IDENTIFIKASI ANOMALI GEOMAGNETIK ULTRA LOW

FREQUENCY (ULF) TERHADAP GEMPA M = 6,1 SR

JANUARI 2018 DI LEBAK BANTEN

Skripsi

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Ela Nurlathifah

NIM. 11150970000005

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

1440 H / 2020 M

i

ii

iii

iv

ABSTRAK

Indonesia merupakan salah satu wilayah yang rawan terjadinya gempa bumi.

Salah satu gempa bumi besar yang terjadi di wilayah Indonesia yaitu pada 23

Januari 2018 di Lebak, Banten dengan M = 6,1 SR. Oleh karena itu mitigasi

bencana sangatlah penting. Anomali geomagnetik Ultra Low Frekuency (ULF)

merupakan salah satu fenomena yang diyakini kebenarannya untuk prediksi

jangka pendek gempa bumi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis apakah

terdapat perubahan karakteristik anomali geomagnetik Ultra Low Frekuency

(ULF) sebelum terjadinya gempa bumi besar tersebut. Untuk penelitian ini

dilakukan analisis data geomagnetik di daerah Lebak, Banten selama periode

Januari-Februari 2018. Dalam menganalisis anomali geomagnetik sebelum

terjadinya gempa bumi tersebut digunakan metode Spectral Density Ratio pada

frekuensi 0,02 Hz yang berfokus pada komponen Z/G. Hasil yang didapat dari

analisis Spectral Density Ratio Z/G menunjukan adanya perubahan anomali

geomagnetik sebelum terjadinya gempa bumi besar yaitu pada hari ke-12 dengan

nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio sebesar 1,5 nT2/Hz. Nilai Indeks Dst

yang didapat tidak kurang dari -45 dan tidak lebih dari 45 yang artinya tidak

menunjukan terjadinya badai magnetik pada periode penelitian. Dengan demikian

hasil ini menunjukan adanya hubungan anomali data geomagnetik dengan gempa

bumi besar tersebut.

Kata kunci: Anomali, Gempa Bumi, Geomagnet, Indeks Dst, Spectral Density

Ratio, Ultra Low Frequency (ULF).

v

ABSTRACT

Indonesia is one of the areas prone to earthquakes. One of the major earthquakes

that occurred in the territory of Indonesia was on January 23, 2018, in Lebak,

Banten. Therefore disaster mitigation is very important. Anomaly signal Ultra

Low Frequency (ULF) in geomagnetic field variations is one phenomenon that is

believed to be true for short-term predictions of earthquakes. This study aims to

analyze whether there is an Ultra Low Frequency (ULF) geomagnetic anomaly

before the occurrence of the large earthquake. For this study, geomagnetic data

analysis was carried out in the Lebak area, Banten during the January-February

2018 period. In analyzing whether there were geomagnetic anomalies before the

earthquake, the Spectral Density Ratio method was used at a frequency of 0.02 Hz

focusing on the Z / G component. The results obtained from the Z / G Spectral

Density Ratio analysis show that there is a change in geomagnetic anomalies

before the occurrence of a large earthquake on the 12th day with a daily average

value of the Spectral Density Ratio of 1.5 nT2 / Hz. The index value obtained is

not less than -45 and not more than 45 which means it does not indicate the

occurrence of magnetic storms in the study period. Thus these results indicate an

anomaly relationship between geomagnetic data and the large earthquake.

Keyword: Anomalies, Earthquakes, Geomagnetic, Spectral Density Ratio, Ultra

Low Frequency (ULF), Dst Index.

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang Maha

Pengasih lagi Maha Penyayang, pemilik hari kemudian, atas segala limpahan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugs akhir

ini tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul “IDENTIFIKASI

ANOMALI GEOMAGNETIK ULTRA LOW FREQUENCY (ULF)

TERHADAP GEMPA M = 6,1 SR JANUARI 2018 DI LEBAK BANTEN”.

Laporan tugas akhir ini tidaklah dapat terwujud tanpa adanya bantuan dan

dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati

pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua

pihak yang telah membantu. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada yang

terhormat :

1. Kedua orang tua beserta keluarga besar yang telah memberikan dukungan

baik moril maupun materil.

2. Ibu Febty Febriani, Ph.D selaku dosen pembimbing lapangan yang selalu

memberikan memberikan arahan, mengajarkan penulis dan bantuan

selama penelitian.

3. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku dosen pembimbing yang selalu

memberikan dukungan, motivasi dan bantuannya selama penulisan laporan

tugas akhir.

4. Prof. Dr. Lily Surraya Eka Putri, M.Env.Stud. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

vii

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ........ Error! Bookmark not defined.

PENGESAHAN UJIAN ......................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN .................................................................................. ii

ABSTRAK ............................................................................................................ iv

ABSTRACT ........................................................................................................... v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

BAB 1 ..................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ............................................................................................ 5

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................. 5

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 6

1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................................. 6

1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................................... 6

BAB II .................................................................................................................... 8

LANDASAN TEORI ............................................................................................. 8

2.1 Gempa Bumi ....................................................................................................... 8

2.1.1 Klasifikasi Gempa Bumi ............................................................................. 9

2.1.2 Pergerakan Sesar ....................................................................................... 11

2.2 Lempeng Tektonik ............................................................................................ 12

2.2.1 Batas Pergerakan Lempeng ....................................................................... 14

2.2.2 Tatanan Tektonik Indonesia ...................................................................... 15

2.3 Teori Metode Geomagnetik Bumi .................................................................... 17

2.3.1 Medan Magnet Bumi ................................................................................ 17

ix

2.3.2 Jenis-jenis Medan Magnetik Bumi ........................................................... 20

2.3.3 Variasi Medan Magnetik Bumi ................................................................. 21

2.4 Anomali Geomagnetik ...................................................................................... 22

2.5 Pemanfaatan Geomagnetik ULF dalam Deteksi Gempa .................................. 23

2.6 Transformasi Wavelet ....................................................................................... 24

2.7 Morlet Wavelet ................................................................................................. 25

2.8 Spectral Density Ratio ...................................................................................... 26

2.9 Fisika Dalam Al-Qur’an.................................................................................... 26

BAB III ................................................................................................................. 29

METODE PENELITIAN ................................................................................... 29

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................... 29

3.2 Data ................................................................................................................... 29

3.3 Peralatan Pengolahan Data Penelitian ............................................................... 30

3.4 Pengolahan Data ............................................................................................... 32

3.4.1 Ploting Sebaran Titik Gempa .................................................................... 32

3.4.2 Ploting Data Geomagnetik ........................................................................ 32

3.4.3 Mengubah Data Dalam Bentuk Domain Frekuensi .................................. 33

3.4.4 Menentukan Nilai Intensitas Medan Magnet ............................................ 33

3.4.5 Spectral Density Ratio .............................................................................. 33

3.5 Tahapan Penelitian ............................................................................................ 35

BAB IV ................................................................................................................. 36

HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 36

4.1 Sebaran Titik Gempa Pada Daerah Penelitian .................................................. 36

4.2 Plotting Data Geomagnetik ............................................................................... 37

4.3 Transformasi Wavelet ....................................................................................... 41

4.4 Intensitas Medan Magnet .................................................................................. 46

4.5 Spectral Density Ratio ...................................................................................... 48

BAB V ................................................................................................................... 53

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 53

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................... 53

5.2 Saran ................................................................................................................. 53

x

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 54

LAMPIRAN ......................................................................................................... 58

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lempeng Tektonik Aktif di Indonesia (McCaffrey, 2009)………….2

Gambar 2.1 Jenis-jenis Pergerakan Sesar (Sunarjo dkk, 2012)……………….....11

Gambar 2.2 Diagram Struktur bumi mengilustrasikan teori tektonik lempeng

(Noor, 2009)………………………………………...………........15

Gambar 2.3 Peta tektonik Indonesia (Sunarjo dkk, 2012)…………………...…..16

Gambar 2.4 Elemen Magnet Bumi (Telford, 1990)……………………………...19

Gambar 2.5 Kelompok mother wavelet : (a). Haar Wavelet, (b). Daubechies

Wavelet, (c). Cifletl Wavelet, (d). Symlet2 Wavelet, (e). Meyer, (f).

Morlet Wavelet, (g). Maxican Hat Wavelet (Liu,

2010)...............................................................................................25

Gambar 3.1 Gedung P2F-LIPI Serpong………………………………………….29

Gambar 3.2 Tahapan Penelitian………………………………………………….35

Gambar 4.1 Titik gempa bumi besar dengan M = 6.1 SR pada bulan Januari-

Februari 2018……………………………………………………..37

Gambar 4.3 Contoh variasi geomagnetik harian yang terdapat noise pada 31

Januari 2018. Panel pertama merupakan medan magnet komponen

X, panel kedua medan magnet komponen Y dan panel ketiga

medan magnet komponen Z……………………………………...38

xii

Gambar 4.4 Contoh variasi geomagnetik data malam hari pada 31 Januari 2018.

Panel pertama merupakan medan magnet komponen X, panel

kedua medan magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet

komponen Z………………………………………………………39

Gambar 4.5 Contoh variasi geomagnetik harian pada 21 Januari 2018. Panel

pertama merupakan medan magnet komponen X, panel kedua

medan magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet

komponen Z………………………………………………………40

Gambar 4.6 Contoh variasi geomagnetik data malam hari pada 31 Januari 2018.

Panel pertama merupakan medan magnet komponen X, panel

kedua medan magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet

komponen Z………………………………………………………41

Gambar 4.7 Contoh spectrogram wavelet data malam hari pada 21 Januari 2018.

Panel pertama komponen H, panel kedua komponen D dan

komponen Z………………………………………………………42

Gambar 4.8 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen H pada 21

Januari 2018………………………………………………….......43

Gambar 4.9 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen D pada 21

Januari 2018………………………………………………………44

Gambar 4.10 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen Z pada 21

Januari 2018………………………………………………….......45

xiii

Gambar 4.11 Intensitas medan magnet pada frekuensi 0,02 Hz selama bulan

Januari-Februari 2018. Panel satu merupakan intensitas medan

magnet komponen H, panel kedua intensitas medan magnetic

komponen D, panel ke tiga intensitas medan magnetic komponen Z

dan panel keempat merupakan indeks Dst……………………….47

Gambar 4.12 Perbandingan medan magnet untuk frekuensi 0,02 Hz selama bulan

Januari –Februari 2018. Panel pertama merupakan Spectral Density

Ratio Z/H, panel kedua Spectral Density Ratio Z/D, panel ketiga

Spectral Density Ratio Z/G dan panel keempat merupakan indeks

Dst………………………………………………………………...49

Gambar 4.13 Analisa anomali medan magnet pada frekuansi 0,02 Hz selama

buklan Januari-Februari 2018. Panel pertama merupakan Spectral

Density Ratio Z/D dan panel kedua merupakan indeks

Dst………………………………………………………………...51

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Gempa Besar yang terjadi pada bulan Januari-Februari 2018………...37

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gempa bumi merupakan salah satu fenomena alam yang sering terjadi di

permukaan bumi dan sewaktu-waktu bisa terjadi secara mendadak, hal ini karna

aktifitas lempeng tektonik yang meyebabkan terjadinya pelepasan energi dan

menghasilkan getaran atau goncangan. Goncangan gempa bumi sendiri

mengakibatkan adanya kerusakan bangunan, insfratruktur ataupun benda lain

yang ada di permukaan bumi, dan juga bisa mengakibatkan adanya korban jiwa.

Indonesia merupakan daerah yang rawan terjadinya gempa bumi, karna

kepulauan Indonesia sendiri merupakan kepulauan yang diapit atau dikelilingi

oleh beberapa lempeng tektonik aktif besar ataupun lempeng tektonik kecil.

