih sama yaitu patahan naik (reverse fault),

adapula jenis patahan yang gambarannya pada G CMT tidak tertera, hal itu karena

magnitudo pada gempa dibawah 5.

Hasil pengolahan menggunakan ISOLA-GUI dan hasil Global CMT

memiliki perbedaan yang tidak terlalu banyak, sehingga bisa dikatakan hasil

pengolahan pada penelitian ini cukup akurat.

Gambar 4. 2 Posisi beach ball yang menggambarkan posisi episenter

Penggambaran posisi beach ball pada gambar 4.2 menunjukan pola

bidang patahan yang terbentuk di daerah sekitar patahan daerah Simeulue

didominasi oleh patahan naik atau reverse fault dan patahan kombinasi (oblique

slip fault) yang bergeser dan ke arah naik. Kondisi tersebut dipengaruhi oleh

kondisii regional geologi Simeulue.

Page 61: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

48

Tabel 4. 7 Letak Mekanisme Fokus

Event Letak Mekanisme fokus

Lat

(°)

Lon

(°)

Depth

(Km)

2006/01/08 2.7012° 96.5118°

16.9 Km

2006/02/13

2.8994° 95.5149° 20 Km

2005/12/18

3.2942° 96.0959° 8 Km

Pulau Simeulue adalah salah satu pulau yang terbentuk dibagian barat

Pulau Sumatera. Dimana posisinya berada pada titik konvergensi batas lempeng

Indo-Australia yang menunjam kebawah batas lempeng Eurasia. Letak Pulau

Simeulue yang berada pada titik Sumatera-Andaman menyebabkan deformasi

pulau Simeulue yang menyebabkan posisi bagian utara-timur laut pulau relatif ke

arah naik sedangkan bagian selatan-tenggara pulau turun (Aribowo and

Handayani, L. 2014), yang berdasarkan kondisi geologi sesaran yang terbentuk

pada daerah Pulau Simeulue merupakan sesar naik atau anjak. Yang ber arah

baratlaut-tenggara. Dimana sesar naik atau anjak berarah palung (Aribowo and

Handayani, L. 2014).

Berdasarkan tiga event gempa yang diolah satu yang memiliki pola sesar

kombinasi dengan komponen naik. Sedangkan selebihnya adalah sesar naik

(reverse fault).

Page 62: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

49

Tabel 4. 8 Parameter Masing-masing event gempa

Dari hasil pengolahan data yang didapatkan hasil seperti pada tabel 4.6,

dimana nilai STVAR dan FMVAR menunjukan nilai yang di dapat < 30° dan

STVAR < 0.30, sehingga dapat diasumsikan bahwa hasil solusi mekanisme fokus

antara posisi gempa dan waktu dari centroid akurat atau tepat (Sokos 2012).

Dan resolusi momen tensor (CN) pada event gempa pada tabel 4.6 di

wilayah pulau simeulue menunjukan nilai yang sudah akurat, dimana jika nilai

CN besar menunjukan solusi yang tidak stabil atau tidak akurat, sedangkan jika

nilai CN < 10 maka nilai solusi tersebut dinyatakan akurat (Sokos, E and

Zahradnik 2008).

Event CD

(Km)

Strike

Dip

Rake

(°)

VR

(%)

DC

(%)

CN

(%)

STVAR

(%) FMVAR

(%)

2006-02-

13

20 km 126

83

99

0.64 81.2 3.5 0.02 14

253

12

38

2006-01-

08

12 km 20

45

50

0.51 97.3 4.2 0.09 27

250

57

123

2005-12-

18

8 km 181

42

98

0.6 59.6 2.8 0.15 19

349

49

83

Page 63: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

50

Adapun parameter lainnya yaitu DC (Double Couple), VR (Variasi

Reduksi) dan CLVD (Compansated Linier Vector Dipole). Jika nilai DC > 50%,

maka gempa yang terjadi merupakan akibat dari aktivitas tektonik, dan bila

CLVD > 50% maka gempa yag terjadi akibat aktivitas vulkanik (Sokos, E and

Zahradnik 2008). Dan nilai DC yang didapatkan pada pengolahan data adalah

sekitar 60 hingga 98 persen, dimana gempa di wilayah pulau Simeulue disebabkan

oleh aktivitas tektonik. Sedangkan variasi reduksi (VR) adalah nilai acuan

keakuratan solusi momen tensor. Jika nilai VR > 0.5 atau 50% maka hasil momen

tensor telah akurat. Dan nilai VR yang didapatkan pada pengolahan data sekitar

0.5 hingga 0.65 atau 50 % hingga 65 %, yang menunjukan hasil kecocokan data

observasi dan data sintetik sudah akurat.

