perbandingan setiap kontur transfomasi pada anomali

JurnalFisika FLUXVolume 14, Nomor 2, Agustus 2017ISSN : 1829-796X (print); 2514-1713(online)http://ppjp.unlam.ac.id/journal/index.php/f/

78

Perbandingan Setiap Kontur Transfomasi Pada Anomali MagnetikUntuk Identifikasi Sesar

(Studi Kasus:Sesar Toru Pada Great Sumatera Fault)

Andrean V H Simanjuntak1)*, Abdi Jihad2)

1) Stasiun Geeofisika Mata Ie Banda Aceh, BMKG Provinsi Aceh2) Magister Geografi Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

*)E-mail: [email protected]

ABSTRACT-Toru fault is one part of the Great Sumatran Fault, which is actively moving every year. Theseactivities cause severe damage and cause fatalities too, therefore the best step is to know and identify thefault. From there, we can learn how to mitigate before and after the earthquake. For that reason, thegeophysical method is the right step to do, because the results can describe the surface and subsurface stateof a region.Geomagnetic method is one of the geophysical methods that can explain the subsurfaceconditions in an area. This method is based on the difference of positive and negative closures, whichindicates the presence of two poles, and an indication of the existence of a different layer. The data in thisstudy were obtained from the data of CHAMP Satellite, which measures field to the distance between gridto another grid is 3.8 km.The method which used for this research is transformation techniques on magneticfield anomalies. From there, we will know the difference characteristics of each transformation.The resultsshow that each graph on the transformation to the pole, which is given 4 lines, follows the movement of thefracture. The graph on the first line has an anomalous range of -20 nT - 80 nT. In the second line, the rangeof anomalies obtained ranges from -50 nT - 250 nT. On the third line, the range of anomalies obtained isabout -250 nT - 150 nT. On the fourth line, the anomaly range obtained is -200 nT - 200 nT.

Keywords : Anomaly, Earthquake, Geomagnetic, Transfomation

I. PENDAHULUANPatahan Besar Sumatra adalah Patahan

aktif dengan panjang 1.900 km, 1.650 km beradadi daratan Pulau Sumatra dan mempunyai arahdari Barat Laut sampai Tenggara, mulai dariPulau Weh di Aceh sampai Teluk Semangko diLampung (Katili dan Hehuwat, 1967).

Sesar Toru, salah satu segmen PatahanSumatera, berada di wilayah Tapanuli, SelatanDanau Toba. Secara administratif, koordinatgeografis Sesar Toru terletak antara 98° 42’ 00’’ -99° 43’ 30’’BT dan 1° 12’ 00’’LU - 2° 06’ 00’’LU,dengan panjang 95 km serta diapit oleh duasesar lainnya di ujung utara dan selatan yaituRenun dan Angkola. Sesar Toru bergerakdengan kecepatan rata-rata 20 mm/tahun, yangdiukur dengan menggunakan GPS dan

pergeseran sedimen hasil produk letusan Toba73.000 tahun silam (Sieh &Natawidjaja 2000).1.1. Sejarah Kegempaan

Salah satu sesar yang berada pada selatanSesar Toru,Sesar Angkola telah patah padaDesember 2006 dengan M 5,8. Sesar Renun diujung utara, dengan panjang 220 km, sedangmenunggu waktu untuk patah mengingatsudah dalam ujung siklus seismik 100-an tahun.Pada suatu batuan yang rapuh (batuan yangheterogen), stress yang dikandung tidakbegitu besar karena langsung dilepaskanmelalui gempa–gempa kecil (gempa mikro).

Sedangkan untuk batuan yang lebih kuat(homogen), gempa kecil jarang terjadi karenastress yang dikandung tidak langsungdilepaskan melainkan disimpan hingga padasuatu saat batuan tersebut tidak mampu lagi


78















78














Simanjuntak, A.V.H. Perbandingan Setiap Kontur Transfomasi Pada Anomali Magnetik....79

menahan stress, maka terjadi pelepasan energiyang besar secara tiba – tiba ke segala arah(Simanjuntak, 2017).

