1 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
KEMENTERIAN DIKTI DAN RISTEK
PROGRAM STUDI GEOFISIKA JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS GADJAH MADA
PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
TUGAS KELOMPOK
DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 7
ASISTEN PRAKTIKUM :
FATHUL MUBIN
YOGYAKARTA
2015
2 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Anggota Kelompok 7 :
1. Alfian Romadhoni 11/316738/PA/13865 Koordinator
2. Dian Rizqa 12/334682/PA/14915
3. Ahmad Reza 12/334658/PA/14891
4. Cendra Januari 12/331336/PA/14602
5. Agung Budi Prabowo 12/334731/PA/14963
6. Muhammad Imam Faisal 12/331249/PA/14531
7. Setyaningsih 12/331039/PA/14428
8. Try Antika 12/331185/PA/14484
3 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
A. PENDAHULUAN
Daerah penelitian kemungkinan berada di sekitar Provinsi Jawa Tengah.
Penelitian dilakukan karena perlu memperkirakan bahaya seismik yang mungkin
terjadi dengan mikrozonasi daerah setempat, yang memberikan analisa bahaya
seismik dasar dari daerah setempat serta memberikan batas-batas wilayah
yang rawan terhadap efek lokal.
Penelitian ini memanfaatkan survey mikrotremor untuk mikrozonasi
bahaya gempa bumi daerah lokasi survei. Mikrozonasi akan dapat menjelaskan
nilai-nilai kerentanan gempa bumi yang ada pada setiap lokasi. Oleh sebab itu
dilakukan analisa data mikroseismik untuk memetakan mikrozonasi gempa bumi
pada daerah penelitian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan
nilai amplifikasi dan frekuensi natural terhadap kondisi geologi daerah penelitian
sehingga mikrozonasi gempa bumi dapat menjelaskan nilai kerentanan
gempabumi pada masing-masing daerah area survei.
B. DASAR TEORI
1. Teori Dasar Gelombang Seismik
Gelombang gempa disebut juga gelombang seismik terjadi karena
beberapa proses atau aktifitas geologi yang terjadi pada sekitar sumber
panas bumi. Kecepatan perambatan gelombang seismik ditentukan oleh
karakteristik lapisan dimana gelombang tersebut merambat. Kecepatan
gelombang seismik dipengaruhi oleh rigiditas (kekakuan) dan kerapatan
lapisan sebagai medium bagi perambatan gelombang, hal ini ditinjau dari
segi lapisan yang dilaluinya. Adapun dilihat dari segi perambatan gelombang
seismiknya, diketahui bahwa gelombang seismik dapat direfleksikan dan
direfraksikan pada bidang batas dua lapisan yang berbeda densitasnya,
kondisi tersebut dapat mempengaruhi pola gelombang seismik.
Perbedaan karakteristik lapisan dimana gelombang tersebut
merambat dapat mengindikasikan adanya variasi kecepatan gelombang
seismik terhadap arah. Adanya perbedaan kecepatan gelombang terhadap
4 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
arah ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, seperti konfigurasi susunan
mineral, rekahan, pori-pori, dan konfigurasi kristalografi mineral pada batuan
(Priyono, 2006).
Gambar 1. Ilustrasi variasi kecepatan pada karakteristik material yang berbeda. (a) material
homogen isotropis; (b) material anisotropis (Abdullah, 2008)
Titik merah ditengah pada gambar diatas (Gambar 1) merupakan
sumber gelombang seismik dan tanda panah menunjukkan arah pergerakan
gelombang. Pada material homogen isotropis, gelombang akan merambat
dengan kecepatan yang sama ke semua arah, sedangkan pada material
anisotropis kemungkinan gelombang akan merambat dengan kecepatan
yang tidak sama pada arah yang berbeda.
2. Jenis-Jenis Gelombang Seismik
Gelombang seismik atau gelombang elastik terdiri atas dua jenis, yaitu
gelombang badan (body wave), yaitu gelombang longitudinal (gelombang P),
gelombang transversal (gelombang S) dan gelombang permukaan (surface
wave), yaitu berupa gelombang Rayleigh dan gelombang Love.
5 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 2. Mulai dari fokus (sumber) dari gempa bumi di kerak bumi, gelombang P dan
gelombang S bergerak melalui lapisan dalam bumi. (www.daviddarling.info)
3. Gempa Bumi
Gempa bumi merupakan hasil dari pelepasan energi secara tiba-tiba
di dalam kerak bumi, berupa gelombang seismik yang menjalar ke segala
arah (Wikipedia, 2013).