Adapun lempeng tektonik besar (macro plate) yaitu lempeng pasifik, lempeng

Indo-Australia atau lempeng yang dibentuk oleh lempeng India dan lempeng

Australia (Sukandarrumidi, 1986), dan yang ketiga yaitu lempeng Eurasia.

Lempeng Pasifik sifat pergerakannya kea rah barat, lempeng Indo-Australia sifat

pergerakannya kearah utara dan lempeng Eurasia sifat pergerakannya relative

diam. Pertemuan antar tiga lempeng tersebut menghasilkan konvergensi miring di

parit sunda yang diakibatkan dari tumbukan lempeng Indo-Australia yang

menunjang ke bawah lempeng Eurasia, dengan demikian hal tersebut

menyebabkan terbentunya zona subduksi. Selain terdapat lempeng tektonik besar

2

juga terdapat beberapa lempeng tektonik kecil (micro plate) seperti lempeng

philiphin, lempeng caroline dan lempeng sunda (McCaffrey, 2009). Seperti

terlihat Gambar 1.1

Gambar 1. 1 Lempeng Tektonik Aktif di Indonesia (McCaffrey, 2009)

lempeng tektonik (Plate tectonics) merupakan bagian terluar dari bumi

(lithosfer) yang dengan aktifnya bergerak kesana-kemari akibat pengaruh

konveksi panas di dalam perut bumi (Sukandarrumidi, 1986). Indonesia memiliki

lempeng-lempeng tektonik aktif, dan besar kemungkinan akan terjadinya

pergesekan ataupun pertumbukan sehingga ketika kerak-kerak kembali lagi,

energi potensial tertumpuk didalamnya (Prage, 2007). Menurut teori Alfred

Wegener, pelepasan energi terjadi apabila daerah pertemuan lempeng tersebut

3

tidak lagi mampu menahan besarnya tegangan yang terakumulasi, sehingga

terjadi getaran tanah yang biasa disebut sebagai gempa bumi tektonik

(Melton, 1925).

Pulau jawa merupakan salah satu pulau yang ada di Indonesia. Pulau

jawa sendiri merupakan daerah yang rawan terjadinya gempa bumi karena

pulau jawa berada pada zona subduksi dimana dua lempeng tektonik besar

bertemu yaitu lempeng Indo-Australia yang menunjam masuk ke dalam

lempeng Eurasia. Selain adanya aktifitas subduksi, daerah ini juga terdapat

beberapa aktivitas sesar local yaitu Sesar Lembang, Sesar Cimandiri dan Sesar

Baribis (Bemmelen, 1949). Hingga tahun 2018 tercatat dari tahun 1875, lebih

dari 29 gempa bumi terjadi di pulau jawa yang mengakibatkan kerusakan

insfatruktur dan korban jiwa (Daryono, 2010). Salah satu gempa bumi yang

terjadi di pulau Jawa yaitu gempa bumi di daerah Lebak, Banten yang terjadi

pada 23 Januari 2018.

Menurut katalog Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisiska

(BMKG) yang telah diterbitkan, gempa bumi Lebak, Banten berkekuatan 6.1

SR, terjadi pada Selasa, 23 Januari 2018 pukul 13:34:53 WIB. Pusat gempa

berada di kedalaman 61 km dan terletak 43 km arah selatan Kota

Muarabinuangeun, Kabupaten Lebak, Banten dan tidak menimbulkan

tsunami. Gempa bumi yang terjadi mengakibatkan kerusakan bangunan,

insfratruktur dan kerusakan lainnya. Badan Penanggulangan Bencana Daerah

(BPBD) Banten menyebutkan bahwa terdapat 294 bangunan rumah, 1 unit

tempat ibadah dan 1 unit puskesmas rusak. Dan terdapat 6 pelajar luka berat

4

dan 2 pelajar luka ringan akibat tertimpa reruntuhan, yang bersumber dari

Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB). Dengan demikian mitigasi

bencana di Indonesia terutama pulau Jawa sangatlah penting, salah satunya

dengan menetapkan prediksi jangka pendek gempa bumi karakteristik sinyal

magnet.

Tanda-tanda awal sebelum terjadinya gempabumi atau prekursor

gempabumi merupakan salah satu acuan untuk prediksi jangka pendek gempa

bumi. Hal itu desebabkan karena sebelum terjadinya gempabumi, batuan

dikedalaman sumber gempa akan mengalami peningkatan gaya-gaya stress

sampai akhirnya pecah sehingga menimbulkan pergeseran pada bidang litosfer

yang menyebabkan terjadinya getaran dipermukaan. Prekursor tersebut

diantaranya prekursor seismologi seperti gempa susulah (foreshocks) dan juga

prekursor non seismik yaitu prekursor gelombang elektromagnetik. Sinyal

elektromagnetik akan menunjukan kenaikan pada saat sebelum dan sedang

berlangsungnya gempabumi. Hal ini terbukti dari beberapa peneliti yang telah

melakukan penelititian terkait prekursor gempabumi menggunakan medan

elektromagnetik, beberapa diantaranya dilakukan oleh Hayakawa (1999) pada

gempa bumi di Gaum, Frasher-Smith dkk (1990) pada gempa bumi yang

terjadi di Loma Prieta tahun 1989 dan Saroso (2008) pada gempa bumi Aceh

2004.

Penomena ini dapat terukur pada frekuensi rendah (ULF – ultra low

frequency). Menurut para ilmuan beberapa tahun terakhir salah satu yang

menjanjikan untuk perkiraan gempabumi jangka pendek adalah dengan fenomena

5

anomali geomagnetik ULF. Data geomagnetik dapat digunakan dalam

mempelajari karakteristik gelombang elektromagnetik bumi. Para peneliti

biasanya menggunakan anomali sinyal ULF variasi geomagnetik sebagai indikator

aktifitas kerak bumi saat terjadinya gempabumi sehingga diyakini kebenarannya

untuk perkiraan jangka pendek terjadinya gempa bumi. Hal ini karena ULF hanya

sedikit mengalami atenuasi (kelemahan sinyal) sehingga mampu merambat ke

permukaan bumi dan dengan mudah dapat terekam dengan magnetometer

(Kawate dkk, 1998). Pendeteksian anomali ULF biasanya dilakukan dengan

menggunakan data geomagnetik pada rentang frekuansi gelombang

elektromagnetik kurang dari 300 Hz. Namun, pada penelitian ini frekuensi yang

digunakan kurang dari 1 Hz.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, dapat

diidentifikasi permasalahan pada penelitian ini yaitu,”Apakah terdapat

perubahan karakteristik anomali geomagnetik ULF sebelum terjadinya

gempa bumi besar pada 23 Januari 2018 di daerah Lebak, Banten?”.

1.3 Batasan Masalah

1. Daerah penelitian yaitu daerah Lebak, Banten.

2. Data gempa dan data magnetik yang digunakan pada penelitian ini

merupakan data sekunder, bersumber dari katalog gempa bumi Badan

Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) selama periode bulan

januari hingga februari 2018

6

3. Metode yang digunakan yaitu metode Spectral Density Ratio berdasarkan

Transformasi Wavelet.

1.4 Tujuan Penelitian

Berdasarkan perumusan masalah yang telah dipaparkan, maka

penelitian ini bertujuan untuk menganalisis apakah terdapat perubahan

karakteristik anomali geomagnetik ULF sebelum terjadinya gempa bumi

besar pada 23 Januari 2018 di daerah Lebak, Banten.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat pada penelitian ini yaitu dapat mengetahui perubahan

karakteristik anomali geomagnet ULF sebelum terjadinya gempa bumi besar

di daerah Lebak, Banten, sehingga dapat dijadikan salah satu acuan dan juga

informasi kepada pemerintah daerah ataupun pusat mengenai prediksi

gempa bumi jangka pendek.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini terdisi dari lima bab,

antara lain sebagai berikut:

1. BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini penulis memaparkan tentang gambaran umum mengenai

masalah yang akan dibahas dalam penelitian. Bab ini berisi tentang latar

belakang penulis, rumusan masalah, batasan masalah dalam penelitian, tujuan

melakukan penelitian dan manfaat penelitian.

7

2. BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab penulis ini memaparkan tentang teori yang berkaitan dengan apa

yang dibahas dalam penelitian

3. BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini penulis memaparkan mengenain waktu dan tempat dilakukannya

penelitian, data apa saya yang digunakan pada penelitian, peralatan yang

digunakan dalam peroses pengolahan data, peroses pengolahan data yang

dilakukan pada penelitian dengan membuat diagram alir.

4. BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN

Pada bab ini penulis memaparkan hasil penelitian yang telah dilakukan serta

analisis mengenai penelitian.

5. BAB V PENUTUP

Pada bab ini penulis memaparkan kesimpulan yang didapat dari penelitian

dan juga menyertakan saran mengenai penelitian yang telah dilakukan untuk

penelitian selanjutnya.

8

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Gempa Bumi

Gempa bumi merupakan peristiwa bencana alam yang menyebabkan adaya

getaran atau goncangan pada permukaan bumi. Getaran yang terjadi berupa

gelombang seismik yang menyebar kesegala arah. Proses terjadinya gempa bumu

adalah bermula ketika massa batuan atau lempeng tektonik bergerak, sehingga

mengakibatkan terjadi akumulasi energi. karena tegangan maksimum atau sudah

melampaui maka terjadilah pelepasan energi yang diakibatkan dari pecahnya

massa batuan pada daerah sumber gempa (Pawirodikromo, 2014).

Menurut H. R Reid gempa bumi merupakan gejela alam yang disebabkan

oleh pelepasan energi regangan elastis batuan yang disebabkan adanya deformasi.

Deformasi batuan adalah gejala alam yang terjadi pada lapisan litosfer yang

diakibatkan adanya tekanan (stress) dan regangan (strain) pada lapisan bumi.

Tekanan atau tarikan yang terjadi secara terus menerus yang menyebabkan daya

dukung pada batuan sehinggga mencapai titik maksimum dan mulai terjadinya

pergeserasn yang mengakibatkan patahan secara tiba-tiba. Energy stress yang

tersimpan akan terlepas dalam bentuk getaran yang dinamakan gempa bumi

(Dixey dkk, 1961).

Dari beberapa pendapat mengenai pengertian gempa bumi dapat

didefinisikan bahwa gempa bumi adalah sebuah peristiwa bergeraknya lempeng

9

tekktonik yang menghasilkan gelombang seismik dan menyebabkan terjadinya

pelepasan energi secara tiba-tiba yang dapat memunculkan getaran dipermukaan

bumi.

2.1.1 Klasifikasi Gempa Bumi

Gempa bumi berdasarkan penyebab terjadinya dapat dikelompokan menjadi 3

(Sunarjo dkk, 2012), antara lain:

1. Gempa Bumi Tektonik

Gempa bumi tektonik adalah gempa bumi yang diakibatkan dari aktifitas

lempeng yaitu pelepasan energi elastis pada lempeng tektonik, hal ini

dikarenakan lempeng tektonik bumi terus menerima energi dari lapisan

mantel bumi hingga melebihi batas elastis tektonik lempeng yang

menyebabkan terjadinya deformasi. Jenis-jenis pergerakan lempeng yang

menyebabkan terjadinya gempa bumi tektonik antara lain adalah penunjaman

antara lempeng samudra dan lempeng benua, tumbukan antara kedua

lempeng benua, dan pergerakan lempeng samudera yang saling menjauh,

serta pergerakan lempeng yang saling bergeser.