Tepatnya 20 Mei 2008 lalu, bagian utaraSesar Toru dengan panjang 23 km telah patahpada tahun 1984 silam dalam Gempa PahaeJahe dengan M 6,4, dan kembali patah tahun2008. Kejadian perulangan yang sangat cepatsekali dimana hanya 25 tahun sudah berulangkembali, tetapi secara elastic rebound theory itumungkin saja terjadi dengan pelentingan 50 cmdan kecepatan geser rata-rata 20 mm/tahun.

Gempa tahun 2008 bersumber padakedalaman 10 km di sepanjang 23 km zonarekahannya dan menghasilkan guncangan 3SIG yang sanggup merobohkan bangunan danmelongsorkan tebing.Selain itu, Sesar Torumenjadi salah satu objek penelitian yangpotensial, karena selain seismisitas-nya terdapatjuga sumber alam berupa eksplorasi geothermalyang terdapat pada kelurusan Sesarnya.

Pada zona pelurusannya, Sesar Torumemiliki potensi geothermal yang sangatmelimpah dengan 43 titik lokasi geothermaldan tujuh lokasi semburan belerang. Salahsatu yang terkenal yaitu Sipaholon, terletak diatas Sesar Toru dan Sarulla tepat ditengahnya, dengan sumber panas terletakantara 200 – 1400 m dibawah permukaantanah. Temperatur antara 142 - 230°C yangdikategorikan sebagai moderate temperature,mampu menghasilkan energi listrik sebesar300-400 Megawatt. Penerapan metodegeofisika yang baik diperlukan dalamidentifikasi keaktifan Sesar Toru untukkepentingan mitigasi kebencanaan.Penyelidikan kondisi geologi dan strukturlapisannya untuk kepentingan eksplorasigeothermal.

Survei kemagnetan dipakai untukmenyelidiki dan mengeksplorasi strukturgeologi bawah permukaan, yang didasari padaanomali di medan magnet bumi hasil aktivitasdari mineral magnetik pada batuandipermukaan dan bawah permukaan bumi(mis: magnetide, pirhotit, ilmenite, dll). Surveimagnetik bisa dalam berbagai macam sepertipengukuran langsung, dengan satellite,

aeromagnetic, dan kapal khusus riset (marinemagnetic survei).Pada skala kecil, penerapannyadigunakan untuk kepentingan arkeologi dansitus purba untuk mengetahui situs apa yangtekandung didalamnya.

Penelitian skala besar akan berurusandengan batas-batas geologi, identifikasikeaktifan suatu sesar, eksplorasi, geothermalyang memerlukan daerah penelitian yangsangat luas dan struktur geologi yang kompleksserta umumnya memiliki kontras nilaikepekaan magnetik batuan yang menghasilkananomali tinggi.

Data anomali belum sepenuhnya mewakilikondisi geologi wilayah penelitian. Sehingga,analisis transfomasi harus dilakukan secaramatematis untuk mendapatkan interpretasikualitatif. Hasil transformasinantinya akansangat berguna untuk mendapatkan suatuinterpretasi dan juga dapat membantu dalampemetaan geologi lokal (Blakely, 1995).

Peta anomali magnetik umumnyadianalisis dengan menggunakan beberapateknik transformasi linear, seperti derivative-based techniques, spectral methods dan inversemodeling techniques. Studi identifikasi sesar yangdilakukan oleh Arafa (2012) di Kairo, Mesir,menerapkan perhitungan transformasi padamasing-masing komponen medan magnet.Transformasi linear dapat membantu dalammenginterpretasikan suatu struktur geologilokal dari hasil pengukuran magnetik danmemberikan beberapa bukti tentang sifat dansumber penyebab dari fenomena geologisetempat (Blakely, 1995).

