Pemetaan Risiko Gempabumi Pulau Bali Ber
PEMETAAN RISIKO GEMPABUMI PULAU BALI
BERDASARKAN DISTRIBUSI DATA PERCEPATAN TANAH
Admiral Musa Julius1,2, Devid Iman Santoso2 , Nesia Sabrina Marbun3
1
Program Studi Geofisika, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
2
Stasiun Geofisika Jakarta
3
Subbid Pelayanan Jasa, Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah II Ciputat
e-mail: admiralmusajulius@yahoo.com
Abstrak
Pulau Bali sebagai tujuan pariwisata internasional telah menjadi sumber pendapatan besar bagi
negara dan daerah. Namun sejalan dengan itu, Bali juga memiliki tingkat kerawanan gempabumi yang
cukup besar dikarenakan laju pergerakan lempeng tektonik Indo-Australia yang menyusup ke bawah
lempeng tektonik Eurasia dengan kecepatan rata-rata 9 cm per tahun dan adanya penyusupan ke arah
selatan di perairan utara Bali yang merupakan aktivitas Bali back arc thrust. Oleh karena itu Bali dapat
disebut daerah yang aktif mengalami fenomena gempabumi, terbukti dari adanya gempabumi Buleleng
29 Maret 1862 dan gempabumi Seririt 14 Juli 1976 yang telah melahirkan 559 korban luka serius dan
3200 orang luka ringan, diikuti oleh gempa-gempa merusak lainnya.
Atas dasar tersebut maka analisis risiko gempabumi berdasarkan distribusi percepatan tanah di
Pulau Bali perlu dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui resiko kegempaan pulau Bali
melalui pembuatan persamaan percepatan tanah maksimum, peta distribusi episenter, peta distribusi
energi, peta distribusi percepatan tanah maksimum serta peta distribusi intensitas gempabumi Mercalli
(MMI). Penulis membatasi daerah penelitian yaitu 6˚LS-12˚LS dan 112˚BT-118˚BT dengan data gempa
yang digunakan adalah parameter gempabumi dan percepatan tanah dari BMKG Pusat dan Stasiun
Geofisika Sanglah Denpasar. Magnitudo yang digunakan lebih besar dari 5 SR dan jarak hiposenter tidak
lebih dari 200 km.
Hasil pengukuran percepatan tanah menggunakan SMA 4000 di Stasiun Geofisika Sanglah
menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan model persamaan Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172
(M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755 bila menggunakan input parameter gempa lokal,
sehingga dapat dijadikan model percepatan tanah bagi gempabumi lokal di wilayah Bali. Melalui
analisis peta distribusi energi, percepatan tanah dan intensitas dapat diketahui bahwa daerah Bali
paling berisiko besar terhadap dampak gempabumi adalah wilayah utara di kabupaten Buleleng dan
wilayah timur di kabupaten Karangasem akibat dekatnya wilayah tersebut dengan dua sumber
gempabumi yakni zona subduksi selatan dan patahan naik belakang busur (back arc thrust).
Kata kunci: pulau bali, percepatan tanah, subduksi.
I.
Pendahuluan
Pulau Bali sebagai tujuan pariwisata internasional telah menjadi sumber pendapatan besar bagi
negara dan daerah. Saat ini Bali juga merupakan daerah yang berkembang pesat, baik perkembangan
penduduk maupun perkembangan pembangunan sipil seperti gedung-gedung bertingkat, jalan raya,
industri, pabrik dan perumahan yang dari tahun ke tahun semakin meningkat. Namun sejalan dengan itu,
Bali juga memiliki tingkat kerawanan gempabumi yang cukup besar, dikarenakan laju pergerakan
lempeng tektonik Indo-Australia yang menyusup ke bawah lempeng tektonik Eurasia dengan kecepatan
rata-rata 9 cm per tahun. Gerakan ini diimbangi oleh terjadinya penyusupan ke arah Selatan di sebelah
utara Bali yang merupakan aktivitas Bali back arc thrust (Ibrahim, Gunawan, 20101). Oleh karena itu Bali
dapat disebut daerah yang aktif mengalami fenomena gempabumi, terbukti dari adanya gempabumi
Buleleng 29 Maret 1862 dan gempabumi Seririt 14 Juli 1976 yang telah melahirkan 559 korban luka
serius dan 3200 orang luka ringan, diikuti oleh gempa-gempa merusak lainnya (Diposaptono dan
Budiman, 2008)2.
Gambar I.1. Peta penampang tektonik Bali
BMKG dan USGS (United States Geological Survey) dalam kurun waktu Januari 1911 sampai
April 2009 telah mencatat kurang lebih 2800 gempabumi dengan magnitudo dan kedalaman yang
bervariasi. Atas dasar hal tersebut maka analisis risiko gempabumi berdasarkan distribusi percepatan
tanah maksimum di pulau Bali perlu dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui resiko
kegempaan pulau Bali melalui pembuatan persamaan percepatan tanah maksimum yang dibandingkan
dengan hasil alat, pembuatan peta distribusi episenter, peta distribusi energi, peta distribusi percepatan
tanah maksimum serta peta distribusi intensitas gempabumi Mercalli (MMI). Penulis membatasi daerah
penelitian yaitu 6˚LS-12˚LS dan 112˚BT-118˚BT. Data gempa yang digunakan adalah data parameter
gempabumi dan percepatan tanah maksimum dari BMKG Pusat dan Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar
dengan magnitudo lebih besar dari 5 SR dengan jarak hiposenter tidak lebih dari 200 km.
