interpretasi kuantitatif struktur sesar cimandiri dengan metode gravitasi

Prosiding Seminar Tahunan Hasil-Hasil Penelitian dan Pengembangan Puslitbang BMKG Tahun 2012

ISBN : 978-979-15549-8-5


PROSIDING

SEMINAR TAHUNAN HASIL-HASIL PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN

PUSLITBANG BMKG TAHUN 2012

JAKARTA, 15 MEI 2013

PENGARAH:

Dr. Andi Eka Sakya, M.Eng

KETUA DEWAN REDAKSI:

Dr. Masturyono, M.Sc

DEWAN REDAKSI:

Dr. Ir. Dodo Gunawan, DEA

Drs. Suratno. M.Si

Ir. Fachrizal, M.Sc

REDAKSI PELAKSANA:

Roni Kurniawan, S.T, M.Si

Muhammad Najib Habibie, S.Kel

Drajat Ngadmanto, S.Si

Utoyo Ajie Linarka, S.T

PANITIA PENYELENGGARA:

Ketua: M.S. Yulianti, S.Si, Wakil Ketua: Roni Kurniawan, S.T, M.Si., Sekretaris & Bendahara: Dyah Lukita Sari, M.T, Seksi Persidangan: Welly Fitria, S.Si, Ratna Satyaningsih, M.Si,

Angga Setiyo Prayogo, M.Si, Seksi Dokumentasi: Ozwald Rozar Putratama, Boko Nurdiyanto, S.Si, Yuaning Fajariana, S.Kom, Wido Hanggoro, S,Si, Seksi Konsumsi: Titah

Sri Rudati, S.E


141

INTERPRETASI KUANTITATIF STRUKTUR SESAR CIMANDIRI

DENGAN METODE GRAVITASI

QUANTITATIVE INTERPRETATION OF CIMANDIRI FAULT STRUCTURE USING GRAVITY

METHODE

Wiko Setyonegoro, Jimmi Nugraha, Sulastri, Agustya Adi Martha, Suliyanti Pakpahan,

Mahmud Yusuf

Pusat Penelitian dan Pengembangan BMKG

Jl. Angkasa I/No.2 Kemayoran, Jakarta 10720 – INDONESIA

Email: [email protected]

ABSTRAK

Berdasarkan data historis gempabumi di daerah Jawa Barat, sesar Cimandiri merupakan daerah

seismik aktif yang telah menimbulkan beberapa kejadian gempabumi. Puslitbang BMKG melakukan

penelitian sesar Cimandiri dengan menggunakan metode gravitasi. Pada pengukuran ini tim survey

telah melakukan pengukuran microgravity menggunakan alat ukur gravimeter CG-5 sebanyak 25 titik

yang tersebar di sekitar Sukabumi dan Bandung. Pada peta residual SVD (Second Vertical Derifative)

untuk mengetahui pola sesar dengan jelas juga diperoleh informasi bahwa telah terjadi gempabumi

pada daerah dengan nilai SVD positif (0 s/d 35), SVD pada daerah penelitian dapat dijadikan sebagai

acuan untuk pemetaan daerah sesar yang rawan bencana gempabumi. Berdasarkan hasil interpretasi

SVD, terjadi pemisahan antara sesar Cimandiri dan sesar Lembang di daerah Cipatat. Interpretasi

kuantitatif dalam penelitian ini menggunakan pemodelan inversi 3D anomali residual pada topografi

Hasil inversi 3D berupa model distribusi densitas bawah permukaan yang menunjukkan identifikasi

sesar pada kedalaman sekira ̴ 7000 m mengalami pola cekungan dengan distribusi densitas (ρ) = ̴

0.0533 - 1.51 gr/cm3.