II. METODE PENELITIAN2.1. Data

Data yang digunakan untuk penelitian inidiperoleh secara free dan open acces. Data yangdiesktrak diantaranya topografi, anomali danseismisitas yang semuanya dianalisa secarakomprehensif dan akan menjelaskan profil dariPatahan Toru.Data Topografi

Data topografiyang diperoleh dari Topex,digunakan untuk melihat kontur ketinggianpatahan Toru dan perbedaan elevasi yang

80 Jurnal Fisika FLUX, 14(2), 2017. Hal. 78-84

menunjukkan penampakan fisis dari kelurusanpatahan. Data yang diambil dalam rentangkoordinat (1° – 2.2° ) LU dan (98.7° – 99.7°) BT.Data Anomali Magnet Bumi

Data anomali magnet bumi diperoleh dariobservasi satelit CHAllenging Mini-SatellitePayload (CHAMP)-GFZ. Model yang dipakaiyaitu model EMAG2, yang merupakan dataanomali terkoreksi untuk model anomali kerakbumi.EMAG2 merupakan perbaikan dariEMAG3, yang mana resolusi grid ditingkatkandari 3 arc minute (sekitar 5,6 km) menjadi 2 arcminute (sekitar 3,8 km) dan ketinggiandikurangi dari 5 km menjadi 4 km di atasgeoid.Data anomaliterkoreksi sangat membantudalam analisa.Data tersebut digunakan untukmelakukan transformasi dan mencari nilaisuseptibilitas batuan dengan forward modelling.Data Seismisitas dan Seismotektonik

Data Seismisitas dan Seismotektonikdidapat dari International Seismological Centre(ISC), digunakan untuk mengetahui aktivitasseismisitas Patahan Toru gempa yang terjadi diPatahan Toru bersifat strike-slip berarah dextral.dengan batasan (1° – 2.2° LU) dan (98.7° – 99.7°BT), dan magnitudo (5 – 10). Data diambil daritahun 1910 – 2011.

2.2. Metode GeomagnetikMetode magnetik merupakan salah satu

metode geofisika didasarkan pada pengukuranvariasi intensitas magnetik di permukaan bumiyang disebabkan adanya variasi anomali bendatermagnetisasi di bawah permukaan bumi.

Penelitian magnetik dilakukan untukmendapatkan data pengukuran intensitas darimedan magnetik bumi, sedangkan anomaliyang didapat merupakan hasil dari medanmagnetik yang diakibatkan oleh materialmagnetik dari kerak bumi.Kontinuasi ke Atas(Upward Continuation)

Konsep dasar pengangkatan ke atas berasaldari teorema Green.Teorema ini menjelaskanbahwa apabila suatu fungsi H adalah harmonik,dan mempunyai turunan yang kontinu disepanjang daerah R, maka nilai H pada suatutitik P di dalam daerah R dapat dinyatakan(Blakely, 1995):

dSrr

Hn

H

rPH

S

S

' 11

4

1)(

(1)

Persamaan (1) menggambarkan secaradasar prinsip dari kotinuasi ke atas, dimanamedan potensial dapat dihitung pada setiaptitik didalam suatu daerah berdasarkan sifatmedan pada permukaan yang melingkupidaerah tersebut.Transformasi ini digunakanuntuk mengubah medan potensial yang diukurpada suatu level permukaan, seolah-olahdiukur pada level permukaan lebih tinggi.Reduksi ke Kutub

Baranov & Naudy (1964) menggambarkanmetode transformasi ke kutub untukmenyederhanakan interpretasi data magnetikpada daerah lintang rendah dan menengah.Metode ini dapat mengurangi salah tahapanyang rumit pada proses interpretasi, dengananomali medan magnetik menunjukkanlangsung posisi bendanya. Formulasi yangumum sebagai hubungan antara medanpotensial (f) dengan distribusi sumber (s) :

R

dvQPQsPf ),()()( ((2)

Fungsi f(P) adalah medan potensial atauanomali total medan magnetik pada P,sedangkan s(Q) kuantitas fisis magnetisasi padaQ dan (P,Q) suatu fungsi Green berupaanomali total medan magnetik dipole tunggaltergantung pada geometris tempat titikobservasi P dan titik distribusi sumber Q. Prosestransformasi reduksi ke kutub dilakukandengan mengubah arah magnetisasi dan medanutama dalam arah vertikal.