1
2
Ibrahim, Gunawan, 2010. Tektonik Dan Mineral di Indonesia. Jakarta: Puslitbang BMKG.
Diposaptono dan Budiman. 2008. Hidup Akrab dengan Gempa dan Tsunami. Bogor:Penerbit Buku Ilmiah
Populer.
II.
Landasan Teori
A. Parameter Gempabumi
Setiap kejadian gempabumi akan menghasilkan informasi seismik berupa rekaman sinyal
berbentuk gelombang yang setelah melalui proses manual atau non manual akan menjadi data bacaan fase
(phase reading data). Informasi seismik selanjutnya mengalami proses pengumpulan, pengolahan dan
analisis sehingga menjadi parameter gempabumi. Parameter gempabumi tersebut meliputi waktu
kejadian, episenter, kedalaman, dan kekuatan gempabumi atau magnitude (Pawirodikromo, 2012).
B. Gerakan Tanah Kuat
Pada umumnya, pengertian gerakan tanah akibat gempabumi lebih banyak ditujukan pada
percepatan tanah, sekaligus menjadi parameter utama. Gerakan tanah dengan makna seperti itu
dimaksudkan sebagai terjemahan atas istilah ground motions. Istilah tersebut kadang-kadang juga disebut
strong motions untuk lebih menekankan pada percepatan tanah akibat respons-respons tanah yang lain.
Uang dan Bertero (1988) mengatakan bahwa ada tiga problema klasik pada penyediaan bangunan tahan
gempa yakni : 1. Penentuan input gempa (ground motions); 2. Penentuan kebutuhan kekuatan (strength
demand); 3. Pemenuhan kekuatan (provided strength). Membahas ground motion parameters akan
berkaitan dengan pemahaman karakter gempa itu sendiri dan hubungannya dengan akibat kerusakan yang
ditimbulkannya (Pawirodikromo, 2012)3.
III.
Tektonik dan Seismisitas Pulau Bali
Kerawanan gempabumi pulau Bali disebabkan adanya aktivitas dua zona pembangkit gempa,
yaitu penyusupan lempeng Indo-Australia dari arah selatan dan patahan naik di utara pulau Bali. Proses
penyusupan lempeng ini tidak hanya menimbulkan aktivitas tektonik tetapi juga aktivitas vulkanik
dengan keberadaan Gunung Agung. Gempa yang terjadi pada zona subduksi Bali umumnya dipisahkan
atas dua kelompok, yaitu gempa megathrust yang merupakan gempa akibat penyusupan dangkal dan
gempa Zona Benioff yang merupakan gempa akibat penyusupan dalam (Hamilton, 1979)4.
Dari Utara : Patahan belakang Bali
3 Prawirodikromo, Widodo (2012). Seismologi
Teknik
dan Rekayasa
Kegempaan.
Dari Selatan
: Penyusupan
lempeng
Indo – Yogyakarta:
Australia Pustaka Pelajar.
4 Hamilton, Warren. Tectonics ofGambar
Indonesian
U.S.Geological
SurveyBali,
Professional
1078. Washington:
III.1.Region,
Tektonik
setting busur Jawa,
dan NusaPaper
Tenggara
United States Government Printing Office. 1979.
Berdasarkan kedalaman fokusnya, kegempaan di Pulau Bali dan sekitarnya ditandai dengan tiga
tipe gempa bumi yakni gempa dangkal yang kedalamannya kurang dari 60 km, umumnya berhubungan
dengan pelepasan energi stress batuan yang terjadi di dalam subduksi kerak bumi dan zona patahan aktif.
Gempa menengah berada pada kedalaman antara 60 hingga 300 km, merupakan gempa yang tidak begitu
berbahaya karena hiposenter gempanya cukup dalam dan pengaruhnya ke permukaan tidak begitu besar.
Gempa dalam di atas 300 km umumnya terjadi pada subduksi lempeng samudra dan kerak tipis benua.
Zona ini terdapat di daerah busur kepulauan (tektonik aktif). Distribusi gempa menengah dan dalam di
daerah Bali dan sekitarnya tersebar di bagian tengah dan Utara pulau (Daryono, 2005) 5.
Gambar III.2. Seismisitas daerah Bali dan sekitarnya
IV.
Data dan Metode
Penulis menggunakan data gempabumi historis dari BMKG pada rentang waktu tahun 2005-2009
di daerah Bali dan sekitarnya pada lintang 6˚LS-12˚LS dan bujur 112˚BT-118˚BT. Data gempa yang
didapatkan sebanyak 43 event, 8 > Mb ≥ 4 SR, kedalaman ≤ 200 km.
