analisis mikrozonasi kota singaraja dengan …

Analisis Mikrozonasi Kota Singaraja Dengan Metode Mikrotremor dan MASW

Bulletin Vulkanologi dan Bencana Geologi, Volume 10 Nomor 2, Agustus 2015: 11 - 24

ANALISIS MIKROZONASI KOTA SINGARAJA DENGAN METODE

MIKROTREMOR DAN MASW

I. C. Priambodo1 dan H. Afif2

1,2 Penyelidik Bumi Muda di Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi

Sari

Kota Singaraja merupakan salah satu wilayah yang ramai penduduknya serta pernah menjadi

ibu kota Bali hingga tahun 1958. Wilayah ini pernah dilanda gempabumi dahsyat pada

tanggal 14 Juli 1976 yang mengakibatkan korban tewas hingga 559 orang. Mikrozonasi

seismik menunjukkan analisis bahaya secara detil yang bisa membantu dalam mitigasi

gempabumi. Penyelidikan Mikrozonasi ini dilakukan dengan kombinasi pengukuran

mikrotremor dan Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW). Dari pengukuran

mikrotremor, variasi periode dominan di wilayah Singaraja didominasi periode 0,2s hingga

0,4s. Sedangkan dari pengukuran MASW didapatkan klasifikasi tanah di wilayah Kota

Singaraja didominasi oleh Kelas Tanah E (Vs30 < 180m/s). Dari hasil pengukuran

mikrotremor dan MASW menunjukkan bahwa batuan di Kota Singaraja tidak keras sehingga

akan mengalami goncangan yang cukup kuat jika terjadi gempabumi.

Kata kunci: Singaraja, Periode Dominan, Mikrotremor, MASW

Abstract

Singaraja is a city with large population and it was the capital of Bali up to 1958. The city

was struck by a devastating earthquake on July 14, 1976 resulting the death of 559

people. Seismic microzonation provides a site-specific hazard analysis, which is an important

aspect in ground shaking amplification during an earthquake event. Microzonation methods

used were a combination of microtremor and Multichannel Analysis of Surface Waves

(MASW) measurements. From microtremor measurements, Variation of dominant periods in

Singaraja obtained are vary from 0,2s to 0,4s. While MASW measurements revealed that site

classifications in Singaraja are dominated by Site Class E (Vs30 <180m/s). Based on this

research, Singaraja is dominated by soft soil which might amplify ground shaking from

future earthquakes.

Keywords: Singaraja, Dominant Period, Microtremor, MASW



Pendahuluan

Pulau Bali merupakan salah satu daerah di Indonesia yang rawan dan berpotensi

terjadinya bencana gempabumi dan tsunami. Sumber gempabumi yang mengancam wilayah

Pulau Bali antara lain terdapat di laut, yang berasal dari zona subduksi yang terbentuk akibat

interaksi antara Lempeng Samudera Indo-Australia dan Lempeng Benua Eurasia pada bagian

Selatan dan sistem sesar naik busur belakang yang terdapat pada bagian Utara. Kedua sumber

gempabumi tersebut berpotensi memicu terjadinya tsunami. Sedangkan sumber gempabumi

di darat diperkirakan berasal dari aktivitas sesar aktif.

Kota Singaraja merupakan ibu kota Kabupaten Buleleng yang merupakan salah satu

wilyah yang ramai penduduknya dan pernah memegang peranan penting sebagai pusat

Kerajaan Buleleng pada abad ke-17 dan abad ke-18 serta pernah menjadi ibu kota Bali

sampai tahun 1958. Kabupaten Buleleng pernah dilanda gempabumi yang cukup kuat pada

tanggal 14 Juli 1976 yang berkekuatan 6.2 Skala Richter. Pusat Gempabumi ini berada di

wilayah Seririt dengan episenter di darat dan kedalaman kurang dari 33 km yang

mengakibatkan korban tewas sebanyak 559 orang, luka berat 850 orang dan luka ringan

3.200 orang.

Salah satu cara untuk menurunkan risiko apabila terjadi gempabumi adalah informasi

yang akurat mengenai karakter wilayah berkaitan dengan dampak akibat gempabumi. Setiap

area memiliki karakter sendiri dalam merespon dan memodifikasi getaran dimana akan

memberikan efek kerusakan yang berbeda pada area tersebut. Perbedaan kemampuan dalam

memodifikasi getaran ditentukan oleh sifat fisis lapisan permukaan suatu daerah. Pengukuran

Mikrotremor dan Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) akan memberikan

informasi kawasan peka getaran dan potensi kerusakan akibat guncangan gempabumi.