III. PEMBAHASAN3.1. Grid Penelitian dan Seismotektonik

Batasan wilayah yaitu 1° LU - 2.2°LU dan98.7°-99.7°BT, yang nantinya dikonversi kekoordinat UTM. Dengan model EMAG2 yangmengukur setiap grid 2 arc minute ~ 3,8 km,grid penelitian diasumsikan sebanyak 525 point(21 x 25) mencakup semua wilayah penelitan.Grid tersebut diperlukan untuk interpolasi dataanomali magnetik.

Keaktifan Sesar Toru dianalisa denganmenggunakan data gempa bumi dari katalog


gempa ISC (International Seimological Center) danfocal mechanism dari GlobalCMT,bertujuanuntuk membuktikan bahwa gempa di SesarToru bersifat strike-slip berarah dekstral,dimodelkan dengan GMT pada waktu periodetertentu (1950 – 2011).

Gambar 3. Peta grid wilayah penelitian.

Gambar 4. Peta Seismotektonik Sesar Toru denganpola oblique dan strike-slip serta sebaranMagnitudo 5- 10 dari tahun 1950-2011.

Data gempa bumi dipilih yaitu magnitudo≥ 5, dengan jumlah kejadian gempa yangterekam dari tahun 1910 s/d Agustus 2011sekitar 64 kejadian, dengan rentang magnitudoberkisar antara 5 – 7 M. Pada rentang dekadeini, event yang terjadi sebanyak 2 (dua) kaligempa , yaitudengan kategori magnitudo yangsangat kuat, yaitu diatas 6.

3.2. Profil Anomali MagnetGambar 5 merupakan profil anomali

setelah data magnetik dilakukan interpolasi.Pola kontur anomali medan magnet terdiri daripasangan klosur positif dan negatif, yang mana

menunjukkan bahwa anomali medan magnetini bersifat dipole (dwi kutub). Anomali medanmagnet yang diperoleh merupakan hasilgabungan medan magnet remanen dan induksi.Pengaruh remanen muncul sebagai akibat suatubahan yang hanya dapat menghasilkan medanmagnet yang bersifat sementara.Nilai anomalimedan magnetik di sekitar Sesar Toru dapatdibagi menjadi 3 kelompok, yaitu : Kelompok anomali medan magnet tinggi

dengan nilai lebih dari +70 nT Kelompok anomali medan magnet sedang

dengan nilai 0 sampai +70 nT Kelompok anomali medan magnet rendah

dengan nilai kurang dari 0 nTLetak kelurusan Sesar Toru yang berbentuk

diagonal mengikuti letak keberadaan anomalimagnet dan terbagi menjadi 3 bagian ,bagianutara memiliki nilai rendah-tinggi, dan anomalisedang berada di tengah-tengah dan di selatan.Pengangkatan ke atas setinggi 500 m dipilihkarena nilai ini sudah cukup baik dalammemisahkan anomali lokal dengan regionalnya.

Gambar 5. Peta Anomali Magnetik dan titik gridpengukuran pada wilayah Sesar Toru

Gambar 6 menunjukkan kontur reduksike kutub, hasil menunjukkan anomali menjadisatu kutub (monopole), sehinggamenggambarkan pola sumber anomalimagnetik. Hal ini memudahkan dalammelakukan interpretasi secara kualitatif. PadaGambar 6, sebelah selatan sesar toru terlihatadanya anomali rendah yang di bawahnyadiduga terdapat benda penyebab anomali danletaknya terdapat pada zona kelurusan Sesar

Koordinat Segmen Toru (1.2 – 2) LU dan (98.7 – 99.7) BT


Toru. Pasangan klosur positif dan negatifmengindikasikan adanya struktur geologi di

bawah permukaan.

