DAERAH PAPUA DAN SEKITARNYA - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/5918/1/Cindika... · Gambar 2.2 Jenis-jenis Pergerakan Lempeng A.Divergent

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

Tati Zera, M.Si

Nip. : 19690608 200501 2 002

Pembimbing 2

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

i

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

ii

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

iii

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.

iv

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

v

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

vi

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

vii

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 3.6 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

viii












Gambar 4.1 Peta Seismisitas Daerah Penelitian ................................................. 40

Gambar 4.2 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 1 ................ 42








Gambar 4.10 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 9 .............. 45

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah I .............................................. 36

Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Perhitungan b value dan Stándar Deviasi Pada Tiap-

tiap 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

x

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

1

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 Indo-

Australia 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

2

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 dua-

kali 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

3

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 Guttenberg-

Richter (1954) untuk menentukan parameter seismotektonik (b value), indeks

seismisitas (a), peluang kejadian gempa (P), dan periode ulang gempa (Θ) untuk

4

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.

5

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.

6

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 lempeng-

lempeng 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.

7

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

8

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<α<90

0.

9

Gambar 2.3. Gravity Fault

• Trust Fault (Patahan Naik)

Yaitu pergeseran blok dimana salah satu blok bergerak relatif

terhadap blok yang lainnya, sehingga pergerakannya naik. Hal

ini karena adanya gaya tension, umumnya mempunyai sudut

00<α<45

0.

Gambar 2.4. Trust Fault

b. Strike Slip Fault (Patahan Menjurus)

yaitu pergerakan blok secara lateral (horizontal/vertikal) baik searah jarum

jam ataupun berlawanan dengan arah jarum jam. Pada umumnya sudutnya

α mendekati 90º.

10

Gambar 2.5. Strike Slip Fault

c. Oblique Slip Fault (Patahan Miring/mencong)

yaitu pergerakan blok sebagai akibat dari Dip Slip Fault dan Strike Slip

Fault.

Gambar 2.6. Oblique Slip Fault

Berdasarkan kedalaman sumber ( h ) gempa bumi dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

1. Kedalaman dangkal, biasanya terjadi gempa bumi pada kedalaman dibawah 60

km di bawah permukaan bumi ( h < 60 km ).

2. Kedalaman menengah, biasanya terjadi gempa bumi pada kedalaman 60 km

sampai dengan 300 km di bawah permukaan bumi ( 60 < h < 300 km ).

3. Kedalaman dalam, biasanya terjadi gempa bumi pada kedalaman lebih dari 300

km ( h > 300 ).

11

Terjadinya gempa bumi biasanya diiringi oleh beberapa macam goncangan,

diantaranya :

1. Foreshock, Deretan goncangan yang terjadi sebelum gempa bumi.

2. Aftershock, Deretan goncangan yang terjadi setelah gempa bumi. Dapat terjadi

selama berbulan – bulan.

3. Swarm, Sejumlah besar goncangan kecil tanpa ada gempa bumi utama.

2.2 Gelombang Gempa Bumi

Gelombang gempa bumi adalah semua gelombang yang dapat tercatat oleh

seismograph kecuali gerakan-gerakan yang disebabkan adanya gangguan alat (noise).

Berdasarkan jenis penjalarannya gelombang gempa bumi di bagi menjadi 2 (dua)

tipe utama, yaitu:

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

dalam bumi, terdiri dari dua macam gelombang yaitu :

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

penjalarannya. Gelombang ini disebut gelombang longitudinal atau

gelombang kompresional akibat partikel mengalami kompresi saat

penjalarannya. Gelombang Primer (P) mempunyai kecepatan terbesar dan

muncul pertama kali di seismogram.

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

penjalarannya sehingga dikenal dengan gelombang transversal.

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

12

selagi gelombang menjalar melewatinya, tetapi tidak merubah volumenya.

Gelombang S mempunyai kecepatan lebih kecil daripada gelombang P

dan muncul di seismogram setelah gelombang P.

Gambar 2.7 Gelombang P dan S

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

permukaan bumi, yang terdiri dari :

a) Gelombang Love (L)

Gelombang love merupakan gelombang yang gerakan partikelnya sama

dengan gelombang SH (Transversal Longitudinal).

b) Gelombang Rayleigh (R)

Gelombang dimana gerakan partikelnya menyerupai ellips dan bidang

ellips ini berdiri vertikal dan berhimpit dengan penjalaran gelombang.

13

Gambar 2.8 Gelombang Love dan Rayleigh

2.3 Parameter Gempabumi dan Penentuannya

Parameter gempa bumi atau lebih luas lagi disebut dengan gelombang seismik

yang disebabkan karena terjadinya gempa bumi, adalah sebagai berikut:

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

diatas pusat gempa)

2. Kedalaman pusat gempa (hypocenter)

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

4. Kekuatan gempa (magnitude atau energi gelombang seismik yang

dipancarkan)

Untuk menghitung parameter 1 s/d 3 yang diperlukan hanyalah pengamatan

waktu saja (misalnya waktu datangnya gelombang seismik di beberapa stasiun),

sedangkan parameter 4 memerlukan data amplitude dan periode.

14

Parameter ukuran besarnya gempa bumi biasanya dinyatakan dengan

magnitude dalam skala Richter dimana besaran ini terkait dengan energi yang

dilepaskan di pusat gempa. Besarnya magnitude umumnya ditentukan dengan

persamaan matematika dari data amplitude, periode gelombang pada seismogram dan

jarak episenter gempa bumi.

Konsep magnitude gempa bumi berdasarkan pengukuran amplitude pertama

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

seismik dihitung pada tahun 1964. Charles F. Richter menentukan magnitude lokal

(ML) untuk gempa bumi dengan ukuran sedang (3< ML<7) di California Selatan.

Magnitude gempa bumi ini ditentukan dari logaritma amplitude yang tercatat pada

seismograph.