Kata Kunci : gravitasi, Cimandiri, sesar, SVD

ABSTRACT

Based on historical data of earthquakes in the area of West Java, fault Cimandiri an active seismic

area that has caused several earthquake occurrence. BMKG Research Center conducts research fault

Cimandiri using the gravity method. At this measurement survey team has conducted microgravity

measurements using a CG-5 gravimeter measuring as much as 25 points spread around Sukabumi and

Bandung. SVD on the residual map (Second Vertical Derifative) to find fault with a clearly pattern

was also obtained information that the earthquake occurred in an area with the SVD positive values (0

s / d 35), SVD in the study area can be used as a reference for the mapping of faultvulnerable areas of

disaster earthquake. Based on the results of SVD interpretation, known that fault Cimandiri and fault

lembang was separated on Cipatat area. Quantitative interpretation in this study using a 3D inversion

modeling of anomalies residual topography results in a 3D inversion model of the subsurface density

distribution. Rates distribution density 3D subsurface models is indicated fault which depth ̴7000 m

has basin form pattern which density distribution (ρ)= ̴0.0533 up to 1.51 gr/cm3.

Keywords: gravity, Cimandiri, fault, SVD

PENDAHULUAN

Sesar Cimandiri adalah sesar yang memanjang

dari timur laut – barat daya ini belum

sepenuhnya diketahui karakternya seperti

halnya sesar Sumatera. Data regional geologi

menunjukkan bahwa sesar Cimandiri berarah

barat daya. Ke arah timur laut melalui

Rajamandala berhubungan dengan Sesar

Lembang yang mempunyai (slip rate 2

mm/tahun (Haresh & Boen,1996). Sesar

Cimandiri lebih mengarah sebagai sesar

normal dengan komponen sesar geser

(Kertapati & Koesoemadinata, 1983).

mailto:[email protected]


142

Sesar berarah timur laut – barat daya ini

sebagai penyebab terhadap beberapa

gempabumi merusak di sepanjang lembah

Cimandiri dan sekitarnya, seperti gempabumi

Gunung Gede 5 Januari 1699, Oktober 1997

dan 12 Juli 2000, gempabumi Sukabumi 28

November 1879 dan 14 Januari 1900,

gempabumi Cianjur 15 Februari 1844 dan

Rajamandala 15 Des 1910 (Wichmann,1918).

Terakhir kali sesar ini aktif kembali dan

menimbulkan gempabumi Sukabumi 12 Juli

2000 serta menimbulkan kerusakan yang

cukup parah di beberapa lokasi di kabupaten

Sukabumi antara lain di kecamatan Sukaraja

(Engkon Kertapati, 2006). Pada Gambar 1

tampak sesar Cimandiri membentang dengan

arah barat daya – timur laut. Penelitian sesar

Cimandiri telah banyak dilakukan oleh para

peneliti dari dalam dan luar negeri. Sesar

Cimandiri pertama kali diperkenalkan oleh

Van Bemmelen (1949) yang mengatakan

bahwa dari sekian banyak struktur sesar yang

berkembang di Jawa Barat ada tiga struktur

sesar yang memiliki peranan penting yaitu

sesar Cimandiri, Baribis dan Lembang yang

dihipotesa sebagai sesar yang masih aktif

hingga sekarang. Sesar Cimandiri merupakan

sesar paling tua umurnya berupa kapur yang

membentang mulai dari teluk Pelabuhan Ratu

menerus ke Timur melalui lembah Cimadiri,

Cipatat - Rajamandala, Gunung Tangkuban

Perahu, dan diduga menerus ke Timur Laut

menuju Subang (Ibrahim, dkk. 2010). Secara

keseluruhan jalur sesar ini berarah timur laut –

barat daya dengan jenis sesar mendatar hingga

miring dan dikelompokan sebagai pola

Meratus (Martodjojo, S. dan Djuhaeni, 1996)

[1,2,3,4].

Pada akhir tahun 2006, Kelompok Keahlian

(KK) Geodesi ITB bekerjasama dengan

Kementrian Lingkungan Hidup mulai meneliti

kembali aktivitas sesar Cimandiri dengan

memanfaatkan Teknologi GPS. Teknologi

GPS dapat melihat karakteristik dinamika

geometrik di sekitar sesar, kemudian

selanjutnya dapat dijadikan parameter dalam

penentuan model aktivitas sesar. Prinsip

penentuan aktivitas sesar dengan

menggunakan metode survei GPS adalah

dengan cara menempatkan beberapa titik di

beberapa lokasi yang dipilih, yang secara

periodik diukur koordinatnya secara teliti

dengan menggunakan metode survei GPS

(Gambar 1) [5].

