ANALISIS PELUANG TERJADINYA GEMPA BUMI DENGAN METODE LIKELIHOOD UNTUK
DAERAH PAPUA DAN SEKITARNYA
Skripsi Diajukan Kepada Fakultas Sains dan Teknologi Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si.)
Oleh :
CINDIKA PANDAINI PERTIWI 106097003254
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing 2
Tati Zera, M.Si Nip. : 19690608 200501 2 002
Arif Tjahjono, M.Si Nip. : 19751107 200701 1 015
Mengetahui, Ketua Program Studi Fisika
Drs. Sutrisno, M.Si Nip. : 19590202 198203 1 005
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,
Juli 2010
Cindika Pandaini Pertiwi 106097003254
ABSTRAK
Telah dilakukan analisa terhadap aktifitas gempabumi untuk daerah Papua dan sekitarnya (0° - 6° LS dan 132° - 141° BT) berdasarkan data yang didapat dari Pusat Gempa Nasional (PGN) dengan magnitude (M) )≥5.0 SR dan kedalaman (h)≤60 km yang terjadi pada periode 1909-2009. Analisa dilakukan dengan metode likelihood terhadap persamaan Guttenberg-Richter (1954) untuk menentukan parameter seismotektonik (b value), indeks seismisitas (a), peluang kejadian gempa (P), dan periode ulang gempa (Θ) untuk masing-masing wilayah gempa. Hasil yang diperoleh menunjukkan wilayah 8 mempunyai resiko gempa paling tinggi dengan didapat b value sebesar 0,92; indeks seismisitas 4,57; peluang kejadian gempa dengan T (waktu) = 10, 30, 50, 100 tahun yaitu 48,4%; 86,2%; 96,3%; 99,8%; dan periode ulang gempa yaitu 15 tahun, dan menunjukkan wilayah 2 mempunyai resiko paling rendah dengan didapat b value sebesar 1,01; indeks seismisitas 0,51; peluang kejadian gempa dengan T (waktu) = 10, 30, 50, 100 tahun yaitu 4,9%; 13,4%; 21,3%; 38,1%; dan periode ulang gempa yaitu 208 tahun. Kata Kunci : b value, Indeks Seismisitas, Periode Ulang, Probabilitas Gempa
i
ABSTRACT
The activitiy of earthquakes in around Papua (0° - 6° S dan 132° - 141° E) have been analyzed based on the data from the main National Centre of Earthquake with magnitude (M)≥5.0 RS and depth (h)≤60 km that happened within 1909-2009. Analyze have been done by likehood methode toward Guttenberg-Richter equation (1954) obtaining seismotectonic parameter (b value), seismisity index (a), earthquake probability (P) and repeat periode (Θ) for each earthquake area. The result showing 8 area that have highest earthquake risk and b value is 0,92; seismisity index 4,57; earthquake probability with T (time) = 10,30,50,100 years are 48,4%; 86,2%; 96,3%; 99,8%; and repeat periode of earthquake is 15 years and pointing at 2 area that has the lowest risk that the b value is 1,01; seismisity index 0,51; earthquake probability with T (time) = 10,30,50,100 years are 4,9%; 13,4%; 21,3%; 38,1%; and repeat periode of earthquakes is 208 years.
