http://journal2.um.ac.id/index.php/jpse EISSN: 2541-2485

## JPSE
(Journal of Physical Science and Engineering)

## Integrasi Pengembangan Techno Park dan Mitigasi Bencana
Daerah Volcano Hosted Geothermal Cangar, Arjuno-Welirang Berbasis Metode Seismik
S Maryanto 1,2*
1. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang, 65145, Indonesia
2. Pusat Energi dan Sumber Daya Alam, Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, Universitas Brawijaya, Jl. Veteran, Malang, 65145, Indonesia
*E-mail: sukir@ub.ac.id

## 1. Pendahuluan
Saat ini Universitas Brawijaya sedang mengembangkan lokasi pembangunan Agrotechno Park II [1] di daerah Cangar, kota Batu, Jawa Timur (Gambar 1). Salah satu pembangunan yang rencananya akan dikembangkan di daerah ini adalah pusat penelitian geothermal yang berasosiasi dengan gunung api Arjuno-Welirang. Gunung Arjuno-Welirang merupakan salah satu gunung api yang memiliki potensi geothermal yang sumbernya berasal dari bawah kawah gunung Welirang berasosiasi dengan batuan andesit [2]. Daerah Cangar merupakan salah satu titik lokasi sumber potensi panas bumi yang ada di sekitar  Arjuno-Welirang,  yang  ditunjukkan  dengan  adanya  mata  air  panas  dan  fumarola.  Mata  air
Received 15 Februari 2018
Revised 28 April 2018
Accepted for Publication
20 Mei 2018 Published 22 Mei 2018 This work is licensed under a Creative Commons Attribution- ShareAlike 4.0 International License .

## Abstract
The integration concept of Technopark development and hazard mitigation has been carried out in Volcano Hosted Geothermal area using Seismic method. The goal of this research was to identified the distribution of microearthquake epicenter and hypocenter and Peak Ground Acceleration  (PGA)  value  which  were  determined  by  using  particle  motion  analysis  and Kanai  method.  Data  acquisition  was  conducted  at  Techno  Park  development  site  and Volcano-Geothermal  Observatorium  Cangar  using  seismograph  TDL-303S  and  also homemade  seismometer  based  on  MEMS.  The  result  of  this  research,  We  got  the microearthquake epicenter distribution around Cangar hotsprings (hypocenter 4-140 meters) and around Welirang crater (hypocenter 985-2152 meters) associated with faults. PGA value in Cangar ranged from 11.23 gal to 21.8 gal. The range of those values indicated the level of risk due to tectonic earthquakes in the research area categorizes as a safe area, so it can be used to monitoring Arjuno-Welirang activities.
Keywords : Techno Park, Volcano Hosted Geothermal, Hazard Mitigation, Seismic