Mengingat banyaknya gempabumi yang terjadi

disekitar sesar Cimandiri tersebut maka perlu

dilakukan penelitian dengan metode gayaberat

untuk mengetahui karakteristik anomali

gayaberat yang nampak akibat struktur di

daerah Sesar Cimandiri - Jawa Barat. Teknik

SVD (second vertical derivative) dapat

digunakan untuk membantu interpretasi jenis

struktur terhadap data anomali Bouguer yang

diakibatkan oleh adanya struktur sesar turun

atau sesar naik

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui karakteristik repson anomali

gayaberat struktur sesar Cimandiri, pemodelan

matematik akibat proses sesar dan untuk

mengetahui karakter kontras densitas pada

sesar Cimandiri yang membentang dari

Pelabuhan Ratu sampai Bandung dengan

menggunakan metode inversi gravitasi 3D .

Sesar Cim

andiri

Gambar 1. Peta Insar dan keberadaan sesar

Cimandiri.

METODA PENELITIAN

Pengambilan data gaya berat dilakukan pada

jaringan titik pemantauan GPS yang tersebar di

sepanjang sesar Cimandiri dari Pelabuhan Ratu

sampai ke Lembang ditunjukan oleh Gambar

3. Sebagai titik kontrol dari pengukuran

digunakan titik Bakosurtanal Pusat, Pelabuhan

Ratu dan DG-0 Bandung. Adapun distribusi

titik pemantauan GPS yang sudah ada dan

akan digunakan sebagai titik pemantauan

gravitasi, seperti ditunjukkan pada gambar 2.

Disamping titik-titik diatas dilakukan juga

penambahan titik-titik diantara titik GPS yang

sudah ada sekarang sehingga akan diperoleh


143

data yang relatif terdistribusi dengan baik

(Gambar 2).

Gambar 2. Distribusi titik pengukuran

gravitasi gayaberat daerah penelitian

Pada penelitian peralatan yang digunakan

dalam penelitian ini terdiri dari :

1. Gravimeter scintrex autograv CG-5 dan

pengukuran gardient vertical. Peralatan ini

digunakan untuk pengukuran medan gaya

berat di tiap-tiap titik pantau gaya berat

yang ada di daerah penelitian. Alat ini

mempunyai ketelitian 1 microGal atau 10-

8m/s

-2. Pengukuran gradientt vertical

mengunakan Tripod dengan ketinggian

tertentu.

2. GPS Garmin 60 CSX, Peralatan ini ini

digunakan untuk mencari titik-titik yang

akan diukur nilai gravimeter.

Adapun alur pengolahan data gravitasi yang

diperoleh dari hasil pengukuran adalah sebagai

berikut :

1. Data gravitasi dari alat CG-5 telah

terkoreksi tide secara otomatis, namun

masih perlu dilakukan koreksi drift untuk

menghilangkan efek apungan karena

sistem pegas pada alat.

2. Kemudian dilakukan koreksi Free Air

Anomaly dengan faktor ketinggian, yang

diperoleh dari alat GPS.

3. Anomali Bouguer dilakukan dengan

memasukan nilai densitas rata-rata 2.65

gr/cc

4. Untuk pemisahan anomali regional dan

residual dilakukan dengan metode second

vertical derivative (SVD) dengan

menggunakan operator Elkins (1951) [9].

5. Pemodelan dan inversi 3D anomali

Bouguer untuk memperoleh struktur

bawah permukaan.

Gradient Vertical Microgravity

Teknik gradient – microgravity dikembangkan

dari besaran gradient diferensial, dimana

gradient ditentukan dari suatu interval

ketinggian alat pada data gaya berat di

lapangan. Gambar 3 mengilustrasikan konsep

finite-difference untuk menentukan gradient -

microgravity.

