PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

459

PEMETAAN INDEKS KERENTANAN SEISMIK KOTA PADANG SUMATERA

BARAT DAN KORELASINYA DENGAN TITIK KERUSAKAN GEMPABUMI 30

SEPTEMBER 2009

Saaduddin1, Sismanto2, Marjiyono3 1Prodi Teknik Geofisika, Jurusan Teknik Kebumian, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Jambi

2Prodi Geofisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada

3Pusat Survei Geologi, Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Bandung

*corresponding author: saad.amphie@gmail.com

ABSTRAK Telah dilakukan penelitian indeks kerentanan seismik Kg untuk Kota Padang, Sumatera Barat.

Penelitian ini dilakukan sebagai salah satu upaya dalam mitigasi bencana gempabumi di Kota

Padang. Perhitungan nilai Kg menggunakan data frekuensi dominan fo dan faktor amplifikasi Ao

sebagai data masukan yang diperoleh dari analisis data mikrotremor dengan menggunakan metode

Nakamura atau metode Horizontal to vertical spectral ratio (HVSR). Data mikrotremor yang diolah

berjumlah 103 titik pengukuran yang diperoleh dari Pusat Survey Geologi, Badan Geologi Bandung.

Pengambilan data mikrotremor dilakukan pada 26 – 30 November 2009. Nilai Kg hasil perhitungan

kemudian selanjutnya dipetakan untuk mengetahui daerah-daerah yang rawan akan bencana

gempabumi. Nilai Kg yang diperoleh berkisar antara 0,58 sampai 170,61. Sebaran nilai Kg yang

diperoleh berkesesuain dengan titik-titik kerusakan akibat gempabumi Kota Padang pada 30

September 2009. Daerah dengan tingkat rentan yang tinggi dapat dilihat pada kecamatan Kototengah,

Nanggalo, Padang Utara, Padang Barat, Padang Timur, Lubukbergalung dan sebagian kecamatan

Kuranji.

I. PENDAHULUAN

Tektonika Indonesia menjelaskan bahwa

negara ini merupakan titik pertemuan antara

tiga lempeng besar yaitu lempeng Indo-

Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng

Pasifik seperti yang terlihat pada gambar 1.1..

Konsekuensinya, dinamika lempeng tersebut

membentuk sesar-sesar besar yang aktif yang

dapat menjadi pemicu terjadinya bencana

alam seperti gempabumi. Salah satu sesar

besar yang terkenal yaitu sesar Sumatera atau

sesar Semangko yang membentang dari ujung

barat sampai ujung timur Pulau Sumatera.

Bahkan, interaksi ketiga lempeng tersebut

yang terus menerus berlangsung dapat

membentuk sesar-sesar baru lainnya.

Kota Padang juga merupakan salah satu

daerah dengan tingkat ancaman bencana alam

yang cukup besar diantaranya ialah bencana

gempabumi dan tsunami. Hal ini dikarenakan

posisi daerah tersebut berada di zona subduksi

antara lempeng Indo-Australia dan lempeng

Eurasia.

Kejadian gempabumi terbesar di Kota Padang

yang menyita perhatian dunia pada saat itu

terjadi pada 30 September 2009 dengan

magnitudo 7,6 SR. Titik episentrum gempa

tersebut berada pada titik koordinat 1,397O LS

dan 99,9O BT. Gempabumi yang terjadi bersifat

sangat merusak berdasarkan parameter

kedalaman hiposenter dan ukuran

magnitudonya. Gempa tersebut bersifat

dangkal dengan kedalaman hiposenter 87 km.

Kekuatan gempa tersebut setara dengan skala

VII MMI. Sehingga kesiagaan dari pihak

pemerintah, tokoh masyarakat, lembaga

kemasyarakat dan masyarakat sangat perlu

diperhatikan. Mengingat bahwa prediksi

kejadian gempabumi masih sangat sulit

dilakukan karena keterjadiannya bisa kapan

saja dan dengan magnitudo sebesar apapun.

Berdasarkan fakta tersebut, dilakukan

penetian untuk mengetahui tingkat bahaya

gempabumi berdasarkan nilai indeks

kerentanan seismik di Kota Padang, Sumatera

Barat.

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

460

II. TINJAUAN PUSTAKA

Kondisi Geologi Regional

Menurut Kastowo (1996), Kota Padang

tersusun atas batuan yang secara litologi

terbagi dalam tiga masa pembentukan yaitu,

kuarter, tersier dan pratersier (mesozoikum).

Informasi geologi daerah kota Padang dapat

dilihat pada gambar 2.1.