2. Gempa Bumi Vulkanik

Gempa bumi vulkanik merupakan gempa bumi yang diakibatkan karena

adanya aktivitas gunung merapi. Hal ini dikarnakan magma yang berada

dibawah gunung mendapatkan tekanan dan melepaskan energinya secara tiba-

tiba sehingga menimbulkan getaran tanah yang dakibatkan dari aktivitas

gempabumi tektonik.

10

3. Gempa Bumi Runtuhan

Gempa bumi runtuhan merupakan gempa bumi yang terjadi apabila sebuah

gua atau lokasi pertambangan runtuh. Gempa bumi ini disebabkan oleh

aktivitas manusia yakni seperti peledakan dinamit, nuklir, ledakan bom, atau

palu yang dipukulkan ke permukaan bumi.

Berdasarkan urutan kejadiannya, gempabumi dibedakan atas beberapa jenis

(Sunarjo dkk, 2012), di antaranya:

1. Gempabumi utama (main shock) merupakan gempa yang langsung diikuti

oleh gempabumi susulan tanpa adanya gempabumi pendahuluan (fore

shock).

2. Gempabumi pendahuluan merupakan gempabumi yang terjadi sebelum

gempabumi utama dan selanjutnya diikuti oleh gempabumi susulan.

3. Gempabumi swarm swarm merupakan gempabumi yang terjadi secara

terus‐menerus dan tidak terdapat gempabumi utama secara signifikan.

Biasanya dapat berlangsung cukup lama dan bisa mencapai 3 bulan atau

lebih. Terjadi pada daerah vulkanik seperti di Gunung Lawu 1979, dan

Kemiling, Bandar Lampung 2006.

Berdasarkan kekuatannya atau magnitudo (M) berskala Richter (SR) gempa

bumi dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Gempabumi sangat besar M > 8 SR

2. Gempabumi besar M 7 ‐ 8 SR

3. Gempabumi merusak M 5 ‐ 6 SR

11

4. Gempabumi sedang M 4 ‐ 5 SR.

5. Gempabumi kecil M 3 ‐ 4 SR

6. Gempabumi mikro M 1 ‐ 3 SR

7. Gempabumi ultra mikro M < 1 SR

2.1.2 Pergerakan Sesar

Pergerakan sesar juga mempengaruhi terjadinya gempa bumi. Sesar atau

patahan (fault) sendiri merupakan bidang batas antara dua fraksi kulit bumi yang

mengalami gerakan relatif dan mengalami retakan atau terdapat celah. Patahan

(sesar) yang besar dalam lempeng bumi dihasilkan dari proses tektonik lempeng

(Sunarjo dkk, 2012).

Gambar 2. 1 Jenis-jenis Pergerakan Sesar (Sunarjo dkk, 2012)

Seperti yang terlihat pada Gambar 2.1 tipe pergerakan sesar gempa bumi

dikelompokan menjadi beberapa bagian yaitu:

1. Sesar normal yaitu batuan yang menumpu merosot ke bawah. Akibat batuan

penumpu kedua sisinya bergerak saling menjauh.

12

2. Sesar naik yaitu batuan yang menumpu terangkat ke atas. Akibat batuan

penumpu kedua sisinya bergerak saling mendorong.

3. Sesar mendatar yaitu kedua batuan pada sesar bergerak saling menggelangsar.

2.2 Lempeng Tektonik

Teori lempeng tektonik mulai dikemukakan pada awal tahun 1990-an oleh

ilmuan meteorology dari Jerman yaitu Alfred Wegener. Wegener menyatakan

bahwa 200 juta tahun yang lalu benua-benua merupakan sebuah dataran/ daratan

yang sangat besar hingga sekitar 100 atau 150 juta tahun yang lalu benua besar

tersebut mengalami perpecahan dengan bergerak saling menjauh dan diantara

benua-benua terbentuklah sebuah cerukan air laut yang besar. Wegener

mendasarkan teori pergerakan benua tersebut pada beberapa bukti geologi yang

menurutnya sangat kuat, seperti persamaan fosil dan batuan di pantai-pantai yang

jaraknya berjauhan. Sehingga Wegener mengusulkan sebuah analog sederhana:

”sama seperti menyusun kembali sobekan-sobekan Koran dengan menyamakan

ujung-ujungnya dan kemudian memeriksa apakah garis-garis cetakan telah

sesuai. Jika sama, tidak ada kesimpulan lain selain kesimpulan bahwa kepingan-

kepingan iti memang tergabung seperti ini”. Maksud dari analog tersebut yaitu

fosil dan batuan adalah cetakan dan benua adalah korannya. Dari penemuan-

penemuannya yang aneh Wegener juga menyatakan bahwa tanah bagian bawah

dapat bergerak secara vertical, dapat bergeser atau dapat bergerak horizontal

disepanjang permukaan bumi dan bawah pegunungan yang terbentuk dari lipatan

batuan (Drake, 1976).

13

Namun pendapat Wegener mengenai lempeng tektonik masih diragukan

hingga pada tahun 1950, ahli kelautan Amerika Serikat menemukan bahwa

sebuah anomaly atau variasi magnetik membentuk pola menyerupai pola zebra di

dasar laut. Sehingga pada tahun 1963, Fred Vine dan Drummond Mattews dari

Badan Survei Geologi Kanada mengajukan teori bahwa pola magnetik bergaris

tersebut dihasilkan oleh pembalikan medan magnet bumi yang berulang-ulang.

Diketahui bahwa sepanjang sejarah bumi, medan magnet bumi telah berbalik

beberapa kali. Setahun sebelumnya, yaitu pada tahun 1962, Harry Hess dari

Princeton University, yang juga pengagum Wegener mengajukan bahwa kerak

samudra tercipta karena adanya aktivitas dari gunung berapi di puncak punggung

bukit di dasar laut tengah samudra, yang menyebar sampai akhirnya hancur di

palung laut dalam. Teori ini disebut juga dengan teori pelamparan batas laut

(Prager, 2007).

Ilmuan kanada, J. Tuzo Wilson mengajukan gagasan pada tahun 1965, yang

menyatakan bahwa lapisan luar bumi terpecah menjadi beberapa lempeng yang

bergerak. Patahan disepanjang pematang (puncak punggung bukit di dasar laut)

memungkinkan terjadinya pergerakan lempeng yang relatif datar disepanjang

permukaan lekungan bumi. Distribusi gempa bumi dan gunung berapi

memperkuat kepercayaan bahwa bumi terbagi menjadi beberapa bagian yang

menyerupai lempeng (Prager, 2007).

14

2.2.1 Batas Pergerakan Lempeng

Lempeng tektonik dunia bergerak menurut arah dan kecepatannya masing-

masing (Matthews, 1963). Terdapat tiga batas pergerakan lempeng seperti terlihat

pada Gambar 2.2, yaitu :

1. Batas Divergen

Pada batas divergen, yaitu dua lempeng litosfer bergerak saling berjauhan

satu sama lain, yang diakibatkan dari adanya gaya dorong peristiwa konveksi.

Salah satu contoh dari batas divergen yaitu zona retak.

2. Batas Konvergen

Pergerakan konvergen terjadi ketika salah satu lempeng tektonik menjauh,

karena bentuk bumi yang bulat, maka ujung lempeng tektonik yang lain akan

saling bertabrakan. Sehingga membentuk zona subduksi. Lempeng yang

menunjam kebawah disebut downgoing plate, sedangkan lempeng yang

berada di atas disebut overriding plate. Palung laut adalah contoh zona

subduksi, dimana lempeng yang menunjam kebawah mengandung air

sehingga ketika menunjam kebawa air tersebut akan dilepaskan karena

pemanasan dan terjadi pencampuran dengan mantel menyebabkan pencairan

sehingga mengakibatkan adanya aktivitas vulkanik.

3. Batas Transform

Batas ini terjadi karena pergerakan dua lempeng yang saling bergeser di

sepanjang sesar transform (mendatar). Pergerakan tersebut bergeser ke kiri

atau ke kanan yang mengakibatkan sesar bergeser.

15

Gambar 2. 2 Diagram Struktur bumi mengilustrasikan teori tektonik lempeng.

(Noor, 2009)

2.2.2 Tatanan Tektonik Indonesia

Di Indonesia lokasi sumber gempabumi berawal dari Sumatera, Jawa,

Bali, Nusa Tenggara, sebagian berbelok ke Utara di Sulawesi, kemudian dari

Nusa Tenggara sebagian terus ke timur Maluku dan Irian. Seperti yang terlihat

pada Gambar 2.3 hanya pulau Kalimantan yang relatif tidak ada sumber gempa

hanya ada sedikit dibagian timur. Hal ini dipengaruhi oleh aktifitas lempeng

Indo‐Australia yang bergerak menunjam ke bawah lempeng Eurasia yang

membentuk zona subduksi, demikian pula lempeng Pasifik bergerak ke arah barat.

Pertemuan lempeng tektonik Indo‐Australia dan Eurasia berada di laut merupakan

sumber gempa dangkal dan menyusup ke arah utara sehingga di bagian darat

berturut‐turut ke utara di sekitar Jawa dan Nusa Tenggara merupakan sumber

gempa menengah dan dalam. Kecepatan gerak lempeng diukur menggunakan

sensor GPS (Global Positioning System) (Sunarjo dkk, 2012).

16

Gambar 2. 3 Peta tektonik Indonesia (Sunarjo dkk, 2012)

Kedalaman sumber gempa di Sumatera bisa mencapai 300 km di bawah

permukaan bumi dan di Jawa bisa mencapai 700 km, sesuai dengan kedalaman

lempeng Indo‐Australia menyusup di bawah lempeng Eurasia. Di samping itu, di

daratan Sumatera juga terdapat sumber‐sumber gempa dangkal yang disebabkan

karena aktivitas sesar Sumatera, demikian pula di sebagian Jawa Barat terdapat

sumber‐sumber gempa dangkal karena aktivitas sesar Cimandiri di Sukabumi,

sesar Lembang di Bandung, dan lain lain. Pertemuan lempeng Indo‐Australia

dengan Eurasia di selatan Jawa hampir tegak lurus yang berbeda dengan di

wilayah Sumatera yang mempunyai subduksi miring dengan kecepatan 5‐6

cm/tahun (Bock dkk, 2003). gempabumi tektonik dangkal akan sering terjadi di

wilayah ini karena selatan Jawa merupakan daerah pertemuan lempeng tektonik.

Di samping merupakan daerah pertemuan lempeng yang ditandai dengan adanya

17

palung (trench), zona selatan Jawa ditandai dengan adanya cekungan (basin) besar

yang memanjang hampir sejajar palung. Basin tersebut terisi oleh endapan atau

sedimen yang sangat tebal. Gempa‐gempa dangkal di bagian timur Indonesia

selain berasosiasi dengan pertemuan lempeng (trench) juga disebabkan oleh sesar‐

sesar aktif, seperti sesar Palu Koro, sesar Sorong, sesar Seram, dan lain‐lain

(Bemmelen, 1949).

2.3 Teori Metode Geomagnetik Bumi

Metode geomagnet merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan

untuk mengetahui gambaran bawah permukaan bumi dengan memanfaatkan

karakteristik magnetiknya. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi

intensitas medan magnet yang disebabkan adanya variasi anomali di permukaan

bumi. Dalam metode geomagnetik, bumi diyakini sebagai batang magnet raksasa

dimana medan magnet utama bumi dihasilkan. Kerak bumi menghasilkan medan

magnet jauh lebih kecil daripada medan utama magnet yang dihasilkan bumi

secara keseluruhan. Terlihatnya medan magnet pada bagian bumi tertentu,

biasanya disebut anomali magnetik (Broto dkk, 2011).