Skema struktur untuk pengukuran gradient -

microgravityvertical dibuat dari dua buah

kotak dengan ketinggian kotak masing-masing

1 meter, sehingga variasi finite-difference atau

interval besaran dari gardient vertical dapat

ditentukan. Untuk pengukuran gaya berat

dengan tiga beda tinggi yaitu h(i-1), h(i), dan

h(i+1), maka turunan tegak pertama pengukuran

dapat dihitung dengan persamaan berikut :

(12)

Gambar 4. Gardient vertical dari gravitasi normal

Gradientt vertikal hasil pengukuran langsung

ini berbeda dengan gradient vertikal

microgravity yang diturunkan dari gravitasi

normal dengan tidak memperhitungkan adanya

massa di sekitar titik amat(Gambar 3)[6].

Gradient vertical gaya berat yang dihitung dari

persamaan gaya berat normal bumi dengan

bentuk ellipsoid sering disebut dengan koreksi

udara bebas, seperti pada persamaan dibawah

ini:

(13)

Perubahan densitas yang ditimbulkan oleh

rekahan relatif kecil sehingga diperlukan

teknik aquisisi yang dapat mereduksi

pengaruh-pengaruh lain. Salah satu teknik

aquisisi dalam metode gaya berat adalah

gradientvertical (Efendi dkk, 2011). Teknik

aquisisi ini memiliki akurasi dan resolusi yang


144

tinggi dalam memetakan anomali-anomali

dangkal. Teknik ini lebih sensitif dibandingkan

gaya beratnya sendiri kususnya dalam

menentukan batas-batas struktur-struktur

geologi yang dangkal (Marson dan Klingele,

1993; Kadir. 1996).

Respon gravitasi pada model sesar

Metode second vertical derivative(SVD) dapat

digunakan untuk membantu interpretasi jenis

struktur terhadap data anomali Bouguer yang

diakibatkan oleh adanya struktur sesar turun

atau sesar naik. Formula dasar diturunkan dari

persamaan Laplace untuk anomali gaya berat

di permukaan, yaitu :

(14)

Selanjutnya, untuk suatu penampang (1-D),

anomali second vertical derivative (SVD) diberikan

oleh :

(15)

Berdasarkan persamaan di atas, tampak bahwa

untuk suatu penampang (1-D), anomali second

vertical derivative dapat dihitung dari

turunan satu kali terhadap data first

horizontal derivative (FHD) .

Sedangkan kriteria untuk menentukan jenis

struktur sesar adalah sebagai berikut :

untuk sesar turun(16)

untuk sesar naik (17)

untuk sesar naik (18)

Contoh perbandingan respon anomali SVD

untuk berbagai model sesar dengan

berbagai kemiringan bidang sesar 200

ditunjukan pada gambag 4 dibawah ini,

model sintetik kurva penampang anomali

Bouguer dari suatu bidang sesar dengan

kemiringan tertentu beserta kurva

penampang hasil turunan pertama (first

horizontal derivative atau FHD) dan

turunan keduanya (second vertical

derivative atau SVD).

Gambar 4. Respon first horizontal derivative

(FHD) dan second vertical derivative (SVD)

yang diturunkan dari anomaly Bouguer untuk

model sesar dengan α = 20°

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemetaan Sesar Cimadiri

Untuk mengetahui lokasi sesar Cimandiri

dengan menggunakan metode gravitasi,

dilakukan pengukuran pada bulan Maret 2012.

Dan data ketinggian dapat diunduh dari Extract

X Y Z Grid Topography or Gravity secara

online untuk data topografi dengan interval 1

(satu) menit grid kontur topografi daerah

penelitian [9].

Topografi daerah penelitian berikisar antara 0

sampai dengan 2600 meter. Berdasarkan peta

Topografi seperti ditunjukan pada gambar 5,

dari kontur topografi daerah penelitian kita

dapat memperkirakan lokasi sesar Cimandiri.