1. Qal (Alluvium)

Endapan alluvium yang dijumpai di daerah

penelitian pada umumnya terdiri atas kerakal

sampai kerikil, pasir, lempung dan lumpur

yang merupakan endapan sungai yang

terlampar di sepanjang daerah aliran-aliran

sungai dan endapan pantai yang terlampar di

sepanjang pantai.

2. Qf (Kipas Aluvium)

Endapan ini terdiri dari sedimen hasil

rombakan batuan andesit yang berasal dari

gunungapi strato yang bercampur dengan

lempung, lanau dan pasir.

3. QTt (Tuf kristal yang telah mengeras)

Tuf yang dijumpai pada umumnya berwarna

kuning keruh hingga cokelat muda dengan

butiran pasir yang berukuran kasar hingga

halus, pada daerah tersebut akan ditemui

pecahan batuan berukuran kerakal yang

penyebarannya tidak merata, berkomponen

mineral teran, andesit, kaca, dan pasir

gunungapi, sebagian bersifat kristal dan

mengeras.

4. Qtau (Aliran yang tak teruraikan)

Terdiri dari breksi gunungapi, konglomerat, tuf,

lava, anglomerat dan lahar serta endapan-

endapan koluvium yang lain. Aliran ini

memiliki variasi warna yaitu kelabu tua, hitam

dan kehijauan.

5. QTta (Andesit dan Tuf)

Batuan gunungapi yang dijumpai berselingan

dengan andesit sebagai inklusi di dalam tuf.

6. Tomv (Batuan gunungapi)

Batuan gunungapi terdiri dari lava andesit,

breksi, breksi tuf, tuf hablur, ignimbrit, dan tuf

sela, kebanyakan materal penyusunnya

berupa andesitan dan dasitan yang tersebar di

sebelah selatan daerah penelitian.

7. Js (Batuan Sedimen Jura)

Batuan sedimen yang dijumpai terdiri dari

batu lempung, lanau, kuarsit, serpih dan batu

sabak. Batuan ini terkena metamorfosis lemah.

8. Jl (Batugamping Jura)

Karakteristik batugamping ini adalah memiliki

warna putih kotor sampai kelabu kebiruan,

bersifat masif dan keras, pejal dan berongga.

Mikrotremor dan Metode HVSR

Getaran tanah atau ambient vibrations

merupakan kombinasi dari beberapa tipe

gelombang (Kanai, 1983) dan dihasilkan oleh

beberapa sumber baik yang berasal dari alam

maupun yang berasal dari aktivitas manusia,

seperti gelombang laut, pengaruh angin

terhadap pohon dan bangunan, serta lalu

lintas kendaraan.

Pengukuran mikrotremor merupakan suatu

metode yang menawarkan kemudahan dan

kecepatan dalam upaya untuk mengetahui

parameter respon suatu daerah seperti faktor

amplifikasi dan periode dominan (Ansal, 2001).

Kajian teoretis yang dilakukan oleh Sungkono

(2011) menjelaskan bahwa gempabumi yang

mengakibatkan kerusakan bangunan

dipengaruhi oleh beberapa parameter HVSR.

Parameter-parameter tersebut dapat

digunakan untuk memetakan kerusakan

infrastruktur suatu daerah akibat getaran

gempabumi, diantaranya ialah amplifikasi

tinggi dan frekuensi rendah.

Metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio

(HVSR) dengan menggunakan data

mikrotremor telah banyak digunakan untuk

mikrozonasi atau studi efek tapak lokal.

Adapun beberapa asumsi yang digunakan

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

461

dalam metode HVSR ini adalah antara lain

(Zavlavsky, 2006): (1) Lapisan tanah lunak

berada horizontal di atas batuan dasar yang

keras, (2) Getaran gangguan tanah terdiri dari

tipe gelombang yang berbeda-beda, (3)

Komponen vertikal getaran tanah

menunjukkan karakteristik sumber gangguan

lokal dan komponen tersebut secara relatif

tidak terpengaruh oleh lapisan sedimen lunak,

dan (4) Komponen gerakan tanah memiliki

arah yang sama pada lapisan dasar. Secara

eksplisit dapat dituliskan sebagai berikut;

𝑇𝑆(𝜔)

=√(𝐻𝑁−𝑆 (𝜔))

2+ (𝐻𝑊−𝐸 (𝜔))

2

𝑉𝑆(𝜔)

(2.1)

Indeks Kerentanan Seismik

Indeks kerentanan seismik merupakan suatu

parameter yang sangat berhubungan dengan

tingkat kerawanan suatu wilayah dari

ancaman resiko gempabumi. Indeks

kerentanan seismik di suatu daerah dan

tingkat resiko gempa bumi terhadap

kerusakan akibat gempabumi menunjukkan

adanya hubungan yang linear. Jika suatu

daerah memiliki indeks kerentanan seismik

yang besar maka tingkat resiko

gempabuminya juga akan tinggi. Dalam

penentuan nilai indeks kerentanan seismik

suatu daerah, faktor-faktor kondisi geologi

daerah setempat sangat perlu

dipertimbangkan.