A. Persamaan Empiris
Untuk membentuk suatu model empiris percepatan tanah sesuai dengan kondisi tanah daerah Bali
diperlukan data gempabumi kuat dari Strong Motion Accelerograph di Stasiun Geofisika Sanglah
Denpasar yang telah beroperasi sejak tahun 2004. Penulis menghitung nilai percepatan tanah maksimum
menggunakan model empiris Iyengar dan Raghukanth (Indian Institute of Science).
Persamaan untuk percepatan tanah maksimum (PGA), di bawah kondisi batuan dasar sebagai
berikut :
ln(PGA/g) = c1 + c2 (M-6) + c3 (M-6)2 - ln(R) - c4R + ln
5
ξ
Daryono. 2005. Identifikasi Kerawanan Gempabumi dan Tsunami Daerah Bali. Seminar Bencana Alam dan
Penanggulangannya 3 September 2005. Dinas Kesejahteraan Sosial Provinsi Bali
Dengan metode kuadrat terkecil (least square) untuk mendapatkan parameter-parameter c1, c2,
c3, c4 dan ln ξ dihitung dari data ln PGA dihitung standar deviasi dengan 50 persen formula perkiraan
median level hazard untuk PGA, maka bentuk persamaan di atas menjadi:
ln(PGA/g) + ln(R) = c1 + c2 (M-6) + c3 (M-6)2 - c4R + error
dari persamaan tersebut didapat bentuk baru dengan pemisalan sebagai berikut:
ln(PGA/g) + ln(R) = y
(M-6) = x1
(M-6)2 = x2
R = x3
Maka persamaan di atas menjadi:
Yi = c1 + c2 x1i + c3 x2i – c4 x3i + ei
i = 1,2,3…,n
θ=∑ (e i )2 =∑ ( y i−c 1 −c 2 x 1i −c 3 x 2i +c 4 x 3i )2
dari persamaan θ kita turunkan secara parsial ke masing-masing parameter c1,c2,c3 dan c4 maka
diperoleh sebagai berikut:
2 ( yi c1 c 2 x1i c3 x 2i c 4 x3i ) 0
c1
……..I
δθ
=−2 ∑ x1 i ( y i −c 1−c 2 x 1 i−c3 x 2 i +c 4 x 3 i )=0
δc 2
……..II
δθ
=−2 ∑ x 2i ( y i−c1 −c 2 x 1i −c 3 x 2i +c 4 x 3i )=0
δc3
δθ
=2 ∑ x 3i ( y i −c 1 −c 2 x 1i−c 3 x2 i +c 4 x3 i )=0
δc 4
……..III
……..IV
dari keempat penurunan parsial di atas, maka masing-masing dari empat persamaan diidentikkan = 0,
didapat:
n c 1 +c2 ∑ x1 i +c 3 ∑ x 2 i−c 4
∑ x 3i = ∑ y i
2
c 1 ∑ x 1i +c2 ∑ ( x 1i ) +c 3 ∑ ( x 1i x 2i )−c 4
∑ ( x 1i x 3 i ) = ∑ ( x 1 i y i )
…………I
…………II
2
c 1 ∑ x 2i +c 2 ∑ x 1i x 2i +c3 ∑ ( x 2i ) −c 4 ∑ x 2 i x 3 i = ∑ ( x 2i y i )
…………III
c 1 ∑ x 3i +c 2 ∑ x 1i x 3i +c 3 ∑ x2 i x3 i−c 4 ∑ ( x 3i )2 = ∑ ( x 3i y i )
…………IV
dari ke empat persamaan di atas, dirubah menjadi bentuk persamaan matriks sebagai berikut:
[
n
∑ x1 i
∑ x2 i
∑ x3 i
∑ x1 i
∑ x2 i
2
∑ ( x 1i ) ∑ ( x1 i x2 i )
∑ ( x 1 i x 2 i ) ∑ ( x 2 i )2
∑ ( x 1 i x 3 i ) ∑ ( x2 i x3 i )
−∑ x 3 i
−∑ ( x 1 i x 3 i )
−∑ ( x 2 i x 3 i )
−∑ ( x 3i )2
][ ] [ ]
c1
c2
=
c3
c4
∑ ( yi )
∑ ( x 1i y i )
∑ ( x 2i y i )
∑ ( x3 i y i )
B. Distribusi Energi
Perhitungan distribusi energi dilakukan dengan konversi rumus oleh Bath:
log E = 5,78 + 2,48 Mb.
Prosedur pembuatan peta distribusi energi total dengan membagi peta Pulau Bali ke dalam bentuk
grid berukuran 0,5o x 0,5o, kemudian menghitung besarnya energi yang dihasilkan untuk setiap kejadian
gempabumi, menghitung jumlah energi total tiap grid berukuran 0,5o x 0,5o, diakhiri dengan plot hasil
distribusi energi total per grid terhadap peta dasar.
Pembuatan peta distribusi episenter, distribusi percepatan tanah, dan intensitas menggunakan
program ArcGis 1.0 menggunakan data parameter gempa yang dibutuhkan masing-masing peta.
V.