Kondisi Geologi dan Tataan Tektonik

Menurut Hadiwidjojo (1998) secara geologi Pulau Bali masih muda, batuan tertua

berumur miosen. Secara garis besar batuan di Bali dapat dibedakan menjadi beberapa satuan

(Gambar 1), yaitu:

• Formasi Ulakan

Formasi ini merupakan formasi tertua berumur Miosen Atas, terdiri dari stumpuk

batuan yang berkisar dari lava bantal dan breksi basal dengan sisipan gampingan.

Nama formasi Ulakan diambil dari nama kampung Ulakan yang terdapat di tengah

sebaran formasi itu.



• Formasi Selatan

Formasi ini menempati semenanjung Selatan. Batuannya sebagian besar berupa batu

gamping keras. Selain di semananjung selatan, formasi ini juga menempati Pulau

Nusa Penida.

• Formasi Batuan Gunungapi Pulaki

Kelompok batuan ini berumur pliosin, merupakan kelompok batuan beku yang

umumnya bersifat basal, terdiri dari lava dan breksi. Sebenarnya terbatas di dekat

Pulaki.

• Formasi Prapatagung

Kelompok batuan ini berumur Pliosin, menempati daerah Prapatagung di ujung barat

Pulau Bali. Selai batugamping dalam formasi ini terdapat pula batu pasir gampingan

dan napal.

• Formasi Asah .

Kelompok batuan ini brumur Pliosen menyebar dari Barat Daya Seririt ke Timur

hingga di Barat Daya Tejakula. Pada lapisan bawah umumnya terdiri dari breksi yang

beromponen kepingan batuan bersifat basal, lava, obsidian. Batuan ini umumnya

keras karena perekatnya biasanya gampingan. Di bagian atas tedapat lava yang kerap

kali menunjukan rongga, kadang-kadang memperlihatkan lempengan dan umumnya

berbutir halus. Kerpakali Nampak struktur bantal yang menunjukan suasana

pengendapan laut.

• Formasi batuan gunung api kuarter bawah

Kwarter di Bali di Dominasi oleh batuan bersal dari kegiatan gunung api. berdasarkan

morfologinya dapat diperkirakan bahwa bagian Barat Pulau Bali ditempati oleh

bentukan tertua terdiri dari lava, breksi dan tufa.

• Formasi batuan gunung api kwarter

Kegiaan vulkanis pada kwarter menghasilkan terbentuknya sejumlah kerucut yang

umumnya kini telah tidak aktif lagi. Gunungapi tersebut menghasikan batuan tufa dan

endapan lahar Buyan-Beratan dan Batur, batuan gunungapi Gunung Batur, batuan

gunung api Gunung Agung, batuan gunung api Batukaru, lava dari gunung Pawon dan

batuan gunung api dari kerucut-kerucut subresen Gunung Pohen, Gunung Sangiang

dan Gunung Lesung. Gunungapi - gunungapi tersebut dari keseluruhannya hanya dua

yang kini masih aktif yaitu Gunung Agung dan Gunung Batur di dalam Kaldera

Batur.



Gambar 1. Peta Geologi Lembar Bali (Hadiwidjojo, dkk. 1998)

Posisi Pulau Bali terkurung oleh dua sumber gempabumi di Selatan dan Utara pulau

menjadikan Bali sebagai kawasan seismik yang aktif dan kompleks (Gambar 2). Pulau Bali

terletak di antara Zona Subduksi di Selatan dan sesar naik belakang busur (back arc thrust) di

Utara menjadikan daerah ini rawan akan kejadian gempabumi dan tsunami.

Gambar 2. Sketsa sesar naik belakang busur di sebelah Utara Pulau Bali (Daryono, 2011)

Sejarah Kegempaan

Berdasarkan sebaran pusat gempabumi (episenter) yang terjadi di wilayah Bali dan

sekitarnya yang bersumber dari ISC (Gambar 3), pada umumnya terletak di laut. Gempabumi



dengan kedalaman dangkal tersebar dekat zona subduksi di selatan Bali dan juga di sebelah

Utara Bali. Kedua sumber gempabumi ini terbentuk akibat tumbukan antara Lempeng Benua

Eurasia dan lempeng Samudera Hindia – Australia. Gempabumi bersumber dari zona

subduksi, episenternya dapat terletak di darat dengan kedalaman lebih dari 100 km atau

digolongkan sebagai gempabumi dalam.

