Artikel Kebumian, Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, www.bmg.go.id - 5 Januari 2011

Identifikasi Sesar Naik Belakang Busur (Back Arc Thrust) Daerah Bali

Berdasarkan Seismisitas dan Solusi Bidang Sesar

Daryono Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG)

e-mail: daryono@bmkg.go.id

Abstrak - Penelitian ini mengkaji aktivitas

gempabumi dangkal di Daerah Bali hasil catatan

jejaring seismik regional Bali selama periode 1991

hingga 1999. Tujuan penelitian ini adalah melakukan

identifikasi sesar naik belakang busur kepulauan (Bali

back arc thrust) berdasarkan data seismisitas lokal dan

solusi bidang sesar. Penelitian ini menggunakan data

waktu tiba gelombang seismik, gerakan awal

gelombang P, software FOCAL, HYPOINVERSE, dan

SEISMIC untuk menyusun peta seismisitas, analisis

solusi bidang sesar, dan plotting penampanglintang

hiposenter. Hasil penelitian menunjukkan adanya

beberapa klaster aktivitas seismik dangkal di daerah

penelitian. Pola sebaran hiposenter menunjukkan

adanya kecenderungan makin ke arah selatan

hiposenternya makin dalam. Seluruh gempabumi yang

terjadi ternyata memiliki tipe penyesaran naik.

Berdasarkan data strike diketahui sebagian besar

bidang sesarnya paralel dengan busur kepulauan yaitu

berarah Timur-Barat. Hasil penelitian ini semakin

mengokohkan pendapat bahwa telah terbentuk sebuah

struktur sesar naik di balakang busur kepulauan (Bali

back arc thrust), sehingga cekungan Bali adalah suatu

keadaan yang menurun secara relatif sebagai akibat

adanya sesar naik belakang busur.

Kata kunci: sesar naik belakang busur, back arc thrust,

Bali, seismisitas, solusi bidang sesar

Pendahuluan

Daerah Bali dan sekitarnya merupakan salah satu

kawasan dengan tingkat aktifitas kegempaan yang

tinggi di Indonesia. Subduksi lempeng Indo-Australia

terhadap lempeng Eurasia dengan kecepatan 7 cm per

tahun (Demets et al., 1994), telah menghasilkan efek

berupa struktur geologi sesar aktif di Daerah Bali dan

sekitarnya. Berdasarkan kondisi tektonik inilah maka

aktifitas kegempaan di Bali sangat dipengaruhi oleh

dua generator gempabumi, yaitu aktifitas subduksi

lempeng dan aktifitas sesar-sesar lokal.

Distribusi pusat gempabumi tersebar di depan dan

belakang zona penunjaman lempeng, sebagian besar

terkonsentrasi di selatan busur kepulauan Jawa, Bali

dan Nusatenggara. Aktivitas seismisitas yang terletak

di sekitar palung samudera merupakan gempabumi

hasil subduksi lempeng. Sedangkan aktivitas

gempabumi dangkal yang berpusat di daratan Bali

lebih banyak disebabkan oleh aktifitas sesar aktif yang

umumnya berarah baratlaut-tenggara atau barat-timur

(McCaffrey & Nabelek, 1987).

Upaya identifikasi sesar aktif di Daerah Bali dan

sekitarnya menggunakan metoda geofisika telah

dilakukan oleh peneliti terdahulu seperti McCaffrey &

Nabelek (1987) dan Masturyono (1994). Studi

seismisitas lokal Daerah Bali hasil pencatatan jaringan

seismik lokal yang dilakukan oleh Masturyono (1994)

memperoleh hasil analisis bahwa seismisitas

gempabumi lokal dan dangkal memberi petunjuk

adanya struktur sesar naik belakang busur kepulauan.

Sedangkan studi seismotektonik yang dilakukan Yazid

(1999) menyimpulkan adanya perpanjangan Sesar Naik

Flores sampai ke sebelah timur laut Bali.