## Abstrak
Telah  dilakukan  integrasi  konsep  pengembangan Techno  Park dan  Mitigasi  Bencana  pada kawasan Volcano  Hosted  Geothermal menggunakan  metode  seismik.  Tujuannya  untuk mengetahui  sebaran  episenter  dan  hiposenter  gempa  bumi  mikro  dan  sebaran  nilai Peak Ground Acceleration (PGA) yang ditentukan menggunakan analisis pergerakan partikel dan metode  Kanai.  Akuisisi  data  dilakukan  di  lokasi  pengembangan Techno  Park dan observatorium Gunungapi dan Geothermal Cangar menggunakan seismograf TDL-303S dan juga  dikembangkan homemade  seismometer berbasis  MEMS.  Dari  penelitian  yang  telah dilakukan, didapatkan sebaran episenter gempa mikro di sekitar titik mata air panas Cangar (kedalaman  4-140  meter)  dan  di  sekitar  kawah  gunung  Welirang  (kedalaman  985-2152 meter) yang berasosiasi dengan patahan. Nilai PGA di Cangar berkisar 11.23 gal hingga 21.8 gal.  Rentang  nilai  tersebut  menunjukkan  tingkat  risiko  akibat  gempa  tektonik  pada  daerah penelitian termasuk kategori aman, sehingga layak untuk pengembangan daerah monitoring erupsi gunungapi Arjuno Welirang.
Kata Kunci : Techno Park, Volcano Hosted Geothermal, Mitigasi Bencana, Seismik .
panas  di  kompleks  Arjuno-Welirang  tersebar  di  Padusan,  Coban  dan  Cangar,  sementara  fumarola muncul di puncak kompleks gunung Arjuno-Welirang [3]. Besarnya energi geothermal di kompleks Arjuno  Welirang  kira-kira sekitar  280  Mwe  [3,4].  Sistem  geothermal  di  Arjuno-Welirang  diketahui merupakan  sistem  hidrothermal  [5-13].  Mata  air  panas  di  daerah  ini  muncul  akibat  aktivitas hidrothermal tersebut. Air dalam tanah yang mengalami kontak langsung dengan suatu sumber panas akan memiliki temperatur tinggi dan bergerak ke atas. Sedangkan air yang lebih dingin akan bergerak turun ke bawah. Aktivitas ini disebut sebagai suatu siklus arus konveksi dalam sistem hidrothermal [6]. Akibat dari aktivitas ini akan menimbulkan rekahan bawah permukaan karena gerakan air panas yang  berusaha  mencari  area  yang  memiliki  tekanan  lebih  rendah  daripada  sekitarnya.  Akibat  dari pergerakan air panas di dalam rekahan inilah yang menyebabkan munculnya gempa bumi dalam skala mikro.
Selain  mengidentifikasi  potensi  geothermal  yang  ada  di  sekitar  lokasi  pembangunan Agrotechno  Park  Cangar,  gempa  bumi  yang  terjadi  di  sekitar  wilayah  gunung  api  juga  patut diwaspadai karena akan memengaruhi kondisi bangunan yang ada di area tersebut saat terjadi gempa. Kegempaan yang terjadi di sekitar area lokasi pembangunan biasanya berasal dari aktivitas tektonik maupun aktivitas vulkanik dari bawah gunung api Arjuno-Welirang. Sebagai langkah awal mitigasi dalam  pembangunan  Agrotechno  Park  Cangar  Universitas  Brawijaya  dan  juga  mengidentifikasi gempa  mikro  yang  diakibatkan  oleh  aktivitas  hidrothermal  di  sekitar  area  tersebut,  penelitian  ini dilakukan  dengan  melakukan  analisis  pergerakan  partikel  dan  analisis Peak  Ground  Acceleration (PGA).
Sedangkan analisis nilai PGA dilakukan untuk menggambarkan tingkat  resiko atau kerusakan akibat gempa bumi. Tingkat resiko ini berbeda-beda di tiap lokasi bergantung dengan kondisi geologi di sekitar area tersebut [14,15].
Penelitian yang terpadu dan lintas disiplin ilmu untuk dapat memahami tingkah laku gunung api masa kini dan masa lampau, kemudian memantau aktivitas yang sedang berlangsung, dan secara bijak mengelola manfaat dari keberadaan gunung api untuk berbagai aspek kehidupan adalah kunci untuk hidup harmonis dengan gunung api.
Gambar 1. Desain Agrotechno Park Universitas Brawijaya di Cangar [1]
Gambar 2. Contoh sinyal noise pada perekaman gempa mikro di Cangar.
Tabel 1. Hubungan nilai PGA dengan skala MMI (BMKG)
Deskripsi Sederhana PGA (gal) Skala MMI Tidak dirasakan < 2.9 I – II Dirasakan 2.9 – 88 III – V Kerusakan ringan 89 – 167 VI Kerusakan sedang 168 – 564 VII – VIII Kerusakan berat > 564 IX – XII