Hasil dan Pembahasan
Dengan menggunakan matriks didapatkan parameter-parameter c1, c2, c3 dan c4 untuk
perumusan persamaan percepatan tanah maksimum sebagai berikut:
Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172 (M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755
Dengan bantuan program Ms. Excel, hasil pengukuran percepatan tanah menggunakan SMA 4000
di Stasiun Geofisika Sanglah menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan model persamaan
tersebut bila menggunakan input parameter gempa lokal.
Dengan menggunakan program ArcGis 1.0 diolah data gempabumi historis dari BMKG pada
rentang waktu tahun 2005-2009 di daerah Bali dan sekitarnya pada lintang 6˚LS-12˚LS dan bujur 112˚BT118˚BT dengan hasil berupa:
A. Peta Distribusi Episenter:
B. Peta Distribusi Energi Total Gempabumi :
C. Peta Distribusi Percepatan Tanah :
D. Peta Distribusi Intensitas Gempabumi Mercalli (MMI) :
Peta distribusi episenter menunjukkan bahwa hiposenter gempa dangkal hingga menengah berada
pada wilayah selatan Bali akibat pertemuan zona subduksi lempeng dan memanjang hingga wilayah utara
Bali ditambah pemicu lainnya berupa patahan naik belakang busur (back arc thrust), sedangkan
hiposenter gempa dalam didominasi pada wilayah utara Bali akibat zona subduksi lempeng yang sudah
menunjam sangat curam ke dalam lapisan bumi. Asumsi ini dipertegas oleh penelitian McCaffrey and
Nabelek (1987), gempa dangkal akibat proses subduksi umumnya terjadi di selatan Bali pada palung
Jawa yang berjarak antara 150 km sampai dengan 200 km dari pantai selatan Pulau Bali. Secara
umum hiposenter bertambah dalam kearah utara akibat proses subduksi hingga kedalaman 600 km.
Gempa dibawah Pulau Bali umumnya terdapat pada kedalaman 100 km sampai dengan 200 km.
Walaupun begitu, gempa dangkal juga terdapat di Pulau Bali sendiri dan Cekungan Bali yang terletak
di Utara Pulau Bali yang terjadi sebagai akibat adanya patahan Busur Belakang Flores (Flores Backarc Thrust).
Peta distribusi energi total gempabumi menunjukkan bahwa wilayah utara (kab. Buleleng) dan
timur (kab. Karangasem) merupakan lokasi pelepasan energi gempabumi terbesar. Akumulasi energi total
rata-rata pada Pulau Bali adalah 1017,4 erg dimana energi total paling besar bernilai 1022,2 erg di
wilayah kabupaten Buleleng pada koordinat 114,75 BT–115 BT. Distribusi energi ini diduga kuat akibat
dari kolaborasi sumber gempa patahan naik belakang busur dan zona subduksi. Peta distribusi percepatan
tanah dan peta distribusi intensitas juga menunjukkan bahwa wilayah utara dan timur Bali merupakan
daerah paling ‘lemah’ saat terjadi gempa yang dapat dipicu oleh faktor-faktor seperti karakter tanah
setempat, atenuasi, jarak wilayah ke sumber gempa, dan zona potensi pelepasan energi. Daerah dengan
tingkat resiko kecil hingga sedang meliputi wilayah hampir sebagian besar daratan Bali yakni wilayah
tengah hingga selatan meliputi Singaraja, Jembrana, Tabanan, Bangli, Gianyar, Badung, Klungkung, dan
Denpasar.
VI.
Kesimpulan
1. Persamaan empiris percepatan tanah:
Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172 (M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755
mampu memberikan hasil yang menyerupai perhitungan alat sehingga dapat dijadikan model
percepatan tanah bagi gempabumi lokal di wilayah Bali.
2. Berdasarkan analisis peta distribusi energi, percepatan tanah dan intensitas dapat diketahui
bahwa daerah Bali paling berisiko besar terhadap dampak gempabumi adalah wilayah utara di
kabupaten Buleleng dan wilayah timur di kabupaten Karangasem akibat adanya sumber
gempabumi ganda yakni zona subduksi selatan dan patahan naik belakang busur (back arc
thrust).
Daftar Pustaka
Katalog data gempabumi BMKG. repogempa.bmkg.go.id. Diakses tanggal 10 Juni 2014.
Diposaptono dan Budiman. 2008. Hidup Akrab dengan Gempa dan Tsunami. Bogor:Penerbit Buku Ilmiah
Populer
Ibrahim, Gunawan, 2010. Tektonik Dan Mineral di Indonesia. Jakarta: Puslitbang BMKG.
Prawirodikromo, Widodo. 2012. Seismologi Teknik dan Rekayasa Kegempaan. Yogyakarta: Pustaka
Pelajar.
Hamilton, W. 1979. Tectonic of the Indonesian Region. U.S. Geological Survey. Profesional Paper 1078,
345 pp.