Gambar 3. Penggolongan Gempa Bumi berdasarkan Penyebab
6 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 4. Penampakan Gempa pada Seismogram
4. Metode HVSR
Teknik ini pertama diusulkan oleh Nogoshi dan Iragashi (1971) dan
dipublikasikan oleh Nakamura (1989). Metode ini didasari dari asumsi bahwa
rasio dari spektrum Horisontal dan vertikal dari sumber tremor merupakan
perkiraan dari fungsi transfer. Keakuratan dari metode ini dibuktikan dengan
menggunakan observasi hasil mikrotemor pada beberapa titik (Nakamura,
1989). Metode pasif berdasarkan investigasi spektral dari gangguan ambient
seismic atau gempa kecil sangat umum digunakan karena bersifat aplikatif
dan cenderung praktis. Ongkos yang rendah dan waktu yang singkat (Oros,
2008).
7 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Mikrozonasi merupakan suatu mekanisme yang dapat menjelaskan
gejala amplifikasi seismik di suatu daerah, yaitu terjebaknya gelombang
gempa bumi di dalam perlapisan sedimen (Aisyah dkk, 2011). Proses
terjebaknya gelombang gempa bumi mengikuti pola resonansi yang
frekuensinya mengikuti persamaan:
f = Vs/4H
f = resonance frequency
Vs = Shear wave Velocity
H = depth of the sediments layer
Gambar 5. Konsep Dasar HVSR; Rasio Nilai maksimum antara Komponen Horisontal dan Vertikal
dari Data Gempa Bumi (Nakamura, 1989):
C. METODOLOGI
Data akuisisi yang diperoleh dari pengukuran lapangan dilakukan
pengolahan data untuk mendapatkan frekuensi natural dan nilai Amplifikasi
maksimum. Pengolahan data tersebut menggunakan analisis data HVSR
(Horizontal to Vertical Spectral Ratio). Data mikrotremor tanah pada software
8 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Geopsy dilakukan pemilihan windowing yang stasioner antara 10-20 detik non
overlapping.
Kemudian analisis spektrum Fourier dilakukan untuk mengubah data awal
akuisisi yang berupa domain waktu menjadi domain frekuensi. Hasil FFT
dilakukan smooting Konno Ohmachi. Pengolahan dilanjutkan dengan analisis
HVSR untuk memperoleh nilai HVSR yang ditunjukkan dengan puncak tertinggi
HVSR dianggap sebagai frekuensi natural tanah serta diperoleh juga
amplifikasi. Setelah memperoleh nilai frekuensi natural tanah serta
amplifikasinya selanjutnya dihitung nilai indeks kerentanan, peak ground
acceleration serta ketebalan lapisan lapuk melalui suatu persamaan.
Langkah terakhir adalah memetakan distribusi frekuensi natural,
amplifikasi, indeks kerentanan dan peak ground acceleration, serta ketebalan
lapisan lapuk, setelah itu baru dilakukan interpretasi.
D. PEMBAHASAN
Dari pengolahan data yang telah dilakukan, selanjutnya dapat dilakukan
analisa mengenai potensi kerusakan ketika suatu area diguncang gempa. Untuk
data Raw per kelompok, kelompok 7 mendapat data F1, F2, F3, F4, G1, G2, G3,
dan G4.
Hasil dari pengolahan data perkelompok akan tersaji berikut :
9 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 6. Grafik Frekuensi Dominan
Gambar 7. Grafik Amplifikasi Maksimum
0
5
10
15
20
25
F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4
F0 (
HZ)
Grafik Frekuensi Dominan
Grafik Frekuensi Dominan
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4
A0
Grafik Amplifikasi Maksimum
Grafik Amplifikasi Maksimum
10 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 8. Grafik Indeks Kerentanan Gempa
Gambar 9. Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk
0
5
10
15
20
25
F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4
SVI
Grafik Indeks Kerentanan Gempa
Grafik Indeks Kerentanan Gempa
0
20
40
60
80
100
120
140
F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4
H (
M)
Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk
Grafik Ketebalan Lapisan Lapuk
11 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 10. Grafik PGA
Frekuensi dan amplifikasi memiliki hubungan yang erat dalam menentukan
Indeks Kerentanan Gempa, dan juga mempengaruhi ketebalan lapisan lapuk.
Untuk frekuensi yang rendah berarti ada kemungkinan Indeks Kerentanan
Gempa yang tinggi, namun jika diikuti oleh amplifikasi yang rendah juga, maka
indeks kerentanan gempanya akan rendah. Ketebalan lapisan lapuk akan
bergantung pada nilai frekuensi natural yang dihasilkan, semakin kecil
frekuensinya, maka ketebalan lapisan lapuk semakin tebal. Dari delapan raw
data yang diberikan, titik G4 memiliki Indeks kerentanan Gempa yang cukup
besar yang berarti memiliki potensi kerusakan yang besar jika diguncang
gempa.
