i

Pencitraan Tomografi Atenuasi Seismik 3-D Gunung Guntur Menggunakan Metode Spectral Fitting dengan Summary Ray

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kurikuler Program Sarjana Geofisika

Oleh :

MUHAMMAD HAIKAL SEDAYO NIM : 12403023

PROGRAM STUDI GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

ii

Pencitraan Tomografi Atenuasi Seismik 3-D Gunung Guntur Menggunakan Metode Spectral Fitting dengan Summary Ray

Oleh :

MUHAMMAD HAIKAL SEDAYO NIM : 12403023

Program Studi Geofisika Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan

Institut Teknologi Bandung

Menyetujui Tim Pembimbing

Bandung, Juni 2008

Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. Sri Widiyantoro Ir. Gede Suantika M.Sc.

ii

Pencitraan Tomografi Atenuasi Seismik 3-D Gunung Guntur Menggunakan

Metode Spectral Fitting dengan Summary Ray

Oleh :

Muhammad Haikal Sedayo / 12403023 Pembimbing : Prof. Dr. Sri Widiyantoro, dan Gede Suantika M.Si

Abstrak

Studi tomografi atenuasi dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran struktur

internal Gunung Guntur dengan menggunakan data waktu tiba dan amplitudo gelombang

P dan S. Ruang lingkup area penelitian adalah 20 x 20 x 20 km3 dengan ukuran blok 2 x

2 x 2 km3. Area penelitian ini mencakup puncak Gunung Guntur dan beberapa puncak

yang lain di Komplek Guntur.

Dalam penelitian ini, posisi hiposenter ditentukan dengan metode 3 lingkaran

yang kemudian direlokasi dengan menggunakan metode Grid Search. Pemilihan data

gempa dilakukan berdasarkan sebaran posisi hiposenter dan waveform yang mempunyai

rasio S/N yang tinggi. Untuk pemilihan gempa sebaran wilayah dilakukan dengan

melakukan pembagian area penelitian menjadi blok- blok dengan ukuran blok 1 x 1 x 1

km3. Jika terdapat lebih dari satu data dalam satu blok maka akan dipilih satu data

(summary ray) dengan waveform terbaik.

Ray tracing dilakukan dengan menggunakan metode pseudo bending. Sedangkan

proses inversi kecepatan dan atenuasi menggunakan inversi Least Square (LSQR). Pada

inversi kecepatan, input yang digunakan adalah waktu tunda (δt) yang merupakan selisih

dari waktu tempuh gelombang P dan gelombang S observasi dengan waktu tempuh dari

model referensi. Sedangkan untuk inversi atenuasi, input berupa tp* dan ts

* yang diperoleh

dengan menggunakan metode spectral fitting. Spektrum gelombang S dan spektrum

gelombang P didekati dengan persamaan spectral fitting untuk mendapatkan nilai Ω0,

corner frequency (fc) dan t* masing-masing.

Zona dengan anomali atenuasi tinggi pada tomogram atenuasi dapat

diinterpretasikan sebagai daerah dengan temperatur tinggi yang kemungkinan

merepresentasikan magma di bawah Gunung Guntur.

Kata kunci : tomografi atenuasi seismik, spectral fitting, Gunung Guntur, summary ray

iii

Three-dimensional Seismic Attenuation Tomography Imaging of Mount Guntur Using

Spectral Fitting Method and Summary Rays

by : Muhammad Haikal Sedayo / 12403023

Supervisors : Prof. Dr. Sri Widiyantoro, and Gede Suantika M.Si.

Abstract

This attenuation tomography study was conducted to image the internal structure

of mount Guntur using arrival time data and amplitude of P and S waves. The research

area is 20 x 20 x 20 km3 and the size of each block used in the model parameterization

is 2 x 2 x 2 km3 that includes Guntur’s caldera and some other craters in the Mount

Guntur complex.

The hipocenter position was determined using three-circle method and then

relocated by using Grid Search method. We filtered earthquakes data based on area

distribution and good waveform. Based on the area distribution of the hipocenters, using

blocks of 1 x 1 x 1 km3, and only one hypocenter in one block will be selected (summary

ray) based on the best waveform quality.