Daryono. 2005. Identifikasi Kerawanan Gempabumi dan Tsunami Daerah Bali. Seminar Bencana Alam
dan Penanggulangannya. Dinas Kesejahteraan Sosial Provinsi Bali
BERDASARKAN DISTRIBUSI DATA PERCEPATAN TANAH
Admiral Musa Julius1,2, Devid Iman Santoso2 , Nesia Sabrina Marbun3
1
Program Studi Geofisika, Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi dan Geofisika
2
Stasiun Geofisika Jakarta
3
Subbid Pelayanan Jasa, Balai Besar Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Wilayah II Ciputat
e-mail: admiralmusajulius@yahoo.com
Abstrak
Pulau Bali sebagai tujuan pariwisata internasional telah menjadi sumber pendapatan besar bagi
negara dan daerah. Namun sejalan dengan itu, Bali juga memiliki tingkat kerawanan gempabumi yang
cukup besar dikarenakan laju pergerakan lempeng tektonik Indo-Australia yang menyusup ke bawah
lempeng tektonik Eurasia dengan kecepatan rata-rata 9 cm per tahun dan adanya penyusupan ke arah
selatan di perairan utara Bali yang merupakan aktivitas Bali back arc thrust. Oleh karena itu Bali dapat
disebut daerah yang aktif mengalami fenomena gempabumi, terbukti dari adanya gempabumi Buleleng
29 Maret 1862 dan gempabumi Seririt 14 Juli 1976 yang telah melahirkan 559 korban luka serius dan
3200 orang luka ringan, diikuti oleh gempa-gempa merusak lainnya.
Atas dasar tersebut maka analisis risiko gempabumi berdasarkan distribusi percepatan tanah di
Pulau Bali perlu dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui resiko kegempaan pulau Bali
melalui pembuatan persamaan percepatan tanah maksimum, peta distribusi episenter, peta distribusi
energi, peta distribusi percepatan tanah maksimum serta peta distribusi intensitas gempabumi Mercalli
(MMI). Penulis membatasi daerah penelitian yaitu 6˚LS-12˚LS dan 112˚BT-118˚BT dengan data gempa
yang digunakan adalah parameter gempabumi dan percepatan tanah dari BMKG Pusat dan Stasiun
Geofisika Sanglah Denpasar. Magnitudo yang digunakan lebih besar dari 5 SR dan jarak hiposenter tidak
lebih dari 200 km.
Hasil pengukuran percepatan tanah menggunakan SMA 4000 di Stasiun Geofisika Sanglah
menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan model persamaan Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172
(M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755 bila menggunakan input parameter gempa lokal,
sehingga dapat dijadikan model percepatan tanah bagi gempabumi lokal di wilayah Bali. Melalui
analisis peta distribusi energi, percepatan tanah dan intensitas dapat diketahui bahwa daerah Bali
paling berisiko besar terhadap dampak gempabumi adalah wilayah utara di kabupaten Buleleng dan
wilayah timur di kabupaten Karangasem akibat dekatnya wilayah tersebut dengan dua sumber
gempabumi yakni zona subduksi selatan dan patahan naik belakang busur (back arc thrust).
Kata kunci: pulau bali, percepatan tanah, subduksi.
I.
Pendahuluan
Pulau Bali sebagai tujuan pariwisata internasional telah menjadi sumber pendapatan besar bagi
negara dan daerah. Saat ini Bali juga merupakan daerah yang berkembang pesat, baik perkembangan
penduduk maupun perkembangan pembangunan sipil seperti gedung-gedung bertingkat, jalan raya,
industri, pabrik dan perumahan yang dari tahun ke tahun semakin meningkat. Namun sejalan dengan itu,
Bali juga memiliki tingkat kerawanan gempabumi yang cukup besar, dikarenakan laju pergerakan
lempeng tektonik Indo-Australia yang menyusup ke bawah lempeng tektonik Eurasia dengan kecepatan
rata-rata 9 cm per tahun. Gerakan ini diimbangi oleh terjadinya penyusupan ke arah Selatan di sebelah
utara Bali yang merupakan aktivitas Bali back arc thrust (Ibrahim, Gunawan, 20101). Oleh karena itu Bali
dapat disebut daerah yang aktif mengalami fenomena gempabumi, terbukti dari adanya gempabumi
Buleleng 29 Maret 1862 dan gempabumi Seririt 14 Juli 1976 yang telah melahirkan 559 korban luka
serius dan 3200 orang luka ringan, diikuti oleh gempa-gempa merusak lainnya (Diposaptono dan
Budiman, 2008)2.
Gambar I.1. Peta penampang tektonik Bali
BMKG dan USGS (United States Geological Survey) dalam kurun waktu Januari 1911 sampai
April 2009 telah mencatat kurang lebih 2800 gempabumi dengan magnitudo dan kedalaman yang
bervariasi. Atas dasar hal tersebut maka analisis risiko gempabumi berdasarkan distribusi percepatan
tanah maksimum di pulau Bali perlu dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui resiko
kegempaan pulau Bali melalui pembuatan persamaan percepatan tanah maksimum yang dibandingkan
dengan hasil alat, pembuatan peta distribusi episenter, peta distribusi energi, peta distribusi percepatan
tanah maksimum serta peta distribusi intensitas gempabumi Mercalli (MMI). Penulis membatasi daerah
penelitian yaitu 6˚LS-12˚LS dan 112˚BT-118˚BT. Data gempa yang digunakan adalah data parameter
gempabumi dan percepatan tanah maksimum dari BMKG Pusat dan Stasiun Geofisika Sanglah Denpasar
dengan magnitudo lebih besar dari 5 SR dengan jarak hiposenter tidak lebih dari 200 km.