Tingkat indeks kerentanan seismik yang tinggi

biasanya ditemukan pada daerah dengan

frekuensi dominan yang rendah. Ini berarti

bahwa, pada lapisan sedimen relatif tebal

yang menutupi batuan dasar memiliki indeks

kerentanan seismik yang tinggi. Pada lapisan

sedimen tebal, jika disertai dengan penguatan

getaran gelombang seismik (faktor amplifikasi)

besar, maka akan menghasilkan nilai indeks

kerentanan yang besar pula (Hadi, 2012).

Secara matematis, hubungan antara indeks

kerentanan seismik Kg, frekuensi dominan fo

dan faktor amplifikasi Ag dapat dituliskan

sebagai berikut:

𝐾𝑔 = 𝐴𝑜

2

𝑓𝑜 (2.2)

III. METODE PENELITIAN

Lokasi dan waktu penelitian

Pengambilan data mikrotremor dilakukan di

Kota Padang, Sumatera Barat. Pengukuran

mikrotremor dilakukan secara langsung oleh

tim Pusat Survei Geologi (PSG), Badan Geologi,

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral

selama lima hari yaitu dari 26 – 30 November

2009. Survey ini dilakukan pada 103 titik

dengan durasi pengukuran sekitar 10 menit

per titik dengan frekuensi sampling 100 Hz.

Adapun sebaran titik-titik pengukuran

tersebut dapat dilihat pada gambar 3.1.

Alat dan bahan penelitian

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Data primer pengukuran mikrotremor

Kota Padang dari PSG Bandung sebanyak

103

2. Data titik kerusakan Kota Padang akibat

gempabumi pada tanggal 30 September

2009

3. Peta geologi lembar Padang, Sumatera

4. Laptop untuk pengolahan data

5. Perangkat lunak berupa: Geopsy dan

Pemetaan

Prosedur dan pengolahan data

Penelitian ini menggunakan data mikrotremor

yang diambil oleh Tim Pusat Survei Geologi,

Badan Geologi, Kementerian Energi dan

Sumber Daya Mineral. Data yang diperoleh

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

462

dalam format .saf yang dapat secara langsung

diolah dengan menggunakan Geopsy untuk

pengolahan data mikrotremor dengan metode

HVSR sehingga diperoleh nilai frekuensi

dominan fo dan faktor amplifikasi Ao.

Selanjutnya dianalisis dengan menggunakan

persamaan (2.2) untuk mengetahui nilai

indeks kerentanan seismik Kg sebagaimana

yang terlihat pada diagram alir berikut:

Mulai

Data

Mikrotremor

Analisis HVSR

Nilai fo dan Ao

Data

Kerusakan

akibat

gempa

Analisis

Peta Kg

Interpretasi

Kesimpulan

Selesai

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian

Pengolahan data mikrotremor dilakukan

dengan proses windowing (penjendelaan

sinyal dalam kawasan waktu) yang dilakukan

secara manual. Hasil windowing sinyal (dalam

kawasan waktu) selanjutnya ditranformasi ke

kawasan frekuensi dengan proses FFT.

Tampilan sinyal yang diperoleh masih sangat

kasar sehingga perlu dilakukan penghalusan

data. Penghalusan data di sini menggunakan

metode Kono-Omachi. Spektrum HVSR

tersebut memberikan informasi mengenai

frekuensi dominan 𝑓𝑜 dan faktor amplifikasi 𝐴𝑜

yang selanjutnya akan menjadi parameter

masukan dalam perhitungan indeks

kerentanan seismik 𝐾𝑔 dengan menggunakan

persamaan (2.2).

IV. HASIL DAN DISKUSI

Data yang diolah dengan menggunakan

metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio

(HVSR) berupa data mikrotremor 3 komponen

(komponen horizontal utara-selatan,

komponen horizontal barat-timur dan

komponen vertikal) yang tersebar pada

sepuluh kecamatan di Kota Padang.

Pengolahan data tersebut menggunakan

perangkat lunak Geopsy yang menghasilkan

spektrum-spektrum dengan frekuensi

dominan pada sumbu-x dan faktor amplifikasi

pada sumbu-y.