145

Gambar 5. Peta topografi 3D area garis merah

lokasi perkiraan sesar berdasarkan topografi.

Lokasi sesar tepatnya berada di area lembah

dari 2 (dua) struktur topografi yang relatif jauh

lebih tinggi. Lokasi sesar Cimandiri dimulai

dari Pelabuhanratu, Jampang tengah,

Sukabumi, Padalarang sampai Lembang

(Gambar 5).

Anomali Bouguer

Setelah dilakukan pengolahan terhadap data

gravitasi kemudian dilakukan interpretasi pada

peta Anomali Bouguer daerah penelitian

berkisar antara -40 sampai dengan 300

miliGal. Anomali Bouguer relative lebih tinggi

(180 s/d 300 miliGal) berasosiasi dengan

batuan berdensitas lebih tinggi, tepatnya

berada di Barat Daya daerah penelitian.

Anomali Bouguer relatif lebih rendah (-40 s/d

80 miliGal) bersosiasi dengan batuan

berdensitas lebih rendah, tepatnya berada di

Timur Laut daerah penelitian. Anomali

Bouguer (80 s/d 180 miliGal) berada di antara

anomali tinggi dan rendah (Gambar 6)

(a)

(b)

Gambar 6. Peta Anomali Bouguer (a) Daerah Sukabumi dan sekitarnya (b) Lembang dan

sekitarnya

(a)

(b)

Gambar 7. (a) Anomali gradient vertical sesar Cimandiri dan (b) Gradient vertical sesar

Lembang

Berdasarkan gradient microgravity Pengukuran

periode I kita dapat mengetahui area sesar pada

daerah pelabuhan ratu berasosiasi dengan nilai

gradien microgravity tinggi yang diapit dua

area dengan nilai gradient microgravity

rendah. Gambar 7a adalah anomali gradient

vertical daerah sesar Cimandiri dan 7b daerah

sesar Lembang.

Second Vertical Derifative (SVD) dan

Pemantauan 3D Gravitasi


146

Untuk memetakan sesar Cimandiri secara

detail di daerah penelitian dilakukan

pemfilteran anomali Bouguer dengan

menggunakan metode second vertical

derivative (SVD) dengan menggunakan

operator Elkins (1951). Anomali SVD dapat

memperjelas daerah sesar pada daerah

penelitian. Sesar Cimandiri dapat dicirikan

dengan anomali tinggi (+) yang berhimpit

dengan anomali rendah (-). Pada peta residual

SVD juga diperoleh informasi bahwa gempa

terjadi pada daerah dengan nilai svd positif (0

s/d 35), SVD pada daerah penelitian dapat

dijadikan sebagai acuan untuk pemetaan

daerah sesar yang rawan bencana gempabumi.

Berdasarkan hasil SVD sesar cimandiri dan

sesar lembang terpisah pada daerah Cipatat

(Gambar 8).

Gambar 8. Peta anomali SVD 3D, Area pada

bidang garis biru putus-putus merupakan

lokasi perkiraan sesar berdasarkan topografi.

Interpretasi kuantitatif dalam penelitian ini

menggunakan pemodelan inversi 3D anomali

residual pada topografi. Penelitian ini

menggunakan software Grav3D. Pemodelan

3D merupakan proses pembuatan model

distribusi densitas bawah permukaan. Hasil

inversi 3D berupa model distribusi densitas

bawah permukaan. Harga distribusi densitas

model 3D bawah permukaan yang

menunjukkan identifikasi sesar pada

kedalaman sekira ̴ 7000 m mengalami pola

cekungan dengan distribusi densitas (ρ) = ̴

0.0533 - 1.51 gr/cm3. Harga densitas antara

rendah-tinggi ditunjukkan dengan spektrum

warna ungu - merah. Harga densitas dapat

diketahui dengan melakukan penjumlahan

antara angka kontras densitas dengan nilai

densitas Bouguer (2.6 gr/cm3 ) (Gambar 9).

Gambar 9. Inversi 3D anomali residual dari

harga densitas pada topografi untuk Model 3D.