## 2. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan di daerah Cangar, kota Batu Kabupaten Malang, Kabupaten Pasuruan. Data penelitian  diambil  dengan  menggunakan  TDL-303S  dan  juga  homemade  seismometer  berbasis MEMS. Perekaman data dilakukan selama 30 menit  hingga 3 jam dengan sampling interval sebesar 100  Hz  atau  0.01  sekon.    Data  hasil  perekaman  selanjutnya  diseleksi  dengan  menghilangkan  noise yang  muncul  di  rekaman  data  akibat  aktivitas  lain selain  kejadian  gempa  mikro,  misalnya  aktivitas manusia  atau  aktivitas  alam  seperti  suara  angin  atau  suara  kendaraan  yang  melaju  di  sekitar  area perekaman. Gambar 2 merupakan contoh data perekaman di Cangar selama 13 menit 7 sekon. Bentuk sinyal seismik yang terekam (dalam kotak merah) merupakan salah satu  noise yang disebabkan oleh aktivitas manusia.
Penentuan  episenter  dan  hiposenter  dilakukan  dengan  analisis  pergerakan  partikel.  Analisis tersebut diterapkan untuk stasiun perekaman yang mampu mencatat 3 komponen, yaitu dua komponen horizontal  (N-S,  E-W)  dan  satu  komponen  vertical  (U-D).  Amplitudo  gelombang  dari  setiap komponen merupakan parameter yang diukur untuk menentukan arah dan kedalaman sumber gempa. Ploting  amplitude  dalam  komponen  horizontal  digunakan  untuk  penentuan  episenter,  sedangkan hiposenter  ditentukan  sudut  azimutnya  menggunakan  ploting  antara  komponen  horizontal  dan komponen vertikal [16].
Untuk  penentuan  nilai  PGA  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  Kanai [17-19].  Menurut Kanai dan Tanaka (1961), nilai PGA biasanya dipengaruhi oleh kondisi geologi yang ada di sekitar lokasi gempa [20]. Hasil dari nilai PGA ini kemudian akan dikonversi menjadi nilai intensitas gempa bumi sesuai skala dari BMKG 2016 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari hasil analisis pergerakan partikel, sebaran episenter gempa mikro banyak terdapat di sekitar mata air panas Cangar I dan II  dengan kedalaman hiposenter yang cukup dangkal yaitu 4-140 meter dari
permukaan (Gambar 3a). Kejadian gempa mikro yang muncul di sekitar lokasi mata air panas diduga diakibatkan oleh adanya aliran fluida yang panas dan memiliki tekanan tinggi sehingga aliran fluida ini  bergerak  naik  menuju  permukaan.  Kontak  antara  dorongan  fluida  bertekanan  dengan  batuan  di atasnya diduga menimbulkan retakan-retakan yang akhirnya terekam sebagai gempa mikro. Adanya patahan  di  sekitar  mata  air  panas  juga  dapat  dikatakan  aktivitas  hidrothermal  di  area  ini  saling memiliki  korelasi.  Berdasarkan  penelitian  terdahulu  menggunakan  metode  geolistrik  di  bawah permukaan  Cangar  banyak  terdapat  patahan  minor  sehingga  memungkinkan  kejadian  gempa  yang tidak berdekatan dengan patahan [21].
Kejadian gempa mikro juga muncul di sekitar Kawah gunung Welirang dengan kedalaman 985- 2152 meter di bawah kawah (Gambar 3b). Untuk kejadian di area ini diduga muncul akibat aktivitas magma  gunung  Welirang.  Sebaran  aktivitas  ini  diduga  berasal  di  sepanjang  dinding  saluran  pipa konduit  kawah  gunung  Welirang.  Pada  Gambar  3,    terdapat  aktivitas  yang  dihubungkan  oleh  garis putus  berwarna  merah.  Berdasarkan  peta  geologi  gunung  Arjuno-Welirang,  di  sepanjang  kerucut kawah  gunung  Arjuno-Welirang  terdapat  patahan.  Sehingga  kejadian  gempa  mikro  di  area  tersebut diduga berasal dari rekahan bawah permukaan yang berkorelasi dengan patahan dangkal tersebut.
Nilai PGA dalam penelitian ini diperoleh dari perhitungan persamaan Kanai yang dipengaruhi oleh  periode  dominan  tanah  dan  beberapa  parameter  gempa  bumi  (magnitude  dan  hiposenter). Informasi yang gempa bumi yang digunakan dalam penelitian ini adalah gempa bumi Malang tanggal 16  November  2016  dengan  magnitude  6.2  skala  Richter.  Nilai  PGA  di  daerah  Cangar  memiliki rentang  rentang  nilai  15.02  gal  hingga  21.8  gal.  Gambar  4  menampilkan  peta  kontur  sebaran  nilai PGA  di  sekitar  area  pembangunan  Agro  Techno  Park  Cangar  yang  di- overlay dengan  peta  daerah serta lokasi titik perekaman. Dari Gambar 4 diketahui bahwa nilai PGA rendah tersebar di arah Barat area penelitian dengan rentang nilai 11-15 gal, ditunjukkan dengan kontur berwarna cenderung biru. Nilai  PGA  tinggi  ditunjukkan  oleh  warna  kontur  yang  cenderung  memerah  di  tengah-tengah  area penelitian  dengan  rentang  nilai  18-21  gal.  Berdasarkan  kondisi  lapangan,  lokasi  tersebut  telah dibangun  sebuah  lahan  perkebunan.  Selain  itu  kondisi  topografi  lokasi  tersebut  berupa  tanjakan (dataran  miring).  Kondisi  topografi  tersebutakan  memengaruhi  kestabilan  tanah  akibat  goncangan gempa bumi.
(a)
(b)
Gambar 3. Peta sebaran episenter (kiri) dan hiposenter (kanan) gempa mikro pada (a) sekitar titik air panas Cangar I dan Cangar 2, dan (b) sekitar kawah gunung Welirang. Penampang pada sebaran hiposenter di sekitar titik air panas merupakan
penampang yang berarah Barat-Timur, sedangkan penampang pada sebaran hiposenter di sekitar kawah Welirang merupakan penampang berarah Selatan-Utara.
Gambar 4. Peta kontur persebaran nilai PGA di daerah Cangar.
Gambar 5. Model konseptual daerah vulkano-geothermal yang diperlakukan kebijakan seimbang antara pemantauan bahaya gunung apinya dan pemanfaatan energi geothermalnya sehingga bisa bermanfaat secara seimbang.
Sebaran nilai PGA menurun di lokasi sekitar titik CS6, CS7, dan AW2. Lokasi ini masih masih berupa lahan luas dan relatif datar. Berdasarkan kondisi tersebut dengan nilai PGA yang diperoleh, lokasi tersebut cukup baik untuk dibangun gedung atau bangunan. Hal ini dapat dikaitkan pula dengan skala  MMI  yang  telah  ditampilkan  pada  Tabel  1,  dimana  dengan  rentang  nilai  PGA  yang  telah disebutkan  sebelumnya,  lokasi  Agrotechno  Park  Cangar  cukup  aman    untuk  dibangun  gedung  di sekitarnya  karena  memiliki  tingkat  resiko  gempa  bumi  berada  pada  skala  I  –  V.  Gambar  5 menjelaskan  model  konseptual  pemanfaatan  dan  pengembangan  energi  volcano  geothermal  yang seimbang.  Model  tersebut menggambarkan  kondisi  potensi  yang  ada  pada  volcano  geothermal  area
baik potensi ancaman bahaya ataupun pemanfaatannya.  Untuk itu diharapkan baik secara teknologi dan kebijakan harus dilakukan sebesar-besarnya untuk kemakmuran rakyat diberbagai sektor seperti, agroindustri, geowisata pendidikan, mitigasi bencana gunung api dan lain-lain.