2.3.1 Medan Magnet Bumi

Bumi diasumsikan sebagai sebuah magnet batang besar yang membujur dari

utara ke selatan bumi dan magnet bumi yaitu kutub utara dan selatan. Bumi

memiliki dua kutub atau yang disebut juga dengan dipol magnet bumi, medan

magnet bumi sendiri memiliki beberapa komponen-komponen yang dapat diukur

meliputi arah dan intensitas kemagnetannya seperti terlihat pada Gambar 2.4

18

(Raymond and Richard, 1995). Komponen-komponen medan magnet bumi

antaralain:

1. Deklinasi (D)

Sudut yang berada diantara utara geografis dengan utara magnetik

yang dihitung dari utara menuju timur.

2. Inklinasi (I)

sudut yang berada diantara diantara medan magnetik total dengan

bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang

vertikal ke bawah.

3. Intensitas Horizontal (H)

Besar medan magnet searah dengan bidang utara magnetik.

4. Intensitas Vertikal (Z)

Besar medan magnet searah dengan bidang vertikal.

5. Intensitas arah X

Besar medan magnet searah dengan bidang dengan utara geografis.

6. Intensitas arah Y

Besar medan magnet searah dengan bidang timur geografis.

7. Medan magnet Total (F)

Besar vector medan magnetic total.

19

Gambar 2. 4 Elemen Magnet Bumi (Telford, 1990)

Hubungan antara medan magnet dan tiap-tiap komponennya dapat

dinyatakan melalui persamaan berikut :

(2.1)

(2.2)

(2.3)

√ (2.4)

√ (2.5)

√ (2.6)

√ √ (2.7)

20

2.3.2 Jenis-jenis Medan Magnetik Bumi

Medan magnet bumi dibagi menjadi tiga bagian (Telford, 1990), antara

lain sebagai berikut:

1. Medan magnet utama (main field)

Medan magnet utama merupakan medan yang nilai rata-ratanya

didapat dari hasil pengukuran dalam jangka yang cukup lama dan

mencakup daerah yang luas (106 ). Medan magnet utama bumi

berubah terhadap waktu. Sehingga dibuat standar nilai yang disebut

International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang

diperbaharui setiap 5 tahun sekali, dengan tujuan Untuk

menyeragamkan nilai-nilai medan magnet utama bumi, Nilai-nilai

IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah

luasan sekitar 1 juta km2 yang dilakukan dalam waktu satu tahun.

2. Medan magnet luar (external field)

Medan magnet luar merupakan medan magnet yang berasal dari

pengaruh luar bumi dari hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan

oleh sinar ultraviolet atau efek radiasi dari matahari. Sehingga

perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

3. Medan magnet anomali (crustal field)

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet local

(crustal field). Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang

mengandung mineral bermagnet yang berada di kerak bumi.

21

Dalam survey, yang menjadi target pengukuran adalah anomali magnetik.

Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik

remanen dan induksi, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan

magnet induksi maka anomalinya bertambah besar, demikian pula sebaliknya.

efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari

25 % medan magnet utama bumi (Telford dkk, 1976). Dapat dinyatakan melalui

persamaan berikut :

(2.8)

Dimana :

Medan Magnet Total Bumi

Medan Magnet Utama Bumi

Medan Magnet Luar

Medan Magnet Anomali

2.3.3 Variasi Medan Magnetik Bumi

Intensitas medan magnet yang terukur diatas permukaan bumi akan

mengalami perubahan terhadap waktu yang relativ singkat ataupun lama.

Perubahan medan magnetik bumi berdasarkan faktor-faktor penyebabnya (Telford

dkk, 1976), antara lain:

22

1. Variasi sekuler

Variasi sekuler adalah variasi medan bumi yang berasal dari variasi medan

magnetik utama bumi, sebagai akibat dari perubahan posisi kutub

magnetik bumi.

2. Variasi harian

Variasi harian adalah variasi medan magnetik bumi yang sebagian besar

bersumber dari medan magnet luar.

3. Badai Magnetik (Disturbance Strom Time / indeks DST)

Indeks DST biasa digunakan untuk mengukur intensitas badai magnetik.

Badai magnetik adalah gangguan yang bersifat sementara dalam medan

magnetik bumi dengan magnetik sekitar 1000 gamma. Faktor

penyebabnya diasosiasikan dengan aurora. Jika nilai indeks DST melebihi

45 atau kurang dari -45 maka dapat dikatakan terjadinya badai magnetik.

2.4 Anomali Geomagnetik

Pada saat sebelum terjadinya gempa bumi, anomali akan mengalami

perubahan fisis yang ditimbulkan dari takanan dan renggangan. Tekanan dan

renggangan tersebut diakibatkan oleh perubahan sifat material didalam perut

bumi. Perubahan sifat fisis anomali yang ditimbukan yaitu berupa Perubahan sifat

magnetik, radioaktif, resistivitas, suhu, komposisi electron dan lain sebagainya

(Molchanov, 2008). Spektrum sinyal geomagnetik yang dipancarkan pada proses

seismogenik atau proses patahnya formasi batuan di daerah tumbukan lempeng

mengakibatkan terjadinya gempa bumi (Johnston, 1997). Dimulai dari spectrum

23

sinyal geomagnetik frekuensi sangat rendah yaitu Ultra Low Frequency (ULF)

hingga frekuensi tinggi yaitu Ultra High Frequency (UHF). Dari beberapa

spectrum hanya ULF yang dapat dijadikan sebagai prokursor gempa bumi. Hal ini

dikarenakan anomali elektromagnetik mampu tertangkap pada jarak yang

berbeda-beda dari pusat gempabumi (Yusdesra dkk, 2018).

2.5 Pemanfaatan Geomagnetik ULF dalam Deteksi Gempa

Aktifitas didalam perut bumi menimbulkan spektrum sinyal geeomagnetik

yang dipancarkan pada proses seismogenik. Spektrum geomagnetik inilah yang

akan ditangkap, untuk mengetahui berbagai karakteristik dan anomali yang ada

pada gelombang tersebut (Wahyuningsih, 2017). Telah dilakukan pengamatan

bahwa frekuensi ULF (f < 10 Hz) diyakini sebagai metode yang paling

menjanjikan untuk memantau keaktifan kerak bumi, karena daya tembus dari

spektrum sinyal geomagnetik ini dapat dipertimbangkan dengan kedalaman

dimana aktivitas kerak bumi berlangsung dan fluktuasi konduktivitas elektrik di

bagian dalam bumi, sehingga kejadian di dalam bumi dapat dideteksi secara

langsung (Hamidi dkk, 2018). Panjang gelombang pada anomali ULF atau

anomali sinyal dengan frekuensi yang sangat rendah lebih panjang sehingga dapat

sampai ke permukaan. Spektrum ULF yang berasal dari aktivitas litosfer adalah

akibat dari gempabumi (Kawate dkk, 1998).

Untuk menganalisis anomali ULF sebagai prekursor gempa maka

digunakan indeks DST sebagai validasi untuk memastikan penyebab anomali

yang terjadi. Indeks DST digunakan untuk mengamati aktivitas geomagnetik yang

terdeteksi pada daerah ekuator (00 LU – 0

0 LS) dan daerah lintang rendah (30

0 LU

24

– 300 LS) (Saroso dkk, 2009). Untuk mengetahui anomali emisi ULF terlebih

dahulu harus menganalisis aktivitas badai matahari global sehingga diketahui

apakah anomali yang terjadi benar-benar merupakan efek dari aktivitas

seismogenik (Ibrahim dkk, 2012) .

2.6 Transformasi Wavelet

Menurut seorang ahli geologi yang berasal dari Prancis yaitu Jean Morlet

pada tahun 1980, wavelet adalah sebuah gelombang kecil dengan energi yang

terbatas dimana energinya terkonsentrasi dalam waktu atau ruang (Griffel dan

Daubechies, 1995). Tranformasi wavelet adalah Suatu proses yang digunakan

untuk menstransformasi karakteristik sinyal menjadi bentuk sinyal yang lain.

Seperti mentransfer karakter sinyal dalam bentuk waktu menjadi sinyal dalam

bentuk frekuensi (Ge, 2007). Seperti yang ditunjukan pada persamaan sebagai

berikut:

( ) ∑

(2.9)

Dimana :

: Skala Wavelet

N : Panjang deret waktu

: fungsi wavelet

: Indeks Waktu

menstransformasi karakteristik sinyal menjadi bentuk sinyal yang lain pada

transformasi wavelet dibutuhkan adanya Mother Wavelet. Mother wavelet dibagi

menjadi beberapa kelompok yaitu: haar wavelet, daubechies wavelet, cifletl

25

wavelet, symlet2 wavelet, meyer wavelet, morlet wavelet, dan maxican hat

wavelet (Muralikrishnan dkk, 2003). Seperti terlihat pada Gambar 2.5 dan salah

satu yang digunakan dalam menganalisis sinyal yaitu dengan morlet wavelet.

Gambar 2. 5 Kelompok mother wavelet : (a). Haar Wavelet, (b). Daubechies

Wavelet, (c). Cifletl Wavelet, (d). Symlet2 Wavelet, (e). Meyer, (f). Morlet

Wavelet, (g). Maxican Hat Wavelet. (Liu, 2010)

2.7 Morlet Wavelet

Morlet wavelet adalah wavelet yang terdiri dari eksponensial kompleks

yang dikalikan dengan fungsi Gaussian. Oleh karena itu, transformasi wavelet

Morlet telah banyak digunakan untuk mengidentifikasi osilasi periodik dari sinyal

(Werner, 2008). Morlet wavelet digunakan untuk mengeksplorasi frekuensi dan

hukum modulasi amplitudo dengan menggunakan fase transformasi wavelet

26

(WT). Hubungan antara wavelet morlet dengan frekuensi forier ditunjukan dengan

persamaan berikut :

( √

)

(2.10)

dimana adalah skala wavelet dan adalah frekuensi forier.

2.8 Spectral Density Ratio

Spectral Density Ratio merupakan perbandingan antara medan magnetik

sumbu horizontal dengan medan magnetic sumbu vertical (Febriani dkk, 2014).

Spectral Density Ratio digunakan untuk menentukan anomaly data geomagnetik.

Perbandingna medan magnet antara komponen arah vertical terhadap komponen

arah horizontal dinamakan dengan Spectral Density Ratio Z/H. sedangkan

perbandingan antara komponen arah vertical terhadap sudut deklinasi dinamakan

dengan Spectral Density Ratio Z/D. Dan untuk perbandingan medan magnet

antara komponen arah vertical terhadap gabungan dari seluruh komponen medan

magnet dinamakan dengan Spectral Density Ratio Z/G.

2.9 Fisika Dalam Al-Qur’an

Artinya:” karena itu mereka ditimpa gempa, Maka jadilah mereka mayat-mayat

yang bergelimpangan di tempat tinggal mereka”. (Q.S. Al-A’raf : 78).

27

Dalam ayat ini menjelaskan tentang azab yang Allah SWT turunkan

kepada umatnya yang ingkar terhadap Allah SWT, azab tersebut berupa berupa

petir yang dahsyat yang menggentarkan jantung manusia, menggoncangkan bumi

bagaikan gempa besar yang menghancurkan semua bangunan sehingga mereka

semuanya habis yang sedang berada di luar rumah (Hasyim, 2013)

Artinya: “Apabila bumi digoncangkan dengan goncangan (yang dahsyat)”. (Q.S.

Al-Zalzalat ayat: 1)

Ayat ini menjelaskan mengenai kejadian pada hari kiamat. Ketika hari itu

bumi digoncangkan oleh malaikat atas perintah dari Allah SWT dengan

guncangan yang dahsyat setelah Israfil meniupkan sangkakala pertama, dan bumi

telah mengeluarkan beban-beban berat yang dikandung-nya, baik kekayaan yang

ada di dalamnya atau mayat-mayat yang terkubur (Makmun-Abha, 2013).

