## ANALISIS TINGKAT SEISMISITAS DAN TINGKAT KERAPUHAN BATUAN DI MALUKU UTARA
Vienda Gaby Lumintang 1) , Guntur Pasau 1) , Seni Herlina J. Tongkukut 1)
1) Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi Manado e-mail: blue_kaka7@yahoo.co.id ; pasaujunior@gmail.com ; sjtongkukut@yahoo.com

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  untuk  menentukan  tingkat  seismisitas  dan  tingkat  kerapuhan  batuan melalui  perhitungan  nilai  a  dan  b  secara  spasial  di  Maluku  Utara  menggunakan  katalog  gempa ANSS  tahun  1963-2015  dengan  metode maksimum  likelihood ,  menghitung  kemungkinan  waktu terjadinya kembali gempa bumi merusak secara spasial, serta untuk menenentukan daerah-daerah yang sangat rawan berpotensi gempa merusak di wilayah Maluku Utara. Perhitungan nilai a dan b dari  data  ANSS  untuk  wilayah  Maluku  Utara  menunjukkan  besar  nilai  b  adalah  berkisar  pada 0,75-1,5  dan  nilai  a  adalah  berkisar  pada  6,5-10.  Periode  ulang  gempa  bumi  untuk  wilayah Maluku Utara dengan magnitude Mw = 6,5 adalah 3-19 tahun, gempa dengan magnitude Mw = 7 adalah 5-52 tahun, dan gempa dengan magnitude Mw = 7,5 adalah 15-140 tahun. Daerah-daerah yang berpotensi mengalami  gempa bumi merusak adalah  wilayah  Laut Maluku, Ternate, Tidore, sebagian wilayah Kabupaten Halmahera Utara dan Barat, Pulau Kasiruta dan Pulau Obi.
Kata kunci: nilai-b, seismisitas, maximum likelihood

## ANALYSIS OF SEISMICITY LEVEL AND ROCKS FRAGILITY LEVEL IN NORTH MALUKU

## ABSTRACT
A research  has ben  conducted to determine the seismicity level  and rocks fragility  level  through spatially calculation of a  value and b value in North Maluku using ANSS earthquake catalog of years  1963-2015  with  maximum  likelihood  method,  spatially  calculate  possible  time  of destructive  earthquake  recurrence,  and  to  determine  areas  that  highly  prone  to  potentially destructive earthquake in North Maluku. A value and b value calculation of ANSS data of North Maluku region shows that b value is in the range of 0.75-1.5 and a value is in the range of 6.5-10. Earthquake repetition period of North Maluku region based on ANSS data with magnitude Mw = 6.5  is  3-19  years,  for  earthquake  with  magnitude Mw =  7  is  5-52  years  and  for  earthquake  with magnitude Mw =  7.5  is  15-140  years.  Areas  that  potentially  have  destructive  earthquake  is Molucca Sea region, Ternate, Tidore, parts of North and West Halmahera District, Kasiruta Island and Obi Island.
Keywords: b value, seismicity, maximum likelihood