## 4. Kesimpulan dan Saran
Dari penelitian yang telah dilakukan, didapatkan sebaran episenter gempa mikro di sekitar titik mata air panas Cangar dan di sekitar kawah gunung Welirang yang berasosiasi dengan patahan. Kedalaman gempa  mikro  di  sekitar  mata  air  panas  cenderung  dangkal  yaitu  4-140  meter  di  bawah  permukaan sedangkan  untuk  area  di  sekitar  kawah  memiliki  kedalaman  hiposenter  985-2152  meter  di  bawah kawah.  Nilai  PGA  di  Cangar  berkisar  11.23  gal  hingga  21.8  gal  sehingga  bisa  direkomendasikan bahwa  pada  daerah  Cangar  merupakan  daerah  aman  dari  ancaman  gempa  bumi  tektonik  dan  layak untuk  pengembangan  suatu  Techno  Park  yang  bisa  menjadi  wahana  diseminasi  pendidikan  terkait dengan ancaman bahaya gunung api diimbangi dengan pendidikan tentang manfaat geothermal.

## Ucapan Terima Kasih
Penelitian  ini  didukung  oleh  Hibah  Penguatan  Pusat  Studi  No.  730.2/UN10.C10/PN/2017,  PTUPT tahun 2018, Program World Class University dari  Universitas Brawijaya, semua anggota Pusat Studi Energi dan Sumber Daya Alam, Bravo Geothermal Research Center, Universitas Brawijaya.

