PENGANTAR REDAKSI: Tulisan Prof MT Zen dan Sigit Sukmono, pengajar Geofisika ITB di bawah ini dibuat akhir Juli lalu, sebelum terjadinya gempa hebat di Kerinci, Jambi akhir pekan lalu. Ramalan mereka tentang bakal terjadinya gempa besar di kelompok segmen Singkarak-Kerinci-Seblat-Kepahiang di Sesar Sumatera antara tahun 1995-1997 terbukti benar.
DATA statistik 100 tahun terakhir menunjukkan tiap tahun rata-rata terjadi 10 gempa yang bersifat merusak di Indonesia. Risiko kerugian akibat bencana ini akan semakin besar, dengan kian meningkatnya pembangunan di seluruh kawasan Indonesia. Untuk itu diperlukan pemahaman yang lebih mendetail mengenai pola kegempaan di Indonesia sehingga dapat dilakukan usaha mitigasi yang lebih baik.
Dalam kaitan ini, satu pertanyaan yang selalu timbul adalah: apakah mungkin menduga bilamana dan di mana terjadinya gempa? Dalam tulisan ini dikemukakan secara ringkas hasiI penelitian yang dibiayai oleh Bakosurtanal, melalui proyek Riset Unggulan Terpadu II (RUT II)-Dewan Riset Nasional yang dilakukan oleh tim dari ITB dan LIPI mengenai penerapan metoda fraktal untuk pemodelan kegempaan.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Penelitian dilakukan pada sistem sesar aktif Sumatera yang lintasannya sepanjang kurang lebih 1.650 km menyayat Pulau Sumatera mulai dari Banda Aceh Sampai Teluk Semangko. Sistem sesar Sumatera ini merupakan sistem sesar geser dengan arah gerakan menganan dan terbentuk akibat tumbukan/penunjaman antara lempeng Indo-Australia dan Eurasia (Gambar 1 di atas).
Gerakan sistem sesar ini masih sangat aktif sampai saat sekarang dan telah banyak menimbulkan bencana gempa misalnya: gempa Liwa Februari 1994, gempa Tarutung April 1987, dan lain-lainnya.
Meskipun sistem sesar Sumatera ini merupakan salah satu sistem sesar terbesar di dunia, tetapi perilaku kegempaannya masih belum dipahami secara baik dan selama ini lebih banyak dideskripsi secara kualitatif saja.
Dalam penelitian ini pola kegempaan sistem sesar Sumatera tersebut akan dikuantifikas dengan metoda fraktal. Kuantifikasi ini akan menghasilkan model kuantitatif perilaku kegempaan system sesar Sumatera tersebut, sehingga dapat dimanfaatkan untuk usaha mitigasi yang lebih baik.
Metoda fraktal itu sendiri merupakan metoda penelitian yang relatif baru diterapkan untuk masalah kegempaan (mulai populer di tahun 1980-an) dan selama ini baru merupakan riset-riset pendahuluan di Amerika, Jepang, Cina dan Perancis.
Metoda fraktal ini sebenarnya merupakan metoda yang universal (seperti matematika, fisika) dan lahir untuk menjawab ketidakmampuan konsep geometri tradisional (segitiga, segi empat, lingkaran, kubus, dll) dalam menjelaskan secara kuantitatif bentuk geometri obyek alami. Sebagai contoh, adalah sangat sulit untuk mendeskripsi secara kuantitatif bentuk gunung, awan, pohon, bahkan kerikil-kerikil kecil: mereka itu bukanlah segi tiga, segi empat, lingkaran atau lainnya. Dengan metoda fraktal, geometri bentuk-bentuk alam tersebut dapat ”dihitung” dimensi fraktalnya, dan dimensi fraktal ini merupakan ukuran kuantitatif geometri bentuk alam tersebut.
Peran dimensi fraktal sebagai alat kuantifikasi geometri ini sangat penting karena dasar pemberian semua obyek di dunia ini selalu berawal dari geometri. Dengan adanya ukuran kuantitatif tersebut maka dapat dilakukan pengolahan data secara matematik. Aplikasi metoda fraktal saat ini sudah sangat luas, seperti misalnya di bidang kedokteran, metalurgi, fisika dan bahkan sampai digunakan untuk pemodelan dinamika sosial masyarakat dan gejolak pasar saham.
Hasil penelitian
Dalam penerapapnya untuk masalah kegempaan, hipotesis utama yang dipakai peneiliti adalah sebagai berikut. Karakter kegempaan suatu sistem sesar geologi sangat dikontrol oleh geometri sesar tersebut. I Geometri sesar merupakan fenomena fraktal. Oleh karena itu bentuknya dapat dikuantifikasi dengan menghitung dimensi fraktalnya. Dimensi fraktaI tersebut akan mempunyai hubungan kuantitatif yang jelas dengan karakter kegempaan sesar itu, termasuk waktu dan lokasi terjadinya gempa.
Untuk mendapatkan dimensi fraktal dari geometri sistem sesar aktif Sumatera, maka dilakukan pemetaan dengan bantuan teknik penginderaan jarak jauh. Hasilnya diperlihatkan pada Gambar 1. Perlu dicatat bahwa peta asli geometri sistem sesar Sumatera ini berskala 1:250.000, sehingga pada Gambar I tersebut banyak dilakukan penyederhanaan.
