Jurnal Matematika, Sains, dan Pembelajarannya
DOI:10.31605/saintifik.v10i1.478
ISSN 2622-8904 (online)

## Pemodelan 2D Gravity dan Inversi VFSA Daerah Sesar di Papua
Hardi Hamzah * , Wahyu Kumala Sari, Wani Tabuni Universitas Cenderawasih e-mail: hardihamzah88@gmail.com

## Abstrak
Permasalahan  gempa  bumi  yang  terjadi  di  Jayapura  diakibatkan  oleh  aktivitas  sesar  yang  ada  di Papua. Pola pergerakan sesar ini tidak seperti biasanya karena aktivitasnya menyebabkan gempa bumi yang tercatat sampai ribuan kali sejak awal tahun ini. Beberapa penelitian pendukung masih terbatas pada daerah Papua Barat. Informasi terkait pemodelan dan struktur geologi daerah sesar juga masih sangat minim. Dari kondisi inilah sehingga peneliti melakukan pemodelan gravity dan inversi global optimasi Very Fast Simulated Annealing  (VFSA).  Hasil  pemodelan  dan  inversi  yang  diperoleh  dapat  memberikan  informasi  kepada masyarakat dan pemerintah terkait sesar penyebab gempa bumi di Jayapura sehingga dapat menjadi dasar tanggap bencana dan mitigasi bencana yang tepat.
Kata Kunci – 2D Gravity, Inversi, VFSA, Daerah Sesar, Papua

## 1. PENDAHULUAN
Kota Jayapura telah dilanda gempa berkekuatan M 5,2 pada Kamis (9/2/2023) pukul 15.28 WIT menyebabkan empat orang meninggal dunia dan kerusakan bangunan di beberapa tempat. Gempa ini merupakan rangkaian dari 1.072 kali gempa yang melanda kota jayapura sejak 2 Januari 2023. Menurut Kepala Pusat Gempabumi dan  Tsunami  Badan  Meteorologi,  Klimatologi,  dan  Geofisika  (BMKG)  Daryono,  episenter  gempa  pada koordinat 2’50 derajat Lintang Selatan 140’70 derajat Bujur Timur di darat pada kedalaman 10 km, sekitar 6 km tenggara Kota Jayapura (Kompas, 2023).
Gambar 1. Grafik kumulatif gempa bumi harian gempa bumi Kota Jayapura (BMKG, 2023)
Gempa bumi yang terjadi merupakan gempa dangkal akibat adanya aktivitas sesar aktif. Dari hasil analisis  mekanisme  sumber  menunjukkan  bahwa  gempa  bumi  memiliki  pergerakan  geser  (strike-slip). Menurut Daryono, saat ini belum bisa dipastikan kapan rangkaian gempa bumi di Jayapura ini akan berakhir. Informasi mengenai jalur sesar yang memicu gempa bumi di Kota Jayapura ini juga masih sangat terbatas.
Beberapa penelitian tentang pola sesar di Papua telah dilakukan. Telah dilakukan penelitian tentang pola  distribusi  dan  pola  sesar daerah  Kepala  Burung (Papua  Barat)  (Muflihah,  2024).  Dalam penelitiannya digunakan  tiga  tahapan  yaitu:  pertama,  menggunakan  data  gempa  bumi  sekunder  yang  bersumber  dari database gempa  internasional United  State  Geological  Services (USGS)  dan  dari  global  CMT.  Kedua, memperhatikan  mekanisme  sesar.  Ketiga,  Pemetaan  persebaran  gempa  bumi  GIS  3.3.  Hasil  Penelitian menunjukkan bahwa terjadi gempa sebanyak 410 dan terdapat empat jenis sesar yaitu sesar geser, sesar naik, sesar turun, dan sesar oblique.
Penelitian lainnya tentang sesar geser di Sorong segmen Sorong-Kofiau, Papua Barat. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  sesar  Sorong  segmen  Sorong-Kofiau  yang  teridentifikasi  dari  dua  jenis  data  tersebut memanjang barat daya-timur laut sepanjang 170 km. Laju sesar membentuk lembah sedalam 2025-2300 m di sekitar lepas pantai Kota Sorong. Jenis sesarnya adalah sesar sinistral dicirikan oleh struktur bunga positif, lipatan  seret,  dan  cekungan  tarik.  Bagian  selatan  sesar  Blok  Kepala  Burung  bagian  barat  daya  tersebut, dicirikan oleh suatu paparan yang dibatasi sesar-sesar bongkah. (Permana & Gaol, 2018).
Penelitian tentang studi identifikasi struktur geologi bawah permukaan untuk mengetahui sistem sesar berdasarkan analisis  First Horizontal  Derivate (FHD),  Second  Vertical  Derivate  (SVD),  dan 2,5D  Forward Modeling di Daerah Manokwari Papua Barat menunjukkan bahwa adanya sesar naik, terdapat intrusi batuan Diorit Lembai dengan densitas 2,75 gr/cc (Zaenuddin & Yulistina, 2018). Beberapa penelitian lainnya terkait penyebab gempa bumi di Papua juga telah dilakukan (Setyowidodo & Jaya, 2009; Pertiwi, 2018; Panjaitan, 2015).
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dipaparkan  di  atas  masih  terbatas  pada  informasi  jenis  sesar  dan strukturnya. Beberapa penelitian yang melakukan pemodelan juga masih terbatas di daerah Manokwari dan Pulau Yapen. Informasi ini tentunya masih sangat minim jika kita ingin mengetahui pola patahan dan struktur geologi penyusunnya.
Oleh karena itu, Peneliti tertarik untuk melakukan penelitian tentang pemodelan 2-D dari data gravity dan  kemudian  dilakukan  invers  modeling  menggunakan  global  optimasi Very  Fast  Simulated  Annealing (VFSA). Metode gravity dipilih karena data dapat diperoleh langsung dari data gravitasi GGMplus. Metode global optimasi inversi VFSA digunakan karena kemampuan dalam inversi model yang cepat dan agar hasil yang diperoleh tidak terjebak pada minimum lokal.
Tujuan melakukan penelitian ini adalah membuat pemodelan gravity dalam bentuk profil 2-D dan data hasil  pemodelan  kemudian  diinversi.  Program  yang  dibuat  diharapkan  dapat  menganalisis  data  lapangan sebenarnya  berupa  pola  patahan  dan  struktur  geologi  di  sekelilingnya.  Manfaat  penelitian  ini  dapat memberikan informasi kepada pemerintah dan masyarakat Papua terkait struktur sesar penyebab gempa yang ada di Papua sehingga dapat menjadi tambahan informasi tindak lanjut mitigasi bencana gempa bumi.