Gambar 6. Peta masing-masing kontur (anomali, kontinuasi ke atas, dan reduksi ke kutub) dibandingkandengan struktur kelurusan permukaan Sesar Toru serta dengan grid penelitian.

Metode penarikan sayatan mengikutistruktur kelurusan dari Sesar Toru , danditarik dari klosur yang memiliki nilai medanmagnet tinggi ke nilai medan magnet rendah.Peta kontur yang telah dilakukanpengangkatan ke atas dan kemudian direduksi ke kutub, dioverlay dengan petatopografi dan kajian geologi.

Sebelumnya, penelitian dilakukan untukmemberikan informasi struktur geologi danbatuan penyusun serta profil permukaan padazona kelurusan di daerah tersebut padaGambar 6. Peta anomali reduksi ke kutubmemiliki sebaran nilai anomali yangmempunyai perbedaan nilai klosur yangtegak lurus terhadap zona kelurusan SesarToru.

Struktur topografi menunjukkan zonakelurusan Sesar Toru berarah Barat laut-

Tenggara dan memiliki sebaran anomali lokalyang tegak lurus berarah Barat Daya-TimurLaut.Peta topografi dipakai untuk interpretasikuantitatif yaitu dengan memasukkan nilaibatuan penyusun yang ada di sesar.

Peta seismotektonik yang dioverlaymenunjukkan nilai yang sesuai dengankelurusan sesar Toru dan tersebar denganmengikuti pergerakan dekstral pada zonakelurusan Sesar Toru.Sebaran anomali terlihatmerata pada sisi kiri dan kanan yang manamengikuti pergerakan yang dilakukan olehsesar Toru yang bergeser menganan.

Sebelumnya,penelitian dilakukan untukmemberikan informasi struktur geologi danbatuan penyusun serta profil permukaan padazona kelurusan di daerah tersebut pada Gambar7. Peta anomali reduksi ke kutub memilikisebaran nilai anomali yang mempunyai


perbedaan nilai klosur yang tegak lurus terhadap zona kelurusan Sesar Toru.

Gambar 7. Kontur reduksi ke kutub pada peta seismisitas

Struktur topografi menunjukkan zonakelurusan Sesar Toru berarah Barat laut-Tenggara dan memiliki sebaran anomali lokalyang tegak lurus berarah Barat Daya-TimurLaut.Peta topografi dipakai untuk interpretasikuantitatif yaitu dengan memasukkan nilaibatuan penyusun yang ada di sesar.

Peta seismotektonik yang dioverlay denganmenunjukkan nilai yang sesuai dengan

kelurusan sesar Toru dan tersebar denganmengikuti pergerakan dekstral pada zonakelurusan Sesar Toru.

Sebaran anomali terlihat merata pada sisikiri dan kanan yang mana mengikutipergerakan yang dilakukan oleh sesar Toruyang bergeser menganan.Profil dari sayatan danjuga grafik yang telah dibuat peta reduksi kekutub dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Peta Reduksi Ke Kutub setelah kelurusan sesar dipotong tegak lurus dengan garis cross sectionyang dibuat.

Hasil reduksi ke kutub memperlihatkanperbedaan grafik, yang mana dipengaruhi olehanomali yang didapatkan dari transformasireduksi ke kutub. Pada grafik, nilai yang

bernilai rendah merupakan letak dari kelurusansesar. Grafik ini membuktikan bahwa terjadisebaran batuan yang mengikuti pergerakangeser menganan (dekstral). Grafik yang

4

21

3


diperoleh membuktikan adanya perbedaannilai akibat pergerakan dari sesar, sehinggabatuan yang sebelumnya segaris dan memilikikeragaman nilai anomali magnetik menjadiberubah posisi dan berbentuk diagonal.