Artinya:” Hai manusia, bertakwalah kepada Tuhanmu, sesungguhnya

kegoncangan hari kiamat itu adalah suatu kejadian yang sangat besar

(dahsyat). (Q.S. Al-Hajj ayat: 1)

Ayat ini menjelaskan bahwa mengimbau agar manusia mawas diri serta

menjaga diri-nya dari azab Allah SWT pada hari Kiamat dengan beriman dan

bertakwa. Ayat ini mengajak untuk selalu Bertakwa kepada Tuhanmu (Allah

SWT) dengan beriman dan melaksanakan perintah-Nya serta menjauhi larangan-

Nya; sungguh, meskipun kamu belum meng-alami, guncangan hari Kiamat itu

28

adalah suatu kejadian yang sangat besar, menyebabkan manusia takut, panik dan

tak tahu harus berbuat apa (Hasyim, 2013).

29

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Tempat Pelaksanaan : Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan

Indonesia (P2F-LIPI).Kawasan Komplek PUSPIPTEK

Serpong, Tangerang Selatan (Gambar 3.1).

Tanggal Pelaksanaan : 22 April – 30 Juli 2019

Waktu : 09.00 – 16.00 WIB

Gambar 3. 1 Gedung P2F-LIPI Serpong

3.2 Data

Pada penelitian ini data yang digunakan merupakan gata sekunder. Dimana

datanya berupa data data geomagnetik dan gempa bumi daerah Lebak Banten

30

pada bulan Januari hingga Februari 2018 yang diperoleh dari Badan Meteorologi,

Klimatologi dan Geofisika (BMKG)

3.3 Peralatan Pengolahan Data Penelitian

Peralatan yang digunakan pada proses pengolahan data antara lain sebagai

berikut:

1. Hardware

Pada penelitian ini Hardware yang digunakan yaitu laptop hp

(Laptop_GSH3PPH9) dengan RAM 4 GB dan menggunakan sistem oprasi

Linux Ubuntu 14.04 LTS untuk sarana mengaplikasikan perangkat lunak

Software Octave untuk melakukan pengolahan data. Untuk menulis laporan

pada penelitian ini sarana yang digunakan yaitu system oprasi Microsoft

Windows 10.

2. Software Generic Mapping Tools (GMT)

GMT adalah kumpulan sekitar 80 kode program berbasis open source untuk

memanipulasi data geografis dan cartesian (termasuk untuk filltering, analisis

kecenderungan (trend), gridding, proyeksi, dll.), dan menghasilkan ilustrasi

PostScript mulai dari plot x-y sederhana, peta kontur hingga digital surface

model dengan pencahayaan artifisial dalam pandangan perspektif 3D. Sistem

GMT dikembangkan pada akhir 1987 di Lamont-Doherty Earth Observatory,

Universitas Columbia oleh mahasiswa pascasarjana Paul Wessel dan Walter

H. F. Smith. Versi 1 secara resmi diperkenalkan ke ilmuwan di Lamont

Doherty pada bulan Juli 1988. GMT 1 tersebar dari mulut ke mulut ke

berbagai institusi lain di Amerika, Inggris, Jepang, dan Prancis. Dan sekarang

31

GMT digunakan oleh sepuluh ribu pengguna di seluruh dunia dalam berbagai

disiplin ilmu (Noviana, 2015)

3. Software Octave

Octave merupakan suatu perangkat lunak gratis (freeware) yang digunakan

untuk analisi komputasi numerik dan visualisasi data. Octave dirancang

sebagai tiruan dari Matlab. John W. Eaton (Universitas Texas) adalah orang

yang pertama kali menemukan software Octave. Hingga akhirnya sekarang

pengembangan dan pemeliharaan Octave dilakukan oleh beberapa orang

volunteer dari berbagai penjuru dunia (Arief, 2008).

4. Software Microsoft Office

Microsoft Office adalah perangkat lunak paket aplikasi perkantoran buatan

Microsoft. Pada penelitian ini Microsoft Office digunakan untuk pembuatan

laporan.

5. Flash Disk dan Hard Disk

Harddisk digunakan untuk penyimpanan OS (Operating System) atau

software utama yang ada pada computer. Sedangkan flashdisk merupakan

media yang digunakan untuk menyimpan data yang bersifat removable

(mudah untuk dipindahkan).

6. Perlengkapan alat tulis seperti buku, pulpen danlain sebagainya.

32

3.4 Pengolahan Data

Proses pengolahan data untuk menentukan adanya anomali geomagnetik

ULF atau tidak pada gempa bumi besar yang terjadi yaitu dilakukan dengan

beberapa proses yaitu antaralain sebagai berikut:

3.4.1 Ploting Sebaran Titik Gempa

Memploting sebaran titik gempa yang terjadi seluruhnya dari mulai gempa

paling kecil hingga gempa besar yang terjadi pada bulan Januari sampai

dengan bulan Feburuari 2018 di daerah Lebak, Banten. File yang

digunakan pada proses ploting sebaran titik gempa yaitu menggunakan file

berekstensi .bash yang diraning menggunakan software GMT.

3.4.2 Ploting Data Geomagnetik

Pada proses ini dilakukan ploting data geomagnetik disetiap hari, dari

bulan Januari hingga Februari 2018. Memploting data geomagnetik

dilakukan dengan dua tahapan yaitu memploting data untuk satu hari

penuh dan memploting data pada malam hari penuh. File yang digunakan

untuk melakukan ploting data geomagnetik ini menggunakan file

berekstensi .bash yang dirunning menggunakan software octav. Untuk

meminimalisir noise (gangguan) maka pada pengolahan data selanjutnya

dilakukan dengan menggunakan data pada malam hari penuh, karna data

pada siang hari lebih rentan terjadinya noise (gangguan).

33

3.4.3 Mengubah Data Dalam Bentuk Domain Frekuensi

Setelah dilakukan ploting data geomagnetik, data yang didapat masih data

dalam domain waktu, sedangkan untuk melakukan pengolahan ketahap

selanjutnya data yang dibutuhkan adalah data dalam domain frekuensi.

Salah satu metode yang dapat mengubah domain waktu ke domain

frekuensi adalah dengan menggunakan transformasi wavelet (WT). File

yang digunakan untuk melakukan ini yaitu menggunakan file berekstensi

.bash yang dirunning menggunakan software octav.

3.4.4 Menentukan Nilai Intensitas Medan Magnet

Setelah mendapatkan data geomagnetik dalam bentuk domain frekuensi,

maka proses pengolahan selanjutnya yaitu menentukan nilai intensitas

medan magnet dengan data tersebut. File yang digunakan untuk

melakukan proses menentukan nilai intensitas medan magnet yaitu

menggunakan file berekstensi .bash yang dirunning menggunakan

software octav.

3.4.5 Spectral Density Ratio

Untuk mendapatkan hasil yang lebih meyakinkan maka dilakukan proses

Spectral Density Ratio yang merupakan proses terakhir pada penelitian ini

karena pada proses ini yaitu pembuktian ada atau tidaknya perubahan

anomali geomagnetik ULF pada gempa besar yang terjadi. Proses Spectral

Density Ratio sendiri merupakan perbandingan medan magnet arah sumbu

vertikal terhadap medan magnet arah sumbu horizontal. File yang

digunakan untuk melakukan proses Spectral Density Ratio yaitu

34

menggunakan file berekstensi .bash yang dirunning menggunakan

software octav.

35

3.5 Tahapan Penelitian

Gambar 3.2 Tahapan Penelitian

Mulai

Data Geomagnetik

Data Satu Hari Penuh Data Satu Malam Penuh

Tranformasi Wavelet

Data dalam Domain Frekuensi (f)

Spectral Density Ratio

H, D, Z

Intensitas Medan Magnet

Z/H, Z/D, Z/G

Selesai

Data dalam Domain Waktu (s)

36

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sebaran Titik Gempa Pada Daerah Penelitian

Sebaran titik gempa dapat diketahui dengan melakukan plotting pada daerah

penelitian yang salah satunya dengan memanfaatkan software GMT Hawai.

Daerah tempat dilakukannya penelitian merupakan di Lebak, Banten yang berada

dipulau Jawa Indonesiad. Daerah ini memiliki kedalaman sekitar 1-100 km dan

terletak sekitar pada 1080

BT sampai dengan 1040

BT dan -5,50

LS sampai dengan

-80 LS. Stasiun pada daerah ini terletak pada 106,13

0 BT dan -6,11

0 LS.

Gempa bumi terjadi sebanyak 139 kejadian yang besarnya mulai dari 2

sampai 6,1 SR (M = 2-6,1 SR) terhitung dari bulan januari sampai dengan februari

2018. Setelah dilakukan plotting data dapat diketahui terdapat kejadian gempa

bumi besar dengan M = 6,1 SR. Gempa bumi besar terjadi pada tanggal 23 Januari

2018 ditandai dengan bulatan berwarna biru. Gempa tersebut terletak pada laut

jawa bagian selatan seperti terlihat pada peta (Gambar 4.1). Gempa tersebut

berkekuatan sebesar 6,1 SR (M = 6,1 SR) dengan kedalaman 46 km seperti

terlihat pada tabel 4.1 gempa bumi besar terjadi pada jarak 113,9 km dari stasiun

Banten.

37

Tabel 4.1 Gempa Besar yang terjadi pada bulan Januari-Februari 2018

No Tanggal Waktu Depth

(km) M Long Lat

Jarak dari Stasiun

Banten (km)

1 23/01/2018 13:34:53 46 6,1 106,04 -7,13 113,9875489

Gambar 4.1 Titik gempa bumi besar dengan M = 6.1 SR pada bulan Januari-

Februari 2018

Sumbu vertical (Y) pada peta daerah penelitian tanpa topografi merupakan

nilai latitude, sedangkan sumbu horizontal (X) pada peta tersebut merupakan nilai

longitude.

4.2 Plotting Data Geomagnetik

Proses plotting data dilakukan dengan menggunakan data satu hari penuh

dan data malam hari yang masih dalam domain waktu. Pada peroses ini digunakan

software Octave. Plotting data satu hari penuh bertujuan untuk mengetahui variasi

geomagnet harian sedangkan untuk ploting data malam hari bertujuan untuk

38

digunakan pada proses pengolahan data selanjutnya. Data pada satu hari penuh

tidak dapat digunakan untuk proses pengolahan data selanjutnya dikarnakan

besar kemungkinan akan terdapat noise seperti yang terlihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Contoh variasi geomagnetik harian yang terdapat noise pada 31

Januari 2018. Panel pertama merupakan medan magnet komponen X, panel kedua

medan magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet komponen Z

Sebagai contoh data satu hari penuh pada tanggal 31 Januari 2018 terdapat

beberapa noise yang menyebabkan adanya perubahan garis grafik variasi

geomagnetik harian yang tidak stabil. Berbeda dengan data satu hari penuh, data

malam hari pada tanggal 31 Januari 2018 terlihat pada Gambar 4.3 grafik variasi

geomagnetik harian terlihat stabil hal ini menandakan tidak terdap banyak nois.

Data yang terdapat banyak noise jika tetap digunakan pada proses pengolahan

data selanjutnya maka akan berpengaruh pada hasil akhir yang besar

kemungkinan tidak sempurna atau tidak tepat.

39

Gambar 4.3 Contoh variasi geomagnetik data malam hari pada 31 Januari 2018.