Pseudo bending method was used to conduct ray tracing. Velocity and attenuation

inversions were processed by applying a Least Square method (LSQR). Delay time (the

difference of P or S wave observed and calculated travel times) was used as input on the

velocity inversion. For attenuation inversion, tp* dan ts

* were obtained from spectral

fitting method. We fitted S and P wave spectra using the spectral fitting equation to

determined Ω0, corner frequency (fc) and t*.

High attenuation anomaly zone resulting from the attenuation tomogram can be

interpreted as an area with high temperature, which may represent the magma under

Mount Guntur.

Key Words : Seismic attenuation tomography, spectral fitting, Mount Guntur, summary

ray

iv

KATA PENGANTAR

Terimakasih kepada Tuhan yang memberikan penulis kesempatan untuk dapat

menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir yang berjudul Pencitraan Tomografi

Atenuasi Gunung Guntur Dengan Metode Spectral Fitting dan Summary Ray ini

merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana Geofisika di Fakultas

Pertambangan dan Perminyakan Institut Teknologi Bandung.

Atas segala bantuan dan dukungan kepada penulis, maka penulis mengucapkan ucapan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat :

1. Bapak Prof. Sri Widiyantoro dan Bapak Ir. Gede Suantika, M.Si. atas

kesabarannya membimbing penulis dalam menyusun tugas akhir ini.

2. Direktorat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Alam Geologi, atas semua data dan

akses yang diberikan.

3. Seluruh staff Dosen Program Studi Geofisika, khususnya Bapak Drs. Untoro

selaku dosen wali.

4. Keluarga penulis yang telah banyak memberi semangat dan dukungan yang tak

ternilai.

5. Seluruh staff tata usaha Program Studi Geofisika yang selalu membantu semua

administrasi.

6. Rizki Pratama dan Trevi Jayanti P. atas kebersamaannya selama mengerjakan

tugas akhir ini.

7. Putri Suciati untuk semua hal luar biasa yang sangat membantu tugas akhir ini.

8. Seluruh teman – teman Geofisika, Meteorologi, dan Oseanografi 2003, 2004, dan

2005 atas semua dukungannya selama ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam tugas akhir ini masih terdapat

banyak kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu saran dan kritik sangat penulis

harapkan. Akhir kata penulis harapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat .

Bandung, Juni 2008

Penulis

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..................................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………… iii

DAFTAR ISI ………………………………………………………………………….. iv

DAFTAR GAMBAR ..……………………………………………………………….. v

PENDAHULUAN

Latar Belakang ………………………………………………………………………… 1

Tujuan …………………………………………………………………………………..2

Sistematika Pembahasan ………………………………………………………………..2

Deskripsi Gunung Guntur ……………………………………………………………... 3

DATA DAN METODE

Penentuan Hiposenter …………………………………………………………………. 4

Summary Ray ………………………………………………………………………….. 6

Spectral Fitting ………………………………………………………………………... 8

Tomografi Atenuasi …………………………………………………………………… 9

HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………………………………. 10

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan ……………………………………………………………………………12

Saran …………………………………………………………………………………..12

DAFTAR PUSTAKA ………....………………………………………………………12

LAMPIRAN ...................................................................................................................14

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Lokasi Gunung Guntur yang terletak di Kabupaten Garut, Jawa Barat. 3

Gambar 2. Kaldera, kawah, dan kerucut (bulatan besar, kecil, dan kecil dengan tanda tambah) di sekitar Gunung Guntur yang merepresentasikan pusat-pusat letusan di masa lalu. 3

Gambar 3. Posisi stasiun pengamatan. 5

Gambar 4. Contoh picking waktu tiba gelombang P dan gelombang S. 5

Gambar 5. Regresi linier untuk mendapatkan nilai origin time (t0) dan hiposenter hasil perhitungan metode tiga lingkaran. 5

Gambar 6. Grid horizontal untuk pemilihan data. 6

Gambar 7. Grid 3-D untuk pemilihan data. 6

Gambar 8. Contoh data dengan S/N yang cukup baik. Spektrum sinyal ditunjukkan oleh warna biru, spektrum noise ditunjukkan oleh warna hijau, dan garis merah merupakan persamaan spectral fitting. 7

Gambar 9. Contoh data dengan S/N yang jelek. Spetrum sinyal ditunjukkan oleh warna biru, spektrum noise ditunjukkan oleh warna hijau, dan garis merah merupakan persamaan spectral fitting. 7