Gambar 3. Peta sebaran sumber gempabumi di Pulau Bali dan Nusa Tenggara (www.isc.ac.uk)

Berdasarkan catatan Katalog Gempabumi Merusak Indonesia yang disusun oleh Pusat

Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, di wilayah Bali tercatat kejadian gempabumi

yang bersifat merusak (Gambar 4). Gempabumi merusak yang terjadi di Bali memiliki

intensitas MMI rata-sata sebesar VII skala MMI. Tabel 1 menunjukan lokasi gempa, waktu

kejadian dan juga intensitas MMI yang dirasakan.

Tabel 1. Gempabumi merusak di Bali (Supartoyo, 2008)

NO NAMA GEMPA TANGGAL PUSAT GEMPA KDLM

(KM) MAG

SKALA

MMI

1 Buleleng 29/3/1862 - - - VII

2 Negara 11/07/1890 - - - VII

3 Bali 21/01/1917 - - - VII

4 Bali 30/10/1938 8,9°LS-115,8°BT - - VII

5 Campur Darat 7/5/1961 - - - VII



6 Seririt 14/07/1976 - - - VIII-IX

7 Bangli 26/01/1977 8,25°LS-115,3°BT - 5 VIII

8 Karangasem 17/12/1979 9,245°LS-115,8°BT 28 5 VII-VIII

9 Bali 13/4/1985 9,245°LS-115,8°BT ? 6,2 VI

10 Bali 17/12/1987 9,169°LS-114,610°BT 56 5,7 VII

11 Karangasem 2/1/2004 8,26°LS-115,79°BT 33 6,2 SR V

12 Denpasar 15/09/2004 8,76°LS-115,34°BT 94 5,4 IV

Gambar 4. Pusat gempabumi merusak di Pulau Bali dan Nusa Tenggara (Supartoyo, 2008)

Metodologi

Metode yang digunakan adalah dengan pengukuran mikrotremor dan pemrosesan data

dengan teknik H/V (Nakamura, 1989) serta untuk mendapatkan nilai Vs30, data hasil

pengukuran mirkotremor dikombinasikan dengan pengukuran MASW.

1. Metode Mikrotremor

Pengukuran mikrotremor ini menggunakan seismometer tiga komponen model L4-3D

dengan frekuensi natural 1 Hz, dan rekorder digital model Datamark LS-8800, dengan

sampling frekuensi 100 Hz (Gambar 5).



Gambar 5. Peralatan pengukuran mikrotremor

Pengukuran mikrotremor dilakukan pada 99 titik ukur dengan jarak antar titik pengukuran

antara 0,5 hingga 1 km, di seluruh wilayah Kota Singaraja (Gambar 6). Lama pengukuran

rata-rata 20-30 menit untuk setiap titik ukurnya.

Gambar 6. Pengukuran mikrotremor di beberapa titik di Singaraja, Bali

Data diproses dengan teknik H/V (Nakamura, 1989). Dalam metoda ini Masing-masing

komponen sinyal mikrotremor dihitung spektralnya. Polarisasi rasio H/V diperoleh dari hasil

perbandingan spektral komponen horizontal dengan komponen vertikal yaitu ;

P(f) = ( H2EW (f) + H2

NS (f) )1/2 / ( VUD (f) )

Untuk pengolahan data, perangkat lunak yang dipakai adalah Geopsy versi 2.9.0 (Marc

Wathelet, 2011) dan HV-Explorer (Malte, 2014). Data sinyal mikrotremor dikonversi dalam

format SAF dan diolah memakai Geopsy (Gambar 7).

Gambar 7. Pengolahan data menggunakan GEOPSY

Seimometer

L43D

rekorder

digital



Selanjutnya, data hasil pengolahan dari GEOPSY dibuka di HV-Explorer untuk menentukan

periode pada amplituda (rasio) spektra H/V maksimum dari kurva seperti ditunjukkan gambar

8.

Gambar 8. Penentuan nilai Periode Dominan menggunakan HV-Explorer

2. Metode Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW)

MASW merupakan salah satu metoda pengukuran seismik yang mengevaluasi kondisi

kekerasan (stiffness) dari tanah untuk rekayasa geoteknik (Park et al,. 1999). MASW

mengukur variasi pada kecepatan gelombang permukaan dengan meningkatnya panjang

gelombang. Panjang gelombang berhubungan dengan kedalaman dari penelitian dan

memberikan skala vertikal yang dapat digunakan untuk menduga jenis dari batuan/tanah.