Keywords : b value, Seismisitas Index, Repeat Periode, Earthquake Probability
ii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim Alhamdulillah, penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala 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 Shalallahu’Alaihi Wasallam, keluarganya, sahabatnya, serta pengikutnya yang setia hingga akhir zaman. Skripsi ini berjudul “Analisis Peluang Terjadinya Gempa Bumi Dengan Metode Likelihood Untuk Daerah Papua Dan Sekitarnya”, 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. Ayahanda dan Ibunda tercinta serta uni dan adikku tersayang yang telah memberikan perhatian, dukungan, dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
iii
3. Bapak Drs. Sutrisno, M.Si sebagai Ketua Prodi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. 4. Ibu Tati Zera, M.Si sebagai pembimbing I penulis yang telah memberikan banyak bantuan bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Arif Tjahjono, M.Si sebagai pembimbing II penulis yang juga telah memberikan banyak bantuan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 6. Teman-temanku : ban belakang bajaj(Latipe dan Ize), iik, putri, agung, chico, bahtiar, kia, dan semua teman-teman fisika, khususnya fisika 2006 yang tak bisa disebutkan satu per satu, terima kasih untuk kalian semua. Dan juga untuk rere anak adab yang bersedia jadi kakek kita bersama. 7. Fadly yusuf pria spesial dalam hidupku yang selalu memberikan perhatian, sayang, juga membimbingku untuk lebih dewasa dalam menyikapi segala hal, serta selalu meluangkan waktu, pikiran, dan kesabarannya dalam menghadapi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 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:
[email protected] semoga skripsi ini dengan izin Allah dapat bermanfaat bagi semua pembaca. Amin.
Ciputat, Juni 2010
Cindika Pandaini Pertiwi iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................ i ABSTRACT ........................................................................................................ ii Kata Pengantar .................................................................................................... iii Daftar Isi .............................................................................................................. v Daftar Gambar .................................................................................................... vii Daftar Tabel .......................................................................................................... ix Daftar Lampiran ..................................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................
1
1.1
Latar Belakang Masalah ..............................................................
1
1.2
Batasan Masalah .........................................................................
3
1.3
Tujuan Penelitian ........................................................................
4
1.4
Manfaat Penelitian ......................................................................
4
1.5
Sistematika Penulisan ..................................................................
4
BAB II DASAR TEORI ....................................................................................
6
2.1
Gempa Bumi ...............................................................................
6
2.2
Gelombang Gempa Bumi .........................................................
11
2.3
Parameter Gempabumi dan Penentuannya ................................. 13
v
2.4
Persamaan Hubungan Guttenberg dan Richters .......................... 14
2.5
Metode Likelihood Maksimum...................................................... 15
2.6
Standar Deviasi ………………………………………………… 17
2.7
Indeks Seimisitas ………………………………………………. 18
2.8
Probabilitas kejadian Gempa Bumi ………………………….... 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 20 3.1
Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................... 20
3.2
Tektonik Papua ........................................................................... 20
3.3
Ruang Lingkup Penelitian ........................................................... 23
3.4
Data Penelitian ............................................................................ 24
3.5
Metode Pengolahan Data ............................................................ 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 50 5.1
Kesimpulan ................................................................................. 50
5.2
Saran ........................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 52 LAMPIRAN .......................................................................................................... 54