2.4 Persamaan Hubungan Gutenberg dan Richters

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

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

magnitude-frequency relationship (MFR).

log N = a – bM …………… .(1)

N = 10 a- bM

Dimana a dan b adalah konstanta real positif.

Parameter a menunjukkan aktivitas seismik dan bergantung pada periode

pengamatan, luas daerah pengamatan, serta tingkat aktifitas seismik suatu wilayah.

15

Parameter b merupakan parameter tektonik yang menunjukkan jumlah relatif dari

getaran yang kecil hingga besar (biasanya mendekati 1) dan secara teoritis tidak

bergantung pada periode pengamatan tetapi hanya bergantung pada sifat tektonik dari

gempabumi sehingga dapat dianggap sebagai suatu parameter karakteristik suatu

gempabumi untuk daerah tektonik aktif.

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

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

perhitungan yang digunakan. Meskipun demikian sebagian besar ahli berpendapat

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

bergantung pada keheterogenan dan distribusi ruang stress dari volume batuan yang

menjadi sumber gempa.

2.5 Metode Likelihood Maksimum (Utsu, 1965)

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

bersesuaian dengan fungsi likelihood yang didefinisikan sebagai :

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )∑=

=

n

i

ii

ni

xfxP

xfxfxfxfxP

)2(..........................................................................,,

,.......,.,, ,321

ϑθ

θθθθθ

Bahwa estimasi maksimum likelihood dari θ adalah nilai fungsi maksimum

( )θ,i

xP , untuk perhitungan yang bersesuaian, penurunan dari log ( )θ,i

xP yang

umumnya untuk mendapatkan nilai maksimum dari θ, yaitu :

)3.......(................................................................................0log

=∂

∂

θ

P

16

Bila suatu fungsi distribusi probabilitas dari M dapat ditulis kedalam bentuk

( ) ( ))4....(..................................................;', 0

'' 0 MMebbMfMMb ≥= −−

Dimana : 10lnˆ' bb =

Maka sesuai dengan fungsi likelihood yang ditunjukkan sebagai berikut :

( ) )5(...................................................................' 1

0'

−− ∑

= =

n

i

i NMMb

N

ebP

Dari hubungan ini diperoleh bahwa estimasi maksimum likelihood dari b yang

ditunjukkan sebagai berikut :

)6..(................................................................................logˆ

0MM

eb

−=

Adapun perhitungan nilai magnitude rata-ratanya menggunakan persamaan sebagai

berikut : )7........(......................................................................

.1

∑

∑==

N

NM

M

n

i

ii

Dimana :

M : Magnitude rata-rata dari data gempa

M0 : Magnitude minimum dari data gempa

N : Jumlah frekuensi gempa

e = 2,71828 ; log e = 0,4343

Menurut Utsu (1961) menunjukkan bahwa metode ini lebih baik daripada

metode least square khususnya untuk data dengan jumlah gempa (N) yang kecil.

Interval keyakinan dari b’untuk probabilitas tertentu Pr adalah

17

)8........(..............................)960.1

1(ˆPr)960.1

1(ˆ

+≤≤−

Nb

Nb

Nilai tersebut diberikan untuk probabilitas 95% dan W=1.960.

Sedangkan nilai a dapat dicari dari hubungan hubungan frekuensi kumulatif

M≥Mo yaitu :

( ) )9(...............................................;ˆ10lnˆloglogˆ00 MMbMbNa ≥++=

2.6 Standar Deviasi

Untuk mengetahui simpangan perhitungan b value digunakan simpangan baku

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

digunakan. Mayoritas nilai data cenderung berada dalam suatu deviasi standar dari

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

deviasinya. Adapun standar deviasi untuk metode likelihood maksimum didefinisikan

sebagai berikut :

( ))10......(......................................................................1

2

N

xx

N

i

i

x

∑=

−

=σ

Dimana

xσ : Standar deviasi dari suatu populasi

x : Rata-rata dari suatu populasi

ix : Nilai dari data (variable x)

N : banyaknya data x dalam suatu populasi

18

2.7 Indeks Seismisitas

Dari hubungan frekuensi-magnitude dapat diperkirakan jumlah terjadinya

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

penelitian. Kita anggap jumlah gempa bumi dengan M≥0.0 dan M≥5.0 dalam

penelitian sebagai indeks seismisitas untuk satu daerah. Harga rata-rata a dan 'a dapat

dihitung dengan membagi jumlah magnetudo gempa seluruhnya (n(M)) dan jumlah

magnetudo gempa kumulatif (N(M)) dengan periode pengamatan T, maka didapat :

( ))11(................................................................................................log'ˆˆ

10lnˆlogˆˆ

logˆˆ

'

1

'

1

Taa

baa

Taa

−=

−=

−=

Dimana :

T : waktu (tahun pengamatan)

baaaa ˆ,ˆ,ˆ,,ˆ 1

1

1

1 : parameter-parameter yang dihitung untuk mendapatkan harga indeks

seismisitas

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

M≥0.0 dan M≥5.0 yaitu :

( )

( ) ( )12................................................................................100.5

100.0

ˆ0.5ˆ

1

ˆ

1

'1

'1

ba

a

MN

MN

−=≥

=≥

Dimana :

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

N1(M ≥ 5.0) : jumlah gempa rata-rata pertahun dengan M≥5.0

19

Jadi

N1(M ≥ 0.0) dan N1(M≥5.0) merupakan suatu indeks seismisitas dari daerah tertentu

2.8 Probabilitas Kejadian Gempa Bumi

Probabilitas kejadian gempa bumi adalah kemungkinan terjadinya gempa

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

berguna untuk perencanaan bangunan tahan gempa. Bila kita anggap distribusi

interval waktu berbentuk eksponensial e-NT

, maka dapat kita turunkan probabilitas

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

( ) ( )( ) )13........(......................................................................1, 1 TMNeTMP

−−=

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

dengan :

( ) ( ))14.(................................................................................10.