Page 64: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

51

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mendapatkan hasil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Hasil momen tensor yang didapatkan pada event gempa di wilayah Pulau

Simeulue M11= -1.585 exp 17 hingga M11= 1.275 exp 18, M22= 0.584 exp 17

hingga M22= -6.343 exp 18, M33= 1.001 exp 17 hingga M33= 5.068 exp 18,

M31= 3.950 exp 17 hingga M31= -0.435 exp 18, M32= -2.822 exp17 hingga

M32= 0.650 exp 18, dan M12= 0.674 exp 17 hingga M12=0.693 exp 18.

2. Pola bidang sesar gempa yang terjadi di wilayah Pulau Simeulue adalah sesar

naik atau Reverse fault dan sesar kombinasi ke arah naik. Karena posisi Pulau

Simeulue berada pada zona subduksi, dimana posisinya berada pada titik

batas lempeng Indo-Australia yang menunjam kebawah batas lempeng

Eurasia, dibagian utara-timur laut pulau relatif ke arah naik sedangkan bagian

selatan-tenggara pulau turun

5.2. Saran

Adapun saran dari penulis yaitu harus dilakukan penelitian mengenai model bumi

dari wilayah Pulau Simeulue karena sangat berpengaruh dalam setiap proses

pengolahan data.

Page 65: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

52

DAFTAR PUSTAKA

Alamsyah, M, F. 2017. “Estimasi Momen Tensor Dan Pola Bidang Sesar Amerika

Serikat Pada Tahun 2016-2017 Dengan Inversi Waveform Tiga Komponen

Dengan Program Isola.” Jurnal Fisika, Institut Teknologi Sepuluh November.

Aribowo, S., and Dkk Handayani, L. 2014. “Deformasi Kompleks Di Pulau

Simeulue, Sumatera: Interaksi Antar Struktur Dan Diapirisme.” Ris.Geo.Tam

Vol. 24, No.2 24(2): 131–44. 10.14203/risetgeotam2014.v24.89%0AD.

Djauhari, E. 2015. “Membangun Fungsi Green Dari Persamaan Difrensial Linear

Non Homogen Tingkat - N.” Jurnal Matematika Integratif Vol 11, No 2.

11(2): 119–26.

Husein, S. 2015. “Bencana Gempabumi.” Strengthened Indonesian, Universitas

Gajah Mada.

Konca, A, O., Hjorleifsdottir, V., Dkk. 2007. “Rupture Kinematics of the 2005 M

_ w 8 . 6 Nias – Simeulue Earthquake from the Joint Inversion of Seismic

and Geodetic Data Rupture Kinematics of the 2005 M w 8 . 6 Nias –

Simeulue Earthquake from the Joint Inversion of Seismic and Geodetic

Data.” Bulletin of the Seismological Society of America (May 2014).

https://www.researchgate.net/publication/48925152%0ARupture.

Lestari, P. 2019. “Moment Tensor Analysis Using Regional and Temporary

Deployment 2008 Data for Sumatran Active Fault Zone Earthquakes

Moment Tensor Analysis Using Regional and Temporary Deployment 2008

Data for Sumatran Active Fault Zone Earthquakes.” Journal of Physics: IOP

Publishing: 9–15.

Mccaffrey, R. 2014. “The Tectonic Framework of the Sumatran Subduction

Zone.” ResearchGate (May 2009).

Muda, A., and A. Ismul. 2005. “Analisis Kecepatan Gelombang Seismik Bawah

Page 66: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

53

Permukaan Di Daerah Yang Terkena Dampak Gempa Bumi 4 Juni 2000 (

Studi Kasus : Kampus Universitas Bengkulu ).” Jurnal Gradien Vol.1 No.2

Juli 2005 : 69-73 Analisis 1(2): 69–73.