Panel pertama merupakan medan magnet komponen X, panel kedua medan

magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet komponen Z

Proses plotting data geomagnetik yang digunakan sebagai contoh yaitu

pada 21 Januari 2018. Hasil yang didapatkan dari proses plotting data

geomagnetik pada satu hari penuh 21 Januari 2018 menunjukan gambar berupa

tiga panel dengan komponen X, Y dan Z. Pada arah vertikal atau sumbu y setiap

masing-masing panel menunjukan nilai magnetik (nT). Sedangkan garis berupa

grafik yang naik turun berwarna ungu menunjukan variasi geomagnetik.

40

Gambar 4.4 Contoh variasi geomagnetik harian pada 21 Januari 2018. Panel

pertama merupakan medan magnet komponen X, panel kedua medan magnet

komponen Y dan panel ketiga medan magnet komponen Z

Pada arah horizontal atau sumbu x setiap masing-masing panel

menunjukan hasil waktu dalam satu hari penuh yang dimulai dari pukul 00.00 UT

sampai 24.00 UT dan apabila diubaah kedalam Waktu Indonesia Barat (WIB)

maka UT + 07.00 sehingga menjadi 07.00 WIB sampai 07.00 WIB. Sedangkan

untuk Waktu Indonesia Tengah (WITA) UT + 08.00 maka menjadi 08.00 WITA

sampai 08.00 WITA. Dan untuk Waktu Indonesia Timur (WIT) yaitu UT + 09.00

sehingga menjadi 09.00 WIT sampai 09.00 WIT.

41

Gambar 4.5 Contoh variasi geomagnetik data malam hari pada 31 Januari 2018.

Panel pertama merupakan medan magnet komponen X, panel kedua medan

magnet komponen Y dan panel ketiga medan magnet komponen Z

Sedangkan proses data geomagnetik malam hari pada 21 Januari 2019

pada sumbu x setiap masing-masing panel untuk hasil waktu yang dimulai dari

pukul 16.00 UTC sampai 21.00 UTC dan apabila diubah kedalam Waktu

Indonesia Barat (WIB) maka UTC + 07.00 sehingga menjadi 23.00 WIB sampa

04.00 WIB. Sedangkan apabila diubah ke dalam Waktu Indonesia Tengah

(WITA) maka UTC + 08.00 sehingga menjadi 00.00 WITA sampai 05.00 WITA.

Dan apabila diubah kedalam Waktu Indonesia Timur (WIT) maka UTC + 09.00

sehingga menjadi 01.00 WIT sampai 06.00 WIT.

4.3 Transformasi Wavelet

Tahapan pengolahan data berikutnya bertujuan untuk mengetahui dominan

frekuensi. Data yang digunakan untuk mengetahui dominan prekuensi merupakan

42

data dalam domain frekuensi. Sedangkan data yang didapat dari pengolahan

sebelumnya merupakan data malam hari yang masih dalam data domain waktu.

Salah satu metode yang dapat mengubah data domain waktu kedalam data domain

frekuensi merupakan dengan menggunakan transformasi wavelet (WT). Hasil dari

proses pengubahan data dalam domain waktu ke data dalam domain frekuensi

dengan menggunakan transformasi wavelet sebagai contoh pada 21 Januari 2018

didapat berupa gambar spectrogram yang terlihat pada Gambar 4.6 dengan

komponen H. D, dan Z.

Gambar 4.6 Contoh spectrogram wavelet data malam hari pada 21 Januari

2018. Panel pertama komponen H, panel kedua komponen D dan komponen Z.

43

Gambar diatas merupakan hasil gambar spektogram gabungan antara 3

komponen yaitu H, D, dan Z. Masing-masing spektogram komponen pada arah

sumbu x terdapat panjang deret waktu dan pada masing-masing spektogram

komponen arah sumbu y merupakan terdapat nilai periode. Persegi panjang

merupakan tanda batas daerah yang akan dianalisis pada tahap selanjutnya. Pada

tahapan selanjutnya daerah yang dianalisis hanya yang berada dalam daerah

persegipanjang. Hal ini disebabkan karena data pada 30 menit pertama dan 30

menit terakhir adalah efek tepi. Efek tepi merupakan suatu gangguan atau noise

yang berupa noise buatan ataupun noise alami dan juga efek perkalian pada proses

potting data yang mana apabila tetap digunakan maka hasil yang diperoleh akan

berupa nilai takterhingga ( ). Noise buatan sendiri merupakan gangguan yang

ditimbulkan dari manusia seperti suara kendaraan dan lain sebagainya. Sedangkan

noise alami merupakan gangguan yang ditimbulkan dari alam seperti radiasi

matahari atau juga bintik matahari, petir dan lain sebagainya.

Gambar 4.7 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen H

pada 21 Januari 2018.

44

Spectrogram di atas menunjukan data dalam domain frekuensi untuk

komponen H. komponen H merupakan komponen horizontal.

Gambar 4.8 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen D

pada 21 Januari 2018.

Spektrogram di atas menunjukan data dalam domain frekuensi untuk

komponen D yang merupakan komponen deklinasi. Komponen deklinasi adalan

sudut antara komponen horizontal dengan utara geografis. Sedangkan spectrogram

di bawah pada Gambar 4.9 menunjukan data dalam domain frekuensi untuk

komponen Z. komponen Z merupakan komponen vertikal.

45

Gambar 4.9 Contoh spectrogram wavelet data malam hari komponen Z

pada 21 Januari 2018.

Persegi panjang kecil yang terletak dipojok kiri bawah merupakan

petunjuk nilai energy yang dapat kita tentukan dari warna. Warna ungu

menunjukan nilai energy sekitar 0 – 10 nT2/Hz. Warna biru menunjukan nilai

energy sekitar 11 – 30 nT2/Hz. Warna hijau toska menunjukan nilai energy sekitar

31 – 50 nT2/Hz. Warna hujau menunjukan nilai energy sekitar 51- 70 nT

2/Hz.

Warna orange menunjukan nilai energy sekitar 71 – 90 nT2/Hz. sedangkan warna

merah menunjukan nilai energy sekitar 91 – 100 nT2/Hz. Dari ketiga spektogram

komponen H, D dan Z frekuensi dominan yang digunakan yaitu 0,02 Hz. Dengan

demikian warna yang digunakan yaitu ungu dan biru yang mempunyai nilai

energy sekitar 0 – 20 nT2/Hz.

46

4.4 Intensitas Medan Magnet

Proses sebelumnya merupakan proses merubah data dalam domain waktu

menjadi data dalam domain frekuensi dengan menggunakan transformasi wavelet.

Hasil yang digunakan merupakan nilai frekuensi dominan yaitu sebesar 0,02 Hz.

pada proses ini dari nilai frekuensi dominan pada tahap sebelumnyaa didapat hasil

berupa gambar yang terdiri dari 4 panel. Panel pertama merupakan intensitas

medan magnet komponen H, panel kedua merupakan intensitas medan magnet

komponen D, panel ketiga merupakan intensitas medan magnet komponen Z dan

panel keempat merupakan indeks Dst. Intensitas medan magnet komponen H

merupakan intensitas medan magnet untuk komponen horizontal yang besar

medan magnetnya searah dengan bidang utara magnetik. Sedangkan intensitas

medan magnet komponen D merupakan deklinasi atau sudut yang berada diantara

utara magnetik (komponen horizontal) dengan utara geografis. Untuk intensitas

medan magnet komponen Z merupakan intensitas medan magnet untuk komponen

vertikal. Panel keempat terdapat indeks Dst yang merupakan nilai badai magnetik.

Sumbu x (arah horizontal) pada masing masing panel menunjukan waktu

pengambilan data selama periode bulan Januari samapai dengan bulan Februari

2018. Sedangkan sumbu y (arah vertikal) menunjukan hasil nilai intensitas medan

magnet pada panel H, D, Z dan juga menunjukan hasil nilai indeks Dst pada panel

Dst. Bulat-bulat kecil yang berwarna merah merupakan nilai rata-rata harian

intensitas medan magnetik selama periode penelitian yaitu dari bulan Januari

sampai dengan Februari 2018. Grafik yang berwarna ungu pada panel indeks Dst

merupakan nilai indeks dari aktifitas geomagnetik untuk menentukan apakah

47

terdapat badai magnetik atau tidak ada badai magnetik. Apabila grafik pada panel

Dst menunjukan nilai indeks Dst melebihi 45 atau kurang dari -45 maka pada data

geomagnetik terdapat badai magnetik.

Gambar 4.10 Intensitas medan magnet pada frekuensi 0,02 Hz selama bulan

Januari-Februari 2018. Panel satu merupakan intensitas medan magnet komponen

H, panel kedua intensitas medan magnetic komponen D, panel ke tiga intensitas

medan magnetic komponen Z dan panel keempat merupakan indeks Dst

Pada Gambar 4.10 terdapat tiga segitiga berwarna hitam. Segitiga

berwarna hitam tersebut merupakan tanda terjadinya gempa bumi terbesar yang

terjadi pada bulan Januari hingga Februari 2018. Gempa bumi terbesar yang

terjadi selama periode penelitian yaitu dari bulan Januari sampai dengan Februari

2018 terjadi pada 23 Januari 2018 dengan M = 6,1 SR. setelah dilakukan

pengamatan pada hasil gambar yang diperoleh, dapat dikatakan bahwa tidak

adanya perubahan kenaikan yang signifikan pada intensitas medan magnet yang

48

menunjukan adanya anomali magnetik sebelum gempa besar terjadi. Sedangkan

untuk nilai indeks Dst pada grafik panel Dst juga tidak lebih dari 45 dan tidak

kurang dari -45. Dengan demikian selama periode penelitian yaitu bulan Januari

sampai dengan Februari tidak terdapat badai magnetik. Dikarnakan tidak adanya

hasil yang menunjukan adanya anomali magnetik sebelum gempa besar terjadi

maka dari itu, dilakukan peninjauan lebih lanjut untuk proses selanjutnya dengan

menggunakan metode Spectral Density Ratio.

4.5 Spectral Density Ratio

Spectral Density Ratio merupakan perbandingan antara sumbu vertical

dengan sumbu horizontal. Proses perbandingan Spectral Density Ratio merupakan

tahapan terakhir dari proses pengolahan data pada penelitian ini. Proses ini juga

menggunakan nilai dominan frekuensi sebesar 0,02 Hz. Hasil yang didapat pada

proses ini berupa gambar 4 panel. Panel pertama merupakan Spectral Density

Ratio komponen Z/H, panel kedua merupakan Spectral Density Ratio komponen

Z/D, panel ketiga merupakan Spectral Density Ratio komponen Z/G dan panel

keempat merupakan indeks Dst. Sumbu x (arah horizontal) pada masing masing

gambar panel menunjukan wkatu periode penelitian yaitu selama bulan Januari

sampai dengan Februari 2018. Sumbu y (arah vertikal) menunjukan nilai Spectral

Density Ratio pada masing masing komponen Spectral Density Ratio Z/H, Z/D,

dan Z/G dan juga terdapat nila indek Dst pada panel Dst.

Spectral Density Ratio komponen Z/H merupakan perbandingan medan

magnet komponen vertikal terhadap komponen horizontal. Spectral Density Ratio

komponen Z/D merupakan perbandingan medan magnet komponen vertikal

49

terhadap sudut deklinasi. Spectral Density Ratio komponen Z/G merupakan

perbandingan medan magnet komponen vertikal terhadap gabungan dari seluruh

komponen medan magnet. Bulat-bulat kecil yang berwarna merah dengan arah

horizontal merupakan nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio selama bulan

Januari sampai dengan Februari 2018.