Gambar 10. Sebaran hiposenter sebelum pemilihan data. 8

Gambar 11. Sebaran hiposenter setelah pemilihan data. 8

Gambar 12. Flow chart metode spectral fitting ( Nugraha, 2008). 9

Gambar 13. Penampang vertikal pada daerah penelitian. A-A’ melewati Guntur – Gandapura. 10

Gambar 14. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qp pada A-A’ sebelum pemilihan data. 10

Gambar 15. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qp pada A 11

Gambar 16. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qs pada A 11

vii

Gambar 17. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qs pada A-A’ setelah pemilihan data. 11

Gambar 18. Tomogram kecepatan pada Z=7 (a) tomogram kecepatan gelombang P (b) tomogram kecepatan gelombang S. 14

Gambar 19. Pengolahan data dengan metode spectral fitting untuk gempa pada tanggal 28 Desember 2004 pukul 12.01 WIB (a) contoh rekaman data pada semua stasiun (b) contoh pemilihan window dari satu stasiun (LGP), garis hitam adalah window untuk noise, garis merah adalah window untuk gelombang P dan garis hijau adalah window untuk gelombang S (c) spectral fitting gelombang P, garis merah adalah corner frequency (fc) (d) spectral fitting gelombang S, garis merah adalah corner frequency (fc). 15

Gambar 20. Irisan horizontal tomogram Qp pada Z=-7. (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data 16

Gambar 21. Irisan horizontal tomogram Qs pada Z=-7. (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data 16

Gambar 22. Irisan vertikal tomogram Qp melewati gandapura-guntur. (a) tomogram dengan summary ray (b) tomogram dengan keseluruhan data. 17

Gambar 23. Irisan vertikal tomogram Qp melewati Gandapura (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data (c) posisi penampang. 18

Gambar 24. Irisan vertikal atenuasi gelombang P melewati Kamojang – Guntur (a) dengan summary ray (b) tomogram dengan seluruh data (c) kontur tomogram atenuasi dengan summary ray (d) kontur tomogram atenuasi dengan seluruh data (e) posisi penmpang.. 19

Gambar 25. Irisan vertikal atenuasi gelombang S melewati Kamojang – Guntur (a) dengan summary ray (b) tomogram dengan seluruh data (c) kontur tomogram atenuasi dengan summary ray (d) kontur tomogram atenuasi dengan seluruh data (e) posisi penampang.

20

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dalam beberapa penelitian oleh

para peneliti sebelumnya untuk Gunung

Guntur (Gambar 1), telah dilakukan

pencitraan tomografi kecepatan

(Suantika, 2002; Suantika dkk, 2003;

dan Nugraha dkk, 2006) dan tomografi

atenuasi (Tambunan, 2007 & Adiwiarta,

2007). Studi tomografi ini menggunakan

metode spectral ratio. Sedangkan dalam

studi ini untuk pertama kali digunakan

metode spectral fitting.

Studi pendahuluan tomografi

seismik di Kompleks Gunung Guntur

menggunakan gelombang P (data gempa

1994-2001) dengan pendekatan linier

menunjukkan anomali negatif kecepatan

terdapat pada kedalaman 3-8 km di

bawah puncak (Suantika, 2002). Studi

lanjutan menggunakan gelombang P dan

S (data gempa 2002-2004) dengan

pendekatan non-linier di Kompleks

Gunung Guntur menunjukkan hasilnya

berbeda yaitu anomali negatif kecepatan

terdapat pada kedalaman 6-8 km

bergeser sejauh 3 km ke timur di bawah

Puncak Masigit (Nugraha, 2005). Hal ini

dapat disebabkan oleh pemakaian jumlah

stasiun dan jumlah sinar seismik yang

berbeda. Studi tomografi atenuasi yang

dilakukan dengan metode spectral ratio

(Tambunan, 2007 & Adiwiarta, 2007).

menunjukkan pola anomali atenuasi

yang berkorelasi dengan hasil tomogram

kecepatan.

Pada penelitian kali ini, metode

yang digunakan untuk pencitraan

struktur internal adalah metode spectral

fitting. Dengan menggunakan metode

spectral fitting ini akan diperoleh

tomogram atenuasi untuk gelombang P

dan S tidak seperti pada tomogram yang

dihasilkan dengan metode spectral ratio

yang menghasilkan satu tomogram

atenuasi karena nilai atenuasi diperoleh

dari perbandingan spektrum P dan S.

Metode spectral fitting memberikan

gambaran struktur internal dari

penyerapan energi pada material di

bawah permukaan untuk masing-masing

gelombang P dan S.

Pada perhitungan komputasi

dalam tomografi (termasuk dengan

metode spectral fitting), menghitung

masukan data merupakan salah satu

bagian yang memakan banyak waktu

2

akibat begitu banyaknya data, untuk

mempermudah proses komputasi

dilakukan pemilihan data dari

keseluruhan data yang dimiliki dengan

tujuan mereduksi jumlah data yang

memiliki sinar yang melewati blok yang

hampir sama.

Tujuan

Karya tulis ini akan membahas

mengenai penerapan metode spectral

fitting pada data gempa Gunung Guntur

untuk mendapatkan gambaran struktur

bawah permukaan dari Gunung Guntur.

Anomali atenuasi tinggi diharapkan

dapat memberikan gambaran tentang

struktur termal atau zona lemah di

bawah Gunung Guntur. Tujuan

selanjutnya adalah menerapkan metode

pemilihan data (summary ray) pada

tomografi atenuasi, dan melakukan

perbandingan dengan tomogram yang

menggunakan keseluruhan data.

Penerapan summarry ray ini diharapkan

dapat mengurangi jumlah masukan data

yang harus dihitung sehingga

mempercepat proses komputasi dan

tomografi secara keseluruhan, serta

meningkatkan S/N dari masukan data

gempa.

Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan dalam tugas

akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bab Pendahuluan

• Latar Belakang

• Tujuan

• Sistematika Pembahasan

• Deskripsi Gunung Guntur

2. Bab Data dan Metode

• Penentuan Hiposenter

• Summary Ray

• Spectral Fitting

• Tomografi Atenuasi

3. Bab Hasil dan Pembahasan

4. Bab Kesimpulan dan Saran

3

Deskripsi Gunung Guntur

Komplek Gunung Guntur dalam

penelitian ini terdiri atas beberapa

puncak, yaitu Gunung Masigit (2249)

yang merupakan kerucut tertinggi. Ke

arah tenggara dari Gunung Masigit

terdapat kerucut Gunung Parukuyan

(2135m), Gunung Kabuyutan (2048) dan

Gunung Guntur.

Gambar 1. Lokasi Gunung Guntur yang terletak di Kabupaten Garut, Jawa Barat.

Gunung Guntur merupakan Gunung

api andesitik bertipe strato. Puncaknya

terletak pada koordinat 78’52’8” LS dan

107o50’34,8” BT. Gunung setinggi 2249

meter ini terletak di Kabupaten Garut,

Jawa Barat. Kompleks Gunung Guntur

mempunyai dua kaldera (kawah besar),

yaitu:

• Kaldera Pangkalan yang lebih tua

merupakan daerah kerja PLTU

Panas Bumi Kamojang, terletak

di kaki Gunung Guntur sebelah

barat.

• Kaldera Gandapura yang

diindikasikan terbentuk setelah

kaldera Pangkalan (Kamojang),

terletak di sebelah timur.

Gambar 2. Kaldera, kawah, dan kerucut (bulatan besar, kecil, dan kecil dengan tanda tambah) di sekitar Gunung Guntur yang merepresentasikan pusat-pusat letusan di masa lalu. Posisi kerucut dan kawah satu

terhadap yang lain di dalam kompleks

Gunung Guntur ada yang membentuk

pola melingkar dan ada pula membentuk

pola lurus. Pola melingkar ditunjukkan

oleh Gunung Kancing, Kawah Cakra,

4

Kawah Kamojang, Kawah Pojok, dan

Gunung Gajah yang mengelilingi

Kaldera Gandapura.

Pola lurus yang berarah barat laut

tenggara ditunjukkan oleh Gunung

Masigit, Gunung Sangiangburuan,

Gunung Parupuyan, Gunung Kabuyutan,

dan Gunung Guntur. Pola lurus lainnya

berarah barat timur dibentuk pula oleh

Gunung Batususun, Gunung Agung, dan

Gunung Picung. Pada abad ke-19,

Gunung Guntur menempati peringkat

ke-2 sebagai Gunungapi teraktif di Pulau

Jawa. Dalam kurun waktu 300 tahun

(1600-1900) telah terjadi letusan besar

sebanyak 22 kali (Matahelemual, 1989).

Letusan pertama tercatat pada tahun

1690 dan letusan terakhir tahun 1847.

Letusan paling besar terjadi tahun 1840,

aliran lava menerobos dari kawah

puncak Guntur mencapai Cipanas sejauh

3 km dalam arah tenggara.

Sejak letusan terakhir sampai

sekarang sudah 158 tahun Gunung

Guntur belum mengalami letusan. Untuk

mitigasi letusan Gunung Guntur telah

dilakukan monitoring secara menerus

menggunakan jaringan gempa mikro

yang dipasang di sekitar Komplek

Guntur oleh Pusat Vulkanologi dan

Mitigasi Bencana Geologi, Departemen

Energi dan Sumber Daya Mineral.

DATA DAN METODE

Penentuan Hiposenter

Dalam penelitian ini data yang

digunakan adalah data dari tahun 2001-

2004 yang di rekam oleh stasiun-stasiun

pengamatan yang disebar pada komplek

Gunung Guntur.

Tabel 1. Posisi Stasiun Pengamatan

Stasiun Stasiun x y z CTS PSC PTR LGP KBY CKL K54 K74 K07 K64 K32 P5B ST6

13.790817.010012.91418.9182 12.58896.4317 6.7813 4.3354 7.2233 5.4024 5.3653 5.6965 5.1688

9.5237 9.2847 6.9544 7.0575 9.3708 7.5083 8.6946 9.9370 10.9379 12.9767 9.1027 10.5170 11.8536

-2.5720 -3.0545 -2.8419 -2.6101 -2.0893 -2.5827 -2.6145 -2.4862 -2.3505 -2.6265 -2.4988 -2.4982 -2.5031

5

Gambar 3. Posisi stasiun

pengamatan.

Dari rekaman data yang tercata pada

stasiun pengamatan dilakukan picking

travel time gelombang P dan travel

time gelombang S

Gambar 4. Contoh picking waktu tiba gelombang P dan gelombang S.

Setelah diperoleh nilai travel

time sebuah event gempa pada beberapa

stasiun pengamat, T0 (origin time)

dihitung dengan melakukan regresi

linear terhadap data. Metode

perpotongan tiga lingkaran diterapkan

untuk memperoleh posisi hiposenter.

Gambar 5. Regresi linier untuk mendapatkan nilai origin time (t0) dan hiposenter hasil perhitungan metode tiga lingkaran.

Dengan menggunakan metode

grid search posisi hiposenter ini

direlokasi lagi. Relokasi ini dilakukan

dengan cara menggeser-geser titik awal

(x,y,z dan t0) yang diperoleh dari

metode 3 lingkaran berdasarkan grid

yang diinginkan hingga diperoleh time

residual terkecil.

∑ −= )__( obstcalttδ

di mana :

tδ = time residual

t_obs = waktu tiba gelombang P hasil

picking dari data stasiun

t_cal = waktu tiba gelombang P hasil

dari ray tracing pada model

awal dengan metode pseudo

bending.

Waktu tiba Gel P (24.950)

Waktu tiba Gel S (25.850)

Waktu

6

Posisi hiposenter yang digunakan dalam

proses tomografi adalah posisi

hiposenter yang sudah direlokasi dengan

menggunakan metode grid search ini.

Summary Ray

Posisi hiposenter merupakan

salah satu input dalam proses tomografi.

Dalam tomografi atenuasi, setiap

hiposenter yang diperoleh, harus dicari

nilai corner frequency (fc). Untuk setiap

ray dicari juga nilai Ω0 dan t* masing-

masing. Hal ini cukup memakan banyak

waktu dan tenaga.

Pada hiposenter yang posisinya

berdekatan, sebenarnya dihasilkan ray

yang melewati blok-blok yang hampir

sama, sehingga untuk hiposenter yang

berdekatan tersebut dapat diwakili

dengan satu hiposenter saja (summary

ray). Pemilihan data ini

mempertimbangkan dua hal, yaitu

sebaran wilayah dengan cara membagi

daerah penelitian dalam blok-blok, dan

berdasarkan S/N dari waveform pada

rekaman data stasiun pengamatan.

Dalam penelitian ini, pemilihan data

gempa dilakukan dengan membuat blok

1 x 1 x 1 km3 pada area penelitian.

Gambar6. Grid horizontal untuk pemilihan data.

Gambar7. Grid 3-D untuk pemilihan data.

Jika dalam satu blok terdapat

lebih dari satu hiposenter, maka

dipilih satu hiposenter saja yang

mewakili hiposenter-hiposenter

dalam blok tersebut. Pemilihan

hiposenter yang digunakan dilakukan

berdasarkan waveform dari rekaman

data pada stasiun pengamatan.

Waveform dengan S/N ratio yang

7

paling tinggi yang dipilih untuk

mewakili hiposenter dari blok

pemilihan data sedangkan redundant

data pada blok tersebut dihilangkan

dan tidak dimasukkan sebagai input

dalam perhitungan tomografi.

Gambar 8. Contoh data dengan S/N yang cukup baik. Spektrum sinyal ditunjukkan oleh warna biru, spektrum noise ditunjukkan oleh warna hijau, dan garis merah merupakan persamaan spectral fitting.

Gambar 9. Contoh data dengan S/N yang jelek. Spektrum sinyal ditunjukkan oleh warna biru, spektrum noise ditunjukkan oleh warna hijau, dan garis merah

merupakan persamaan spectral fitting.

Pemilihan data ini mereduksi

jumlah hiposenter yang harus

dihitung nilai Ω0, corner frequency

(fc) dan t*. Data awal yang terdiri

dari 375 gempa menjadi 234 gempa,

mengurangi 38,6 % dari keseluruhan

data hiposenter. Sedangkan data ray

yang direduksi adalah 36,8 % dari

keseluruhan data ray, yang awal nya

berjumlah 1830 ray menjadi 1156

ray.

Gambar 10. Sebaran hiposenter sebelum pemilihan data.

8

Gambar 11. Sebaran hiposenter setelah pemilihan data.

Spectral Fitting

Amplitude spectrum pada event i

pada stasiun j dengan pendekatan

berdasarkan penelitian Scherbaum

[1990] adalah sebagai berikut :

)()()()( ffff BRISA ijjjiij = (1)

Dengan f adalah frekuensi, )( fSi adalah

source spectrum, )( fI i adalah respon

instrumen, )( fR j adalah amplifikasi

local, dan )( fBij merupakan absorpsi

yang terjadi sepanjang lintasan sinar

antara event i dan stasiun j. Berdasarkan

Rietbrock [2001] Source amplitude

spectrum dapat dimodelkan dengan :

γγ

γ

ffff

c

ciS +

=Ω0)( (2)

Dimana γ adalah faktor peluruhan

(dalam penelitian ini diasumsikan γ =2 )

dan )( fBij dihitung dengan

menggunakan persamaan

( )*exp)( ftfBij π−= (3)

Jika faktor amplifikasi lokal dan

instrumen diabaikan maka persamaan (1)

dapat ditulis

( ) ( )*22

2

0 exp2 ftff

ffA

c

c ππ −+

Ω= (4)

Dimana

A(f) = Amplitudo spectrum

f = Frekuensi

fc = corner frequency

0Ω = amplitude asymtode

Original spectral hasil transformasi

fourier pada data observasi, dicocokan

dengan persamaan (1) untuk menentukan

nilai fc, Ω0, dan t*. Ketiga nilai tersebut

ditentukan dengan metode grid search.

9

Setiap kombinasi dari ketiga

komponen yang ditemukan dalam proses

grid search akan diuji nilai rms nya.

( ) ( )[ ]2

1

loglog1 ∑=

−=N

i

fDfAN

rms (5)

Nilai fc, Ω0, dan t* dengan rms terkecil

akan diambil sebagai fc, Ω0, dan t* dari

sinar yang dihitung. Selanjutnya nilai fc

dirata-ratakan untuk setiap event dan

nilai Ω0 dan t* untuk masing-masing

sinar pada event tersebut dihitung

kembali menggunakan nilai dari fc rata-

rata.

Secara umum flowchart dari

spectral fitting dapat digambarkan

sebagai berikut :

Gambar 12. Flow chart metode spectral fitting ( Nugraha, 2008).

Contoh proses dari data sampai tahap

spectral fitting dapat dilihat pada

lampiran gambar 18.

Tomografi Atenuasi

Wilayah penelitian di bagi dalam

grid dengan blok 20 x 20 x 20 km3.

Model awal yang digunakan adalah

model 1-D yang dihitung berdasarkan

perhitungan Telford (1997). Setelah t*

diperoleh dari spectral fitting digunakan

persamaan tomografi atenuasi :

∑=j jj

ji VQ

dlt )( * (6)

Dengan i adalah nomor ray dan j adalah

nomor blok. Nilai t* diperoleh dari

spectral fitting, sedang dl (panjang sinar

yang melewati satu blok) dan V

(kecepatan blok) diperoleh dari

tomografi kecepatan. Dari persamaan (4)

dapat dibentuk matrik umum inversi

[ ] [ ]*1 tQ

Kernell =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ (7)

Nilai Qp dan Qs dipecahkan dengan

inversi LSQR untuk masing-masing

gelombang P dan S.

10

HASIL DAN PEMBAHASAN

Untuk melakukan pengamatan

nilai atenuasi hasil dari tomografi

dilakukan pengamatan pada penampang

horizontal beberapa kedalaman dan juga

penampang vertikal pada beberapa

puncak yang ada di komplek Guntur.

Gambar 13. Penampang vertikal pada daerah penelitian. A-A’ melewati Guntur – Picung.

Gambar 14. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qp pada A-A’ sebelum pemilihan data.

Gambar 15. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qp pada A-A’ sebelum pemilihan data.

Gambar 16. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qs pada A-A’ sebelum pemilihan data.

A

A’

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

MSL = -4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

11

Gambar 17. Penampang vertikal tomogram atenuasi Qs pada A-A’ setelah pemilihan data.

Gambar 14 dan 15 menunjukkan

pola yang sama, terdapat anomali

atenuasi di bawah puncak guntur pada

kedalaman 2 km dari puncak Guntur.

Gambar 16 dan 17 masih menunjukkan

anomali atenuasi tinggi di bawah guntur.

Pola atenuasi tetap teramati walaupun

terjadi pelebaran sebaran atenuasi pada

tomogram dengan data yang terpilih, hal

ini akibat pengurangan data.

Perbandingan sejenis dapat dilihat juga

pada gambar 20, 21, 22, dan 23.

Pada gambar 24 dan 25 dapat dilihat

bahwa terdapat anomali atenuasi positif

di bawah Kamojang dan Guntur.

Anomali positif di bawah Kamojang

dalam dari pada di bawah Guntur. Hal

ini sesuai dengan penelitian

Matehelemual [1999] bahwa kawah

Kamojang terbentuk lebih dulu

kemudian terjadi migrasi magma ke

Gandapura dan Guntur. Hal ini juga

sesuai dengan usia batuan di Kamojang

yang lebih tua dibandingkan dengan usia

batuan di Gandapura dan Guntur.

Penggunaan kontur pada gambar 24 dan

25 adalah untuk memudahkan

interpretasi.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Tomogram atenuasi dengan

metode spectral fitting dapat

diterapkan untuk memberikan

gambaran struktur internal

Gunung guntur, di mana anomali

atenuasi yang tinggi

menggambarkan zona lemah.

2. Redundant data dalam

perhitungan tomografi dapat

dikurangi.

3. Antara tomogram dengan

keseluruhan data dan tomogram

dari hasil pemilihan data

memiliki pola anomali atenuasi

yang sama. Namun pengurangan

data mengakibatkan hasil inversi

menjadi kurang terfokus.

12

Saran

1. Penambahan stasiun pengamatan

untuk mengcakup zona timur

laut.

2. Melakukan filtering data sebelum

menentukan waktu tiba

gelombang P dan S.

3. Melakukan spectral fitting

dengan multitaper untuk

mempermudah fitting data.

4. Memasukkan perhitungan respon

instrumen dan amplifikasi lokal

pada stasiun dalam perhitungan

untuk memperoleh hasil yang

lebih akurat.

5. Penerapan summary ray

sebaiknya dilakukan pada data

yang cukup besar dengan sebaran

area yang baik.

6. Optimalisasi ukuran cluster

gempa.

DAFTAR PUSTAKA

Adiwiarta, A., Studi struktural 3D

Gunung-Guntur dengan tomografi

Atenuasi dari data gempa vulkanik

2002 - 2005 , Tugas Akhir Sarjana,

Departemen Geofisika &

Meteorologi, Institut Teknologi

Bandung, Bandung, 2007.

Eberhart – Philip, D., Three-dimensional

model of shallow Hikurangi

subduction zone in the Raukumara

Peninsula, New Zealand, J. Geophys.

Res, 2002.

