Abstrak — Wilayah  penelitian  dalam  studi  ini  adalah  kota Surabaya  sebagai  ibu  kota  provinsi  Jawa  Timur.  Penelitian  ini akan  difokuskan  pada  patahan  lokal  yang  melintasi  sungai  kota surabaya, karena sungai Surabaya dilintasi beberapa jembatan di Surabaya  seperti  Dinoyo,  Jagir,  jembatan    layang  Wonokromo dan  bendungan  gunung  sari.  Berdasarkan  kondisi  geologi  kota Surabaya  berupa  cekungan  endapan  aluvial  dan  batu  pasir dengan  sedimen  batu  lempung  dan  gamping,  serta  dilewati  oleh sesar  Kendeng  yang  bergerak  5  milimeter  per  tahun.  Dengan komposisi endapan sedimen yang ada di Surabaya, wilayah yang memiliki kondisi geologi berupa aluvial, tuff, dan batu pasir akan memiliki  potensi  bahaya  yang  besar terhadapt intensitas getaran tanah  akibat  amplifikasi  dan  intensitas  gempa.  Sehingga  tujuan dari  dilakukannya  penelitian  ini  adalah  mengetauhui  kondisi patahan lokal yang ada di sekitar sungai Surabaya, dimana ketika terkena  guncangan  gempa  bumi  dapat  berpotensi  bergerak  dan dapat  merusak  infrastruktur  disekitarnya.  Metode  yang digunakan  dalam  studi  ini  analisa Horizontal  to  Vertical  Spectral Ratio  (HVSR) untuk  mendapatkan  nilai  frekuensi  dominan kemudian  akan  diintegrasikan  dengan  nilai  Vs30  untuk mendapatkan  nilai  kedalaman  sedimen  dan  pada  penelitian  ini akan  digunakan  inversi  HVSR  untuk  menggambarkan  kondisi patahan lokal sungai Surabaya, sehingga dapat memprediksi zona bahaya disekitar patahan lokal sungai Surabaya.
Kata Kunci — Patahan Lokal, Mikrotremor, Horizontal to Vertical Spectral Ratio , Vs30, Kedalaman sedimen, Inversi HVSR.

## I. PENDAHULUAN
URABAYA berdasarkan kondisi geologi memilki struktur patahan lokal  disekitar sungai Surabaya [1]. Patahan local tersebut  melintasi  jembatan  layang  Wonokromo,  Dinoyo, Jagir,  bendungan  Gunung  Sari,  dan  bendungan  Jagir. Berdasarkan  kondisi  geologi  kota  Surabaya  berupa  cekungan endapan  aluvial  dan  batu  pasir dengan sedimen batu lempung dan  gamping  [1],  serta  dilewati  oleh  sesar  Kendeng  yang bergerak  5  milimeter  per  tahun,  sesar  Lasem  berada  di  utara kota  Surabaya  ±  70km,  sesar  Watukosek  di  selatan  Surabaya membentang  dari  Mojokerto  hingga  Madura  ±30  km,  sesar Grindulu  berada  di  pantai  selatan  Pacitan  sampai  Mojokerto ±50  km.  Dengan  komposisi  endapan  sedimen  yang  ada  di Surabaya,  wilayah  yang  memiliki  kondisi  geologi  berupa aluvial, tuff, dan batu pasir akan memiliki potensi bahaya yang besar terhadapt intensitas getaran tanah akibat amplifikasi dan intensitas gempa.

## Gambar 1. Peta Geologi Surabaya (Sukardi, 1992)
Untuk  mengurangi  resiko  bencana  yang  ada,  maka dilakukan pengukuran mikrotremor dengan metode Horizaontal  to  Vertical  Spectral  Ratio (HVSR)  di  Kota Surabaya  untuk  memetakan  lokasi  rawan  kerusakan  akibat gempa (peta mikrozonasi ). Menurut Nakamura [2] mengusulkan  metode  HVSR  untuk    mengestimasi    frekuensi natural  dan  amplifikasi  geologi  setempat  dari  data microtremor.
Amplifikasi  merupakan  hasil  pembesaran  gelombang seismik  akibat  adanya  kenaikan  gelombang  seismik  yang diakibatkan  kontras  densitas  yang  besar  antar  lapisan, gelombang  sesimik  akan  mengalami  pembesaran  ketika melewati  medium  yang  lebih  lunak  dibandingkan  dengan medium sebelumnya.
(1)
Dengan  nilai  ρb  merupakan  densitas  batuan  dasar  (gr/ml),  vb cepat  rambat  gelombang  batuan  dasar,  vs  kecepatan  rambat gelombang batuan lunak dan ρs densitas batuan lunak.
Kemudian  penelitian  yang  mengangkat  tema  mengenai Mikrozonasi  kota  Surabaya  oleh  Bahri,  dkk  [3]  dan  [4] memiliki  hasil  dengan  kecenderungan  bahwa  area  yang memiliki  tingkat  kerentanan  tinggi  berada  di  wilayah  bagian timur  kota  Surabaya.  Hal  ini  diperkuat  oleh  penelitian  yang dilakukan  oleh  Syaiffudin,  dkk  [5]  tentang  penelitian