ˆ20.5

11

bMMNN

−≥=

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

merusak, yaitu :

)15(....................................................................................................1

1MN=Θ

Dimana :

( )TMP , : Probabilitas gempa dengan magnetudo M dan periode T

( )MN1 : Jumlah gempa kumulatif dengan magnetudo terbesar

Θ : Rata-rata speriode ulang gempa

20

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian data gempa bumi periode tahun 1909 s/d 2009 diperoleh dari Pusat

Gempa Nasional Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Kemayoran Jakarta

Pusat. Penyajian datanya dalam bentuk tabel, grafik dan peta dengan menggunakan

software ArcGIS 9.3.

3.2 Tektonik Papua

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.

Dua gaya akibat tumbukan lempeng Indo-Australia dan Pasifik di bagian utara

Papua terdapat pegunungan yang memanjang dari Kepala Burung hingga pegunungan

Cycloof di Jayapura, di daerah tersebut terdapat patahan yang memanjang dari

Sorong hingga Yapen dan terus ke Memberamo Hilir hingga di selatan Jayapura. Di

bagian tengah terdapat pegunungan tengah dan patahan yang rumit seperti patahan

Weyland, Siriwo, Direwo, Kurima dan lain – lain. Disamping itu ada patahan yang

memanjang dari Manokwari ke arah Nabire dan dinamakan patahan Wandamen atau

patahan Ransiki. Akibat penyusupan lempeng Samudera Indo-Australia dibawah

21

lempeng Eurasia menyebabkan terjadi patahan di dasar laut sebelah selatan Fak – Fak

hingga di selatan Kaimana dan sebagian selatan Nabire yang dinamakan patahan

Aiduna ( Gambar 3.1 ).

Wilayah Papua yang dihimpit oleh pergerakan dua lempeng besar, yaitu

Lempeng Pasifik yang bergerak ke arah Baratdaya dengan kecepatan 12 cm/tahun

dan lempeng Australia yang bergerak ke utara sekitar 7 cm/tahun ( Gambar 3.1). Dua

gaya tektonik aktif inilah yang menyebabkan terbentuknya puncak Jayawijaya,

pegunungan tertinggi di Indonesia yang sekarang masih terus membumbung naik

beberapa milimeter per tahun.

Akibat digencet 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 dua-

kali lipat lebih besar dibandingkan wilayah Sumatra-Jawa yang pergerakan

lempengnya hanya 5 - 7 cm/tahun.[10]

Patahan geser Sorong menurut pengukuran

survey GPS mempunyai laju pergerakan sampai 10 cm/tahun. Jadi merupakan

Patahan mendatar dengan laju pergerakan paling cepat di dunia. Patahan San Andreas

di California Selatan yang sangat terkenal di dunia saja hanya mempunyai laju

percepatan 3 cm/tahun, sama dengan laju pergerakan maximum di Patahan Sumatra.

Potensi gempa yang sangat tinggi ini didukung fakta sudah sangat seringnya gempa-

gempa besar merusak terjadi di masa lalu dengan kekuatan lebih besar dari skala

22

magnitudo (M) 7, bahkan sebagian lebih besar dari magnitudo (M) 8 , misalnya

gempa-tsunami di Biak tahun 1996 (M8.2) yang memakan korban ribuan jiwa.

Terakhir gempa besar terjadi tahun 2004 dengan kekuatan M 7.1 - 7.6, hanya

beberapa bulan sebelum gempa-tsunami Aceh. Sebagian dari sumber-sumber patahan

gempa tersebut ada di bawah laut, sehingga berpotensi tsunami. Pada tahun 1864 di

timur Manokwari pernah terjadi gempa yang membangkitkan tsunami setinggi 12

meter. Pada waktu itu korbannya mencapai 250 orang padahal populasi manusia di

pantai tentu masih sangat sedikit.

Gambar 3.1 Peta Tektonik Aktif dan Sejarah Gempabumi Wilayah Indonesia

Bagian Timur

23

3.3 Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian berada dilakukan untuk daerah Papua yang dibatasi koordinat 00-6

0

LS dan 1320-141

0 BT. Data yang digunakan adalah gempa bumi periode 1909-2009

dengan magnitude (M)≥5.0 SR dan kedalaman (h)≤60 km merupakan kedalaman

yang dangkal yang berpotensi besar mengakibatkan resiko kerusakan yang tinggi.

Agar lebih spesifik, akurat dan terperinci wilayah penelitian tersebut dibagi

lagi menjadi 9 wilayah, yaitu :

1. Wilayah 1 : 00

LS - 20

LS dan 1320

BT - 1350

BT

2. Wilayah 2 : 20

LS - 40

LS dan 1320

BT - 1350

BT

3. Wilayah 3 : 40

LS - 60

LS dan 1320

BT - 1350

BT

4. Wilayah 4 : 00

LS - 20

LS dan 1350

BT - 1380

BT

5. Wilayah 5 : 20

LS - 40

LS dan 1350

BT - 1380

BT

6. Wilayah 6 : 40

LS - 60

LS dan 1350

BT - 1380

BT

7. Wilayah 7 : 00

LS - 20

LS dan 1380

BT - 1410

BT

8. Wilayah 8 : 20

LS - 40

LS dan 1380

BT - 1410

BT

9. Wilayah 9 : 40

LS - 60

LS dan 1380

BT - 1410

BT

24

Gambar 3.2 Peta Pembagian Wilayah Penelitian

3.4 Data Penelitian

Adapun data penelitian secara terperinci dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Wilayah 1

Selama 100 tahun periode tahun 1909-2009 untuk wilayah 00

LS - 20

LS dan

1320

BT - 1350

BT, tercatat 217 kejadian gempabumi untuk skala M≥5 SR.