Data yang digunakan dalam penelitian yang

dilakukan oleh McCaffrey & Nabelek (1987) belum

menggunakan jaringan seismik lokal seperti yang ada

saat ini. Sementara Masturyono (1994) dalam

penelitiannya hanya menggunakan data seismisitas

periode pengamatan jangka pendek (Nopember 1991-

Nopember 1992). Penelitian ini juga menggunakan

data gempabumi terpilih hasil pencatatan jaringan

seismik lokal periode 1991-1999 untuk menyusun

distribusi seismisitas dan solusi bidang sesar. Tujuan

penelitian ini adalah untuk identifikasi struktur geologi

sesar naik belakang busur (back arc thrust) Daerah Bali.

Seting Tektonik

Pulau Bali merupakan bagian dari busur kepulauan

Sunda Kecil yang terbentuk sebagai akibat proses

subduksi lempeng Indo-Australia kebawah lempeng

Eurasia. Proses subduksi ini tidak hanya

menimbulkan aktivitas tektonik tetapi juga aktivitas

vulkanik Gunung Agung yang pernah meletus tahun

1821, 1843 dan 1963. Serupa dengan busur kepulauan

lainnya, busur Sunda Kecil ditandai oleh bidang pusat

gempa yang menukik yang dikenal sebagai Zona

Benioff-Wadati.

ARTIKEL KEBUMIAN

2

Gempabumi dangkal akibat proses subduksi

umumnya terjadi di Selatan Bali di Palung Jawa yang

berjarak antara 150-200 km dari pesisir selatan Pulau

Bali. Pusat gempabumi bertambah dalam ke arah Utara

akibat proses subduksi lempeng sampai kedalaman

lebih dari 600 km. Gempabumi di daratan Pulau Bali

terjadi pada kedalaman 100-200 km. Namun demikian,

aktivitas gempabumi dangkal juga terdapat di daratan

Pulau Bali dan Cekungan Bali di sebelah Utara Pulau

Bali. Cekungan ini terjadi akibat adanya struktur

geologi sesar naik belakang busur.

Silver et al. (1986) berdasarkan Expedisi Bahari

yang mereka lakukan, memperkirakan bahwa ujung

barat patahan belakang busur berakhir di Cekungan

Bali. Tetapi menurut McCaffrey & Nabelek (1987),

ujung barat tersebut berlanjut dan menyatu dengan

patahan yang terdapat di Laut Jawa. Posisi Pulau Bali

yang unik, terkurung oleh dua sumber gempabumi di

Selatan dan Utara pulau menjadikan Bali sebagai

kawasan seismik yang aktif dan kompleks, sehingga di

kawasan perlu dilakukan studi kegempaan yang

komprehensif.

Pengaruh tektonik utama untuk Pulau Bali

didominasi oleh adanya tumbukan antara lempeng

Indo-Australia dan Busur Sunda yang membentang

dari Selat Sunda di barat sampai Pulau Romang di

timur. Tumbukan ini menyebabkan timbulnya pusat-

pusat gempabumi di zona subduksi Jawa yang

dimulai dari Selat Sunda di bagian barat dan

berakhir di Pulau Banda di bagian timur dan pusat-

pusat gempabumi pada patahan naik belakang busur

Flores.

Patahan belakang busur Wetar dan Flores

pertama kali dilaporkan oleh Hamilton (1979)

berdasarkan beberapa profil refleksi dari Lamont-

Doherty. Hamilton (1979) menemukan adanya

patahan di utara pulau Alor dan Pantar disisi timur

busur belakang zona subduksi Jawa yang biasa

dikenal sebagai sesar naik belakang busur Wetar,

Flores sampai Sumbawa. Sedangkan Silver et al.

(1986) memperkirakan bahwa patahan tersebut disisi

barat berlanjut sampai ke Cekungan Bali yang

terletak di Utara Pulau Bali. Patahan ini biasa

dikenal sebagai sesar sungkup belakang busur Flores

(Flores back arc thrust). Sesar sungkup belakang

busur Wetar dan Flores terjadi sebagai reaksi

terhadap tekanan yang timbul pada busur kepulauan

Nusa Tenggara karena adanya tumbukan antara

busur tersebut dengan dorongan Lempeng Indo-

Australia.

Data dan Metode

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah

waktu tiba dan polaritas gerakan awal gelombang P.

Seluruh data ini diperoleh dari hasil pencatatan

jaringan seismik lokal Pusat Gempabumi Regional

Bali periode 1991-1999. Sedangkan data polaritas

gerakan awal gelombang P diperoleh dengan

membaca langsung polaritas gerakan awal gelombang

P dari seismogram analog.