Gambar 4.11 Perbandingan medan magnet untuk frekuensi 0,02 Hz selama bulan

Januari –Februari 2018. Panel pertama merupakan Spectral Density Ratio Z/H,

panel kedua Spectral Density Ratio Z/D, panel ketiga Spectral Density Ratio Z/G

dan panel keempat merupakan indeks Dst

Grafik yang berwarna ungu pada panel indeks Dst merupakan nilai indeks

dari aktifitas geomagnetik untuk menentukan apakah terdapat badai magnetik atau

tidak ada badai magnetik. Data geomagnetik dapat dikatakan terdapat badai

magnetik apabila nilai indeks Dst lebih dari 45 atau kurang dari -45. Segitiga

50

berwarna hitam menunjukan gempa bumi tebesar yang terjadi selama Januari

sampai dengan Februari 2018. Gempa bumi terbesar yang terjadi selama periode

penelitian yaitu pada tanggal 23 Januari 2018 dengan M = 6,1 SR. Garis kecil

berwarna hitam dengan arah vertikal menunjukan gempa bumi terbesar yang

terjadi selama bulan Januari sampai dengan Februari. Garis yang berwarna ungu

dengan arah horizontal menunjukan rata-rata +3 untuk ambang batas anomali

pada setiap komponen. Nilai rata-rata 3 didefinisikan sebagai sinyal transien

yang berguna untuk ambang batas perubahan anomali. Tujuan dari garis ambang

batas ini merupakan untuk menentukan pada titik berapakah ambang batas

perubahan anomali ditentukan untuk prediksi gempa bumi dengan melakukan

perhitungan nilai rata-rata dan nilai . Dimana merupakan standar deviasi. Nilai

rata-rata Spectral Density Ratio untuk ambang batas yang digunakan pada

penelitian ini adalah +3 , dikarenakan datanya stabil.

Setelah dilakukan pengamatan pada Gambar 4.11 perbandingan medan

magnet dengan frekuansi 0,02 Hz menunjukan adanya kenaikan anomali medan

magnetik yang signifikan sebelum terjadinya gempa bumi besar. Kenaikan

anomali medan magnetik sebelum gempa terjadinya bumi besar terdapat pada

panel Spectral Density Ratio komponen Z/H, Spectral Density Ratio komponen

Z/D dan Spectral Density Ratio komponen Z/G. untuk perbandingan medan

magnet yang akan digunakan merupakan Spectral Density Ratio komponen Z/G.

Hal ini dikarnakan Spectral Density Ratio komponen Z/D anomali medan

magnetnya lebih terlihat dengan nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio pada

hari ke-12 mengalami kenaikan hingga melewati garis ambang batas.

51

Gambar 4.12 Analisa anomali medan magnet pada frekuansi 0,02 Hz selama

bulan Januari-Februari 2018. Panel pertama merupakan Spectral Density Ratio

Z/G dan panel kedua merupakan indeks Dst

Garis hitam vertikal pada Gambar 4.12 menunjukan terjadinya gempa

bumi terbesar yaitu pada tanggal 23 Januari 2018 dengan M = 6,1 SR. terlihat

pada gambar bahwa terjadi aktifitas nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio

mengalami kenaikan yang dimulai dari hari ke-6 sebesar 0,6 nT2/Hz, dan kenaikan

terbesar terjadi pada hari ke-12 dengan nilai rata-rata harian Spectral Density

Ratio sebesar 1,5 nT2/Hz. Pada hari ke-12 aktifitas nilai rata-rata harian Spectral

Density Ratio mengalami kenaikan yang sangat signifikan hingga melewati garis

ambang batas berwarna ungu. Setelah hari ke-12 hari-hari berikutnya juga

mengalami kenaikan sampai dengan hari terjadinya gempa bumi besar yaitu pada

hari ke- 23 dengan nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio sebesar 0,55

nT2/Hz. Berlanjut ke hari-hari berikutnya setelah gempa bumi besar terjadi

aktifitas nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio mengalami perubahan sampai

dengan hari ke-46 dengan nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio sebesar 1,0

nT2/Hz, dan setelah hari ke-56 aktifitas nilai rata-rata harian Spectral Density

52

Ratio penurunan kembali. Dengan demikian sebelum terjadinya gempa bumi

besar ada perubahan anomali geomagnetik Ultra Low Frequency (ULF). Untuk

indeks Dst dilihat dari grafik yang ada pada gambar dapat dikatakn bahwa nilai

indek Dst tidak ada yang lebih dari 45 dan tidak ada yang kurang dari -45. Dengan

demikian maka aktifitas geomagnetik tidak mengarah terjadinya badai magneti.

53

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa dari

hasil analisis dengan menggunakan Spectral Density Ratio berdasarkan hubungan

empiris antara besarnya dan jarak yang dapat dideteksi, sebelum terjadinya gempa

bumi besar pada 23 Januari 2018 adanya perubahan anomali geomagnetik Ultra

Low Frequency (didahului oleh anomali geomagnetik). Hal itu terlihat dengan

adanya perubahan nilai rata-rata harian Spectral Density Ratio. Nilai indeks Dst

(Disturbance Strom Time) tidak menunjukan adanya badai magnetik yang terjadi

selama periode penelitian yaitu dari bulan Januari sampai dengan Februari 2018.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan berdasarkan dari penelitian ini yaitu perlu

dilakukannya pengembangan penelitian tentang prekursor gempa bumi data

magnetik dengan menggunakan metode yang lainnya.

54

DAFTAR PUSTAKA

Arief, S. 2008. Pengenalan GNU Octave.

Bemmelen, RW Van. 1949. “Geology of Indonesia Vol-IA.”

Broto, S. dan Putranto T.T. 2011. Aplikasi Metode Geomagnet Dalam Eksplorasi

Panasbumi.

Daryono . 2010. Aktivitas Gempabumi Tektonik Di Yogyakarta Menjelang Erupsi

Merapi 2010. Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (Bmkg).

Dixey, F., Don L. and Florence J. L. 1961. The World of Geology. The

Geographical Journal.

Drake, E. T. 1976. Geology. Alfred Wegener’s Reconstruction of Pangea.

Febriani, F., Han, P., Yoshino, C., Hattori, K., Nurdiyanto, B., Effendi, N.,

Maulana, I., Suhardjono and Gaffar, E. 2014. “Ultra Low Frequency (ULF)

Electromagnetic Anomalies Associated with Large Earthquakes in Java

Island, Indonesia by Using Wavelet Transform and Detrended Fluctuation

Analysis.” Natural Hazards and Earth System Sciences 14 (4): 789–98.

Frasher-Smith, A C., Bernardi, A., McGrill, P. R., Ladd, M. E., Helliwel. R. A., &

Villard, J. G. 1990. Low-Frequency Magnetic Field Measurements Near The

Epicenter Of The Ms. 7.1 Loma Prieta Eartquake. Journal Geophisical

Research Letter, Vol. 16, No. 9, 1465-1468.

Ge, Z. 2007. Significance Tests for the Wavelet Power and the Wavelet Power

Spectrum. Annales Geophysicae.

Griffel, D. H., and Daubechies I. 1995. Ten Lectures on Wavelets. The

Mathematical Gazette.

Hamidi, M., Namigo, E. L., and Ma’muri. 2018. Identifikasi Anomali Sinyal

Geomagnetik Ultra Low Frequency Sebagai Prekursor Gempa Bumi Dengan

55

Magnitudo Kecil Di Wilayah Kepulauan Nias.JURNAL ILMU FISIKA |

UNIVERSITAS ANDALAS.

Hasyim, B. 2013. Islam Dan Ilmu Pengetahuan ( Pengaruh Temuan Sains

Terhadap Perubahan Islam ).

Hayakawa, M. 1999. Atmospheric and Inospheric Electromagnetic Phenomena

Associated With Eartthquakes. Tokyo Terra Science Publishing Company.

Ibrahim, Gunawan, Suaidi Ahadi, and Sarmoko Saroso. 2012. Karakteristik Sinyal

Emisi Ulf Yang Berhubungan Dengan Prekursor Gempabumi Di Sumatera,

Studi Kasus: Gempabumi Padang 2009 Dan Gempabumi Mentawai 2010.

Jurnal BMKG.

Johnston, M. J.S. 1997. “Review of Electric and Magnetic Fields Accompanying

Seismic and Volcanic Activity.” Surveys in Geophysics 18 (5): 441–75.

Kawate, R., Molchanov, O. A., and Hayakawa, M. 1998. “Ultra-Low-Frequency

Magnetic Fields during the Guam Earthquake of 8 August 1993 and Their

Interpretation.” Physics of the Earth and Planetary Interiors.

Liu, C. 2010. A Tutorial Of The Wavelet Transform.

Makmun-Abha, M. 2013. GEMPA BUMI DALAM AL-QUR’AN (Tafsir

Tematik). ESENSIA: Jurnal Ilmu-Ilmu Ushuluddin.

Matthews, W. H. 1963. “The Geologic Story of Longhorn Cavern.” Guidebook

Bureau of Economic Geology, University of Texas at Austin, Report.

McCaffrey, R. 2009. The Tectonic Framework of the Sumatran Subduction Zone.

Annual Review of Earth and Planetary Sciences.

Melton, F. A. 1925. The Origin of Continents and Oceans.

Molchanov, O. 2008. Social Tension as Precursor of Large Damaging Earthquake:

Legend or Reality?. Natural Hazards and Earth System Sciences.

56

Muralikrishnan, B., Shengyu, F. and Raja, J. 2003. Engineering Surface Analysis

with Different Wavelet Bases. Journal of Manufacturing Science and

Engineering, Transactions of the ASME.

Noor, D. 2009. Program Studi Teknik Geologi. Pengantar Geologi, no. 2009: 279.

Noviana, R. A. 2015. Menampilkan Peta Persebaran Focal Mechanism Gempa

Bumi Tahun 1976-2015 Di Region Bbmkg Wilayah Iv Indonesia, 1–28.

Pawirodikromo, W. 2014. Engineering Characteristics of the 2006 Yogyakarta

Earthquake Ground Motions and Its Implication on the Inelastic Response of

RC Structure. In Procedia Engineering.

Prager, E. J. 2007. Bumi Murka. Sains dad Sifat Gempa Bumi, Gunung Berapi

dan Tsunami. Bandung. Miles Kelly.

Raymond, C. A., and Richard, J. B. 1995. Crustal Magnetic Anomalies. Reviews

of Geophysics.

Saroso, S. K., Hattori, H., Ishikawa, Y., Ida, R., Shirogane, M., Hayakawa, K.,

Yumoto, K., Shiokawa and Nishihashi, M. 2009. ULF Geomagnetic

Anomalous Changes Possibly Associated with 2004-2005 Sumatra

Earthquakes. Physics and Chemistry of the Earth.

Sukandarrumidi. 1986. Neogene Foraminifera from the Rembang Basin, East

Java, Indonesia. PQDT - UK & Ireland.

Sunarjo, Sugeng, P., & Taufik M. 2012. Gempabumi Edisi Populer.

Telford, W. M., Geldart L. P., Sheriff R. E., 1976. Excerpts from Preface to the

First Edition. In Applied Geophysics.

Telford, W. M. 1990. Telford - Applied Geophysics. Book.

Wahyuningsih, U. 2017. Analisis Anomali Sinyal Ultra Low Frequency

Berdasarkan Data Pengukuran Geomagnetik Sebagai Indikator Prekursor

Gempabumi Wilayah Lampung Tahun 2016. Kementerian Riset, Teknologi

57

Dan, Pendidikan Tinggi, Universitas Lampung, Fakultas Teknik, Jurusan

Teknik Geofisika.

Werner, R. 2008. The Latitudinal Ozone Variability Study Using Wavelet

Analysis. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.

Bock, A. Y., Prawirodirdjo, L., Genrich, J. F., Stevens, C. W., McCaffrey, R.,

Subarya, C., Puntodewo, S. S. and Calais, E. 2003. “Crustal Motion in

Indonesia from Global Positioning System Measurements.” Journal of

Geophysical Research. https://doi.org/10.1029/2001JB000324.

