!"#$% '( !)*+,'-!) ."*$-
Asisten [Yuhannas Lidwina Gr GraYulianto siani Kri Kri–sti12312012] 12313035
Kevin Hartono Farid Muhammad Adityo Kurniawan
12313048 12313051 12313072
[Ida Bagus Suananda Y – 12312026] [Putri Rafika Dewi – 12312056] [Muthia J – 12312064]
/01023 452678609 #$%&'(&%) *+*%,%*( &-).+/ *+&%)(.*+ 0-&1. 2%) *+'-2% /+)+)'1%))3%
!
PENDAHULUAN
Gempa bumi adalah fenomena pergeseran secara tiba-tiba materi di bawah permukaan bumi. Titik tertentu atau tempat dimulainya gempa bumi disebut fokus atau hiposenter dan titik di bawah permukaan bumi yang tepat di atas fokus/hiposenter disebut episenter. Parameter gempa bumi adalah waktu kejadian, tempat/lokasi kejadian (lintang, bujur, dan kedalaman) serta magnitudonya. Gempa bumi terjadi diawali dengan akumulasi stress di sekitar batas lempeng, sehingga aktifitas gempa banyak terjadi disini. Akumulasi stress ini kemudian dilepaskan dalam bentuk gempa. Mekanisme terjadinya suatu gempa sering dikaitkan dengan adanya kombinasi gaya atau stress yang bekerja pada batuan. Kombinasi stress, kompresi, dan dilatasi yang menyebabkan terjadinya suatu gempa dapat dimodelkan dengan mempelajari polarisasi gelombang seismik yang terekam pada seismogram komponen vertikal. Mekanisme fokus adalah suatu model yang menerangkan polarisasi gelombang seismik dan sistem stress yang bekerja dalam konsep sesar. Dengan mempelajari mekanisme fokus dari sekumpulan gempa yang terjadi dapat dianalisis sistem gaya-gaya tektonik yang bekerja di suatu daerah. TEORI BINGKAI ELASTIK
Teori ini menerangkan bahwa gempa bumi terjadi karena adanya akumulasi tegangan pada suatu lapisan batuan, yang terus bertambah dan mencapai maksimum. Proses bertambahnya penumpukan tegangan diikuti melengkungnya lapisan batuan tersebut sampai maksimum sehingga akan terjadi perpindahan tiba-tiba (pergeseran). Pelepasan energi akibat perpindahan tiba-tiba dinyatakan sebagai penyebab terjadinya gempa bumi. Seteleh terjadi perpindahan maka gaya yang bekerja akan seperti keadaan semula.
4
TEORI MEKANISME FOKUS
Pada mekanisme suatu gempa, terdapat dua hipotesa yang menerangkan sistem gaya yang bekerja pada fokus : •
Sistem gaya kopel yang tunggal (Tipe I). Sistem ini tidak dapat menjelaskan fokus suatu gempa
•
Sistem gaya kopel ganda (Tipe II), yaitu dua pasang sama besar, berlawanan arah dan saling tegak lurus. Sistem gaya kopel ini dapat menerangkan posisi gaya yang bekerja pada akhir proses patahan atau bergesernya suatu lapisan menurut Teori Bingkai Elastik.
GELOMBANG P
Dari suatu event gempa, gelombang P merupakan gelombang yang paling mudah dianalisis karena gelombang P merupakan gelombang yang pertama kali tercatat di seismograf. Sistematika gelombang P dapat diringkas sebagai berikut : •
Gerakan tanah yang menyebabkan gempa dipolarisasikan sebagai kompresi/up/tekanan .
•
Gerakan tanah yang menyebabkan gempa dipolarisasikan sebagai dilatasi/down/tari kan.
•
Distribusi yang sistematik mengakibatkan ruang di sekeliling episenter dapat dibagi menjadi empat kuadran oleh dua garis yang disebut garis nodal atau bidang nodal.
Pola radiasi gerak awal gelombang P pada permukaan bumi merepresentasikan geometri dari bidang sesar berdasarkan asumsi bahwa kedatangan (gerak awal) gelombang P pada stasiun seismik mempunyai arah yang sama seperti pada fokusnya. Ini berarti bahwa transmisi gelombang P melalui bumi tidak mengubah gerak awal gelombang. Asumsi ini dikenal sebagai kekekalan dari tanda fasa.