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Terjadinya Gempa Tektonik .................................................. 7 Gambar 2.2 Jenis-jenis Pergerakan Lempeng A.Divergent. B.Convergnt. C.transvergent ................................................................................... 8 Gambar 2.3 Grafity Fault ...................................................................................... 9 Gambar 2.4 Trust Fault ......................................................................................... 9 Gambar 2.5 Strike Slip Fault .............................................................................. 10 Gambar 2.6 Oblique Slip Fault ........................................................................... 10 Gambar 2.7 Gelombang P dan S ......................................................................... 12 Gambar 2.8 Gelombang Love dan Rayleigh ......................................................... 13 Gambar 3.1 Peta Tektonik Aktif dan Sejarah Gempabumi Wilayah Indonesia Bagian Timur ................................................................................ 22 Gambar 3.2 Peta Pembagian Wilayah Penelitian ................................................ 24 Gambar 3.3 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 1 25 Gambar 3.4 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 1 25 Gambar 3.5 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 2 26 Gambar 3.6 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 2 . 26 Gambar 3.7 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 3 . 27 Gambar 3.8 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 3 .. 27 Gambar 3.9 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 4 .. 28
vii
Gambar 3.10 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 4 28 Gambar 3.11 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 5 29 Gambar 3.12 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 5 29 Gambar 3.13 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 6 30 Gambar 3.14 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 6 30 Gambar 3.15 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 7 31 Gambar 3.16 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 7 31 Gambar 3.17 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 8 32 Gambar 3.18 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 8 32 Gambar 3.19 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 9 33 Gambar 3.20 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempa Wilayah 9 34 Gambar 4.1 Peta Seismisitas Daerah Penelitian ................................................. 40 Gambar 4.2 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 1 ................ 42 Gambar 4.3 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 2 ................ 42 Gambar 4.4 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 3 ................ 43 Gambar 4.5 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 4 ................ 43 Gambar 4.6 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 5 ................ 43 Gambar 4.7 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 6 ................ 44 Gambar 4.8 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 7 ................ 44 Gambar 4.9 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 8 ................ 44 Gambar 4.10 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 9 .............. 45
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah I .............................................. 36 Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Perhitungan b value dan Stándar Deviasi Pada Tiaptiap Wilayah......................................................................................... 41 Tabel 4.2 Perbandingan Parameter Aktivitas Seismik dan Nilai Indeks Seismisitas Tiap-tiap Wilayah ................................................................................ 47 Tabel 4.3 Perbandingan Kemungkinan Kejadian Gempa berdasarkan T (Tahun) dan Nilai Rata-Rata Periode Ulang Pada Tiap-tiap Wilayah .................... 48
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Distribusi Frekuensi Gempa Bumi Wilayah Selatan Jawa Tahun 1973-2007 ................................................................................... 54 Lampiran 2. Tabel Parameter Aktivasi Kegempaan ............................................ 55 Lampiran 3. Tabel Indeks Seismisitas dan Periode Ulang Gempa Merusak ....... 55 Lampiran 4. Tabel Nilai Kemungkinan Kejadian Gempa Merusak .................... 56 Lampiran 5. Peta Seismisitas Daerah Selatan Pulau Jawa Periode 1973-2007 ... 57
x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan yang sering dilanda bencana alam khususnya gempa bumi, hal ini karena Indonesia terletak diantara pertemuan tiga lempeng dunia, yaitu lempeng Indo-Australia, Eurasia, dan Pasifik. Lempeng IndoAustralia dan Eurasia bertemu disepanjang barat Sumatra, selatan Jawa, selatan Nusa Tenggara dan berakhir di laut Banda. Sedang lempeng Eurasia dan Pasifik bertemu di sepanjang laut Maluku dan berakhir di laut Banda. Selain itu di Indonesia juga banyak terdapat sesar-sesar lokal yang cukup aktif yang dapat memicu timbulnya gempa bumi. Salah satu faktor utama terjadinya gempa bumi di Indonesia adalah adanya tumbukan antar lempeng, dimana lempeng tersebut ada yang bergerak saling mendekati, ada yang saling menjauhi, dan ada yang saling bergeser. Ketika lempeng saling bertumbukkan di zona tumbukan (subduksi) akan menyusup ke bawah, maka gerakan lempeng tersebut akan mengalami perlambatan akibat gesekan dari selubung bumi. Perlambatan gerak ini menyebabkan penumpukan energi di zona subduksi dan zona patahan, akibatnya terjadi tekanan, tarikan, dan geseran. Secara teoritis lempeng-lempeng tektonik memiliki sifat elastis dengan batas elastisitas tertentu. Pada saat batas elastisitas lempengnya terlampaui, maka terjadilah patahan batuan