KESIMPULAN

Diperoleh kesimpulan bahwa daerah dengan

nilai svd positif (0 s/d 35) pada daerah

penelitian dapat dijadikan sebagai acuan untuk

pemetaan daerah sesar yang rawan bencana

gempabumi. Berdasarkan hasil SVD sesar

cimandiri dan sesar lembang terpisah pada

daerah Cipatat. Interpretasi kuantitatif dalam

penelitian ini menggunakan pemodelan inversi

3D anomali residual pada topografi hasil

inversi 3D berupa model distribusi densitas

bawah permukaan yang menunjukkan

identifikasi sesar pada kedalaman sekira ̴ 7000

m mengalami pola cekungan dengan distribusi

densitas (ρ) = ̴ 0.0533 - 1.51 gr/cm3.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Shah, H.C. dan Boen, T,. (1996). Seismic

Hazard Modelfor Indonesia.

[2].Kertapati,E.K. and Koesoemadinata,

R.M.S,. (1983). Aftershock studies

of the February 10, 1982 Sukabumi

earthquake, West Java, Indonesia

(Special Number), Bull. IISEE, 20,

91-101.

[3] Wichmann. A,. (1918). Die Erdbeben Des

Indischen Archipels Bis Zum Jahre

1857,Verhandelingen der

Koninklijke Akademie van

Wetenschappen le Amsterdam

TweedeSectie – Deel XX, N0 4.

Amsterdam Johannes Muller.

[4] Kertapati, E.K., Setiawan, J. H.,

Marjiyono,. (2006).Revisi Potensi

Sumbersumber Gempa diIndonesia,

Seminar Konstruksi Indonesia di

Millenium ke-3, 22-23 Agustus

2006,Jakarta.

Gr/cm3

m


147

[5] Meilano, I., Kimata, F., Fujii, N., Nakao,

S., Watanabe, H., Sakai, S., Ukawa,

M., Fujita, E., dan Kawai, K,.

(2003). Rapid ground deformation of

the Miyakejima volcano on 26–27

June 2000 detected by kinematic

GPS analysis. Earth Planet Space,

55, h.13-16.

[6] Elkins, T.A. 1951. The second derivative

method of gravity interpretation,

Geophysics, XVI, 29-50.

[7] Klingele, E. E., Marson, I., Kahke, H. G,.

(1991). Automatic Interpretation of

Gravity Gradiometric data in two

dimention vertical gradientt,

Geophysical Prospecting, 39, 4007-

434,

[8] Kadir, W.G.A,. (1996). Dekonvolusi

Anomali Gaya berat Bouguer dan

Derivatif Vertikal Orde Dua dengan

Menggunakan Persamaan Dasar

Potensial Studi Kasus : Pulau

sumatera, Disertasi, Institut

Teknologi Bandung.

[16] Extract X Y Z Grid Topography or

Gravity, http://topex.ucsd.edu/cgi-

bin/get_data.cgi, (diakses tanggal 12

Juni 2010).

http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi

http://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi


148

DISKUSI

1. Taufik Gunawan:

Apakah di sepanjang sesar cimandiri ada daerah yang sudah matang (sudah saatnya terjadi

gempabumi). Apakah bisa dilihat potensi gempa yang akan terjadi?

Pada penelitian ini belum kearah prediksi gempabuminya, tetapi masih melokalisir daerah mana

yang mengalami compresi dan daerah mana yang mengalami dilatasi berdasarkan data mapping

microgravity. Kemudian juga dihitung berapa besar perubahan antar waktu dari nilai microgravity

di daerah penelitian. Rencana penelitian selanjutnya adalah terus mengamati perubahan antar

waktu dari nilai gravity. Apabila ada kasus gempabumi di daerah ini akan dilihat treshold anomali

nilai microgravitynya sebelum gempabumi terjadi, sehingga bisa digunakan sebagai acuan dalam

penentuan nilai anomali sebagai prekursor gempabumi.

interpretasi kuantitatif struktur sesar cimandiri dengan metode gravitasi

Documents