Peter, M, S. 2009. Introducti0n To Seismology. United States of America by

Cambridge University Press, New York www.cambridge.org.

Pratama, Hardiansyah, and Jaya Santosa. 2018. “Analisa Momen Tensor Dan

Mekanisme Pusat Tahun 2016 Dengan Magnitude ≥ 5 SR Memanfaatkan

Program ISOLA-GUI.” 7(1): 2016–19.

Serhalawan, Y, R., and J. Sianipar, D, S. 2017. “Pemodelan Mekanisme Sumber

Gempa Bumi Ransiki 2012 Berkekuatan MW 6,7.” jurnal fisika, STMKG

6(1): 148–57.

Setyowidodo, I., and J. Santosa, B. 2011. “Analisis Seismogram Tiga Komponen

Terhadap Moment Tensor Gempa Bumi Di Manokwari Papua 03 Januari

2009.” Jurnal Neutrino Vol. 3, No. 2, 3(2): 113–28.

Sokos, E, N., and J. Zahradnik. 2008. “ISOLA a Fortran Code and a Matlab GUI

to Perform Multiple-Point Source Inversion of Seismic Data $.” Computers

& Geosciences 34 (2008) 967–977 34: 967–77.

Sokos, E. 2012. “Evaluating Centroid-Moment-Tensor Uncertainty in the New

Version of ISOLA Software.” Seismological Research Letters Volume 84,

Number 4 July/August 84(4).

Sunarjo, M.T Gunawan, and S. Pribadi. 2012. “Gempabumi Edisi Populer.”

Badan Metereologi Klimatologi dan Geofisika.

Surinati, D. 2009. “Kondisi Oseanografi Fisika Perairan Barat Sumatera (Pulau

Simeulue Dan Sekitarnya) Pada Bulan Agustus 2007 Pasca Tsunami

Desember 2004.” MAKARA, SAINS, VOL. 13, NO. 1 13(1): 17–22. Makara,

Sains, Vol.13, No. 1,.

Triantafyllis, N., E. Sokos, and A. IIias. 2013. “Automatic Moment Tensor

Page 67: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

54

Determination For The Hellenic Unified Seismic Network.” Bulletin of the

Geological Society of Greece, vol. XLVII XLVII.

Zahradník, J, and S Custodio. 2012. “Moment Tensor Resolvability : Application

to Southwest Iberia.” Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.

102, No. 3, pp. 1235–1254 102(3): 1235–54.

Zahradnik, Ji., Jansky, J., and V. Plicka. 2008. “Detailed Waveform Inversion for

Moment Tensors of M ∼ 4 Events : Examples from the Corinth Gulf ,

Greece.” Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 98, No. 6, pp.

2756–2771 98(6): 2756–71.

Zahradnik, Jiri. 2011. “The Mw 7 . 1 Van , Eastern Turkey , Earthquake 2011 –

Two-Point Source Modeling by Iterative Deconvolution and Non-Negative

Least Squares.” Geophysical Journal International.

Page 68: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

55

LAMPIRAN

A. Hasil Import Data SAC

Event Import Data SAC

2006/01/08

2006/02/13

2005/12/18

Page 69: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

56

B. Hasil Raw Data Preparation

Load ASCII

Koreksi

Instrumen

Penyetaraan

Waktu

Page 70: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

57

C. Stasiun Selection

Event Pemilihan Stasiun

2006/01/08

200602/13

2005/12/18

Page 71: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

58

D. Inversi

Event Inversi

2006/01/08

2006/02/13

2005/12/18

Page 72: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

59

E. Hasil Fitting Kurva Data Observasi dan Data Sintetik

Event Hasil Fitting Kurva

2006/01/08

2006/02/13

2005/12/18

Page 73: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

60

F. Hasil Plot Korelasi

Event Hasil Plot Korelasi

2006/01/08

2006/02/13

2005/12/18

Page 74: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

61

G. Hasil Momen Tensor

Event Hasil Momen tensor

2006/01/08

2006/02/13

Page 75: ANALISIS MOMEN TENSOR DAN MEKANISME FOKUS DATA …...terhadap gempa bumi, karena letak Indonesia berada pada daerah tumbukan antar lempeng, yaitu daerah pertemuan tiga lempeng tektonik

62

Event Hasil Momen Tensor

2005/12/18