Yusdesra, O., Namigo E. L., Dian, M. Y. 2018. Analisis Anomali Geomagnetik

Ultra Low Frequency (ULF) Sebagai Prekursor Gempa Bumi Pada Gempa

Sumatera 2016. Jurnal Ilmu Fisika, Universitas Andalas.

58

LAMPIRAN

Lampiran 1

Data Gempa Bumi Bulan Januari 2018

NO Date Longitude Latitude Mag Depth

1 2018-01-01 106.83 -6.9 3.3 10

2 2018-01-02 104.51 -5.27 3.1 82

3 2018-01-03 106.66 -7.47 2.8 36

4 2018-01-03 104.67 -5.93 3.2 41

5 2018-01-04 104.91 -6.65 3.3 26

6 2018-01-08 104.77 -6.51 3.7 27

7 2018-01-10 106.64 -7.75 3 84

8 2018-01-10 105.75 -7.04 3.8 100

9 2018-01-10 106.82 -7.49 2.7 48

10 2018-01-11 106.8 -7.25 3.8 59

11 2018-01-13 107.3 -7.85 3.7 10

12 2018-01-15 107.72 -7.41 2.7 10

13 2018-01-15 106.3 -6 2.9 14

14 2018-01-15 105.93 -7.86 3.4 10

15 2018-01-16 106.72 -7.66 3.4 27

16 2018-01-17 105.24 -5.66 3.5 10

17 2018-01-19 106.84 -7.71 2.6 19

18 2018-01-19 106.74 -7.58 2.8 27

19 2018-01-20 107.19 -7.38 3.7 98

20 2018-01-21 106.58 -7.97 3.6 10

21 2018-01-21 107.03 -7.75 2.3 22

22 2018-01-23 106.04 -7.13 6.1 46

23 2018-01-23 106.26 -7.26 4.4 20

24 2018-01-23 106.09 -7.16 4 23

25 2018-01-23 106.12 -7.13 3.7 29

26 2018-01-23 106.21 -7.07 3.3 28

27 2018-01-23 106.08 -7.21 4.1 19

28 2018-01-23 106.01 -7.16 4.3 20

29 2018-01-23 106.07 -7.11 3.5 28

30 2018-01-23 105.98 -7.26 3.2 33

31 2018-01-23 105.95 -7.06 3 27

32 2018-01-23 106.18 -7.2 3 23

59

33 2018-01-23 106.01 -7.23 3.1 19

34 2018-01-23 106.2 -7.21 2.8 26

35 2018-01-23 106.14 -7.13 3.5 22

36 2018-01-23 106.14 -7.06 2.9 29

37 2018-01-23 105.98 -7.19 3.8 19

38 2018-01-23 106.11 -7.2 4.8 32

39 2018-01-23 106.12 -7.22 4.3 27

40 2018-01-23 106.19 -7.14 2.8 33

41 2018-01-23 106.13 -7.17 3.3 28

42 2018-01-23 106.08 -7.15 2.9 16

43 2018-01-23 106.08 -7.19 3.2 21

44 2018-01-23 106.09 -7.23 4 28

45 2018-01-23 106.17 -7.09 3 33

46 2018-01-23 106.09 -7.24 4.1 37

47 2018-01-23 106.12 -7.25 3.4 32

48 2018-01-23 106.09 -7.27 3.7 32

49 2018-01-23 106.12 -7.21 4.1 33

50 2018-01-23 106.05 -7.22 3.6 29

51 2018-01-23 106.15 -7.13 3 33

52 2018-01-23 106.08 -7.21 4.2 41

53 2018-01-23 106.05 -7.16 3.8 32

54 2018-01-23 106.15 -7.15 2.9 36

55 2018-01-23 106.08 -7.14 3 32

56 2018-01-23 106.24 -7.24 2.5 25

57 2018-01-23 106.15 -7.17 2.9 28

58 2018-01-23 106.11 -7.22 4.2 25

59 2018-01-23 106.16 -7.2 2.7 26

60 2018-01-23 106.26 -7.11 2.7 10

61 2018-01-23 105.97 -7.08 3 31

62 2018-01-23 106.1 -7.16 3.6 21

63 2018-01-23 106.13 -7.03 3.3 28

64 2018-01-23 106.05 -7.21 3.5 39

65 2018-01-23 106.04 -7.18 3.7 31

66 2018-01-23 106.01 -7.25 3.2 19

67 2018-01-24 105.98 -7.23 4.4 11

68 2018-01-24 105.99 -7.21 4.9 46

69 2018-01-24 106.01 -7.16 3.4 17

70 2018-01-24 106.08 -7.23 4 27

71 2018-01-24 106.12 -7.13 3 47

60

72 2018-01-24 105.52 -7.57 3 58

73 2018-01-25 106.55 -6.56 2.7 10

74 2018-01-25 106.2 -7.09 2.9 25

75 2018-01-25 106.08 -7.11 3.3 19

76 2018-01-26 106.05 -7.19 5.2 30

77 2018-01-26 106.04 -7.19 5 30

78 2018-01-26 106.9 -7.37 3 96

79 2018-01-26 105.9 -7.25 3.5 10

80 2018-01-26 106.15 -7.28 2.5 25

81 2018-01-27 106.06 -7.13 3.8 21

82 2018-01-28 106.16 -7.86 3.3 10

83 2018-01-28 106.2 -7.01 3.1 19

84 2018-01-29 105.47 -6.01 3.3 10

85 2018-01-29 105.34 -6.54 4.3 19

86 2018-01-29 106.1 -7.09 2.8 33

87 2018-01-29 106.06 -7.15 3 31

88 2018-01-30 106.23 -7.2 3 25

89 2018-01-30 107 -7.94 3.5 28

90 2018-01-30 104.59 -6.45 4.1 25

Data Gempa Bumi Bulan Februari 2018

NO Date Longitude Latitude Mag Depth

1 2018-02-01 106.46 -7.8 4 14

2 2018-02-03 106.46 -7.07 3.1 35

3 2018-02-03 106.19 -7.19 2.8 39

4 2018-02-03 105.95 -7.26 4.5 10

5 2018-02-04 107.36 -7.87 2.4 21

6 2018-02-05 106.88 -7.29 2.6 10

7 2018-02-05 106.15 -7.12 3 30

8 2018-02-05 107.72 -7.22 2.7 12

9 2018-02-06 104.59 -5.27 2.8 78

10 2018-02-08 105.57 -5.79 3.2 19

11 2018-02-09 104.61 -6.02 3.8 71

12 2018-02-09 104.13 -5.98 3.5 10

13 2018-02-10 106.35 -7.47 3.5 26

14 2018-02-11 105.96 -7.17 3.5 29

61

15 2018-02-11 106.06 -7.16 3.1 32

16 2018-02-12 106.17 -7.03 3.1 11

17 2018-02-16 105.93 -7.81 3.8 10

18 2018-02-16 106.25 -7.29 3 10

19 2018-02-16 105.85 -7.81 5.1 10

20 2018-02-16 106.14 -7.55 2.9 10

21 2018-02-16 106.32 -7.72 3.8 64

22 2018-02-16 106.45 -7.87 5 49

23 2018-02-16 106.02 -7.52 2.8 27

24 2018-02-16 105.86 -7.81 4.6 10

25 2018-02-16 105.93 -7.75 3.9 30

26 2018-02-17 105.46 -6.01 3.7 10

27 2018-02-17 105.5 -6.02 3.7 10

28 2018-02-17 105.45 -5.98 3.2 10

29 2018-02-17 106.17 -7.1 4.1 10

30 2018-02-17 107.71 -7.25 2.9 10

31 2018-02-18 106.67 -7.62 4.5 10

32 2018-02-18 105.59 -6.61 4 10

33 2018-02-18 106.06 -7.17 3.2 26

34 2018-02-18 107.01 -7.04 2.3 10

35 2018-02-18 106.04 -7.81 3 28

36 2018-02-18 107.83 -7.85 2.2 10

37 2018-02-19 107.04 -7.86 2.6 30

38 2018-02-19 106.1 -7.16 3.8 32

39 2018-02-19 106.5 -7.89 3.8 10

40 2018-02-22 105.26 -7.05 3.2 10

41 2018-02-25 107.09 -7.94 2.4 32

42 2018-02-25 106.33 -7.88 3.8 10

43 2018-02-26 106.54 -7.86 3.1 10

44 2018-02-26 106.02 -7.45 4.6 10

45 2018-02-27 106.67 -6.73 2.9 14

46 2018-02-27 106.35 -6.43 3.2 10

47 2018-02-27 106.97 -7.11 2.2 10

48 2018-02-27 106.9 -7.2 2.6 10

49 2018-02-27 105.17 -7.03 3.5 10

62

Lampiran 2

Data Geomagnetik Satu Hari Penuh dan Data Geomagnetik Malam Hari Bulan

Januari Sampai dengan Februari 2018

Tanggal Data Geomagnetik Satu Hari

Penuh

Data Geomagnetik Malam Hari

1 Januari 2018

2 Januari 2018

3 Januari

2018

4 Januari

2018

63

5 Januari

2018

6 Januari

2018

7 Januari

2018

8 Januari

2018

9 Januari

2018

10

Januari

2018

64

11

Januari

2018

12

Januari

2018

13

Januari

2018

14

Januari

2018

16

Januari

2018

65

17

Januari

2018

18

Januari

2018

19

Januari

2018

20

Januari

2018

21

Januari

2018

66

22

Januari

2018

23

Januari

2018

24

Januari

2018

25

Januari

2018

26

Januari

2018

67

27

Januari

2018

28

Januari

2018

29

Januari

2018

30

Januari

2018

31

Januari

2018

68

1

Februari

2018

2

Februari

2018

3

Februari

2018

4

Februari

2018

5

Februari

2018

69

6

Februari

2018

7

Februari

2018

8

Februari

2018

9

Februari

2018

10

Februari

2018

70

11

Februari

2018

12

Februari

2018

13

Februari

2018

14

Februari

2018

15

Februari

2018

71

16

Februari

2018

17

Februari

2018

18

Februari

2018

19

Februari

2018

20

Februari

2018

72

21

Februari

2018

22

Februari

2018

23

Februari

2018

24

Februari

2018

25

Februari

2018

73

Lampiran 3

Spektogram H, D, dan Z Data Malam Hari

Tanggal H D Z

1 Januari 2018

2 Januari

2018

3 Januari

2018

4 Januari

2018

5 Januari

2018

74

6 Januari

2018

7 Januari

2018

8 Januari

2018

9 Januari

2018

10

Januari

2018

11

Januari

2018

75

12

Januari

2018

13

Januari

2018

14

Januari

2018

16

Januari

2018

17

Januari

2018

18

Januari

2018

76

19

Januari

2018

20

Januari

2018

21

Januari

2018

22

Januari

2018

23

Januari

2018

24

Januari

2018

77

25

Januari

2018

26

Januari

2018

27

Januari

2018

28

Januari

2018

29

Januari

2018

30

Januari

2018

78

31

Januari

2018

1

Februari

2018

2

Februari

2018

3

Februari

2018

4

Februari

2018

5

Februari

2018

79

6

Februari

2018

7

Februari

2018

8

Februari

2018

9

Februari

2018

10

Februari

2018

11

Februari

2018

80

12

Februari

2018

13

Februari

2018

14

Februari

2018

15

Februari

2018

16

Februari

2018

17

Februari

2018

18

Februari

2018

81

19

Februari

2018

20

Februari

2018

21

Februari

2018

22

Februari

2018

23

Februari

2018

24

Februari

2018

82

25

Februari

2018