Selanjutnya untuk PGA, terlihat dari grafik bahwa, dari kedelapan raw data
tersebut memiliki nilai PGA yang relative sama satu dengan lainnya. Artinya
adalah semua titik pengukuran raw data tersebut memiliki potensi kerusakan
yang sama jika diguncang gempa.
Kemudian, data pengolahan raw data per kelompok digabungkan menjadi
1 data besar, dan dilakukan analisa lebih regional. Berikut akan disajikan peta
kontur hasil gabungan semua raw data tiap kelompok :
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
F1 F2 F3 F4 G1 G2 G3 G4
PG
A (
GA
L)
Grafik PGA
PGA (McGuirre) PGA (Donovan)
12 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 11. Peta Kontur f0
Gambar 12. Peta Kontur A0
13 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 13. Peta Kontur SVI Indeks Kerentanan Gempa
Gambar 14. Peta Kontur Ketebalan Lapisan Lapuk
14 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Gambar 15. Peta Kontur PGA Metode McGuirre
Gambar 16. Peta Kontur PGA Metode Donovan
15 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwasanya Frekuensi dan
amplifikasi memiliki hubungan yang erat dalam menentukan Indeks Kerentanan
Gempa, dan juga mempengaruhi ketebalan lapisan lapuk. Untuk frekuensi yang
rendah berarti ada kemungkinan Indeks Kerentanan Gempa yang tinggi, namun
jika diikuti oleh amplifikasi yang rendah juga, maka indeks kerentanan
gempanya akan rendah. Ketebalan lapisan lapuk akan bergantung pada nilai
frekuensi natural yang dihasilkan, semakin kecil frekuensinya, maka ketebalan
lapisan lapuk semakin tebal. Dari semua data tersebut, terlihat bahwa ada
beberapa titik yang memberikan hasil Indeks Kerentanan Gempa yang relatif
cukup besar terhadap titik yang lain, ini juga didukung oleh nilai A0 yang besar
serta nilai f0 yang juga kecil, yang berarti bahwa titik dengan indeks kerentanan
gempa yang tinggi tersebut memiliki potensi kerusakan yang cukup besar jika
diguncang gempa bumi.
Selanjutnya untuk PGA, terlihat dari grafik bahwa, dari semua raw data
tersebut memiliki nilai PGA yang relative sama satu dengan lainnya, selisihnya
tidak terlalu jauh. Artinya adalah semua titik pengukuran raw data tersebut
memiliki potensi kerusakan yang sama jika diguncang gempa.
Jika dikorelasikan dengan table skala Mercalli, maka nilai PGA dari semua
data ini termasuk ke dalam skala V, dimana pengertian dari skala V tersebut
adalah Getaran dirasakan oleh hampir semua penduduk, orang banyak
terbangun, gerabah pecah, jendela dan sebagainya pecah, barang-barang
terpelanting, tiang-tiang dan barang besar tampak bergoyang, bandul lonceng
dapat berhenti. Skala V ini termasuk skala yang aman untuk zona seismisitas di
Indonesia.
E. KESIMPULAN
Dari semua raw data yang dipetakan, terlihat hasil bahwa untuk Indeks
Kerentanan Gempa ada beberapa titik yang nilainya secara kualitatif relative
lebih besar dari titik yang lain, itu didukung oleh nilai f0 dan A0 yang dihasilkan.
Dan juga untuk ketebalan lapisan lapuk juga akan mempengaruhi indeks
16 TUGAS KELOMPOK PRAKTIKUM METODE ANALISA GEOFISIKA II
kerentanan gempa dengan memperhatikan nilai f0 yang ada di titik-titik
pengukuran.
Nilai PGA akan menentukan seberapa besar potensi kerusakan yang
dihasilkan jika suatu area dikenai gempa bumi, hal ini dihitung secara relative
terhadap gempa yang pernah terjadi dari sekitar area pengukuran, untuk data
ini melihat nilai PGA dengan pengaruh sumber gempa Jogja 2006. Dari peta
PGA terlihat nilainya relative sama antara titik-titik yang berarti memiliki potensi
kerusakan yang sama jika dikenai gempa bumi.
F. DAFTAR PUSTAKA
Sujito, dkk.2013. ANALISIS PERCEPATAN TANAN MAKSIMUM GEMPABUMI
TEKTONIK WILAYAH JAWA TIMUR MENGGUNAKAN METODE
DONOVAN.Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang