identifikasi anomali geomagnetik ultra low...
Post on 06-Jul-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
top related