Terlihat bahwa sistem sesar aktif Sumatera ini terbagi menjadi 11 segmen sesar dengan dimensi fraktal yang berkisar antara 1.00 -1.24. Untuk melihat hubungan antara dimensi fraktal dan waktu terjadinya gempa maka pada Gambar 2 dimensi fraktal ke-11 segmen sistem patahan Sumatera tersebut diplot terhadap waktu terjadinya gempa besar di sepanjang segmen tersebut.
Gempa besar di sini didefinisikan sebagai gempa yang bermagnitudo lebih dari 5 Mb, yang pada umumnya berpotensi menimbulkan kerusakan. Gempa yang dianalisa juga dibatasi hanya pada gempa yang berkedalaman kurang dari 50 km (gempa dangkal dan yang pada umumnya berkaitan dengan aktivitas sesar geologi) dan terjadi antara tahun 1965-1994.
Pertimbangan tersebut didasarkan pada kenyataan bahwa dalam kurun waktu tersebut data gempa telah terekam secara lengkap. Sumber data adalah Pusat Data Gempa (NEIS), Colorado, AS. Gambar 2 memperlihatkan bahwa terdapat hubungan yang relatif konstan dan konsisten antara dimensi fraktal segmen dengan waktu perulangan terjadinya gempa.
Sebagai contoh, segmen Singkarak, Kerinci, Seblat dan Kepahiang yang dimensi fraktalnya hampir sama (D= 1.00-1.02), merupakan satu kelompok segmen dimana gempa besar terjadi antara 4-7 tahun (rata-rata 5 tahun). Gempa besar terakhir pada kelompok ini terjadi pada segmen Seblat pada bulan November 1990 sehingga kemungkinan terjadi gempa besar lagi antara tahun 1995-1997 pada salah satu segmen kelompok ini (Singkarak, Kerinci Seblat atau Kepahiang). Ramalan ini ternyata tertbukti di segmen Kerinci .
Demikian juga pada kelompok lainnya, yaitu kelompok segmen Aceh, Toru dan Asik yang berdimensi fraktal D = 1.06-1.07, kelompok segmen Ranau-Semangko (D = 1.21-1.24) dan segmen Alas (D = 1.19), terlihat mempunyai waktu perulangan gempa yang relatif konstan terhadap dimensi fraktalnya sehingga memungkinkan dilakukan pendugaan jangka panjang (jangka waktu tahunan) bila dan di mana akan muncul gempa besar.
Sebagai perbandingan, pada Gambar 3 waktu terjadinya gempa besar diplot langsung terhadap segmen tanpa menggunakan pertolongan dimensi fraktal. Terlihat bahwa tidak terdapat keteraturan hubungan sehingga tidak memungkinkan dilakukan pendugaan.
Rekomendasi
Penelitian ini menunjukkan bahwa ada hubungan kuantitatif yang jelas antara dimensi fraktal dan pola kegempaan, sehingga memungkinkan dilakukannya pendugaan jangka panjang di mana dan bila gempa besar akan terjadi.
Selain itu dihasilkan juga peta rinci mengenai daerah-daerah yang rentan terhadap bencana gempa. Jelas ini sangat berguna sebagai acuan bagi usaha mitigasi bencana gempa dan program pengembangan wilayah oleh pemerintah daerah terkait.
Meskipun demikian masih terdapat kelemahan mencolok pada penelitian ini yaitu jumlah data observasi sangat terbatas, sehingga hipotesis kerja tidak dapat diuji secara baik untuk menghasilkan model yang lebih mapan. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, maka di RUT IV diusulkan penelitian pada sesar aktif Palu-Koro, Matano dan Lasalo di Sulawesi dengan metoda yang sama.
Sistem sesar tersebut juga telah banyak menimbulkan bencana gempa (paling akhir pada sesar Palu-Koro, Mei 1995), dan terletak pada lingkungan geologi yang sangat berbeda dengan sesar Sumatera sehingga hipotesis kerja dapat diuji secara lebih meyakinkan. Apabila didapatkan konsistensi pada hasil penelitian, maka ini merupakan kemajuan yang berarti pada ilmu kegempaan dan akan memberikan dampak sosial-ekonomi yang luas pula.
Tim peneliti ITB saat ini juga sedang menjajaki kemungkinan penerapan metoda fraktal ini untuk membantu eksplorasi air tanah di daerah karst (misal daerah Gunungkidul) dan eksplorasi minyak bumi. Dalam hal ini yang akan dikuantifikasi adalah pola penyebaran rekahan batuan.
Pola rekahan ini mengontrol sistem aliran air tanah di daerah karst dan juga sangat berpernan dalam pembentukan reservoar minyak bumi. Dengan metoda fraktal perilaku pola geometri rekahan tersebut dapat dimodelkan secara kuantitatif sehingga memungkinkan usaha eksplorasi yang Iebih efisien dan efektif.
MT Zen dan Sigit Sukmono masing-masing adalah guru besar Geofisika di ITB dan Deputi Ketua BPPT; serta pengajar di Program Studi Teknik Geofisika Jurusan Geologi ITB.
Sumber: Kompas, Kamis, 9 November 1995