Berdasarkan frekuensi gempanya magnitude 5,0 SR lebih sering terjadi yaitu

sebanyak 46 kali kemudian disusul gempa dengan magnitude 5,1 SR sebanyak 39

kali. Gempa terbesarnya dengan magnitude 7,9 SR hanya terjadi satu kali.

25

Gambar 3.3 Distribusi Magnitude Berdasarkan Frekuensi Kejadian Wilayah 1

Berdasarkan kedalamannya tercatat untuk wilayah ini penyebaran gempanya

merata dari 0 s.d 60 km. Lebih jelasnya distribusi gempa berdasarkan kedalaman

dapat dilihat pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Distribusi Magnitude Berdasarkan Kedalaman Gempabumi Wilayah 1

2. Wilayah 2


LS - 40

LS dan

1320

BT - 1350


Berdasarkan frekuensi gempanya magnitude 5,0 SR sering terjadi yaitu sebanyak 11

kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 6,2 SR terjadi 3 kali.

26


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat untuk gempa dengan magnitude

5,0 s.d 5,3 SR berada pada kedalaman 10 s.d 51 km. Sedangkan untuk gempa dengan

magnitude 5,4 s.d 6,2 SR berada pada kedalaman 9 s.d 33 km. Lebih jelasnya

distribusi gempa berdasarkan kedalamannya dapat dilihat pada gambar 3.6


3. Wilayah 3


LS - 60

LS dan

1320

BT - 1350



kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 7,5 SR hanya terjadi satu kali.

27


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat untuk gempa dengan magnitude

5,0 s.d 6,0 SR berada pada kedalaman 0 s.d 60 km. Sedangkan gempa dengan


distibusi gempa berdasarkan kedalaman dapat dilihat pada gambar 3.8


4. Wilayah 4


LS - 20

LS dan

1350

BT - 1380




28

s


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat untuk wilayah ini hampir semua

gempa berada pada kedalaman 0 s.d 40 km. Lebih jelasnya distribusi gempa

berdasarkan kedalaman dapat dilihat pada gambar 3.10


5. Wilayah 5


LS - 40

LS dan

1350

BT - 1380




29


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat untuk gempa dengan kedalaman

5,0 s.d 6,4 SR berada pada kedalaman 0 s.d 60 km. Sedangkan untuk gempa dengan

kedalaman 6,5 s.d 8,1 SR berada pada kedalaman 0 s.d 33 km. Lebih jelasnya

distribusi gempa berdasarkan kedalaman dapat dilihat pada gambar 3.12


6. Wilayah 6


LS - 60

LS dan

1350

BT - 1380


Berdasarkan frekuensi gempanya magnitude 5,1 SR dan 5,2 SR sering terjadi yaitu

sebanyak 10 kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 7,5 SR hanya terjadi satu

kali.

30


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat untuk wilayah ini hampir semua

gempa berada pada kedalaman 0 s.d 40 km. Lebih jelasnya distribusi gempa

berdasarkan kedalamannya dapat dilihat pada gambar 3.14


7. Wilayah 7


LS - 20

LS dan

1380

BT - 1410

BT merupakan wilayah dengan jumlah kejadian gempa paling sedikit

yaitu 48 kali. Berdasarkan frekuensi gempanya magnitude 5,1 SR sering terjadi

31

sebanyak 11 kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 7,2 SR hanya terjadi satu

kali.


Berdasarkan kedalamannya tercatat untuk wilayah ini semua penyebaran

gempabumi berada pada kedalaman 10 s.d 55 km. Lebih jelasnya distribusi gempa

berdasarkan kedalamannya dapat dilihat pada gambar 3.16


8. Wilayah 8


LS – 40

LS dan

1380

BT – 1410

BT merupakan wilayah dengan jumlah kejadian gempa paling banyak

yaitu sebanyak 520 kali. Berdasarkan frekuensi gempanya magnitude 5,0 SR sering

32

terjadi sebanyak 116 kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 7,7 SR hanya

terjadi satu kali.


Berdasarkan kedalamannya untuk wilayah ini penyebaran gempanya merata

dari 0 s.d 60 km, hanya gempabumi besar saja yang berada pada kedalaman 0 s.d 33

km. Lebih jelasnya distribusi magnitude berdasarkan kedalamannya dapat dilihat

pada gambar 3.18


9. Wilayah 9

33


LS – 60

LS dan

1380

BT – 1410



kali dan gempa terbesarnya dengan magnitude 7,0 SR terjadi dua kali.


Berdasarkan kedalaman gempanya tercatat gempabumi untuk magnitude 5,0

s.d 5,4 SR berada pada kedalaman 10 s.d 50 km. Sedangkan gempabumi dengan


distribusi gempa berdasarkan kedalaman dapat dilihat pada gambar 3.20

34


3.5 Metode Pengolahan Data

Data yang yang digunakan dalam menentukan b value terdiri dari magnitude

dan frekuensi gempa bumi tahun 1909 s/d 2009. Dalam analisa penulis menggunakan

metode likelihood untuk menentukan b value dan metode statistik untuk mengetahui

tingkat seismisitas dan probabilitas gempa bumi.

Pengolahan data dilakukan secara manual yaitu dengan cara subtitusi kedalam

rumus yang telah ada. Analisa dilakukan terhadap hasil perhitungan, sedangkan

faktor-faktor lain yang mempengaruhi tingkat resiko gempabumi seperti kondisi

geologis setempat dan sebagainya diabaikan. Adapun tahapan dalam pengolahan

datanya adalah sebagai berikut :

1. Seleksi data magnitude dan frekuensi gempa bumi yang terjadi pada lokasi

penelitian sesuai dengan urutan tahun dan koordinatnya.

2. Hitung frekuensi kumulatif berdasarkan magnitudenya.

3. Cari nilai b value nya dengan menggunakan metode likelihood maksimum

dari persamaan 6.

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

seismisitas dengan menggunakan persamaan 11 dan 12.

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

dicari dengan menghitung probabilitas gempa bumi dengan menggunakan

persamaan 13, 14 dan 15.