## 2. METODE PENELITIAN
Tahapan-tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Tahapan Penelitian No. Tahap Penelitian Keterangan 1. Memodelkan Permasalahan Membuat model matematika untuk permasalahan anomali gravitasi 2. Membuat flowchart flowchart yang  dibuat  adalah  proses  inversi  metode  VFSA  data anomali gravitasi 3. Membuat model sintetik model sintetik dibuat terlebih dahulu untuk menguji program inversi VFSA yang telah dibuat
4. Menginversi data sintetik setelah  tahap  pengujian  berhasil,  digunakan  data  sintetik  dan  data lapangan yang dianalisis.
Penelitian  akan  dilakukan  di  Laboratorium  Komputasi  Jurusan  Fisika  FMIPA  Universitas Cenderawasih. Peubah yang diamati dalam penelitian ini adalah program pemodelan dan inversi menggunakan metode least square dan anomali gravitasi berdasarkan data. Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sintetik yang divariasikan dengan beberapa tingkat error data. Analisis data yang digunakan adalah metode least square dengan memberikan pembobot dan juga tanpa pembobot.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pemodelan
Dibuat  model  uji  seperti  pada  gambar  berikut  dengan  parameter  model 𝜌 1 = 11500 kg/m 3 , 𝜌 2 = 10052 kg/m 3 ,  dan 𝜌 1 = 10000 kg/m 3 .  Parameter  model  pertama  berwarna  biru,  parameter  model  kedua berwarna merah, dan parameter model ketiga berwarna putih.
Gambar 1. Parameter model gravitasi
Data hasil pemodelan ditunjukkan pada gambar 2
Gambar 2. Data uji anomali gravitasi diperoleh dari pemodelan kedepan.
Gambar  di  atas  memperlihatkan  bahwa  nilai  anomali  gravitasi  yang  diperoleh  diakibatkan  oleh kehadiran ketiga parameter model bawah permukaan.

## Hasil Inversi
Dilakukan pencarian data lapangan graviti menggunakan data ggmplus berdasarkan lembar cyclop. Diatur jumlah iterasi maksimum sebesar 130 kali iterasi dengan toleransi 10 -4 . Diperoleh nilai misfit sebesar 9,7803.  Nilai  misfit  ini  cukup  kecil  mengingat  data  yang  diinversi  berasal  dari  lapangan  dengan  banyak pertimbangan bias dan koreksi topografi.
Hasil inversi VFSA yang diperoleh seperti pada gambar berikut ini.

## Gambar 3. Hasil inversi VFSA dari data lapangan
Hasil inversi ini bersesuaian dengan kondisi di lapangan. Pola data anomali gravity bersesuaian dengan kondisi  dibawah  permukaan.  Terdapat  5  potongan  sesar  pada  area  ini.  Kode  Qtu  artinya  batuan  di  bawah permukaan  didominasi  oleh  Gerak  berselingan  batulempung,  batu  lanau,  napal,  konglomerat,  dan  sisipan batupasir dan lignit. Grewake, berlapis 10 cm  – 1 m, kepentingan kuarsa, batuan beku, sedimen malih dan bahan karbonan,  sisipan  batu  pasir,  gamping,  dan batu  lempung.   Kode  um  artinya  batuan  ultramafik  yang terdiri  atas  Harzburgit,  serpentinit,  piroksenit,  dan  dunit.  Terdapat  rekahan  yang  diisi  asbes,  talkum,  dan kromit.  Urat-urat  kuarsa  tebal  sampai  2  m.  Bersentuhan  tektonik  dengan  kelompok  malihan  cycloops  dan batuan mafik. Kode pTmc artinya kelompok malihan cycloops yang terdiri atas sekis, setempat genes, filit, amfibolit, unakit, batu pualam, aktinolit, dan hohenfels.