5
Proyeksi Stereografi
Model idealisasi dari mekanisme terjadinya suatu gempa dalam seismologi dikenal sebagai “Mekanisme Fokus” (Focal Mechanism). Pada dasarnya mekanisme fokus adalah suatu model yang menerangkan polarisasi gelombang gempa dan sistem stress yang bekerja dalam konsep “sesar”. Dengan mempelajari mekanisme fokus dari sekumpulan gempa-gempa yang terjadi kita dapat menganlisis sistem gaya-gaya tektonik yang bekerja di suatu daerah. Proyeksi stereografi merupakan cara pendekatan deskripsi geometri yang efisien untuk menggambarkan hubungan sudut antara garis dan bidang secara langsung, digambarkan dan dibatasi didalam suatu permukaan bola (sphere). Jenis metoda proyeksi bola focus yang banyak digunakan para ahli adalah proyeksi sama luas (equal area projection technique). Teori Solusi Bidang Sesar
Seperti yang telah dijelaskan di atas, pada teori ini kita akan menggunakan metoda proyeksi sama luas atau Schmidt Net ¸yang merupakan jaring terdiri dari lingkaran besar dan kecil, dibuat berdasarkan luas yang mendekati kesamaan dari jaring yang dihasilkan oleh perpotongan keduanya, sehingga interval tiap lingkaran akan merata pada setiap kedudukan. Penentuan solusi bidang sesar didasarkan pada penentuan dua bidang nodal yang orthogonal, yang memisahkan kuadran kompresi dan dilatasi pada bola focus. Titik pada bola fokus ditentukan oleh parameter r, α, dan β, dimana r adalah
radius, α adalah azimuth (diukur searah jarum jam dari Utara) ,β adalah sudut take-off
penjalaran gelombang seismic dari hiposenter terhadap stasiun. Untuk proyeksi equal area, parameter ( r, α, β) ditransformasikan ke dalam koordinat polar (r,θ), dengan rumus :
! "�2 # ! Apabila radius lingkaran besarnya sembarang dan radius maksimum dianggap berharga satu, maka persamaan di atas menjadi:
! √ "�2 # !
Bentuk persamaan ini digunakan untuk pengeplotan gerakan awal gelombang P pada Schmidt Net. Setelah ditentukan bidang-bidang nodal dan bidang bantunya, kemudian dapat ditentukan arah-arah sumbu stress maksimum (sumbu P) dan sumbu tensil maksimum ( sumbu T) dimana keduanya merepresentasikan arah-arah gaya utama yang bekerja pada sesar.
6
SESAR Parameter Sesar
Orientasi sesar ditentukan dengan strike(jurus) Φ, dan dip (kemiringan) δ. Sesar merupakan bidang antara blok foot wall dan hanging wall . Slip sebagai arah gerak hanging wall relatif terhadap footwall . Rake (λ) sudut antara garis horizontal yang sejajar dengan strike dan arah slip.
Beberapa Definisi Parameter Sesar
•
Jurus ( strike) sesar adalah arah garis horizontal yang merupakan perpotongan antara bidang sesar dengan bidang horizontal. Sudutnya diukur dari arah utara.
•
Kemiringan (dip) adalah sudut yang dibentuk oleh bidang sesar dengan bidang horizontal.
•
Rake adalah besar sudut antara arah slip dengan garis horizontal pada bidang sesar.
•
Slip adalah pergeseran relatif hanging wall terhadap foot wall .
Klasifikasi Sesar
Dalam seismologi, pembagian jenis sesar berdasarkan gerak relatif sepanjang batas sesar atau arah slip. Jenis-jenis sesar tersebut adalah : •
Sesar mendatar ( strike-slip fault ), terbagi atas dua ; right strike-slip, dan left strike-slip
•
Sesar turun ( Normal fault )
•
Sesar naik ( Reverse fault )
7
SOLUSI MEKANISME FOKUS (SMF)
Solusi Mekanisme Fokus (SMF) merupakan cara menunjukkan geometri . Simbol dari SMF adalah beachball diagram, yaitu bola yang dibagi menjadi empat bagian.
Dua irisan (bidang nodal) melalui beachball merepresentasikan dua bidang sesar yang mungkin dari gempa yang terjadi. Pada setiap seismogram dicatat bentuk gelombang dan gerak awal pergerakan tanah (polarisasi gelombang). •
Kuadran merah adalah kuadran kompresi. Kompresi yang dimaksud di sini adalah polarisasi gelombang P pada semua stasiun.
•
Kuadran putih adalah kuadran dilatasi. Dilatasi yang dimaksud di sini adalah polarisasi gelombang P pada semua stasiun. Solusi Mekanisme Fokus (SMF) adalah hasil dari suatu analisis dari polarisasi gelombang
atau bentuk gelombang yang dibangkitkan oleh suatu gempa dan terekam oleh sejumlah seismograf. Untuk memperoleh SMF yang dapat diterima diperlukan minimal 10 rekaman dan hanya jika stasiun seismograf tersebar secara geografi mengelilingi episenter.
8
METODA
Beachball diagram SMF adalah proyeksi stereografi yaitu proyeksi garis atau bidang yang berpotongan dengan setengan bola bawah ke bidang horizontal. Plotting data polarisasi dari semua stasiun dilakukan dengan memproyeksikan garis ray dengan parameter azimuth dan sudut take-off. Hasil dari plotting semua data tersebut akan menunjukkan dua kuadran hitam dan dua kuadran putih. Empat kuadran ini dipisahkan oleh dua b idang nodal yang merupakan dua kemungkinan bidang sesar.
Strike dari sesar ditunjukan oleh suatu garis yang menghubungkan dua titik pada tempat dimana terdapat perpotongan antara great circle (dalam gambar di atas) dengan tepi terluar dari beachball diagram ( primitive circle). Arah dip adalah 90 0 dari strike (arah yang diindikasikan oleh garis panah tebal dari pusat plot ke tengah busur lingkaran besar gambar di atas).