Dengan menganalisis kecepatan propagasi gelombang permukaan tersebut, akan didapatkan

kecepatan gelombang geser (Vs).

Prosedur umum untuk metode MASW terdiri atas tiga langkah (Park and Miller, 1999)

seperti ditunjukkan gambar 9, yaitu:

1. Akuisisi data, memperoleh data di lapangan.

2. Analisis Dispersi, mengekstraksi kurva dispersi (masing-masing satu untuk setiap

data).

3. Inversi, menghitung variasi kecepatan gelombang geser (Vs) terhadap kedalaman,

dengan cara membandingkan kuva dispersi teori dengan kurva yang diekstrak.

Kecepatan gelombang geser merupakan salah satu dari konstanta elastik dan erat kaitannya

dengan Modulus Young.



Gambar 9. Skema metode MASW (Park et al,. 2007)

Dalam akuisisi data (Gambar 10), digunakan sensor penerima (geophone) untuk

mengukur tanggapan tanah pada beberapa jarak dari sumber. Tiap data geophone

mengandung rekaman dari banyak gelombang permukaan, masing-masing dengan panjang

gelombang yang berbeda-beda. Pengukuran MASW ini menggunakan 12 untaian geophone

dengan frekuensi yang rendah (4,5 Hz), karena memiliki kepekaan yang tinggi.



Gambar 10. Akuisisi Data Vs30 menggunakan metode MASW di Singaraja, Bali

Pengukuran MASW dilakukan di 16 titik pengukuran yang tersebar di seluruh wilayah

Kota Singaraja, Bali. Pengukuran MASW ini menggunakan peralatan dari OYO-Instrument

dengan program bernama McSeis. Dari pengukuran ini didapatkan raw data berupa

gelombang seismik yang terekam di setiap geophone yang digunakan.

Gambar 11. Raw Data MASW dari salah satu titik di Singaraja, Bali

Dari raw data yang didapatkan (Gambar 11), diolah menggunakan program Pickwin

untuk mendapatkan kurva dispersi (Gambar 12). Dari kurva dispersi yang didapat, dilakukan

forward modeling dengan mem-picking titik penghubung pada kurva dispersi tersebut.

Setelah itu dilakukan proses inversi untuk mendapatkan profil Vs30 pada setiap titik lokasi

yang diambil datanya (Gambar 13).

Gambar 12. Kurva Dispersi di salah satu titik pengukuran MASW di Singaraja, Bali



Besaran nilai Vs30 ini menunjukkan jenis tanah berdasarkan kekerasan batuannya.

Lokasi dengan nilai Vs30 yang tinggi menunjukkan batuan di daerah tersebut termasuk

batuan yang keras, sedangkan lokasi dengan nilai Vs30 yang rendah termasuk wilayah

dengan batuan yang lunak.

Gambar 13. Profil Vs30 di salah satu titik pengukuran MASW di Singaraja, Bali

Hasil dan Pembahasan

Dari pengukuran mikrotremor dihasilkan nilai-nilai periode dominan di setiap titik

pengukuran. Melalui interpolasi data-data periode dominan di tiap titik pengukuran maka

diperoleh kontur sebaran periode dominan seperti ditunjukkan oleh gambar 14 di bawah ini.

Gambar 14. Peta Kontur Periode Dominan Kota Singaraja, Provinsi Bali



Berdasarkan hasil kontur periode dominan di Kota Singaraja, terlihat wilayah sebelah

Barat-Utara didominasi oleh periode tinggi. Hal ini menunjukkan tebal lapisan sedimen lunak

di wilayah ini cukup tebal, sehingga guncangan gempabumi akan lebih kuat terasa di wilayah

ini. Wilayah ini merupakan daerah pantai dengan morfologi pedataran rendah sehingga

lapisan sedimen di wilayah ini lebih tebal dibanding wilayah lain. Sedangkan wilayah sebelah

Selatan-Timur didominasi oleh periode rendah, hal ini menunjukkan lapisan sedimen lunak di

wilayah ini cukup tipis. Wilayah ini merupakan daerah perbukitan bergelombang sehingga

lapisan sedimen di wilayah ini lebih tipis karena sedimen tersebut telah terbawa ke daerah

pantai yang lebih rendah. Wilayah ini akan merasakan goncangan gempabumi yang tidak

terlalu kuat dibandingkan dengan wilayah yang memiliki nilai periode tinggi.