## Daftar Rujukan
[1] Badan  Usaha  Akademik  Universitas  Brawijaya  (2016),  Masterplan  Agrotechno  Park  Cangar, Malang, https://www.youtube.com/watch?v=Nh0RaISQyaA (Diakses pada 28 Desember 2016).
[2] S. Maryanto (2017), Geo Techno Park Potential at Arjuno-Welirang Volcano Hosted Geothermal Area,  Batu,  East  Java,  Indonesia  (Multi  Geophysical  Approach), AIP  Conference  Proceeding 1908 , 030012-1.
[3] Tim Survey Terpadu PSDG (2010), Survey Terpadu Geologi dan Geokimia Daerah Panas Bumi Gunung  Arjuno-Welirang  Kabupaten  Mojokerto,  Malang  dan  Pasuruan  Provinsi  Jawa  Timur , Bandung, Pusat Sumber Daya Geologi.
[4] M.  N.  Hadi,  D.  Kusnadi,  dan  Y.  Rezky  (2011),  Penyelidikan  Terpadu  Geologi  dan  Geokimia Daerah Panas Bumi Arjuno-Welirang, Kabupaten Mojokerto dan Malang, Provinsi Jawa Timur, Prosiding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi 2011 , 405.
[5] Rahmawati, S. Maryanto, dan A. Susilo (2017), Identifikasi Sistem Panas Bumi Daerah Cangar, Jawa Timur Menggunakan Metode Magnetotelurik, Journal of Physical Science and Engineering 2 , 72.
[6] N. Saptadji (2000), Sekilas Tentang Panas Bumi , Bandung, Institut Teknologi Bandung.
[7] D. Kurniawati, S. Maryanto, dan Wasis (2013), Penentuan Pusat Aktivitas Hidrothermal Daerah Cangar,  Jawa  Timur,  Berdasarkan  Analisis  Pergerakan  Partikel  (Particle  Motion), UB  Student Journal of Physics 2013 , 1.
[8] Y.  Daud  dan  F.  Fahmi  (2015),  Pemodelan  Sistem  Geothermal  Arjuno-Welirang,  Jawa  Timur dengan Menggunakan Inversi Data Magnetotelurik 3-Dimensi, Depok, Universitas Indonesia.
[9] S. Inguaggiato, A. Mazzini, dan F. Vita (2015), The Geothermal System of the Arjuno-Welirang Volcano (East Java, Indonesia), USA, AGU Fall Meeting.
[10] Y. Daud, F. Fahmi, W. A. Nuqramadha, D. M. Heditama, S. A. Pratama, dan E. Suhanto (2015), 3-Dimensional  Inversion  of  MT  Data  over  the  Arjuno-Welirang  Volcanic  Geothermal  System, East Java (Indonesia).
[11] A.  Wardana,  J.  O.  Sullivan,  dan  M.  O.  Sulivan  (2016),  Natural  State  and  Future  Production Modelling  of  Arjuno-Welirang  Geothermal  Field,  Indonesia,  Proceedings  38th  New  Zealand Geothermal Workshop, Auckland, IGA.
[12] S.  Inguaggiato,  A.  Mazzini,  F.  Vita,  dan  A.  Sciarra  (2017),  The  Arjuno-Welirang  Volcanic Complex  and  the  Connected  Lusi  System:  Geochemical  Evidences, Marine  and  Petroleum Geology 90 , 67.
[13] U.  Sumatarto  (2018),  Geothermal  Energy  Potential  of  Arjuno  and  Welirang  Volcanoes  Area, East Java, Indonesia, International Journal of Renewable Energy Research 8 , 614.
[14] D. Edwiza dan S. Novita (2008), Pemetaan Percepatan Tanah Maksimum dan Intensitas Seismik Kota Padang Panjang Menggunakan Metode Kanai, Teknik A 2 , 101.
[15] Y. Febriani, I. Daruwati, dan R. G. Hatika (2013), Analisis Nilai Peak Ground Acceleration dan Indeks Kerentanan Seismik Berdasarkan Data Mikroseismik pada Daerah Rawan Gempa Bumi di Kota Bengkulu, Jurnal Pendidikan Edu Research 2 , 85.
[16] B.  Alessandrini,  C.  Marco,  D.  Martina,  G.  Marco,  dan  L.  Valeria  (1994),  A  Simple  P-Wave Polarization Analysis: Its Application to Earthquake Location , Annali Di Geofisica 37 , 883.
[17] N. B. Wibowo dan J. N. Sembri (2016), Analisis Peak Ground Acceleration (PGA) dan Intensitas Gempa  Bumi  Berdasarkan  Data  Gempa  Bumi  Terasa  Tahun  1981-2014  di  Kabupaten  Bantul, Yogyakarta, Indonesian Journal of Applied Physics 6 , 65.
[18] H.  U.  Mala,  A.  Susilo,  dan  Sunaryo  (2015), Kajian Mikrotremor  dan  Geolistrik  Resistivitas di Sekitar Jalan Arteri Primer Trans Timor untuk Mitigasi Bencana, Natural B 3 , 24.
[19] S. Lunga, E. Minarto, dan S. Y. Y. Mantiri (2015), Pemetaan Tingkat Resiko Gempa Bumi di Sekitar  Wilayah  Kota  Jayapura  Berdasarkan  Pengukuran  Mikrotremor, Jurnal  Fisika  dan Aplikasinya 16 , 55.
[20] K. Kanai dan T. Tanaka (1961), on Microtremor VIII, Bulletin of Earthquake Research Institute 39 , 97.
[21] F.  Rakhmanto,  S.  Maryanto,  dan  A.  Susilo  (2011),  Tomografi  Geolistrik  Daerah  Sumber  Air Panas Cangar, Batu Kompleks Arjuno-Welirang, Natural B 1 , 188.