Contoh untuk kasus Strike Slip
a) Beachball diatas mempunyai strike utara-selatan dengan bidang bantu timur-barat, atau sebaliknya. b) Sesaat gempa terjadi, pergerakan gelombang P melewati material di sekeliling fokus menyebabkan partikel dalam kuadran hitam bergerak menjauhi fokus, sedangkan partikel di kuadran putih bergerak mendekati fokus. c) Ini merupakan bidang bantu untuk kasus bidang sesar dengan strike utara-selatan, atau sebaliknya. dapat dihasilkan dari right-lateral slip sepanjang sesat timur-barat. d) Ini merupakan bidang sesar yang merupakan p ensesaran left-lateral slip, atau sebaliknya.
9
Pure Dip-Slip Fault
Hanya 3 dari 4 kuadran dapat diamati dalam beachball diagram untuk pure dip-slip fault , seperti: a) Pusat dari beachball plot adalah putih untuk mekanisme sesar t urun (normal fault ). b) Pusat adalah hitam untuk mekanisme sesar naik (reverse fault ).
Oblique-Slip Fault
a) Jika pusat beachball plot berada dalam kuadran putih, sesar mempunyai komponen slip turun, tanpa memperhatikan mana bidang nodal yang merupakan bidang sesar. b) Jika pusat berada dalam kuadran hitam, sesar mempunyai komponen slip naik.
PENGOLAHAN DATA
Prosedur Pembuatan Solusi Bidang Sesar 1. Tentukan azimuth φ dan jarak Δ masing-masing terhadap sumber gempa. 2. Tentukan sudut take-off i h(Δ) dari formula di bawah ini:
p =
dT d ∆
=
r s sin ih v P
3. Gunakan nilai φ dan ih untuk memproyeksikan ray dari setiap stasiun, dengan cara mengeplot φ dan ih pada schmidt net. Nilai φ diplot dengan cara dihitung dari arah utara searah jarum jam dan nilai ih dihitung dari titik pusat lingkaran ke arah luar. Beri tanda yang membedakan antara kompresi dengan dilatasi.
:
4. Plot semua data φ dan ih pada schmidt net, untuk keabsahan data, minimal diperlukan data φ dan ih dari sepuluh stasiun. 5. Setelah semua data φ dan ih di plot pada schmidt net, putar sedemikian rupa kertas transparan yang telah berisi hasil plot sehingga blok kompresi dan dilatasi terpisah dengan baik satu sama lain. 6. Tarik garis meridian yang memisahkan kedua zona kompresi dan dilatasi tersebut. Garis meridian ini merupakan bidang nodal pertama. Putar transparan sehingga arah strikenya ke arah utara-selatan. Hitung sebesar 90 0 dari bidang nodal pertama melewati titik pusat net untuk menentukan titik kutub dari bidang nodal pertama. 7. Putar kembali kertas transparan sedimikian rupa sehingga diperoleh bidang nodal kedua yang memisahkan zona kompresi dan dilatasi. Garis dari bidang nodal kedua ini harus melewati titik kutub bidang nodal pertama. 8. Pemilihan kedua bidang nodal dapat dikatakan benar apabila jumlah data yang mempunyai polarisasi tidak sesuai dengan kuadran yang semestinya sekitar < 30%. 9. Putar kertas transparan sehingga kedua titik kutubnya terdapat pada suatu garis lengkung atau pada suatu bidang tertentu. 10.Tarik garis meridian yang melalui kutub nodal pertama dan kutub nodal kedua. Garis ini disebut garis bantu. 11.Karena sudut antara kedua titik kutub sebesar 90 ⁰, maka bisa ditentukan titik tengah dari kedua titik tersebut yang tentunya bersudut 45 ⁰ terhadap ketua titik tersebut. Kalau titik ini berada pada kuadran kompresi maka titik tersebut adalah sumbu dilatasi T, dan sebaliknya. Sumbu kompresi P dihitung 90 ⁰ terhadap sumbu T. 12.Tentukan arah strike sesar (Φ), dip atau kemiringan (δ) dan rake sesar (λ) dari masing-masing bidang sesar. 13.Arah strike dihitung dari utara searah jarum jam. 14.Sudut dip atau kemiringan (δ) sesar dihitung dari luar menuju ke pusat lingkaran. 15.Tentukan slip dengan menarik garis dari titik pusat lingkaran ke titik kutub yang terdapat pada bidang sesar tersebut. λ* ditentukan dengan cara menghitung sudut dari arah strike ke titik kutub tersebut. Arah slip (λ) ditentukan oleh polarisasi titik tengah net. Jika titik tengah net berada pada kuadran kompresi maka λ=180⁰-λ* dan jika berada pada kuadran dilatasi maka λ=-λ*. 16.Tentukan jenis sesar. Jika titik pusat berada pada daerah dilatasi maka jenis sesarnya adalah sesaru turun dan jika titik pusat berada pada daerah kompresi maka jenis sesarnya adalah sesar naik.
;
Schmidt (equal-area) Net
!<