35

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

supaya lebih memudahkan dalam analisa.

7. Sedangkan gambaran seismisitas yang terjadi pada lokasi penelitian akan

digambarkan pada peta dengan software ArcGIS 9.3.

Adapun pengolahan datanya secara terperinci dijelaskan sebagai berikut :

1. Perhitungan b value Menggunakan Metode Likelihood untuk Wilayah 1

adalah sebagai berikut :

Untuk batas atas dan batas bawah dalam selang keyakinan dari nilai b yaitu

ditentukan dengan metode ini dari probabilitas 95% adalah :

Setelah b value diketahui kemudian dicari nilai a sebagai berikut :

36

Standar deviasi perhitungan b value dengan metode likelihood maksimum

untuk wilayah 1 adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1 Perhitungan Standar Deviasi Wilayah 1

No i

x ( )xxi

− 2

1 5,0 1,48

2 5,1 1,25

3 5,2 1,03

4 5,3 0,84

5 5,4 0,67

6 5,5 0,51

7 5,6 0,38

8 5,7 0,27

9 5,8 0,17

10 5,9 0,10

11 6,0 0,05

12 6,1 0,01

13 6,2 0,00

14 6,3 0,00

15 6,4 0,03

16 6,5 0,08

17 6,6 0,15

18 6,7 0,23

19 6,9 0,47

20 7,0 0,61

21 7,2 0,97

22 7,4 1,40

23 7,5 1,65

24 7,9 2,83

Σ 149,2 15,18

37

( )

79,0

24

18,15

1

2

=

=

−

=∑

=

x

x

N

i

i

x

N

xx

σ

σ

σ

Sedangkan perhitungan b value menggunakan metode likelihood untuk

wilayah 2 s/d wilayah 9 dapat dilakukan seperti perhitungan diatas.

2. Perhitungan Indeks Seismisitas untuk wilayah 1 adalah sebagai berikut :

64ˆ6,6ˆ

266ˆ29089,6ˆ

100log66ˆ3286,0log89,6ˆ

logˆˆ10lnˆlogˆˆ

1

1

1

1

,aa

,a,a

,a),(a

Taa)b(aa

''

''

''

'''

==

−=−=

−=⋅−=

−=−=

Jadi nilai indeks seismisitasnya adalah :

( )

( )

( ) 99,1

10

10

5

1

86,056,45

1

ˆ5ˆ5

1

'1

=

=

=

≥

⋅−≥

−≥

M

M

baM

N

N

N

Sedangkan perhitungan indeks seismisitas untuk wilayah 2 s/d wilayah 9

dapat dilakukan seperti diatas.

3. Perhitungan Probabilitas dan Periode Ulang Kejadian Gempabumi untuk

wilayah 1 dengan M≥5,0 dalam periode T adalah sebagai berikut :

( ) ( )

( )

( ) 0398,0

10.99,1

10.

1

86,02

1

20,5

11

=

=

=

⋅−

⋅−≥

M

M

bMM

N

N

NN

38

Perhitungan kemungkinan kejadian gempa berdasarkan T untuk wilayah 1 :

00

00

1000398,0500398,0

).().(

00

00

300398,0100398,0

).().(

1,98981,0)100;0,5(3,86863,0)50;0,5(

1)100;0,5(1)50;0,5(

1),(1),(

10050

6,69696,0)30;0,5(8,32328,0)10;0,5(

1)30;0,5(1)10;0,5(

1),(1),(

3010

11

11

→=→=

−=−=

−=−=

==

→=→=

−=−=

−=−=

==

⋅−⋅−

−−

⋅−⋅−

−−

PP

ePeP

eTMPeTMP

TahunTTahunT

PP

ePeP

eTMPeTMP

TahunTTahunT

TMNTMN

TMNTMN

Sedangkan nilai rata-rata periode ulang dari gempa yang merusak adalah :

Tahun

N

2525

0398,0

1

)0,5(

1

1

=Θ→=Θ

=Θ→=Θ

Sedangkan perhitungan kemungkinan terjadinya satu kali atau lebih gempa

dengan magnitude terbesar dalam periode T untuk wilayah 2 s/d wilayah 9 dapat

dilakukan seperti diatas.

TAHAPAN PENELITIAN

Seleksi Data Gempa Bumi

(1909 s/d 2009)

M≥ 5.0 SR dan h ≤ 60 km

Input Data

(Pengeplotan Data DalamPeta)

Data Gempa Bumi

39

Pembagian Daerah Menjadi 9 Zona

Perhitungan b value

Metode Likelihood Maksimum

Perhitungan

Indeks Seismisitas

Perhitungan nilai probabilitas dan

Periode ulang gempa

Analisa

Kesimpulan

40

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Daerah Papua merupakan daerah Indonesia bagian Timur yang memiliki

tingkat seismisitas cukup tinggi karena 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, serta

banyak beberapa patahan-patahan lokal yang aktif. Lebih jelasnya distribusi gempa

daerah penelitian dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Peta Seismisitas Daerah Penelitian

41

Setelah melalui proses pengolahan dan analisa data dengan menggunakan

perhitungan, maka diperoleh hasil analisa yang dapat dijabarkan sebagai berikut :