Sedangkan dari hasil pengukuran MASW yang telah dilakukan (Tabel 2), terlihat

klasifikasi tanah di wilayah Kota Singaraja didominasi oleh Kelas Tanah E (Vs30 < 180m/s)

dan hanya tiga lokasi dengan Kelas Tanah D (180m/s < Vs30 ≤ 360m/s). Hal ini

menunjukkan wilayah Kota Singaraja didominasi oleh batuan lunak karena cepat rambat

gelombang di batuan wilayah tersebut sangat rendah. Wilayah dengan batuan lunak akan

memperkuat goncangan (amplifikasi) bila terjadi gempabumi.

Tabel 2. Nilai Vs30 di Beberapa Titik Pengukuran di Singaraja, Bali

Titik Latitude Longitude AVs30 (m/s) Site Class

1 -8.12748 115.13942 202.7 D

2 -8.10545 115.12081 197.7 D

3 -8.09116 115.12024 134.5 E

4 -8.11843 115.12796 71.3 E

5 -8.14661 115.12466 109.9 E

6 -8.12696 115.11393 143.6 E

7 -8.11567 115.10863 123.4 E

8 -8.14801 115.10603 162.4 E

9 -8.15417 115.0909 113.9 E

10 -8.12702 115.10156 277.7 D

11 -8.13486 115.0889 154.8 E

12 -8.1327 115.07103 131.9 E

13 -8.15149 115.08127 102.5 E

14 -8.11327 115.07745 124.7 E

15 -8.11658 115.08566 163.2 E

16 -8.1006 115.09579 84.1 E



Berikut adalah Peta Kontur Vs30 yang merupakan hasil pengukuran dari mikrotremor

dan MASW (Gambar 15):

Gambar 15. Peta Kontur Vs30 Kota Singaraja dan Sekitarnya, Provinsi Bali

Kesimpulan

Dari hasil pengukuran mikrotremor dan MASW di lapangan serta hasil analisis data

mikrozonasi gempabumi di Kota Singaraja, dapat ditarik kesimpulan antara lain:

• Wilayah Kota Singaraja merupakan daerah yang termasuk rawan terhadap bahaya

bencana gempabumi karena lokasinya cukup dekat dengan sumber gempabumi

diantaranya Sesar Seririt dan Back Arc Nusa Tenggara.

• Secara umum, nilai Periode Dominan di Kota Singaraja didominasi oleh periode

rendah, namun pada bagian utara didominasi oleh periode tinggi.

• Klasifikasi tanah di Kota Singaraja berdasarkan nilai Vs30 nya didominasi oleh

klasifikasi tanah C dan D. Hal ini berarti batuan di Kota Singaraja tidak keras

sehingga akan mengalami guncangan yang cukup kuat jika terjadi gempabumi.

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Gede Suantika (Kepala Bidang Mitigasi

Gempabumi dan Gerakan Tanah) dan Dr. Sri Hidayati (Kepala Subbidang Mitigasi

Gempabumi) atas persetujuannya terhadap kegiatan lapangan pada penyelidikan ini. Serta

kepada Deden Junaedi atas bantuannya dalam pengambilan data mikrotremor di Kota

Singaraja dan Amalfi Omang dalam penyelesaian makalah ini.



Referensi

Daryono, 2011, Identifikasi Sesar Naik Belakang Busur (Back Arc Thrust) Daerah Bali

berdasarkan Seismisitas dan Solusi Bidang Sesar. Artikel Kebumian, BMKG. Jakarta

Hadiwidjoyo, 1998, Peta Geologi Lembar Bali Nusatenggara, Pusat Penelitian dan

Pengembangan Geologi, Bandung

Malte Ibs-von Seht, 2014, Microzonation Studies using Microtremor, German-Indonesia

Technical Cooperation Mitigation of Georisks.

Marc Wathelet, 2011, Geophysical Signal Database for Noise array Processing , www.

Geopsy.org.

Nakamura, Y., 1989, A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using

microtremor on the ground surface, Quatrely Reports of the RailwayTechnical Research

Institute, Tokyo, 30, 25-33.

Park C.B., Miller R.D., Xia J., 1999, Multichannel analysis of surface waves, Geophysics,

64(3), 800-808

Park C.B., Miller R.D., Xia J., Ivanov J., 2007, Multichannel analysis of surface waves

(MASW)- active and passive methods, The Leading Edge January, 2007

Supartoyo dan Surono, 2008, Katalog Gempabumi Merusak Indonesia Tahun 1629 – 2007

(Edisi Keempat), Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Badan Geologi,

Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral

www.isc.ac.uk

http://www.earthquake.usgs.gov/

analisis mikrozonasi kota singaraja dengan …

Documents