1
yang diikuti oleh lepasnya energi secara tiba-tiba. Proses ini menimbulkan getaran ke segala arah yang disebut gelombang seismik. Gelombang inilah yang menyebabkan terjadinya gempa bumi. Di bagian timur Indonesia tepatnya di Pulau Papua terletak di ujung pertemuan lempeng samudera yaitu lempeng Pasifik yang menyusup di bawah Papua bergerak ke arah Baratdaya dengan kecepatan 12 cm/tahun dan lempeng Indo– Australia yang menyusup di bawah lempeng Eurasia bergerak ke utara sekitar 7 cm/tahun. Akibat penekanan oleh dua lempeng besar ini di wilayah Papua terbentuk tiga zona besar patahan aktif yakni zona kompresi dari tabrakan lempeng Pasifik dan Pulau Papua yang kompleks, jalur Patahan besar Sorong dan jalur Patahan besar Aiduna-Tarairua. Dengan kecepatan gerak relatif lempeng Pasifik yang sangat cepat ini, maka bisa dipastikan bahwa wilayah ini mempunyai potensi bencana gempa duakali lipat lebih besar dibandingkan wilayah Sumatra-Jawa yang pergerakan lempengnya hanya 5 - 7 cm/tahun.[10] Menurut pengukuran survey GPS patahan geser sorong mempunyai laju pergerakan sampai 10 cm/tahun, jadi merupakan patahan mendatar dengan laju pergerakan paling cepat didunia. Potensi gempa yang sangat tinggi ini didukung fakta yang sudah sangat sering gempa-gempa besar merusak terjadi dimasa lalu, misal gempa-tsunami di Biak tahun 1996 dengan M 8,2 memakan korban ribuan jiwa, terakhir gempa besar terjadi tahun 2004 dengan M 7,1-7,6 hanya beberapa bulan sebelum gempa-tsunami Aceh. Pada tahun 1864 di timur Manokwari pernah terjadi gempa yang membangkitkan tsunami 2
setinggi 12 m, korbannya mencapai 250 orang sedangkan populasi manusia dipantai tentu masih sangat sedikit. Dari tinjauan tektonik dan distribusi kegempaan dapat dilihat secara umum wilayah Papua dan sekitarnya mempunyai peluang terhadap terjadinya gempa bumi yang tinggi, namun dengan metode statistik akan dapat diketahui secara numerik tingkat kegempaan, indeks seismisitas, probabilitas terjadinya gempa bumi, dan periode ulang gempa bumi untuk magnitudo tertentu pada daerah Papua. Peluang terjadinya gempa bumi dengan kekuatan yang sama yang pernah terjadi di suatu daerah tertentu juga dapat diperkirakan lagi, sehingga dapat ditekan sekecil mungkin kerusakan yang terjadi. Suatu daerah dapat dikatakan memiliki tingkat aktivitas gempa bumi yang tinggi jiska b value nya besar, dimana b value dipengaruhi oleh magnitudo dan frekuensi gempa yang terjadi. b value berkaitan langsung dengan karakteristik tektonik dari setiap wilayah dan menunjukkan parameter seismotektonik pada daerah tersebut, oleh karenanya sangat menarik untuk dilakukan penelitian tentang keaktifan gempa dan peluang terjadinya gempa di wilayah Papua dan sekitarnya dengan didukung dari fakta sudah sangat sering gempa-gempa merusak terjadi dimasa lalu. 1.2 Batasan Masalah Analisa dilakukan dengan metode likelihood terhadap persamaan GuttenbergRichter (1954) untuk menentukan parameter seismotektonik (b value), indeks seismisitas (a), peluang kejadian gempa (P), dan periode ulang gempa (Θ) untuk
3
masing-masing wilayah di daerah Papua dan sekitarnya yang dibatasi koordinat 132° BT – 141° BT dan 0° LS – 6° LS. Data yang digunakan adalah data gempa selama 100 tahun dari tahun 1909-2009 dengan magnitudo ≥5.0 dan kedalaman ≤60 km yang didapat dari Pusat Gempa Nasional (PGN). 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan yang akan dicapai adalah menentukan : 1. Nilai b (tingkat kerapuhan batuan) di daerah tersebut 2. Seismisitas (tingkat keaktifan gempa) di daerah tersebut 3. Probabilitas (peluang terjadinya gempa bumi) dan Periode ulang di daerah Papua dan sekitarnya 1.4 Manfaat Penelitian Dari hasil yang diperoleh dari analisa yang dilakukan diharapkan dapat digunakan dalam penanggulangan dan mitigasi bencana gempabumi di daerah Papua dan sekitarnya. 1.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan penelitian ini akan dibagi menjadi lima bab, secara singkat akan diuraikan sebagai berikut : BAB I
: PENDAHULUAN, yang berisi tentang latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
4
BAB II : DASAR TEORI, yang berisi tentang gempa bumi, hubungan frekuensi dan magnitude, fungsi metode likelihood, penentuan indeks seismisitas dan probabilitas gempa. BAB III : METODE PENELITIAN, yang berisi tentang waktu dan tempat penelitian, tektonik Papua, data yang diperlukan dalam penelitian dan tahapan-tahapan dalam mengolah data tersebut. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN, yang berisi tentang hasil penelitian dan pembahasannya. BAB V : PENUTUP, yang berisi tentang 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.