1
2
Ibrahim, Gunawan, 2010. Tektonik Dan Mineral di Indonesia. Jakarta: Puslitbang BMKG.
Diposaptono dan Budiman. 2008. Hidup Akrab dengan Gempa dan Tsunami. Bogor:Penerbit Buku Ilmiah
Populer.
II.
Landasan Teori
A. Parameter Gempabumi
Setiap kejadian gempabumi akan menghasilkan informasi seismik berupa rekaman sinyal
berbentuk gelombang yang setelah melalui proses manual atau non manual akan menjadi data bacaan fase
(phase reading data). Informasi seismik selanjutnya mengalami proses pengumpulan, pengolahan dan
analisis sehingga menjadi parameter gempabumi. Parameter gempabumi tersebut meliputi waktu
kejadian, episenter, kedalaman, dan kekuatan gempabumi atau magnitude (Pawirodikromo, 2012).
B. Gerakan Tanah Kuat
Pada umumnya, pengertian gerakan tanah akibat gempabumi lebih banyak ditujukan pada
percepatan tanah, sekaligus menjadi parameter utama. Gerakan tanah dengan makna seperti itu
dimaksudkan sebagai terjemahan atas istilah ground motions. Istilah tersebut kadang-kadang juga disebut
strong motions untuk lebih menekankan pada percepatan tanah akibat respons-respons tanah yang lain.
Uang dan Bertero (1988) mengatakan bahwa ada tiga problema klasik pada penyediaan bangunan tahan
gempa yakni : 1. Penentuan input gempa (ground motions); 2. Penentuan kebutuhan kekuatan (strength
demand); 3. Pemenuhan kekuatan (provided strength). Membahas ground motion parameters akan
berkaitan dengan pemahaman karakter gempa itu sendiri dan hubungannya dengan akibat kerusakan yang
ditimbulkannya (Pawirodikromo, 2012)3.
III.
Tektonik dan Seismisitas Pulau Bali
Kerawanan gempabumi pulau Bali disebabkan adanya aktivitas dua zona pembangkit gempa,
yaitu penyusupan lempeng Indo-Australia dari arah selatan dan patahan naik di utara pulau Bali. Proses
penyusupan lempeng ini tidak hanya menimbulkan aktivitas tektonik tetapi juga aktivitas vulkanik
dengan keberadaan Gunung Agung. Gempa yang terjadi pada zona subduksi Bali umumnya dipisahkan
atas dua kelompok, yaitu gempa megathrust yang merupakan gempa akibat penyusupan dangkal dan
gempa Zona Benioff yang merupakan gempa akibat penyusupan dalam (Hamilton, 1979)4.
Dari Utara : Patahan belakang Bali
3 Prawirodikromo, Widodo (2012). Seismologi
Teknik
dan Rekayasa
Kegempaan.
Dari Selatan
: Penyusupan
lempeng
Indo – Yogyakarta:
Australia Pustaka Pelajar.
4 Hamilton, Warren. Tectonics ofGambar
Indonesian
U.S.Geological
SurveyBali,
Professional
1078. Washington:
III.1.Region,
Tektonik
setting busur Jawa,
dan NusaPaper
Tenggara
United States Government Printing Office. 1979.
Berdasarkan kedalaman fokusnya, kegempaan di Pulau Bali dan sekitarnya ditandai dengan tiga
tipe gempa bumi yakni gempa dangkal yang kedalamannya kurang dari 60 km, umumnya berhubungan
dengan pelepasan energi stress batuan yang terjadi di dalam subduksi kerak bumi dan zona patahan aktif.
Gempa menengah berada pada kedalaman antara 60 hingga 300 km, merupakan gempa yang tidak begitu
berbahaya karena hiposenter gempanya cukup dalam dan pengaruhnya ke permukaan tidak begitu besar.
Gempa dalam di atas 300 km umumnya terjadi pada subduksi lempeng samudra dan kerak tipis benua.
Zona ini terdapat di daerah busur kepulauan (tektonik aktif). Distribusi gempa menengah dan dalam di
daerah Bali dan sekitarnya tersebar di bagian tengah dan Utara pulau (Daryono, 2005) 5.
Gambar III.2. Seismisitas daerah Bali dan sekitarnya
IV.
Data dan Metode
Penulis menggunakan data gempabumi historis dari BMKG pada rentang waktu tahun 2005-2009
di daerah Bali dan sekitarnya pada lintang 6˚LS-12˚LS dan bujur 112˚BT-118˚BT. Data gempa yang
didapatkan sebanyak 43 event, 8 > Mb ≥ 4 SR, kedalaman ≤ 200 km.