Indeks kerentanan seismik 𝐾𝑔merupakan salah

satu parameter yang dapat dihitung dengan

menggunakan parameter masukan dari hasil

analisis HVSR data mikrotremor tiga

komponen yaitu parameter frekuensi dominan

𝑓𝑜 (Hz) dan parameter faktor amplifikasi 𝐴𝑜.

Nilai kedua parameter tersebut diperoleh dari

penunjukkan spektrum HVSR. Nilai indeks

kerentanan seismik 𝐾𝑔 suatu daerah dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan

(2.2).

Nilai frekuensi dominan 𝑓𝑜 (Hz) kota Padang

diperoleh dari penunjukkan puncak spektrum

HVSR hasil pengolahan data mikrotremor tiga

komponen. Nilai 𝑓𝑜 yang diperoleh berkisar

antara 0,42 Hz sampai 12,12 Hz. Spektrum

HVSR menunjukkan bahwa nilai 𝑓𝑜 pada

daerah penelitian sebelah barat cenderung

lebih rendah dan mengalami peningkatan ke

arah timur dan selatan. Hal ini berkesesuain

dengan kondisi geologi daerah penelitian.

Pada daerah penelitian sebelah barat

didominasi dengan endapan aluvium yang juga

merupakan daerah pantai sehingga nilai 𝑓𝑜

yang diperoleh semakin rendah ke arah pantai.

Peningkatan nilai 𝑓𝑜 ke arah timur karena pada

daerah tersebut didominasi dengan batuan

gunungapi yang bersifat masif.

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

463

Spektrum HVSR dari hasil pengolahan data

mikrotremor tidak hanya menunjukkan nilai

frekuensi dominan 𝑓𝑜 dari suatu daerah tetapi

juga memberikan informasi mengenai nilai

faktor penguatan atau faktor amplifikasi 𝐴𝑜

daerah tersebut. Nilai 𝐴𝑜 tersebut diperoleh

dari penunjukan puncak amplitudo spektrum

HVSR A(H/V). Nilai faktor amplifikasi 𝐴𝑜

menjelaskan adanya kontras impedansi antara

lapisan permukaan terhadap lapisan yang

berada di bawahnya atau dengan kata lain

faktor amplifikasi 𝐴𝑜 merupakan suatu

parameter yang memberikan informasi

mengenai struktur internal lapisan sedimen

yang lunak. Nilai faktor amplifikasi 𝐴𝑜 yang

diperoleh bervariasi dengan nilai minimum

sebesar 1,54 dan nilai maksimum sebesar

10,67 yang tersebar di 103 titik pengukuran.

Hasil perhitungan indeks kerentanan seismik

𝐾𝑔 di daerah penelitian berkisar antara 0,58

sampai 170,61. Variasi tinggi rendahnya nilai

indeks kerentanan seismik 𝐾𝑔 ini sangat

dipengaruhi oleh nilai frekuensi dominan 𝑓𝑜

(Hz) dan faktor amplifikasi 𝐴𝑜 . Nilai 𝐾𝑔

minumum sebesar 0,58 terdapat di titik

pengukuran P068 yang berlokasi di kecamatan

Kuranji dengan kondisi geologi ditutupi oleh

endapan permukaan berupa endapan aluvium.

Pada titik tersebut diketahui memiliki nilai

frekuensi dominan 𝑓𝑜 sebesar 5,99 Hz dan

faktor amplifikasi 𝐴𝑜 sebesar 1,87. Sedangkan

nilai 𝐾𝑔 maksimum sebesar 170,61 terdapat di

titik pengukuran P039 yang berlokasi di

kecamatan Nanggalo dengan kondisi geologi

ditutupi oleh endapan permukaan berupa

endapan aluvium. Pada titik tersebut diketahui

bahwa memiliki nilai frekuensi dominan 𝑓𝑜

sebesar 0,67 Hz dan faktor amplifikasi 𝐴𝑜

sebesar 10,67.

Secara umum nilai indeks kerentanan seismik

𝐾𝑔 yang relatif tinggi berada pada daerah

dengan kondisi geologi yang mayoritas

ditutupi oleh endapan aluvium. Berdasarkan

parameter masukannya, nilai indeks

kerentanan seismik 𝐾𝑔 yang tinggi akan

dijumpai pada daerah yang memiliki nilai

frekuensi dominan 𝑓𝑜 yang relatif lebih rendah

dan nilai faktor amplifikasi 𝐴𝑜 yang relatif

lebih tinggi. Nilai indeks kerentanan seismik

𝐾𝑔 < 1 ditemukan di lima titik pengukuran.