Software lokalisasi episenter yang digunakan

adalah HYPOINVERSE version 1 (Klein, 1978) yang

ditulis dalam bahasa FORTRAN dan dioperasikan

menggunakan komputer SUN-ULTRA. Selanjutnya

data hiposenter diolah menjadi peta seismisitas.

Sedangkan untuk melihat distribusi seismisitas dan

penampang lintang pola hiposenter digunakan

software SEISMIC. Untuk penentuan solusi bidang

sesar digunakan software FOCAL.

Hasil dan Pembahasan

Aktivitas kegempaan hasil catatan jaringan seismik

lokal periode 1991-1999 ditampilkan dalam peta

seismisitas gempabumi terpilih Daerah Bali (Gambar

1). Kerapatan sebaran seismisitas berarah Timur-Barat,

paralel dengan batas pertemuan lempeng. Peta ini

menggambarkan pola distribusi seismisitas gempabumi

Daerah Bali dan sekitarnya. Dalam peta seismisitas

tampak beberapa klaster pusat gempabumi yang cukup

mencolok. Zona aktivitas kegempaan tinggi ini

diidentifikasi sebagai zona sesar aktif. Tampak klaster

seismisitas terdapat di sebelah utara, barat, selatan dan

timurlaut. Sedangkan di Pulau Lombok, klaster

seismisitas terdapat di baratlaut Pulau Lombok.

Berdasarkan data kedalaman hiposenter, secara

umum menunjukkan bahwa kedalaman hiposenter di

sebelah utara Pulau Bali lebih dangkal di bandingkan

dengan yang di selatan Pulau Bali. Kedalaman

hiposenter di utara Bali berkisar 0-15 km. Gempabumi

dengan kedalaman hiposenter 16-30 km lebih banyak

berada di daratan Pulau Bali. Sedangkan gempabumi

dengan kedalaman hiposenter 31-45 km lebih banyak

berada di selatan Pulau Bali.

Gempabumi kedalaman dangkal di utara Bali

bermula pada lintang -7.6o S dengan kedalaman 1.0 km.

Titik koordinat pusat gempabumi ini dapat dijadikan

sebagai acuan lokasi berawalnya sesar naik belakang

busur. Data gempabumi lokal ini juga menunjukkan

adanya gempabumi dangkal di pesisir selatan Bali pada

lintang -8.9o S dengan kedalaman 38 km.

3

Gambar 1. Peta seismisitas lokal Daerah Bali periode

1991-1999

Untuk melihat pola hiposenter, dibuat penampang

lintang hiposenter. Daerah Bali dibagi dalam dua zona

penelitian, yaitu Zona A (barat) dan Zona B (timur)

dengan batas pada bujur 115o BT (Gambar 2). Zona A

adalah bentuk penampang lintang berarah utara-selatan

yang meliputi Daerah Bali bagian barat dengan pusat

penampang pada lintang -8.5o LS.

Zona ini dengan jelas menggambarkan suatu pola

distribusi hiposenter yang miring semakin ke arah

selatan semakin dalam, didominasi oleh gempabumi

kedalaman 16-30 km, kedalaman 31-45 km, dan

kedalaman 0-15 km. Dari pola geometri kedalaman

gempabumi, zona ini diduga bahwa dip dari sesar naik

yang terjadi adalah 20o–35o ke arah selatan. Dugaan ini

sesuai dengan kemiringan dip hasil perhitungan solusi

bidang sesar dua gempabumi 14 Juli 1976 pada zona A

yang memiliki dip 32o dan 33o (McCaffrey & Nabelek,

1987).

Zona B adalah penampang lintang berarah utara-

selatan yang meliputi Daerah Bali bagian Timur, Selat

Lombok dan Lombok Barat, dengan pusat penampang

pada lintang -8.5o LS. Pola penampang hiposenter di

zona ini terlihat adanya kesamaan pola agihan

hiposenter dengan zona A yang didominasi oleh

gempabumi kedalaman 31-45 km, kemudian

kedalaman 16-30 km, dan kedalaman 0-15 km.