A. Persamaan Empiris
Untuk membentuk suatu model empiris percepatan tanah sesuai dengan kondisi tanah daerah Bali
diperlukan data gempabumi kuat dari Strong Motion Accelerograph di Stasiun Geofisika Sanglah
Denpasar yang telah beroperasi sejak tahun 2004. Penulis menghitung nilai percepatan tanah maksimum
menggunakan model empiris Iyengar dan Raghukanth (Indian Institute of Science).
Persamaan untuk percepatan tanah maksimum (PGA), di bawah kondisi batuan dasar sebagai
berikut :
ln(PGA/g) = c1 + c2 (M-6) + c3 (M-6)2 - ln(R) - c4R + ln
5
ξ
Daryono. 2005. Identifikasi Kerawanan Gempabumi dan Tsunami Daerah Bali. Seminar Bencana Alam dan
Penanggulangannya 3 September 2005. Dinas Kesejahteraan Sosial Provinsi Bali
Dengan metode kuadrat terkecil (least square) untuk mendapatkan parameter-parameter c1, c2,
c3, c4 dan ln ξ dihitung dari data ln PGA dihitung standar deviasi dengan 50 persen formula perkiraan
median level hazard untuk PGA, maka bentuk persamaan di atas menjadi:
ln(PGA/g) + ln(R) = c1 + c2 (M-6) + c3 (M-6)2 - c4R + error
dari persamaan tersebut didapat bentuk baru dengan pemisalan sebagai berikut:
ln(PGA/g) + ln(R) = y
(M-6) = x1
(M-6)2 = x2
R = x3
Maka persamaan di atas menjadi:
Yi = c1 + c2 x1i + c3 x2i – c4 x3i + ei
i = 1,2,3…,n
θ=∑ (e i )2 =∑ ( y i−c 1 −c 2 x 1i −c 3 x 2i +c 4 x 3i )2
dari persamaan θ kita turunkan secara parsial ke masing-masing parameter c1,c2,c3 dan c4 maka
diperoleh sebagai berikut:
2 ( yi c1 c 2 x1i c3 x 2i c 4 x3i ) 0
c1
……..I
δθ
=−2 ∑ x1 i ( y i −c 1−c 2 x 1 i−c3 x 2 i +c 4 x 3 i )=0
δc 2
……..II
δθ
=−2 ∑ x 2i ( y i−c1 −c 2 x 1i −c 3 x 2i +c 4 x 3i )=0
δc3
δθ
=2 ∑ x 3i ( y i −c 1 −c 2 x 1i−c 3 x2 i +c 4 x3 i )=0
δc 4
……..III
……..IV
dari keempat penurunan parsial di atas, maka masing-masing dari empat persamaan diidentikkan = 0,
didapat:
n c 1 +c2 ∑ x1 i +c 3 ∑ x 2 i−c 4
∑ x 3i = ∑ y i
2
c 1 ∑ x 1i +c2 ∑ ( x 1i ) +c 3 ∑ ( x 1i x 2i )−c 4
∑ ( x 1i x 3 i ) = ∑ ( x 1 i y i )
…………I
…………II
2
c 1 ∑ x 2i +c 2 ∑ x 1i x 2i +c3 ∑ ( x 2i ) −c 4 ∑ x 2 i x 3 i = ∑ ( x 2i y i )
…………III
c 1 ∑ x 3i +c 2 ∑ x 1i x 3i +c 3 ∑ x2 i x3 i−c 4 ∑ ( x 3i )2 = ∑ ( x 3i y i )
…………IV
dari ke empat persamaan di atas, dirubah menjadi bentuk persamaan matriks sebagai berikut:
[
n
∑ x1 i
∑ x2 i
∑ x3 i
∑ x1 i
∑ x2 i
2
∑ ( x 1i ) ∑ ( x1 i x2 i )
∑ ( x 1 i x 2 i ) ∑ ( x 2 i )2
∑ ( x 1 i x 3 i ) ∑ ( x2 i x3 i )
−∑ x 3 i
−∑ ( x 1 i x 3 i )
−∑ ( x 2 i x 3 i )
−∑ ( x 3i )2
][ ] [ ]
c1
c2
=
c3
c4
∑ ( yi )
∑ ( x 1i y i )
∑ ( x 2i y i )
∑ ( x3 i y i )
B. Distribusi Energi
Perhitungan distribusi energi dilakukan dengan konversi rumus oleh Bath:
log E = 5,78 + 2,48 Mb.
Prosedur pembuatan peta distribusi energi total dengan membagi peta Pulau Bali ke dalam bentuk
grid berukuran 0,5o x 0,5o, kemudian menghitung besarnya energi yang dihasilkan untuk setiap kejadian
gempabumi, menghitung jumlah energi total tiap grid berukuran 0,5o x 0,5o, diakhiri dengan plot hasil
distribusi energi total per grid terhadap peta dasar.
Pembuatan peta distribusi episenter, distribusi percepatan tanah, dan intensitas menggunakan
program ArcGis 1.0 menggunakan data parameter gempa yang dibutuhkan masing-masing peta.
V.