1. Perhitungan b value Menggunakan Metode Likelihood

Untuk lebih jelas hasil perhitungan b value dengan metode likelihood

maksimum dan standar deviasinya dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.1 Perbandingan hasil perhitungan b value dan standar deviasi pada

tiap-tiap wilayah

Wilayah σ x

1 6,89 0,86 0,79

2 7,12 1,01 0,36

3 6,66 0,85 0,76

4 5,66 0,68 0,80

5 6,22 0,76 0,87

6 5,08 0,64 0,69

7 6,66 0,94 0,57

8 7,58 0,92 0,77

9 6,75 0,92 0,59

Dengan memasukkan nilai b dan a, maka didapatkan persamaan Guteenberg-Richter

yang baru dengan metode likelihood maksimum sebagai berikut :

a. Wilayah 1 : log N(M) = 6,89 – 0,86 M

42

Gambar 4.2 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilayah 1

b. Wilayah 2 : log N(M) = 7,12 – 1,01 M

Gambar 4.3 Grafik Persamaan Guteenberg-Richter Untuk Wilyah 2

c. Wilayah 3 : log N(M) = 6,66 – 0,85 M

43


d. Wilayah 4 : log N(M) = 5,66 – 0,68 M


e. Wilayah 5 : log N(M) = 6,22 – 0,76 M


44

f. Wilayah 6 : log N(M) = 5,08 – 0,64 M


g. Wilayah 7 : log N(M) = 6,66 – 0,94 M


h. Wilayah 8 : log N(M) = 7,58 – 0,92 M


45

i. Wilayah 9 : log N(M) = 6,75 – 0,92 M


Secara teori nilai b merupakan parameter seismotektonik suatu daerah dimana

terjadi gempabumi dan tergantung dari sifat batuan setempat dan berdasarkan hasil

penelitian para ahli sebelumnya (Scholz, 1968) menyatakan bahwa nilai b rendah

biasanya berkorelasi dengan tingkat stress yang tinggi, sedangkan nilai b tinggi

sebaliknya.[6]

Selain itu, wilayah dengan heterogenitas yang besar berkorelasi dengan

harga nilai b yang tinggi (Mogi, 1962).[7]

Meskipun demikian beberapa ahli

mengatakan bahwa nilai b ini konstan dan bernilai sekitar 1. Kalaupun ada perbedaan,

hal itu lebih karena perbedaan data dan metode perhitungan yang digunakan.

Jika dilihat dari tabel perbandingan b value dan grafik persaman Guttenberg-

Richter untuk masing-masing wilayah menjelaskan bahwa nilai b berkisar antara 0,64

s/d 1,01. Sebagai pembanding, menurut B. Guttenberg dan C.F Richter harga b untuk

gempa dangkal antara 0,45 s/d 1,4, Peter Welkner M menemukan harga b untuk

daerah Jepang antara 0,775 s/d 0,924 dan R.P Soedarmo juga menemukan harga b

46

untuk daerah Indonesia dengan menggunakan data dari tahun 1897-1973 dengan

pembagian wilayah yang berbeda berkisar antara 0,33 s/d 0,80.[9]

Dari hasil penelitian menunjukkan harga b terbesar pada wilayah 2 yaitu 1,01

dan wilayah dengan nilai b terkecil ada pada wilayah 6. Dilihat dari hasil perhitungan

wilayah 2 merupakan wilayah yang rawan terhadap bencana gempa dan di wilayah

ini juga dilewati oleh patahan lokal aktif yaitu patahan yang memanjang dari

Manokwari ke arah Nabire yang dinamakan patahan Wandamen atau patahan

Ransiki. Namun jika dilihat dari data yang diperoleh wilayah ini mempunyai

frekuensi gempa yang paling kecil dibanding wilayah lainnya. Hal ini karena pada

pembagian wilayah penelitian tidak difokuskan pada faktor-faktor lain yang

mempengaruhi tingkat resiko gempabumi seperti kondisi geologis setempat dan

sebagainya. Jadi nilai b pada penelitian ini tidak bergantung pada aktifitas kegempaan

pada daerah pengamatan.

2. Indeks Seismisitas

Untuk menghitung jumlah rata-rata gempabumi pertahun dengan magnitude

tertentu diperlukan adanya indeks seismisitas. Nilai a untuk distribusi komulatif

menggunakan metode likelihood maksimum digunakan untuk menghitung indeks

seismisitas dengan M≥5. Untuk lebih jelas hasil perhitungan indeks seismisitas dapat

dilihat pada tabel berikut ini :

47

Tabel 4.2 Perbandingan Parameter aktivitas seismik dan Nilai indeks

seismisitas tiap-tiap wilayah

Wilayah 1a '

a '

1a ( )5

1

≥MN

1 4,89 6,6 4,6 1,99

2 5,12 6,76 4,76 0,51

3 4,66 6,37 4,37 1,32

4 3,66 5,47 3.47 1,17

5 4,22 5,98 3,98 1,51

6 3,08 4,92 2,92 0,52

7 4,66 6,33 4,33 0,43

8 5,58 7,26 5,26 4,57

9 4,75 6,43 4,43 0,67

Indeks seismisitas merupakan normalisasi dari jumlah gempa bumi pertahun.

Daerah dengan periode ulang rendah atau indeks seismisitasnya tinggi merupakan

rawan bencana alam. Hasil perhitungan indeks seismisitas pertahun untuk 9 wilayah

dengan M≥5,0 SR berkisar antara 0,43 s/d 4,57. Dimana untuk wilayah 8 memiliki

indeks seismisitas lebih tinggi dibandingkan wilayah lainnya yaitu sebesar 4,57.

Dengan kata lain wilayah 8 mempunyai tingkat aktifitas gempa yang tinggi dan

wilayah tersebut rawan terhadap bencana gempa. Hal ini dapat dibuktikan dengan

jumlah frekuensi gempa pada wilayah 8 lebih besar dibandingkan wilayah lainnya.

Sedangkan untuk wilayah 7 memiliki indeks seismisitas lebih kecil dibandingkan

wilayah lainnya yaitu sebesar 0,43. Dengan demikian data-data gempa yang dipilih

sangat bermanfaat dalam berbagai kegiatan seperti perencanaan bangunan tahan

gempa atau perkembangan suatu daerah terhadap kemungkinan terjadinya gempa

bumi.

48

3. Probabilitas Kejadian Gempa Bumi

Untuk mengitung resiko gempabumi diambil periode T = 10, 30, 50, dan 100

tahun. Sedangkan magnitudo yang dipilih adalah magnitude ≥5,0 dengan asumsi

gempa tersebut berpotensi merusak. Parameter yang dihitung sebagai indeks

seismisitas akan memberikan kemudahan bagi kita untuk mengetahui kemungkinan

terjadinya paling sedikit satu kali terjadi gempa besar (merusak) di suatu daerah

dalam jangka waktu tertentu.

Untuk lebih jelas hasil perhitungan kemungkinan kejadian gempa berdasarkan

T (tahun) dan nilai rata-rata periode ulang (Θ) dari gempa yang merusak untuk tiap-

tiap wilayah dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.3 Perbandingan kemungkinan kejadian gempa berdasarkan T (tahun) dan

nilai rata-rata periode ulang pada tiap-tiap wilayah

Wilayah

Indeks

Seismisitas

Gempa Merusak

T=10 Thn

(%)

T=30

Thn (%)

T=50 Thn

(%)

T=100

Thn (%)

Θ

(Tahun)

1 0,0398 32,8 69,9 86,3 98,1 25

2 0,0048 4,9 13,4 21,3 38,1 208

3 0,0263 23,1 54,5 73,1 92,7 38

4 0,0511 40,01 78,4 92,2 99,4 19

5 0,0456 36,6 74,5 89,7 98,9 22

6 0,0273 23,8 55,9 74,4 93,5 36

7 0,0056 5,4 15,4 24,4 42,8 178

8 0,0661 48,4 86,2 96,3 99,8 15

9 0,0096 9,1 25,02 38,1 61,7 104

Adapun probabilitas kejadian gempa dan periode ulang untuk masing-masing

wilayah penelitian berbeda satu sama lain tergantung dari indeks seismisitasnya.

Parameter yang dihitung sebagai indeks seismisitas akan memberikan kemudahan

bagi kita untuk mengetahui kemungkinan terjadinya satu kali atau lebih terjadi gempa

49

besar (merusak) di suatu daerah dalam jangka waktu tertentu, sehinga dapat ditekan

sekecil mungkin kerusakan yang mungkin terjadi. Periode ulang yang pendek

biasanya berkorelasi dengan wilayah dengan aktifitas kegempaan yang relatif

tinggi.[6]

Harga perhitungan periode ulang berkisar antara 15 tahun sampai dengan 208

tahun seperti terlihat pada tabel 4.3. Dari hasil perhitungan dapat dilihat bahwa

tingkat resiko gempa yang tinggi terdapat pada harga kemungkinan yang besar untuk

periode yang singkat dalam hal ini berada pada wilayah 8, pada wilayah ini meliputi

kabupaten Jayapura dimana dilewati oleh patahan yang memanjang dari Sorong

hingga Yapen dan terus ke Memberamo Hilir hingga di selatan Jayapura. Sedangkan

sebaliknya tingkat resiko gempa yang rendah terdapat pada wilayah 2 dimana untuk

periode yang singkat berharga kemungkinan rendah.

50

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisa data gempa dari tahun 1909 s.d 2009 dengan menggunakan

metode likelihood maksimum untuk daerah Papua dan sekitarnya dapat disimpulkan

sebagai berikut :

1. Hasil perhitungan b value untuk 9 wilayah dengan M≥5,0 SR nilainya

berkisar 0,64 s/d 1,01 dengan indeks seismisitas pertahun berkisar antara

0,43 s/d 4,57.

2. Probabilitas terbesar terhadap kejadian gempa berada pada wilayah 8

untuk periode 100 tahun sebesar 99,8% dengan periode ulang gempa

tercepat yaitu 15 tahun. Periode ulang yang pendek biasanya berkorelasi

dengan wilayah dengan aktifitas kegempaan yang relatif tinggi, dan

sebaliknya.

3. Probabilitas terkecil kejadian gempa terhadap keladian gempa berada pada

wilayah 2 untuk periode 100 tahun sebesar 38,1% dengan periode ulang

gempa terlama yaitu 208 tahun.

51

5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yaitu dengan mempertimbangkan faktor-

faktor lain selain tingkat seismisitas, yaitu faktor geologi setempat dan

sebagainya.

2. Mengingat daerah Papua merupakan daerah seismik aktif, disarankan agar

pembangunan dirancang sesuai syarat teknik bangunan tahan gempa untuk

meminimalisir kerugian yang timbul akibat bencana gempa.

52

DAFTAR PUSTAKA

[1] Andreas,R. Simulasi statistik nilai b untuk wilayah Indonesia. Fakultas Ilmu

Kebumian dan Teknologi Mineral. ITB. 2003.

[2] Guttenberg, B. Richter. C.F. Frequency of Earthquake in California,

Bull.Seis.Soc.Am,34, 185-188. America. 1994.

[3] Harinaldi. Prinsip-prinsip statistik untuk teknik dan sains. Erlangga. Jakarta.

2002.

[4] Ismail,S. Pendahuluan seismologi. Balai Pendidikan dan Latihan Meteorologi

dan Geofisika. Jakarta. 1989.

[5] Prasetya, Tiar. Gempa bumi. Gitanagari. Yogyakarta. 2006.

[6] Rohadi, Supriyanto. Grandis, Hendra. A.Ratag, Mezak. Studi potensi

seismotektonik sebagai precursor tingkat kegempaan di wilayah Sumatera.

Jurnal Meteorologi dan Geofisika. Vol.9 No.2 November 2008. BMKG.

Jakarta. 2008

[7] Rohadi, Supriyanto. Grandis, Hendra. A.Ratag, Mezak. Studi variasi spatial

seismisitas zona subduksi Jawa. Jurnal Meteorologi dan Geofisika. Vol.8

No.1 Juli 2007. BMKG. Jakarta. 2007.

[8] Rojak, Abdul. Analisis Keaktifan dan Resiko Gempa Bumi Pada Zona

Subduksi di Daerah Selatan Pulau Jawa dan Sekitarnya Dengan Metode

Likelihood. Skipsi. 2008.