Dengan melihat agihan pola hiposenter pada kedua

zona tersebut maka secara umum dapat dinyatakan

bahwa pola kedalaman hiposenter gempabumi dangkal

di Daerah Bali dan sekitarnya semakin ke selatan

hiposenternya makin dalam.

Gambar 2. Penampang lintang hiposenter gempabumi

dangkal zona A dan B dilihat dari barat (titik nol pada

gambar adalah koordinat -8.5o LS)

Peta seismotektonik Daerah Bali menggambarkan

distribusi solusi bidang sesar gempabumi terpilih

(Gambar 3). Seluruh gempabumi yang terjadi memiliki

tipe penyesaran naik dengan kecenderungan slip

vektor ke arah utara. Berdasarkan data strike diketahui

sebagian besar bidang sesarnya paralel dengan busur

kepulauan yaitu berarah timur-barat.

Adanya kesesuaian arah sumbu pressure dan

tension pada gempabumi yang terjadi di daerah

penelitian menunjukkan adanya kesimetrisan arah

sesar aktif di kawasan tersebut. Berdasarkan fakta ini

tampak telah terbentuk struktur sesar naik di balakang

busur kepulauan.

Gambar 3. Peta seismitektonik gempabumi terpilih

1991-1999

Hal ini sesuai dengan pendapat beberapa ahli

kebumian, bahwa sesar naik umumya terjadi di daerah

pertemuan antar lempeng karena adanya perlawanan

gaya subduksi, termasuk terjadi pada zona sesar naik

belakang busur.

4

Berdasarkan pembahasan di atas, tampaknya

memang ada kesesuaian hasil dengan penelitian yang

dilakukan McCaffrey & Nabelek (1987). Sehingga

cekungan Bali adalah suatu keadaan yang menurun

secara relatif sebagai akibat adanya sesar naik belakang

busur (Gambar 4).

Gambar 4. Sketsa sesar naik belakang busur daerah

Bali (Bali back arc thrust)

Kesimpulan

Seismisitas lokal Daerah Bali memberi petunjuk

adanya struktur sesar naik di belakang busur kepulauan,

hal ini didasarkan kepada fakta bahwa kedalaman

hiposenter di sebelah utara Pulau Bali lebih dangkal

jika di bandingkan dengan hiposenter di daratan Pulau

Bali. Seluruh solusi bidang sesar hasil kajian

menunjukkan tipe penyesaran naik dengan

kecenderungan slip vektor ke arah utara dengan strike

berarah timur-barat paralel dengan busur kepulauan.

Data seismisitas dan solusi bidang sesar Daerah Bali

semakin mengokohkan keberadaan sesar naik belakang

busur kepulauan (Bali back arc thrust).

Daftar Pustaka

DeMets, C., R.G. Gordon, D.F. Argus and S. Stein,

1994, Effect of Recent to The Geomagnetics

Reversal Time Scale on Estimates of Current Plate

Motions, Revisions Geophysical Research Letter, 21,

2191-2194.

Hamilton, W., 1979, Tectonic of the Indonesian Region.

U.S. Geological Survey Profesional Paper 1078, 345

pp.

Klein, F.W., 1978, Hypocenter Location Programme:

HYPOINVERSE, Part 1: User Guide to Version

1,2,3 and 4, Department of Interior, United States

Geological Survey.

Masturyono, 1994, Seismicity of The Bali Region From

A Local Seismic Network: Constraints On Bali

Back Arc Thrusting. Thesis Master of Science.

Rensselaer Polytechnic Institute, New York.

McCaffrey, R. and Nabelek, J., 1987, Earthquakes,

Gravity and The Origin of The Bali Basin: An

Example of A Naschent Continental Fold and

Thrust Belt. Journal of Geophysical Research, 92,

441-460.

Silver,E.A., Breen, N.A. and H. Prasetyo, 1986,

Multibeam Study of the Flores BackArc Thrust Belt,

Indonesia. Journal of Geophysical Research, Vol. 91,

No. B3, pp. 3489-3500.

Yasid,M., 1999, Studi Seismotektonik Pulau Bali dan

Sekitarnya Berdasarkan Relokasi Hiposenter dan

Solusi Bidang Sesar.Tugas Akhir, Program Studi

Geofisika, Jurusan Geofisika dan Meteorologi,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Teknologi Bandung.