## PENDAHULUAN
Gempa  bumi  adalah  bergteranya permukaan  tanah  karena  pelepasan  energi secara  tiba-tiba  akibat  dari  pecah/ slip -nya massa  batuan  di  lapisan  kerak  bumi (Pawirodikromo,  2012).  Sekitar  90  %  dari semua  gempa  bumi  yang  terjadi  di  bumi adalah  hasil  dari  peristiwa  tektonik,  terutama gerakan  pada  daerah fault .  Sisanya  10  %
berhubungan  dengan  vulkanisme,  runtuhnya rongga  bawah  tanah,  atau  akibat  buatan manusia (Lowrie, 2007).
Gempa  bumi  tektonik  adalah  jenis gempa bumi yang disebabkan oleh pergeseran  lempeng  tektonik.  Gempa  ini terjadi karena besarnya tenaga yang dihasilkan  akibat  adanya  tekanan  antar lempeng dalam perut bumi (Hartuti, 2009).
Indonesia  telah  sering  mengalami gempa  bumi.  Hal  ini  dikarenakan  letak Indonesia  yang  berada  pada  pertemuan  tiga lempeng  besar  dunia.  Kepulauan  Indonesia yang merupakan bagian dari lempeng Eurasia didorong  oleh  lempeng  Indo-Australia  dari sebelah selatan ke arah timur, sedangkan dari arah  timur  didorong  oleh  lempeng  Pasifik  ke arah  barat.  Selain  itu  terdapat  pula  satu lempeng  mikro  yaitu  lempeng  Filipina  yang juga  mendorong  ke  arah  barat.  Hal  ini menyebabkan  wilayah  Indonesia  sebagai salah  satu  wilayah  yang  sangat  rawan terhadap gempa bumi.
Salah satu wilayah di Indonesia yang rawan  gempa  bumi  adalah  wilayah  Maluku Utara.  Propinsi  Maluku  Utara  berbatasan dengan Samudera Pasifik di sebelah utara dan timur,  Laut  Seram  di  selatan  dan  Pulau Sulawesi di barat. Secara tektonik wilayah ini dipengaruhi  oleh  subduksi  lempeng  Filipina di  utara  hingga  ke  timur,  sesar  Sorong  dan Sula  di  selatan,  dan  subduksi  ganda  lempeng Laut  Maluku  di  sebelah  barat.  (Tim  Revisi Peta Gempa 2010, 2010)
Pada 15 November 2014, wilayah ini diguncang  gempa  sebesar  7,3  Skala  Richter menurut analisis Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika dengan kedalaman hiposenter 48 km di Laut Maluku.
Goncangan  gempa  bumi  ini  dirasakan  cukup kuat  oleh  warga  masyarakat  di  wilayah Sulawesi  Utara  dan  Maluku  Utara.  Gempa tersebut  sempat  menimbulkan  tsunami  kecil setinggi  0,09  meter  di  Jailolo,  0,03  meter  di Manado dan 0,01 meter di Tobelo. (Daryono, 2014)
Penelitian ini dilakukan untuk menentukan  tingkat  seismisitas  dan  tingkat kerapuhan  batuan  di  Maluku  Utara  melalui perhitungan  nilai  a-b  secara  spasial  dengan menggunakan katalog gempa ANSS,
menghitung  kemungkinan  waktu  terjadinya kembali  gempa bumi merusak secara spasial, serta  menentukan  daerah-daerah  yang  sangat rawan berpotensi mengalami gempa merusak.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Kondisi Tektonik Maluku Utara
Wilayah  Maluku  Utara  terdiri  atas 353  pulau  dengan  luas  kira-kira  32.000  km 3 . Secara  umum  struktur  fisiografi  wilayah Maluku Utara terbentuk dari  zona pertemuan dua  sistem  bentang  alam  yaitu  Sistem
Bentang  Alam  Sangihe  dan  Sistem  Bentang Alam  Ternate  dengan  batasnya  adalah Cekungan  Celebes  barat  dan  Cekungan Halmahera di timur.
Lempeng  Laut  Maluku,  yaitu  sebuah lempeng  laut  kecil  mengalami  tumbukan  ke Palung  Sangihe  di  bawah  busur  Sangihe  di barat dan ke arah timur di bawah Halmahera, sedangkan  di  sebelah  selatannya  terikat  oleh patahan  Sorong.  Menurut  Kertapati  (2006), dua  zona  penunjaman  yang  berlawanan  arah ini  membentuk  kemiringan  ganda  yang  tidak simetris. Zona Benioff dari Lempeng Maluku Utara  menerus  hingga  kedalaman  600 kilometer,  sedangkan  di  bawah  busur Halmahera, zona Benioff relatif dangkal (300 kilometer).  Subduksi  ganda  ini  terbentuk akibat  tekanan  Lempeng  laut  Filipina  dari timur  di  zona  Halmahera.  Sementara  dari barat, Lempeng Sangihe mendorong ke timur.