53

[9] Sulaiman, Rasyidi. T.Gunawan, Mohamad. Pasaribu, Robert. Analisis Statistik

Keaktifan Gempabumi di Indonesia Tahun 1900-1998. Jurnal Prosiding

Himpunan Ahli Geofisika Indonesia. Pertemuan Ilmiah Tahunan ke-24. 12-13

Oktober 1999. Surabaya. 1999.

[10] Tim Survey Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG).

Laporan Gempa Bumi Papua 1909-2009. BMKG. Jakarta. 2009.

[11] Walpole. R.E. Pengantar Statistika. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 1992.

[12] Welkner M, Peter. Statistical Analysis of Earthquake Occurrence in Japan

1926-1956. Bulletin of the International Institute of Seismology and

Earthquake Engineering. Vol.2, pp. 1-27. 1965

57

PETA SEISMISITAS DAERAH PAPUA DAN SEKITARNYA

PERIODE JANUARI 1909 – DESEMBER 2009

54

Tabel Lampiran 1. Distribusi Frekuensi Gempabumi Wilayah Papua dan Sekitarnya

Tahun 1909-2009

M Wilayah

1 2 3 4 5 6 7 8 9

5,0 45 11 22 19 29 6 6 116 6

5,1 39 8 31 11 25 10 11 80 20

5,2 35 8 17 13 13 10 4 52 13

5,3 17 7 17 13 19 4 6 57 6

5,4 8 3 7 10 17 3 3 39 7

5,5 15 4 13 11 8 4 4 37 4

5,6 2 1 3 5 4 1 4 13 5

5,7 4 4 5 5 5 0 4 12 1

5,8 8 6 5 9 5 2 1 25 0

5,9 7 1 4 5 5 1 1 13 2

6,0 8 2 6 5 6 2 1 21 3

6,1 2 0 0 5 0 1 1 7 1

6,2 2 3 2 2 5 2 0 14 1

6,3 4 0 4 1 1 3 0 6 1

6,4 3 0 0 2 4 1 0 5 0

6,5 3 0 2 0 4 2 1 5 0

6,6 1 0 0 1 1 1 0 2 1

6,7 1 0 1 2 0 2 0 3 0

6,8 0 0 2 0 3 0 0 5 1

6,9 3 0 2 0 1 0 0 4 0

7,0 3 0 0 2 1 1 0 1 2

7,1 0 0 1 1 1 0 0 0 0

7,2 1 0 1 1 1 1 1 0 0

7,3 0 0 1 1 0 0 0 0 0

7,4 2 0 0 0 0 0 0 0 0

7,5 1 0 1 1 1 1 0 1 0

7,6 0 0 0 0 0 0 0 1 0

7,7 0 0 0 1 0 0 0 1 0

7,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0

7,9 1 0 0 0 1 0 0 0 0

8,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

8,1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

Σ 215 58 147 126 161 58 48 520 74

55

Tabel Lampiran 2. Parameter Aktivasi Kegempaan

Wilayah a b 1a 'a

'

1a

1 6,89 0,86 4,89 6,6 4,6

2 7,12 1,01 0,76 6,76 4,76

3 6,66 0,85 4,66 6,37 4,37

4 5,66 0,68 3,66 5,47 3,47

5 6,22 0,76 4,22 5,98 3,98

6 5,08 0,64 3,08 4,92 2,92

7 6,66 0,94 4,66 6,33 4,33

8 7,58 0,92 5,58 7,26 5,26

9 6,75 0,92 4,75 6,43 4,43

Tabel Lampiran 3. Indeks Seismisitas dan Periode Ulang Gempa Bumi Merusak

Wilayah Indeks Seismisitas

N(M)

Periode Ulang

(Thn)

1 0,0398 25

2 0,0048 208

3 0,0263 38

4 0,0511 19

5 0,0456 22

6 0,0273 36

7 0,0056 178

8 0,0661 15

9 0,0096 104

56

Tabel Lampiran 4. Nilai Kemungkinan Kejadian Gempa Bumi Merusak

Wilayah T= 10 Thn

(%)

T=30 Thn

(%)

T=50 Thn

(%)

T=100 Thn

(%)

1 32,8 69,9 86,3 98,1

2 4,9 13,4 21,3 38,1

3 23,1 54,5 73,1 92,7

4 40,01 78,4 92,2 99,4

5 36,6 74,5 89,7 98,9

6 23,8 55,9 74,4 93,5

7 5,4 15,4 24,4 42,8

8 48,4 86,2 96,3 99,8

9 9,1 25,02 38,1 61,7

ANALISIS PELUANG TERJADINYA GEMPA BUMI

DENGAN METODE LIKELIHOOD UNTUK

DAERAH PAPUA DAN SEKITARNYA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh

Gelar Sarjana Sains (S.Si.) pada Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

Oleh :

CINDIKA PANDAINI PERTIWI

NIM: 106097003254

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi berjudul ANALISIS PELUANG TERJADINYA GEMPA BUMI

DENGAN METODE LIKELIHOOD UNTUK DAERAH PAPUA DAN

SEKITARNYA telah diujikan dalam sidang munaqasyah Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta pada hari Rabu, 30 Juni 2010 Skripsi

ini telah diterima sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si)

pada Program Studi Fisika.

Jakarta, 30 Juni 2010

Sidang Munaqasyah

Penguji I, Penguji II,

Drs. Sutrisno M.Si Asrul Azis, M.Sc

NIP : 19590202 198203 1 005 NIP : 19510617 198503 1 001

Mengetahui,

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Ketua Program Studi Fisika,

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

NIP : 19680117 200112 1 001 NIP : 19590202 198203 1 005

Documents

DAERAH PAPUA DAN SEKITARNYA - repository.uinjkt.ac.idrepository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/5918/1/Cindika... · Gambar 2.2 Jenis-jenis Pergerakan Lempeng A.Divergent