Hasil dan Pembahasan
Dengan menggunakan matriks didapatkan parameter-parameter c1, c2, c3 dan c4 untuk
perumusan persamaan percepatan tanah maksimum sebagai berikut:
Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172 (M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755
Dengan bantuan program Ms. Excel, hasil pengukuran percepatan tanah menggunakan SMA 4000
di Stasiun Geofisika Sanglah menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan model persamaan
tersebut bila menggunakan input parameter gempa lokal.
Dengan menggunakan program ArcGis 1.0 diolah data gempabumi historis dari BMKG pada
rentang waktu tahun 2005-2009 di daerah Bali dan sekitarnya pada lintang 6˚LS-12˚LS dan bujur 112˚BT118˚BT dengan hasil berupa:
A. Peta Distribusi Episenter:
B. Peta Distribusi Energi Total Gempabumi :
C. Peta Distribusi Percepatan Tanah :
D. Peta Distribusi Intensitas Gempabumi Mercalli (MMI) :
Peta distribusi episenter menunjukkan bahwa hiposenter gempa dangkal hingga menengah berada
pada wilayah selatan Bali akibat pertemuan zona subduksi lempeng dan memanjang hingga wilayah utara
Bali ditambah pemicu lainnya berupa patahan naik belakang busur (back arc thrust), sedangkan
hiposenter gempa dalam didominasi pada wilayah utara Bali akibat zona subduksi lempeng yang sudah
menunjam sangat curam ke dalam lapisan bumi. Asumsi ini dipertegas oleh penelitian McCaffrey and
Nabelek (1987), gempa dangkal akibat proses subduksi umumnya terjadi di selatan Bali pada palung
Jawa yang berjarak antara 150 km sampai dengan 200 km dari pantai selatan Pulau Bali. Secara
umum hiposenter bertambah dalam kearah utara akibat proses subduksi hingga kedalaman 600 km.
Gempa dibawah Pulau Bali umumnya terdapat pada kedalaman 100 km sampai dengan 200 km.
Walaupun begitu, gempa dangkal juga terdapat di Pulau Bali sendiri dan Cekungan Bali yang terletak
di Utara Pulau Bali yang terjadi sebagai akibat adanya patahan Busur Belakang Flores (Flores Backarc Thrust).
Peta distribusi energi total gempabumi menunjukkan bahwa wilayah utara (kab. Buleleng) dan
timur (kab. Karangasem) merupakan lokasi pelepasan energi gempabumi terbesar. Akumulasi energi total
rata-rata pada Pulau Bali adalah 1017,4 erg dimana energi total paling besar bernilai 1022,2 erg di
wilayah kabupaten Buleleng pada koordinat 114,75 BT–115 BT. Distribusi energi ini diduga kuat akibat
dari kolaborasi sumber gempa patahan naik belakang busur dan zona subduksi. Peta distribusi percepatan
tanah dan peta distribusi intensitas juga menunjukkan bahwa wilayah utara dan timur Bali merupakan
daerah paling ‘lemah’ saat terjadi gempa yang dapat dipicu oleh faktor-faktor seperti karakter tanah
setempat, atenuasi, jarak wilayah ke sumber gempa, dan zona potensi pelepasan energi. Daerah dengan
tingkat resiko kecil hingga sedang meliputi wilayah hampir sebagian besar daratan Bali yakni wilayah
tengah hingga selatan meliputi Singaraja, Jembrana, Tabanan, Bangli, Gianyar, Badung, Klungkung, dan
Denpasar.
VI.
Kesimpulan
1. Persamaan empiris percepatan tanah:
Ln (PGA/g) = -0.1195 + 1.2172 (M-6) + 0.1247 (M-6)2 - Ln R + 0.0008 R + 0.4755
mampu memberikan hasil yang menyerupai perhitungan alat sehingga dapat dijadikan model
percepatan tanah bagi gempabumi lokal di wilayah Bali.
2. Berdasarkan analisis peta distribusi energi, percepatan tanah dan intensitas dapat diketahui
bahwa daerah Bali paling berisiko besar terhadap dampak gempabumi adalah wilayah utara di
kabupaten Buleleng dan wilayah timur di kabupaten Karangasem akibat adanya sumber
gempabumi ganda yakni zona subduksi selatan dan patahan naik belakang busur (back arc
thrust).
Daftar Pustaka
Katalog data gempabumi BMKG. repogempa.bmkg.go.id. Diakses tanggal 10 Juni 2014.
Diposaptono dan Budiman. 2008. Hidup Akrab dengan Gempa dan Tsunami. Bogor:Penerbit Buku Ilmiah
Populer
Ibrahim, Gunawan, 2010. Tektonik Dan Mineral di Indonesia. Jakarta: Puslitbang BMKG.
Prawirodikromo, Widodo. 2012. Seismologi Teknik dan Rekayasa Kegempaan. Yogyakarta: Pustaka
Pelajar.
Hamilton, W. 1979. Tectonic of the Indonesian Region. U.S. Geological Survey. Profesional Paper 1078,
345 pp.
Daryono. 2005. Identifikasi Kerawanan Gempabumi dan Tsunami Daerah Bali. Seminar Bencana Alam
dan Penanggulangannya. Dinas Kesejahteraan Sosial Provinsi Bali