## Identifikasi Patahan Lokal Menggunakan Metode Mikrotremor
Nizar Dwi Riyantiyo, Amien Widodo, dan Ayi Syaeful Bahri Departemen Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : Syaeful_b@geofisika.its.ac.id
S
mikrotremor pada mud vulcano Gunung Anyar bahwa wilayah Surabaya timur memiliki kedalaman sedimen relatif dalam.
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Sungkono  dan Santosa  [6]  yang  telah  melakukan  pengolahan  inversi  kurva HVSR  dengan  mengestimasikan  nilai  kecepatan  gelombang geser Vs, menunjukan bahwa kurva HVSR merepresentasikan karakteristik dinamik setempat. Nilai Vs yang didapatkan dari hasil  inversi  digunakan  sebagai  pengklasifikasian  jenis  tanah dan  dapat  digunakan  sebagai  indikasi  zona  bahaya  akibat gempabumi.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  digunakan  alat  mikrotremor  jenis  MAE terdiri dari Seismograf 3 komponen (2 komponen horizontal: EW-NS dan 1 komponen vertikal). Pengukuran  mikrotremor dilakukan  memotong  patahan  lokal  dari  barat  ke  timur  kota surabaya  sebanyak  40  titik.  Alur  penelitian  ini  secara  lebih lengkap bisa dilihat pada gambar 2.

## Gambar 2. Diagram alir Penelitian
Penelitian  ini  dimulai  dari  proses  penghimpunan  data sekunder dari PVMBG dan penelitian sebelumnya oleh Bahri, AS  [3]  dan  [4].  Dari  data  tersebut  diolah  kembali  untuk mendapatkan  persebaran  frekuensi  dominan.  Kemudian  pada penelitian ini difokuskan kembali dengan adanya patahan lokal yang sejajar dengan sungai Surabaya.
Tabel 1. Klasifikasi Tanah sesuai Eurocode 8 Tipe tanah Uraian Gambaran Stratigrafi Vs30 (m/s) A Batuan atau formasi batuan lainnya >800 B Endapan sand atau clay yang sangat padat, gravel, pada ketebalan beberapa puluh meter, ditandai dengan peningkatan sifat fisik mekanik terhadap kedalaman. 360-800 C Endapan sand padat atau setengah padat yang
tebal, gravel atau clay padat dengan ketebalan beberapa puluhan hingga ratusan meter 180-360 D endapan tanah kohesi rendah sampai sedang (degan atau tanpa beberapa lapisan kohesi rendah), terutama pada tanah kohesi rendah <180 E lapisan tanah terdiri dari aluvium pada permukaan dengan nilai Vs tipe C atau D degan ketebalan bervariasi 5 m hingga 20 meter, dibawah tanah ini berupa material keras dengan Vs > 800 S1 Endapan terdiri dari atau mengandung, ketebalan lapisan 10 m pada tanah lempung lunak atau lempung lanauan dengan indeks plastisitan dan kadar air yang tinggi <100 (indikasi) S2 endapan tanah likuifiable, dari clay sensitif, atau tanah lain yang tidak termasuk dalam tipe A-E atau S1

## A. Pengolahan data mikrotremor
Pengolahan  data  mikrotremor  menggunakan  analisa  HVSR untuk    mengestimasi    frekuensi  natural  dan  amplifikasi geologi  setempat  dari  data  microtremor  [6].  Pengolahan  data menggunakan software EasyHVSR. Tampak pada (gambar 3a) dilakukan pengolahan data menggunakan window stasioner 20 detik tanpa overlaping , setelah dilakukan windowing data akan melewati  proses Fourier  Transform untuk  mengubah  data berdomain durasi waktu menjadi domain frekuensi. Kemudian dilanjutkan  dengan  analisis  HVSR  untuk  memperoleh  nilai HVSR  direpresentasikan  oleh  puncak  kurva  HVSR  (gambar 4b)  dan  pada  posisi  tersebut  didapatkan  juga  nilai  frekuensi dominan.
Gambar  3.  Proses  analisi  data  mikrotremor  menggunakan  metode  HVSR,  a. Data  mikrotremor  yang  telah  dilakukan windowing 20  detik  tanpa overlaping , b. kurva HVSR membrikan informasi nilai amplifikasi dan frekuensi dominan.

