1  

Analisa Data Gempa pada 00 LU – 450LS dan 00BT – 290BT Dengan Menggunakan Data dari USGS, Program Surfer dan Program Matlab

Untuk Mengetahui Rentang Waktu dan Besar Magnitude Gempa

Kesawa Saputra

12/331002/PA/14421

Jurusan Fisika Program Studi Geofisika FMIPA UGM, Sekip Utara, Kotak Pos BLS 21 Yogyakarta 55281

E-mail : kesawa.saputra94@gmail.com 

Abstrak

Pada fenomena gempa bumi yang terjadi di Benua Afrika pada koordinat 00 Lintang Utara (LU) sampai 450 Lintang Selatan (LS) dan 00 Bujur Timur (BT) sampai 290 Bujur Timur (BT), telah diambil data dari tahun 1973 sampai dengan tahun 2013. Pada data tersebut telah terjadi berbagai macam gempa dengan beragam magnitudo yakni dari besar magnitudo 4 sampai dengan magnitudo gempa sebesar 6,5. Pada kurun gempa yang terjadi juga dilakukan perhitungan untuk mecari nilai b atau b-value pada umumnya nilai b adalah sebesar 1 . Nilai b yang diperoleh adalah sebesar -1,197. Umumnya gempa yang sering terjadi berdapa pada magnitudo 4,5 sampai dengan 5,5. Variasi besar nilai energi, pada rentang 0 – 50 bulan terjadi energi gempa yang besar yakni 3,5 x 1014 J. Gempa tersebut mempunyai siklus sebesar 0,0033278 siklus/bulan. data tersebut mempunyai periode gempa sebesar 300.5 siklus/bulan, yang artinya adalah akan terjadi perulangan gempa secara teratur setiap 300.5 bulan sekali. Kata kunci : Gempa, 00 LU – 450LS dan 00BT – 290BT, B value, Time Series, Periodogram

Abstract On the phenomenon of earthquakes that occurred in the African continent at coordinates 00 North latitude (LU) to 450 south latitude (LS) and 00 east longitude (BT) to 290 east longitude (BT), have taken the data from 1973 to 2013. On these data has been a wide range of diverse magnitude earthquake with the magnitude of large earthquakes with a magnitude of 4 to 6.5. In the span of the earthquake was also performed calculations to look for the value of b or b-value is generally the value of b is equal to 1. B value obtained is equal to -1.197. Generally, earthquakes that often occur berdapa at magnitude 4.5 to 5.5. Large variations in the energy value, in the range 0-50 months a large earthquake occurs energy of 3.5 x 1014 J. The quake had a cycle of 0.0033278 cycles / month. seismic data has a period of 300.5 cycles / month, which means it is going to happen looping earthquake regularly every 300.5 month

Keywords: Earthquake, LU 00 - 450LS and 00BT - 290BT, b value (b value), Time Series, periodogram

2  

PENDAHULUAN

Bumi merupakan salah satu planet yang mengisi rangkaian sistem tata surya yang berada pada galaksi Bima Sakti. Di mana pada bumi itu sendiri memiliki lempeng-lempeng yang selalu bergerak di bawah permukaan bumi. Dari pergerakkan lempeng-lempeng ini dapat mengakibatkan gejolak, getaran pada permukaan bumi yang berpotensi merusak maupun tidak. Salah satu dampak yang terjadi di permukaan bumi akibat dari pergerakan lempeng adalah gempa bumi. Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi di permukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba sehingga dapat menciptakan gelombang seismik. (http://id.wikipedia.org/wiki/Gempa_bumi) Pada umumnya gempa bumi terjadi akibat dari pergerakkan lempeng bumi misalnya terjadi pergeseran pada lempeng atau dari pergeseran lempeng tersebut terjadi patahan pada lempeng tersebut. Selain dari pergerakan lempeng, gempa bumi juga dapat diakibatkan oleh aktivitas magma, jatuhnya asteriod dari luar angkasa, runtuhan-runtuhan pada gua kapur atau daerah pertambangan. Berdasarkan kedalamannya gempa bumi dibedakan menjadi tiga jenis yakni gempa bumi dangkal yakni gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang dari 60 km dari permukaan bumi dan gempa ini bersifat sangat merusak. Kemudian gempa bumi menengah, gempa ini terjadi pada hiposentrumnya antara 60-300 km dari permukaan bumi. Kerusakkan yang diakibatkan dari gempa ini biasanya ringan. Gempa yang terakhir adalah gempa bumi dalam gempa ini terjadi pada hiposentrum yang berada pada

kedalaman lebih dari 300 km dari permukaan bumi, gempa ini pada umumnya tidak banyak menimbulkan kerusakkan.

Saat ini masih banyak para ilmuwan yang berusaha untuk mendalami gempa-gempa yang terjadi di permukaan bumi. Karena masih terdapat banyak gempa yang terjadi namun belum diketahui apa penyebab dan di mana titik lokasi terjadinya gempa tersebut.

TINJAUAN REGIONAL GEMPA

Lokasi pengambilan data gempa berada pada 00 Lintang Utara sampai 450 Lintang Selatan dan 00 Bujur Timur sampai 290 Bujur Timur. Untuk menentukan peta lokasi gempa berada digunakan web (http://www.iris.edu/SeismiQuery/sq-eventsmag.htm) web tersebut dapat membantu untuk menentukan lokasi gempa.

Gambar 1 Peta Lokasi Terjadinya gempa

3  

Pada gambar di atas merupakan lokasi terjadinya gempa pada peta. Lokasi tersebut berada pada Benua Afrika tepatnya Benua Afrika bagian Selatan.

ANALISA NILAI B

Pengambilan data gempa dilakukan dengan menggunakan bantuan web USGS (http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/)

Gambar 2 Tampilan pada USGS

Setelah masuk kedalam web USGS tersebut kemudian isikan batas-batas regional gempa sesuai dengan yang akan diambil atur besar magnitudo gempa serta atur tanggal gempa yakni kapan data pertama terjadi sampai pada data gempa yang terakhir. Hal tersebut dilakukan untuk mendapatkan informasi-informasi yang akurat. Setelah itu didapatkan data gempa dari USGS

Gambar 3 Data Gempa dari USGS

Setelah data diperoleh kemudian data diolah pada program excel untuk menentukan B-Value. Nilai b merupakan perbandingan antara magnitudo gempa dengan frekuensi gempa yang terjadi. Pada umumnya nilai b sebesar 1 atau mendekati 1.

Setelah dilakukan pengolahan data melelui program excel, diperoleh nilai-b sebesar 1,197 dapat dilihat pada gambar 4. Pada nilai-b tersebut menunjukkan bahwa gempa dengan magnitudo antara 4 sampai 5 lebih sering terjadi dibandingkan dengan gempa dengan magnitudo 6 sampai 7.

Gambar 4 nilai b (log f vs magnitudo)

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa dari data gempa pada lokasi tersebut yang diambil dari tahun 1973 sampai dengan tahun2013 didapatkan nilai b yang lebih besar dari 1. Hal tersebut menunjukkan telah terjadi perlambatan pada pertumbuhan retakan di daerah terjadinya gempa tersebut. Serta pada grafik terebut dapat diketahui bahwa gempa yang sering terjadi dari tahun 1973 sampai 2013 merupakan gempa dengan besar magnitudo antara 4 sampai 5, ini merupakan gempa yang masih bisa dikatakan gempa dengan skala yang masih rendah. Hal tersebut dikarenakan karena pada benua afrika jauh dari jalur sirkum mediterania yang rentan terjadinya gempa.

4  

ANALISA BASE MAP LOKASI GEMPA DAN KEDALAMANNYA

Lokasi data gempa yang diambil untuk dianalisa berapada pada koordinat 00 Lintang Utara (LU) sampai 450 Lintang Selatan (LS) dan 00 Bujur Timur (BT) sampai 290 Bujur Timur (BT). Pada lokasi koordinat tersebut menunjuk pada benua afrika tepatnya pada bagian selatan benua tersebut.

Gambar 5 Base Map Posisi Gempa

Pada gambar 5 di atas dapat diketahui posisi gempa yang terjadi. Gempa sering terjadi pada koordinat 210 Bujur Timur (BT) sampai 290 Bujur Timur (BT) dan 00

Lintang Utara (LU) sampai 350 Lintang Selatan (LS), hal ini dapat diketahui dari

dari peta tersebut yang terdapat banyak titik-titik yang berwarna ungu yang menunjukkan di lokasi tersebut merupakan tempat terjadinya gempa. Dan dapat pula diketahui pada peta tersebut gempa yang sering terajadi merupakan gempa yang dangkal, gempa yang sering terjadi adalah gempa dengan kedalaman antar 0-33 km di bawah permukaan bumi. Namun terdapat juga gempa yang terjadi pada kedalaman antara 70-150 km yang merupakan gempa dengan kedalaman menengah serta gempa dengan antara 600-800 km di bawah permukaan bumi yang merupakan gempa bumi dalam.

Gambar 6. Gambar 3D daerah gempa

Pada gambar diatas merupakan plottingan daerah gempa dalam bentuk 3D yang diolah dengan batuan program surfer. Dari gambar 6 tersebut dapat diketahui

5  

kedalaman gempa yang terjadi melalui warna yang sesuai dengan kriteria kedalaman gempa, hal ini dapat dilihat dari indikator warna kedalaman tersebut. Pada gambar tersebut gempa yang sering terjadi antara lintang 200 Bujur Timur sampai 290

Bujur Timur dan 00 Lintang Utara sampai 350 Lintang Selatan. Hasil analisa dari gambar 6 ini hampir sama dengan hasil analisa pada gambar 5 karena pada dua gambar tersebut menunjuk pada koordinat yang sama namun yang membedakan keduanya adalah tampialn dari kedua gambar tersebut.