## Distribusi Frekuensi Magnitudo dan

## Maximum Likelihood
Relasi  antara  frekuensi  dan  magnitudo  oleh Gutenberg-Richter  dinyatakan  dalam  suatu hubungan sebagai: logN = a – bM……………..………….(1) dimana
N = jumlah gempa bumi dengan magnitude M ≥ m M = magnitudo gempa a = konstanta parameter sesimik yang
bergantung pada periode pengamataan dan tingkat kegempaan suatu wilayah b = konstanta parameter tektonik yang bergantung pada karakter tektonik dan tingkat stress atau struktur material suatu wilayah
Nilai-b  dapat  diperkirakan  dengan cara statistik, salah satunya yang dikemukakan  oleh  Utsu  (1965)  yang  dikenal dengan metode estimasi maksimum likelihood dengan persamaan:
𝑏 = log 𝑒 𝑀−𝑀 0 ………….…………..………(2) dimana:
M = rata-rata magnitudo M 0 = nilai minimum magnitudo Log e = 0,4343
Bersesuaian  dengan  nilai-a  yang diperhitungkan  dari  hubungan  frekuensi kumulatif untuk M>M 0 adalah:
𝑎 = 𝐿𝑜𝑔 𝑁 (𝑀 > 𝑀 0 ) + 𝐿𝑜𝑔(𝑏 𝑙𝑛 10) + 𝑀 0 𝑏 ..(3) dengan:
N =  jumlah  kumulatif  data  yang digunakan b =  kemiringan  garis  lurus  yang
dinyatakan oleh persamaan empiris Gutenberg-Richter.
Jumlah  gempa  per  tahun  secara teoritis  dihitng  dengan  membagi  nilai-a dengan periode observasi (T) yaitu a 1 =a/logT, dimana  T  adalah  tahun.  Adapun  indeks seismisitas  atau  jumlah  frekuensi  kumulatf gempa pertahun adalah:
𝑁 1 (𝑀) =   10 𝑎 1 −𝑏𝑀 ………..……(4)
Dengan  demikian  dapat  diformulasikan kemungkinan  terjadinya  satu  kali  atau  lebih gempa  bumi  dengan  magnitudo  lebih  besar dari M dalam periode T sebagai:
𝑃(𝑀, 𝑇) = (1 − 𝑒 −𝑁(𝑀)𝑇 ) .……(5) Dengan diperoleh N 1 (M) maka dapat dihitung kemungkinan  waktu  terjadinya  kembali gempa bumi merusak, yaitu:
𝜃 = 1 𝑁 1 (𝑀) tahun          …………..(6)
Dengan 𝜃 adalah periode berulang.

## METODE PENELITIAN
Langkah-langkah  dalam  penelitian ini sebagai berikut:
1. Studi  literatur  dengan  menelaah pustaka yang berhubungan dan mendukung penelitian ini.
2. Data  gempa  diambil  dari  katalog gempa  ANSS  periode  tahun  1963- 2015.  Data  tersebut  meliputi  wilayah
Maluku  Utara  pada  124ºBT-130ºBT dan  3ºLU-3ºLS  dengan  kekuatan gempa dipilih pada magnitudo minimum  ≥  4  dan  kedalaman maksimum 700 km.
3. Pengolahan data gempa.
a. Skala  magnitudo  dari  katalog gempa  dikonversi  menjadi Mw dengan  menggunakan  persamaan empiris hubungan antara beberapa  magnitudo  gempa  yang diusulkan  oleh Scrodilis (2006). Secara matematis hubungan antara m b dan M w sebagai berikut:
M w = 0,85 m b +1,03 3,5≤ m b ≤6,2..(7)
Sedangkam  hubungan  empiris antara Ms dan M w adalah:
M w = 0,67 M s +2,073  0≤ M s
≤6,1…(8)
M w = 0,99 M s +0,086  2≤ M s ≤8,2…(9) b. Pemilahan  data  gempa  untuk menentukan gempa utama dengan  menggunakan  kriteria rentang  waktu  dan  rentang  jarak sesuai metode Gardner & Knopoff (1974). c. Penentuan Kelengkapan Magnitudo (Mc) d. Perhitungan  nilai  a-b  secara spasial  menggunakan  metode maximum likelihood yang memberikan  hasil  yang  lebih stabil karena memodelkan kemiringan garis yaitu dari kemiringan nilai tengah magnitude fungsi distribusi
Gaussian  (Pasau  dan  Tanauma, 2011).  Wilayah  penelitian  dibagi menjadi  4  wilayah  yaitu  pada 124ºBT-127ºBT  dan  0º-3ºLU, 127ºBT-130ºBT  dan  0º-3ºLU, 124ºBT-127ºBT  dan  0º-3ºLS, 127ºBT-130ºBT dan 0º-3ºLS dengan  ukuran  grid  horisontal 0,1º x 0,1º.
e. Perhitungan  kemungkinan  waktu terjadinya  kembali  gempa  bumi merusak secara spasial berdasarkan  hasil  perhitungan nilai a-b.
4. Penentuan daerah-daerah yang berpotensi  mengalami  gempa  bumi merusak dari analisis hasil perhitungan nilai a-b dan kemungkinan waktu terjadinya kembali  gempa bumi merusak  secara spasial.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Terdapat  8.284  data  gempa  dari katalog  gempa  ANSS  dengan  Mw  ≥  4  pada kedalaman  <  700  km.  Tersisa  1.243  data gempa  utama  setelah  proses  pemilahan  data gempa  dengan  metode  Gardner  &  Knopoff (1974).  Dan  nilai  Mc  yang  diperoleh  pada penelitian ini adalah 4,9.
Hasil  perhitungan  nilai-b  secara spasial  diberikan  melalui  pemetaan  di  bawah ini:
(a) (b) (c)
(d) Gambar 2. Hasil Perhitungan nilai-b Secara Spasial (a) Wilayah Pertama, (b) Wilayah Kedua, (c) Wilayah Ketiga, (d) Wilayah Keempat
Secara  menyeluruh,  nilai-b  yang ditunjukkan  oleh  wilayah  Maluku  Utara  dari keempat pembagian wilayah penelitian berkisar pada 0,75-1,5. Wilayah dengan nilai- b  terendah,  berkisar  pada  0,75-1,1  berada pada  wilayah  Laut  Maluku,  Ternate,  Tidore, Pulau  Kasiruta  dan  Pulau  Obi  yang ditunjukkan dengan warna biru tua.
Sedangkan  wilayah  lainnya  memiliki  nilai-b yang lebih tinggi. Pada  perhitungan  nilai-a  secara spasial,  wilayah  Maluku  Utara  memiliki nilai-a  dengan  kisaran  6,5-10.  Wilayah- wilayah dengan nilai-a yang tinggi
menunjukkan tingkat seismisitas yang tinggi.
Wilayah-wilayah dengan nilai-a yang tinggi,  juga  merupakan  wilayah-wilayah dengan  nilai  b  yang  tinggi.  Hal  ini  serupa dengan pernyataan Rohadi (2009), yaitu pola distribusi  nilai-b  dan  nilai-a  memiliki kesesuaian  dimana  wilayah  dengan  nilai-b tinggi bersesuaian dengan nilai-a yang tinggi.
Dari  hasil  perhitungan  periode  ulang gempa bumi, prediksi terjadinya ulang gempa dengan Mw =  6,5  adalah  3-19  tahun,  pada gempa  dengan Mw =  7  adalah  5-52  tahun, dan pada gempa dengan Mw = 7,5 adalah 15- 140 tahun.
wilayah-wilayah dengan periode ulang  gempa  tercepat  umumnya  adalah wilayah-wilayah  dengan  nilai  a-b  terendah, seperti  pada  wilayah  Laut  Maluku,  Ternate, Tidore, sebagian wilayah Kabupaten
Halmahera  Utara  dan  Barat,  Pulau  Kasiruta dan  Pulau  Obi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa wilayah-wilayah  tersebut  lebih  berpotensi untuk terjadi gempa dengan magnitude besar.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  didapati  bahwa wilayah Maluku Utara sebelah barat merupakan  daerah  dengan  tingkat  kerapuhan batuan  dan  tingkat  seismisitas  lebih  rendah dibandingkan  wilayah  Maluku  Utara  sebelah timur, yaitu dengan kisaran 0,8-0,95. Berdasarkan  analisis  tingkat  seismisitas  dan tingkat  kerapuhan  batuan  di  wilayah  Maluku Utara,  maka  daerah-daerah  yang  berpotensi mengalami  gempa  bumi  merusak  adalah wilayah  Laut  Maluku,  Ternate,  Tidore, sebagian  wilayah  Kabupaten  Halmahera Utara  dan  Barat,  Pulau  Kasiruta  dan  Pulau Obi.