Empat titik pengukuran berada di daerah

dengan kondisi geologi berupa endapan

aluvium yaitu P068, P094, P090 dan P066.

Titik pengukuran lainnya yaitu P031 berada di

daerah dengan kondisi geologi berupa aliran

yang tak teruraikan seperti lahar dan endapan-

endapan koluvium. Nilai indeks kerentanan

seismik 1 < 𝐾𝑔 < 80 tersebar di 88 titik

pengukuran pada daerah penelitian.

Sedangkan nilai indeks kerentanan seismik

𝐾𝑔 > 80 ditemukan sepuluh titik pengukuran

yaitu P049, P069, P013, P026, P050, P035,

P040, P048, P042, dan P039.

Sebaran nilai hasil perhitungan indeks

kerentanan seismik 𝐾𝑔 yang diperoleh sangat

berkorelasi dengan tingkat kerusakan akibat

gempabumi tahun 2009 yang lalu seperti yang

terlihat pada gambar 4.1. Daerah dengan nilai

indeks kerentanan seismik 𝐾𝑔 yang tinggi

menjadi daerah terjadinya kerusakan akibat

gempabumi. Daerah dengan tingkat rentan

yang tinggi dapat dilihat pada kecamatan

Kototengah, Nanggalo, Padang Utara, Padang

Barat, Padang Timur, Lubukbergalung dan

sebagian kecamatan Kuranji.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, dapat

disimpulkan bahwa:

1. Nilai indeks kerentanan seismik kota

Padang berkisar antara 0,58 sampai

170,61.

2. Sebaran nilai Kg berkesesuain dengan titik

kerusakan akibat gempabumi Padang pada

30 September 2009

3. Daerah dengan tingkat rentan yang tinggi

dapat dilihat pada kecamatan Kototengah,

Nanggalo, Padang Utara, Padang Barat,

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

464

Padang Timur, Lubukbergalung dan

sebagian kecamatan Kuranji.

VI. UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti mengucapkan terima kasih kepada

Tim Survei Pusat Survei Geologi, Badan

Geologi, Kementerrian Energi, Sumber Daya

Mineral atas kesediaannya untuk memberikan

data mikrotremor Kota Padang sebagai data

primer dalam penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA Ansal, A.M., Iyisan, R. dan Güllü, H. 2001, Microtremor measurements for the microzonation of Dinar,

Pure and Applied Geophysics, vol. 158, no. 12, pp. 2525-2541.

Hadi, A.I., Farid, M., dan Fauzi, Y. 2012. Pemetaan Percepatan Getaran Tanah Maksimum dan

Kerentanan Seismik Akibat Gempabumi untuk Mendukung Rencana Tata Ruang dan Wilayah (RTRW)

Kota Bengkulu. Simetri, Jurnal Ilmu Fisika Indonesia Vol. 1 No. 2 (D).

Harijono, S.W.B. 2010. InaTEWS, Indonesia Tsunami Early Warning System: Konsep dan Implementasi.

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Indonesia

Kanai, K. 1983. Engineering Seismology. University of Tokyo. Japan.

Kastowo, Leo, G.W., Gafoer, S., dan Amin, T.C.. 1996. Peta Geologi Lembar Padang, Sumatera. Pusat

Penelitian dan Pengembangan Geologi, Badan Geologi; Bandung.

Sungkono. 2011. Karakterisasi Kurva Horizontal-to-Vertical Spectra Ratio: Kajian Literatur dan

Pemodelan. Jurnal Neutrino Vol. 4

Zavlavsky, Y. 2006. Empirical Determination of Local Site Effect Using Ambient Vibration

Measurements for The Earthquake Hazard and Risk Assessment to Qrayot-Haifa Bay Areas. The

Geophysical Institute of Israel.

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

465

GAMBAR

Gambar 1.1. Petemuan tiga lempeng besar di Indonesia, Indo-Australia, Eurasia, dan Pasifik (Harijono,

2010)

Gambar 2.1. Peta Geologi Kota Padang (Kastowo, 1996)

PROCEEDING, SEMINAR NASIONAL KEBUMIAN KE-8 Academia-Industry Linkage

15-16 OKTOBER 2015; GRHA SABHA PRAMANA

466

Gambar 3.1. Peta sebaran titik pengukuran mikrotremor di Kota Padang, Sumatera Barat

Gambar 4.1. Peta sebaran hasil perhitungan nilai indeks kerentanan seismik 𝐾𝑔