Tambunan, E., Tomografi atenuasi

gelombang seismik dengan

menggunakan data waktu tiba

gelombang P dan S

Gunung Guntur, Jawa Barat, Tugas

Akhir Sarjana, Departemen

Geofisika & Meteorologi, Institut

Teknologi Bandung, Bandung, 2007.

Matahelemual, J., Gunung Guntur,

Berita Berkala Vulkanologi Edisi

Khusus, Direktorat Vulkanologi

Bandung, Bandung, 1999.

Nugraha, A., Studi tomografi 3-D non

linier untuk Gunung Guntur dengan

menggunakan data waktu tiba

gelombang P dan S, Tesis Magister,

Departemen Geofisika &

Meteorologi, Institut Teknologi

Bandung, Bandung, 2005.

Nugraha, A., Study of seismic

attenuation tomography by using

spectral fitting method, Ph.D.

Dissertation, Kyoto University,

Japan, 2008 (in preparation).

13

Nugraha, A.D., Suantika, G. dan

Widiyantoro, S., Relokasi Hiposenter

Gempa Vulkanik Gunung Guntur

Menggunakan Model Kecepatan

Tiga Dimensi, Jurnal Geofisika,

No.2, 20-26, 2006.

Rietbrock, A., P Wave attenuation

structure int the faultarea of Kobe

earthquake, J. Geophys. Res.,

106,4141-4154, 1990.

Scerbaum, F., Combined inversion for

three-dimensional Q structure and

source parameters using

microearthquake spectra, J.

Geophys. Res., 95,12,423-12,438,

1990.

Suantika, G., Pencitraan tomografi

seismik 3-D Gunung Guntur, Tesis

Magister, Departemen Geofisika &

Meteorologi, Institut Teknologi

Bandung, Bandung, 2002.

Suantika, G. dan Widiyantoro, S.,

Pencitraan tomografi seismik tiga-

dimensi gunung Guntur, Jurnal

Teknologi Mineral, Vol. X/1, 30-37,

2003.

Telford, W.M., Geldart, L.P, dan Sheriff,

R.E., Applied geophysics, Second

Edition, 1980.

Widiyantoro, S., Tomografi geofisika

(GF-435), Diktat, Edisi ke-1, Institut

Teknologi Bandung, Bandung, 2000.

14

LAMPIRAN

(a) (b)

Gambar 18. Tomogram kecepatan pada Z=7 (a) tomogram kecepatan gelombang P (b) tomogram kecepatan gelombang S.

(%)

15

(a)

(b) (b) (c) (d) Gambar 19. Pengolahan data dengan metode spectral fitting untuk gempa pada tanggal 28 Desember 2004 pukul 12.01 WIB (a) contoh rekaman data pada semua stasiun (b) contoh pemilihan window dari satu stasiun (LGP), garis hitam adalah window untuk noise, garis merah adalah window untuk gelombang P dan garis hijau adalah window untuk gelombang S (c) spectral fitting gelombang P, garis merah adalah corner frequency (fc) (d) spectral fitting gelombang S, garis merah adalah corner frequency (fc).

16

(a) (b) Gambar 20. Irisan horizontal tomogram Qp pada Z=-7. (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data

(a) (b) Gambar 21. Irisan horizontal tomogram Qs pada Z=-7. (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data

17

(a) (b)

(c)

Gambar 22. Irisan vertikal tomogram Qs melewati Gandapura, (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data (c) posisi penampang.

AA’

18

(a) (b)

(c)

Gambar 23. Irisan vertikal tomogram Qp melewati Gandapura (a) tomogram dengan summary ray, (b) tomogram keseluruhan data (c) posisi penampang.

AA’

19

(e) Gambar 24. Irisan vertikal atenuasi gelombang P melewati Kamojang – Guntur (a) dengan summary ray (b) tomogram dengan seluruh data (c) kontur tomogram atenuasi dengan summary ray (d) kontur tomogram atenuasi dengan seluruh data (e) posisi penampang.

(c)

(a) (b)

(d)

AA’

20

(e)

Gambar 25. Irisan vertikal atenuasi gelombang S melewati Kamojang – Guntur (a) dengan summary ray (b) tomogram dengan seluruh data (c) kontur tomogram atenuasi dengan summary ray (d) kontur tomogram atenuasi dengan seluruh data (e) posisi penampang.

(a) (b)

(c) (d)

AA’