## B. Penentuan Parameter Model
Sebelum  melakukan  proses  inversi,  dibutuhkan  sebuah pemodelan  kedepan  ( forward  modelling )  yang  menyatakan proses  perhitungan  “data”  secara  teoritis  menggunakan persamaan matematik yang diturunkan dari konsep fisika yang mendasari  fenomena  yang  ditinjau.  Dalam  pemodelan  data geofisika,  dicari  suatu  model  yang  menghasilkan  respon  yang cocok  atau fit dengan  data  pengamatan  atau  data  lapangan Grandis, H [7]. Dalam penelitian ini akan digunakan dua jenis data  tebakan  awal  berupa  nilai  Vp,  Vs,  ρ,  H,  Qp  dan  Qs dimana dalam proses penebakan ini beracuan pada data bor N- SPT  (data  N-SPT  Gunung  Anyar  dan  data  N-SPT  komplek perumahan Citraland) yang dilakukan di kota Surabaya.
Dalam  penentuan  nilai  Vs  tebakan  awal  menggunakan konversi  yang  telah  diajukan  oleh  Fauzi  [8]  Untuk  penentuan nilai  Vp  digunakan  asumsi  Vp  =  2Vs,  dikarenakan  saat dilakukan  pendekatan  dengan  persamaan Brocher [9]  terlalu besar  untuk  kondisi  geologi  kota  Surabaya.  Kemudian  dalam penentuan  densitas  tiap  lapisannya  digunakan  teori  empiris Bowels,  Foundation  Analysi s  [10].  Dalam  proses  penentuan parameter  Qp  dan  Qs  digunakan  nilai  konstan  dikarenakan kedua parameter tidak memiliki pengaruh besar terhadap kurva HVSR, diperkuat oleh Sungkono dan Santosa [6]

## C. Pengolahan inversi HVSR
Setelah  didapatkan  nilai  penebakan  awal  untuk  proses inversi berupa nilai Vp, Vs, ρ, H, Qp dan Qs, dilakukan proses inversi pada 43 titik pengukuran yang terdiri dari 25 data hasil pengukuran dan 18 oleh Bahri, AS [3] dan [4]. Program yang digunakan  yaitu OpenHVSR untuk  membantu  proses  inversi HVSR yang dikembangkan oleh Samuel [11].
Gambar 4.Hasil Kurva Inversi titik TA12 dengan nilai RMS 1,18. Garis hitam mewakili kurva HVSR dan garis biru mewakili kurva hasil estimasi kurva HVSR dari model awal yang ditentukan sebelumnya.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  dilakukan  analisa  menggunakan  metode Horizontal to  Vertocal  Spectral  Ratio (HVSR)  dengan  tujuan  untuk mendapatkan  nilai  frekuensi  dominan  di  area  penelitian dengan  jumlah  data  40  titik  pengukuran,  namun  data  yang memiliki  tingkat reliable hanya  25  data  sedangkan  data  pada titik  lain  tidak  dapat  di  tentukan  frekuensi  yang reiable ini dapat  disebabkan  oleh  adanya  noise  pada  saat  pengukuran (kendaraan bermotor).
Tabel 2. Titik pengukuran dan nilai frekuensi dominan No Nama Titik x y frekuensi 1 TA18 687036 9196695 2,62 2 TA17 688765 9195702 3,5 3 TA16 690618 9195022 2,65 4 TA15 690812 9194968 Tidak reliable 5 TA14 690942 9194857 2,9 6 TA13 690955 9194744 2,6 7 TA12 691035 9194646 2,6 8 TA11 691123 9194641 2,3 9 TA05 692813 9193820 Tidak reliable 10 TA33 686059 9195432 3,95 11 TA32 687697 9194469 3,8 12 TA31 689751 9193072 Tidak reliable 13 TA30 689836 9192931 3,35 14 TA29 689974 9192870 3,3 15 TA28 690039 9192841 Tidak reliable
16 TA27 690263 9192697 2,9 17 TA26 690541 9192587 Tidak reliable 18 TA25 691524 9192314 Tidak reliable 19 TA01 695114 9192980 2,9 20 TA02 693946 9193249 Tidak reliable 21 TA03 692943 9193733 Tidak reliable 22 TA04 692898 9193791 3,5 24 TA06 692708 9193824 Tidak reliable 25 TA07 692526 9193913 Tidak reliable 26 TA08 692194 9193947 Tidak reliable 27 TA09 692342 9194037 Tidak reliable 28 TA37 685189 9189640 2,6 29 TA38 682501 9190080 Tidak reliable 30 TA39 688845 9188929 2,28 31 TA40 688743 9189114 2,3 32 TA41 688231 9189115 2,45 33 TA42 688030 9189093 2,75 34 TA43 687627 9189166 Tidak reliable 35 TA44 687319 9189331 4 36 TA19 694428 9190115 2,3 37 TA20 692972 9191014 2,15 38 TA21 692018 9191896 2,9 39 TA22 691859 9192006 3,45 40 TA23 691859 9192006 3,35
Pada  penelitian  ini  dilakukan  sayatan  2  dimensi  bawah permukaan  untuk  melihat  kondisi  bawah  permukaan  untuk nilai Vs dari tiap lapisan yang didapatkan.
Pada  semua  sayatan  2  dimensi  (Gambar  5)  dilakukan sayatan  berarah  barat-timur  yang  melewati  Antiklin  Lidah (Gambar  5).  Berdasarkan  klasifikasi  tanah  Eurocode  8  pada sayatan 1 ini lapisan yang dekat permukaan merupakan lapisan tipe  E  sesuai  dengan  (table.  1)  yaitu  lapisan  aluvial  dengan nilai Vs 50 m/s hingga 100 m/s pada rentang kedalaman 5-10 meter  berwarna  ungu  pada  (Gambar  5),  dimana  lapisan  ini memiliki  trend  yang  sama  dengan  kedalaman  yang  cenderung sama  dari  wilayah  barat  hingga  timur  kota  Surabaya. Kemudian  lapisan  dibawahnya  berturut-turut  tipe  C  pada
rentang  nilai  Vs  180  m/s  hingga  360  m/s  pada  rentang kedalaman  yang  bervariasi  20  m  hingga  90  meter  dibawah permukaan  ditandai  kontur  berwarna  biru  tua  ke  biru  muda, kemudian  tipe  D  dengan  rentang  nilai  Vs  360-800  m/s merupakan  lapisan  keras  untuk  kedalaman  dari  lapisan  ini bervariasi  40  meter  hingga  150  meter  (sebagai  batas  bawah) ditandai dengan kontur berwarna hijau, kuning dan jingga.