## 4. KESIMPULAN
Pemodelan  2D  Gravity  dan  Inversi  dengan  metode  VFSA  telah  berhasil  dilakukan.  Dari  hasil pemodelan didapatkan bahwa memperlihatkan bahwa nilai anomali gravitasi yang diperoleh diakibatkan oleh kehadiran ketiga parameter model bawah permukaan. Hasil Inversi yang diperoleh menghasilkan Pola data anomali gravity bersesuaian dengan kondisi dibawah permukaan. Hasil pemodelan dan inversi yang diperoleh dapat  memberikan  informasi  kepada  masyarakat  dan  pemerintah  terkait  sesar  penyebab  gempa  bumi  di Jayapura sehingga dapat menjadi dasar tanggap bencana dan mitigasi bencana yang tepat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terimakasih LLPM Universitas Cenderawasih, Jayapura, yang telah membiayai kegiatan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Fajriani,  F.,  Hamzah,  H.,  Srigutomo,  W.,  &  Pratomo,  P.  M.  (2019).  Analisis  Parameter  Anomali  SP  Menggunakan Metode Inversi Non linier Pendekatan
Linier. SAINTIFIK , 5 (1), 14-19. https://doi.org/10.31605/saintifik.v5i1.193
Hamzah, H., & Mutmainnah, M. (2018). Analisis Kuantitatif Anomali Gravitasi Metode Least Square pada Terapan Mata Kuliah Analisa Numerik. SAINTIFIK , 4 (1), 24-30. https://doi.org/10.31605/saintifik.v4i1.140
Hamzah,  H.,  Heriyanto,  M.,  &  Srigutomo,  W.  (2018).  PEMODELAN  ANOMALI  SELF-POTENTIAL  GEOMETRI TETAP DAN INVERSI GLOBAL OPTIMASI VERY FAST SIMULATED ANNEALING. PHYDAGOGIC : Jurnal Fisika Dan Pembelajarannya , 1 (1), 24-29. https://doi.org/10.31605/phy.v1i1.222 Kompas. “Gempa di Jayapura”. Diakses pada Februari 9, 2023.
https://www.kompas.id/baca/humaniora/2023/02/09/sebulan-1072-gempa-di-jayapura-4-meninggal- dalam-gempa-m-52-hari-ini
BMKG.  “Gempa  M5,4”  Diakses  pada  Februari  9,  2023. https://www.bmkg.go.id/press- release/?p=gempabumi-tektonik-m54-di-jayapura-papua-tidak-berpotensi-tsunami-2&tag=&lang=ID
Muflihah, I. 2014. DISTRIBUSI DAN POLA SESAR DAERAH KEPALA BURUNG (PAPUA BARAT).
NEUTRINO Jurnal Fisika dan Aplikasinya, 6(2), 91-98. https://doi.org/10.18860/neu.v0i0.2588
Permana,  H.,  &  Gaol,  K.  L.  2018.  SESAR  GESER  SORONG  SEGMEN  SORONG-KOFIAU,  PAPUA BARAT,  INDONESIA:  BUKTI  DARI  DATA  BATIMETRI  DAN  SBP.  Jurnal  Geologi  Kelautan, 16(1), 37-50. http://ejournal.mgi.esdm.go.id/index.php/jgk/article/view/543/433
Zaenuddin, A., & Yulistina, S. 2018. Studi Identifikasi Struktur Geologi Bawah Permukaan Untuk Mengetahui Sistem  Sesar  Berdasarkan  Analisis  First  Horizontal  Derivative  (FHD),  Second  Vertical  Derivative (SVD), Dan 2,5D Forward Modeling Di Daerah Manokwari Papua Barat. Jurnal Geofisika Eksplorasi, 4(2), 173-186. https://doi.org/10.23960/jge.v4i2.15
Setyowidodo,  I.,  &  Jaya,  S.B.  2009  ANALISIS  SEISMOGRAM  TIGA  KOMPONEN  TERHADAP MOMENT TENSOR GEMPA BUMI DI MANOKWARI PAPUA 03 JANUARI 2009. NEUTRINO Jurnal Fisika dan Aplikasinya, 3(2), 113-128. https://doi.org/10.18860/neu.v0i0.1650
Pertiwi,  S.  2018.  IDENTIFIKASI  SESAR  DI  PERAIRAN  MISOOL,  PAPUA  BARAT  BERDASARKAN PENAMPANG SEISMIK REFLEKSI
2D. Jurnal Fisika Flux, 15(1), 54-58.
http://dx.doi.org/10.20527/flux.v15i1.4377
Panjaitan,  S.  2015.  Mengetahui  struktur  patahan  penyebab  gempa  di  Pulau  Yapen  dan  sekitarnya  dengan metode  gayaberat  daerah  Papua.  Jurnal  Lingkungan  dan  Bencana  Geologi,  6(1),  19-29. https://jlbg.geologi.esdm.go.id/index.php