5
BAB II DASAR TEORI
2.1 Gempa Bumi Gempa bumi adalah berguncangnya bumi yang disebabkan oleh tumbukan antar lempeng bumi, patahan aktif akitivitas gunung api atau runtuhan batuan. Kekuatan gempabumi akibat aktivitas gunung api dan runtuhan batuan relatif kecil sehingga memusatkan pembahasan pada gempabumi akibat tumbukan antar lempeng bumi dan patahan aktif. Berdasarkan penyebabnya salah satu macam gempabumi yaitu gempa tektonik. Gempa tektonik yaitu gempa bumi yang disebabakan pergeseran lempenglempeng tektonik yang ada di lapisan kerak bumi. Gempa bumi tektonik pada dasarnya disebabkan dari pelepasan energi yang dihasilkan oleh tekanan lempeng yang bergerak. Semakin lama tekanan itu kian membesar dan akhirnya mencapai pada keadaan dimana tekanan tersebut tidak dapat ditahan lagi oleh pinggiran lempengan. Pada saat itu lah gempa bumi akan terjadi. Gempa bumi biasanya terjadi di perbatasan lempengan tersebut.
6
Gambar 2.1 Proses Terjadinya Gempa Tektonik Di lihat dari pergerakan lempeng – lempeng yang saling bertumbukan, terdapat tiga jalur utama gempa bumi yang merupakan batas pertemuan dari beberapa lempeng tektonik aktif :[5] 1. Jalur gempa bumi Sirkum Pasifik, Jalur ini dimulai dari Cardilleras de Los Andes ( Chili, Equador dan Caribia ), Amerika Tengah, Mexico, California British Columbia, Alaska, Alaution Island, Kamchatka, Jepang, Taiwan, Filipina, Indonesia, Polynesia dan berakhir di New Zealand. 2. Jalur Gempa bumi Mediteran atau Trans Asiatic, Jalur ini dimulai dari Azores, mediteran ( Maroko, Portugal, Italia, Balkan, Rumania ), Turki, Kaukasus, Irak, Iran, Afganistan, Himalaya, Burma, Indonesia ( Sumatera, Jawa, Nusa Tenggara, dan Laut banda) dan akhirnya bertemu dengan jalur sirkum Pasifik di daerah Maluku. 3. Jalur Gempa bumi Mid-Atlantic, Jalur ini mengikuti Mid-Atlantik Ridge yaitu Spitsbergen, Iceland dan Atlantik selatan. Sebanyak 80% gempa di dunia, terjadi di jalur Sirkum Pasifik yang sering disebut sebagai Ring of Fire karena juga merupakan jalur vulkanik. Sedangkan pada
7
jalur Mediteran terdapat 15% gempa dan sisanya sebanyak 5% tersebar di Mid Atlantik dan tempat – tempat lainnya. Ada tiga jenis pergerakan lempeng tektonik, yaitu 1. Saling menjauhi (divergent). 2. Saling mendekati dan bertubrukan (convergent) 3. Saling berpapasan (transform)
Gambar 2.2 Jenis-jenis Pergerakan Lempeng. A.Divergent. B.Convergent. C.Transform. Selain disebabkan oleh pergerakan lempeng tektonik, mekanisme gempa bumi juga sangat erat kaitannya dengan patahan. Secara umum pergerakan dasar patahan (fault) 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