## IV. KESIMPULAN
Hasil  penelitian  patahan  lokal  sungai  Surabaya  didapatkan nilai frekuensi dominan 2,1 Hz -  4 Hz, kedalaman sedimen 15 m – 80 m, kecepatan geser lapisan   50  m/s  –  800  m/s.  Hasil model bawah permukaan menunjukan bahwa sungai Surabaya terbentuk  oleh  patahan  turun  mengarah  utara  –  selatan  dan terlihat kemenrusannya .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Sukardi, Geologi  Lembar  Surabaya  &  Sapulu,  Jawa.  Pusat Penelitian  dan  Pengembangan  Geologi .  Pusat  Penelitian  dan
Pengembangan Geologi, 1992.
[2]
Y.  Nakamura, A  Method  For  Dynamic  Characteristicsestimation Of  Subsurface  Using  Microtremor  On  The  Ground  Surface , Quarterly. 1989.
[3] M.  abied  L.  N.  Bahri  A,  Syaeful,  “Karakterisasi  Kerusakan Bangunan Wilayah Jawa Timr Menggunakan Analisis
Mikrotremor,”  Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  Surabaya,
2013. [4] dan  D.  N.  A.  Bahri  A.,  Syaeful,  Widya  Utama,  “Penaksiran Resonansi Tanah dan Bangunan
Menggunakan Analisis
Mikrotremor  Wilayah  Surabaya  Jawa  Timur,”  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2012.
[5]
D. Syaifuddin, Firman, “Microtremor Study of Gunung Anyar Mud Volcano,  Surabaya,  East  Java,”  in AIP  Conference  Proceedings , 2016.
[6] B.  .  S.  Sungkono,  “Karakterisasi  Kurva  Horizontal-To-Vertical Spectral  Ratio:  Kajian  Literatur  Dan  Permodelan,”  Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2011.
[7] H.  Grandis, Pengantar  Pemodelan  Inversi  Geofisika .  Jakarta:
Himpunan Ahli Geofisika Indonesia, 2009.
[8] dan  U.  J.  F.  Fauzi,  Ahmad,  Masyhur  Irsyam,  “Empirical Correlation Of Shear Wave Velocity And N-Spt Value For Jakarta,” Int. J. GEOMATE , vol. 7, no. 1, pp. 980–984, 2014.
[9] T. M. dan J. D. Mavko, Gary, The Rock Physics Handbook: Tools For  Seismic  Analysis  of  Porous  Media .  Cambridge  University Press, 2009. [10]
“http://www.soiltest.sienconsultant.com/,”
2017. [Online]. Available: http://www.soiltest.sienconsultant.com/. [11] S. Bignardi, OpenHVSR User Manual (Ver 2.0) . 2016.
Gambar 5.Hasil inversi HVSR pada sayatan pertama dengan kedalaman maksimal 150 meter dan nilai kecepatan geser (Vs) 0-800 m/s