TIMESERIES

Time series merupakan runtutan data gempa pada domain waktu, pada pembuatan time series pada kali ini adalah magnitude dan waktu terjadinya gempa dalam skala bulan. Maksudnya adalah menentukan magnitudo gempa yang terjadi dan waktu yang diamati perbulannya. Data gempa yang diambil dari USGS terebut diolah menggunakan excel.

Gambar 7. Pengolahan data USGS pada excel

Pada gambar 7 di atas merupakan data dari USGS yang kemudian diolah menggunakan excel. Pada pembuatan time series ini. Untuk membuat konversi time series diambil pada kolom tahun, bulan, tanggal gempa dan kolom megnitudo pada data tersebut. Setelah data tersebut diambil

data tersebut dikonversi kedalam julian month yang kemudian data terebut akan diplot menggunakan program matlab.

Gambar 8. Konversi Julian Month

zPada gambar 8 terebut merupakan data yang telah dikonversi kedalam Julian Month. Data inilah yang akan diplot pada program matlab untuk menentukan runtutan gempa yang terjadi per bulannya.

Gambar 9. Konversi Time Series pada Matlab

Pada gambar 9 dapat diketahui runtutan gempa yang terjadi setiap bulannya. Pada pengambilan data, data pertama yang diambil dari tanggal 1 Januari 1973 sampai dengan 21 April 2013. Pada gambar diatas umumnya gempa yang sering terjadi berdapa pada magnitudo 4,5 sampai dengan 5,5. Hal ini

6  

dapat dilihat dari grafik yang terpaparkan pada gambar 9 tersebut yang menandakan bahwa gempa terjadi secara signifikan. Serta pada grafik tersebut sedikit sekali terjadi gempa dengan magnitudo yang besar.

KONVERSI ENERGI

Kemudian setelah mengetahui runtutan gempa yang terjadi setiap bulannya melalui time series, kemudian magnitudo pada data tersebut dikonversikan kedalam energi. Konversi tersebut bertujuan untuk mengetahui seberapa besar energi gempa yang diakibatkan oleh gempa yang terjadi pada setiap bulannya tersebut dengan magnitudo tertentu.

Gambar 10. Konversi energi

Pada gambar 10 di atas merupakan hasil konversi energi terhadap magnitude gempa. Untuk mengubah magnitude menjadi energi tersebut dapat digunakan persamaan hubungan magnitude Mw = Moment magnitude (Hanks and Kanamori, 1979), dengan Seismic Energy (Es) dengan satuan Joule, berikut adalah formulanya

Log Es = 4,8 + 1,5 Mw 1

Pada formula di atas menggunkan formula jenis Mw karena pada data gempa tersebut magnitudenya telah diubah kedalam satuan Mw. Kemudian terdapat hubungan antara Me = Energy Magnitude (Choy and Boatwriht, 1995) dengan Es.

Me = 2/3 Log Es – 2,9 1.1

Setelah data gempa tersebut dikoversikan kedalam energi dalam satuan Juole, data tersebut diplot pada program matlab untuk mengetahui besar energi yang terjadi

Gambar 11. Konversi energi gempa pada matlab

Pada gambar 11 di atas dapat diketahui besar nilai konversi energi yang terjadi tiap bulannya. Dapat dilihat pada gambar tersebut terdapat variasi besar nilai energi, pada rentang 0 – 50 bulan terjadi energi gempa yang besar yakni 3,5 x 1014 J, nilai tersebut merupakan nilai energi yang paling besar yang terjadi. Kemudian secara umum energi gempa yang sering terjadi adalah gempa dengan energi antara rentang (0 – 0,5) x 1014 J, hal ini dapat dilihat pada gambar 11 di atas.

7  

ANALISA PERUBAHAN ENERGI GEMPA

Setelah mengetahui konversi energi gempa yang terjadi, dilakukan analisa perubahan energi untuk mengetahui besar perubahan energi rata-rata gempa yang terjadi. Untuk mengkoversi perubahan energi tersebut dicari rata-rata (average) pada data energi tersebut. Kemudian dicari baseline correction dari data tersebut.

Gambar 12. Data perubahan energi rata-rata dan baseline koreksi

Pada gambar di atas merupakan data konversi energi rata-rata dan baseline koreksi dari data energi, yang selanjutnya akan diplot pada program matlab.