Grafik pada garis pertama memuilikirentang anomali sebesar -20 nT – 80 nT. Padagaris kedua, rentang anomali yang didapatkanberkisar antara -50 nT – 250 nT. Pada garisketiga, rentang anomali yang diperoleh yaituberkisar -250 nT – 150 nT. Pada garis keempat,rentang anomaly yang diperoleh yaitu -200 nT –200 nT.

IV. KESIMPULANHasil dari studi penelitian yang telah

dilakukan pada zona kelurusan Sesar Torutelah diperoleh, maka kesimpulan yang bisaditarik antara lain :1. Interpretasi kualitatif pada anomaly reduksi

ke kutub ditandai dengan hasil pemodelanyang menunjukkan adanya grafik pasanganklosur positif dan negatif yang mengikutipergerakan sesar.

2. Studi geomagnet pada penelitian ini bisadilanjutkan dengan metode forwardataupun inversi sebagai pendukung dalammengkarakteristikkan struktur tektonik dangeologi Sesar Toru.

V. DAFTAR PUSTAKAAraffa S. A. S., Santos F. A. M. , Hamed A.T.,

2012. Delineating active faults by usingintegrated geophysical data atnortheastern part of Cairo, Egypt,NRIAG. Journal of Astronomy andGeophysics, Turkey, 1 (1), 33-34.

Baranov dan Naudy, H. 1964. NumericalCalculation of The Formula Of ReductionTo The Magnetic Pole. Geophysics 53,1592-1600.

Blakely, R. J., 1995. Potential Theory in Gravityand Magnetic Application, Cambridge:University Press.

Haryono, A., 2002, Pemodelan Regional di DaerahGunungapi Ungaran menggunakan DataAnomali Medan Magnetik Reduksi ke Kutub,Tesis, FMIPA, UGM. Yogyakarta

Hickman, R.G, Dobson, P.F., van Gerven, M.,Sagala, B.D., Gunderson, R.P., 2004.Tectonics and stratigraphic evolution ofthe Sarulla graben area, North Sumatra,Indonesia. Journal of Asian Earth Sciences,23, 435-448.

Ismail, N.,2001. Interpretasi Data Anomali medanMagnetik Total Reduksi ke Kutub untukPemodelan Regional di Daerah GunungMerapi-Merbabu, Tesis, FMIPA, UGM.

Katili, J. A., dan Hehuwat, F., 1967. On TheOccurence of Large Transcurrent

Faults in Sumatera, Indonesia,Journal Of Geoscience, 10(1).

Katili, J.A., 1971. A review of geotectonictheories and tectonic map of Indonesia.Earth Science Reviews 7, 143-163.

Natawidjaja, D. H. 2003. Neotectonics of theSumatran Fault and paleogeodesy of theSumatran subduction zone, thesis, Calif.Inst. of Technol., Pasadena.

Nukman, M. Moeck, I., 2013. Structural controlson a geothermal system in the TarutungBasin, north central Sumatra. Journal ofAsian Earth Sciences, 74, 86-96.

Sieh, K., Natawidjadja, D., 2000. Neotectonics ofthe Sumatra Fault, Indonesia. Journal ofGeophysical Research, 105, 28,295 – 28,326.

Simanjuntak, A.V.H & Olymphia, O. 2017.Perbandingan Energi Gempa BumiUtama dan Susulan (Studi Kasus: GempaSubduksi Pulau Sumatera dan Jawa),Jurnal Fisika FLUX, 14 (1), 19-26.

Telford, W. M., Geldart, L. P., and Sherrif, R. E.,1990.Applied Geophysics 2nd edition,London: Cambridge University Press.

Zubaidah T., 2010. Spatio-temporal characteristicsof the geomagnetic field over the LombokIsland, the Lesser Sunda Islands region: Newgeological, tectonic, and seismo-electromagnetic insights along the Sunda-Banda Arcs transition, Disertasi,eingereicht an der MathematischNaturwissenschaftlichen Fakultät derUniversität Potsdam, Postdam.

perbandingan setiap kontur transfomasi pada anomali

Documents