## DAFTAR PUSTAKA
Kertapati, E. 2006. Aktifitas Gempa Bumi di Indonesia,  Perspektif  Regional  pada Karakteristik  Gempa  Bumi  Merusak . Badan Geologi, Bandung.
Lowrie,  William.  2007. Fundamental  of Geophysics .  Cambridge  University Press, New York.
Pasau, G., dan A. Tanauma. 2011. Pemodelan Sumber  Gempa  di  Wilayah  Sulawesi Utara Sebagai Upaya Mitigasi Bencana  Gempa  Bumi. Journal science of MIPA . 7 :1-5
Pawirodikromo,  Widodo.  2012.  Seismologi Teknik & Sejarah Kegempaan. Pustaka Pelajar, Yogyakarta. Rohadi,  Supriyanto.  2009.  Distribusi  Spasial dan Temporal Seismotektonik
Wilayah  Subduksi  Jawa. Megasains 1(4):180-188 Scrodilis,  E.M.  (2006). Empirical  Global Relations  Converting  Ms  and  Mb  to Moment  Magnitudo,  Journal  of Seismology , 10 :225-236
Tim  Revisi  Peta  Gempa  Indonsia.  2010. Ringkasan  Hasil  Studi  Tim  Revisi Peta Gempa Indonesia 2010. Bandung. Wandono et  al .  2004.  Analisis  Hubungan Frekwensi-Magnitudo  Gempa  Bumi di  Bali  dan  Sekitarnya.  Jurnal Matematika dan Sains. 9 (3):273-277