Gambar 13. Konversi perubahan energi

Pada gambar 13 merupakan hasil plottingan data perubahan energi pada gambar 12 tersebut. Pada gambar di atas terdapat dua grafik yang berbeda warnanya, pada grafik yang berwarna merah merupakan hasil plottingan dari energi rata-rata gempa, sedangakan pada grafik yang berwarna biru merupakan hasil plotingan dari baseline correction. Pada gambar 13 di atas dapat diketahui bahwa nilai perubahan energi gempa hampir sama nilainya dengan nilai pada konversi energi pada gambar 11 di atas yakni nilai terbesar pada perubahan energi tersebut masih mendekati 3,5 x 1014 J serta nilai perubahan energi tersebut umumnya sering terjadi pada rantangan nilai (0 – 0,5) x 1014 J. Dari hasil plottingan yang didapat tersebut dapat dipahami bahwa perubahan energi gempa yang terjadi mempunyai perbedaan yang sangat kecil dengan konversi energi gempa pada gampar 11, ini dapat diketahui dari hasil plottingan kedua data tersebut.

ANALISA PERIODITAS GEMPA

Selanjutnya dilakukan analisa perioditas gempa, hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah dari data gempa di suatu daerah dalam jangka waktu tertentu terdapat pola terjadinya serangkaian gempa bumi, atau mencari pola perulangan terjadinya gempa secara teratur. Ini dilakukan untuk mngetahui apakah terjadi pola pola gempa yang berpotensi merusak.

8  

Gambar 14. Periodogram

Pada 14 tersebut merupakan periodegram (energi vs frekuensi) dengan menampilkan data dari FFT (Fast Fourier Transform) dengan tampilan data dalam frekuensi. Pada grafik tersebut mempunyai siklus sebesar 0,0033278 siklus/bulan. Artinya adalah pada data gempa tersebut terjadi pola gempa yang terjadi setiap bulannya sebersar 0,003278.

Gambar 15. Power VS Period

Gambar 15 adalah grafik hasil FFT dengan sumbu x adalah periode, sedangakan pada grafik 14 di atas merupakan grafik fft dengan sumbu x adalah frekuensi. Pada gambar 15 dapat digunakan untuk mencari periode perulangan siklus gempa yang terjadi setiap bulannya. Pada gambar tersebut dapat diketahui bahwa terdapat periode gempa sebesar 300.5 siklus/bulan, yang artinya adalah akan terjadi perulangan gempa secara teratur setiap

300.5 bulan sekali, yang berarti bahwa setiap 300.5 bulan akan terjadi gempa yang sama.

PROFIL SAYATAN PETA

Gambar 16. Profil sayatan peta

Pada gmbar 16 di atas merupakan hasil dari sayatan peta, dimana pada hasil sayatan tersebut menunjukkan kontur dari sebuah daerah yang disayat. Hal ini dapat dilihat pada gambar di atas yang menunjukkan perbedaan ketinggian dari suatu daerah dengan daerah lainnya.

KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat dari hasil analisa pada data gempa pada koordinat 00

LU – 450LS dan 00BT – 290BT

• Nilai B (b-value) pada data gempa adalah sebesar 1,197.

• Gempa sering terjadi pada koordinat 210 Bujur Timur (BT)

9  

sampai 290 Bujur Timur (BT) dan 00 Lintang Utara (LU) sampai 350 Lintang Selatan (LS).

• Gempa yang sering terjadi adalah gempa dengan kedalaman antar 0-33 km di bawah permukaan bumi. Namun terdapat juga gempa yang terjadi pada kedalaman antara 70-150 km yang merupakan gempa dengan kedalaman menengah serta gempa dengan antara 600-800 km di bawah permukaan bumi yang merupakan gempa bumi dalam.

• Umumnya gempa yang sering terjadi berdapa pada magnitudo 4,5 sampai dengan 5,5.

• Terdapat variasi besar nilai energi, pada rentang 0 – 50 bulan terjadi energi gempa yang besar yakni 3,5 x 1014 J.

• Secara umum energi gempa yang sering terjadi adalah gempa dengan energi antara rentang (0 – 0,5) x 1014 J.

• Pada data gempa tersebut mempunyai siklus sebesar 0,0033278 siklus/bulan.

• Serta pada data tersebut mempunyai periode gempa sebesar 300.5 siklus/bulan, yang artinya adalah akan terjadi perulangan gempa secara teratur setiap 300.5 bulan sekali.

DAFTAR PUSTAKA • Brotopuspito, Kirbani Sri dan

Wahyudi. 2007. ERUPSI GUNUNGAPI KELUD DAN NILAI-B GEMPA BUMI DI SEKITARNYA. Yogyakarta

• Asisten Metkom 2012. 2012. Modul Metode Komputasi-2 : Analisa Data Gempa. Yogyakarta

• USGS Earthquake Hazards Program http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/

• Iris seismiquery http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/epic/ 

• Gempa bumi http://id.wikipedia.org/wiki/Gempa_bumi