## IDENTIFIKASI POLA DISTRIBUSI STRESS COLOUMB PADA GEMPABUMI 2 AGUSTUS 2019 DI TUGU HILIR, INDONESIA
Mala H.U 1 , Mohamad J.N 2 , Bernandus 2 , Putra V.G.V 3
1 Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Pattimura, Jln. Ir.M. Putuhena, Ambon, 97233, Indonesia
2 Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jln. Adisucipto-Penfui, Kupang, 85228, Indonesia
3 Jurusan Teknik Tekstil, Politeknik STTT Bandung, Bandung, 40272, Indonesia email: ning_she@staf.undana.ac.id

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  pola  distribusi  perubahan  stress  coulomb  yang dapat digunakan untuk melihat gempabumi susulan yang terjadi dalam jarak dan dalam rentang waktu yang dekat. Penelitian ini menggunakan data gempabumi yang terjadi pada 2 agustus 2019 dengan  Mw  6,9  di  Tugu  Hilir,  Indonesia,  pada  koordinat  104,825  BT  dan  7,267  LS  dengan kedalaman 52,8 km (USGS) memiliki mekanisme fokus (Strike, dip, rake) adalah (201°, 49°, 54°). Data  ini  kemudian  diolah  dengan  menggunkan  software  coulomb  3.3  pada  matlab.  Dari  hasil penelitian didapatkan bahwa gempabumi ini gempabumi ini memiliki peningkatan stress coulomb (≤  1,0  bar)  berarah  timurlaut-baratdaya  dan  merupakan  daerah  gempabumi  susulan  terjadi. Sedangkan daerah penurunan stress coulomb (≤ -1,0 bar) berarah barat-laut tenggara.
Kata kunci : gempabumi, perubahan stress coulomb, coulomb3.3, USGS, Tugu Hilir.

## Abstract
This research aims to Identifed the distribution coulomb stress changed that can be used to seesthe subsequent  earthquake  that  occurs  within  a  short  distanceand  time  span.  This  research  uses earthquake  data  on  2  August  2019  with  Mw  6.9  in  Tugu  Hilir,  Indonesia,  at  104.825°E  and 7.267°S, with 52.8 km depth (USGS). The focus mechanism (strike, dip, rake) is (201°, 49°, 54°). This  data  prosessed  by  using  Coulomb  3.3  software  in  MATLAB.  The  result  found  that  this  main earthquake had an increase coulomb stress changed (≤ 1.0 bar) in the northeast-southwest and was a subsequent earthquake area. Whereas the area of decrese of coulomb stress changed (≤ -1.0 bar) in the northwest-southeast.
Keywords : earthquake, coulomb stress changed, coulomb 3.3, USGS, Tugu Hilir

## PENDAHULUAN
Gempabumi yang terjadi pada 2 Agustus 2019 dengan Mw 6,9 di Tugu Hilir, Indonesia, pada  koordinat  104,825  BT  dan  7,267  LS dengan  kedalaman  52,8  km  (USGS)  memiliki mekanisme  fokus  (Strike,  dip,  rake)  adalah (201°,  49°,  54°).  Gempabumi  ini  merupakan gempabumi  terbesar  yang  terjadi  pada  bulan Agustus  2019  dan  dapat  dirasakan  oleh sebagian masyarakat Jawa dan Sumatera.
United States Geological Survey (USGS)  [1],  menjelaskan  bahwa  penyebab terjadinya gempabumi ini berasal dari deformasi  batuan  dalam  Lempeng  Indo- Australia  yang  memiliki  tipe  sesar  mendatar sedikit menyimpang ke kiri ( left lateral strike- slip ) sebagai akibat pergerakan lempeng Indo-
Australia  yang  bergerak  dengan  kecepatan sekitar  60  mm/tahun.  Meskipun  berlangsung lambat dan tidak dapat dirasakan, namun suatu ketika  terjadi  akumulasi  energy  yang  tidak dapat di tahan oleh batuan yang akhirnya patah dan dikenal sebagai.  Gempabumi tipe ini jika terjadi pada kedalaman dangkal dapat berpotensi sangat [2].
Daerah  ini  merupakan  daerah  dengan tingkat  seismisitas  sangat  tinggi  (Gambar  1). Hal  ini  dapat  dilihat  dengan  sering  terjadinya gempabumi  yang  menurut  data  ISC  terjadi sebanyak  7.468  kejadian  gempabumi  baik besar  maupun  kecil  dalam  kurun  waktu  1965- Agustus  2019.  Kejadian  gempabumi  besar seringkali menimbulkan kerusakan atau
bencana  alam  yang  cukup  mengganggu kehidupan manusia, seperti 2 gempabumi yang terjadi  pada  tahun  1933  dan  1943,  masing- masing dengan kekuatan 7,6 Mw dan 7,1 Mw. Gempa  dengan  kekuatan  7,8  Mw  pada  Juni 1994,  7,7  Mw  pada  Juli  2006  yang menghasilkan tsunami serta gempa berkekuatan 7,5 Mw pada 28 Agustus 2007.
Jika  dilihat  kejadian  gempabumi  yang terjadi  memiliki  keterkaitan  satu  kejadian dengan  kejadian  lainnya.  Hal  ini  biasa  dilihat ketika  suatu  gempabumi  besar  terjadi  maka dimungkinkan untuk membangkitkan gempabumi  susulan  yang  mungkin  terjadi setelah  gempabumi  besar.  Keterkaitan  antara gempabumi  utama  dan  gempabumi  sususan dapat di teliti dengan pola distribusi perubahan coloumb  stress  dari  gempabumi  utama tersebut.
Gambar 1. Keadaan seismisitas daerah penelitian Penelitian  tentang  perubahan  coloumb stress  pada  gempabumi  besar  telah  banyak dilakukan  untuk  melihat  pegaruh  penjalaran energi yang dihasilkan untuk dapat memprediksi  gempabumi  susulan  [3,4,5,6]. Mereka  mendapatkan  bahwa  gempabumi utama  yang  cukup  besar  memiliki  distribusi perubahan coulomb stress yang dapat digunakan untuk melihat kemungkinan gempabumi susulan terjadi.

## Perubahan Coulomb Stress
Gempabumi  akibat  terjadinya  patahan disuatu tempat dapat mengakibatkan perubahan stress geser  pada  daerah  sekitarnya yang  bergantung  pada  posisi,  geometri  dan slip, serta rake . Pola perubahan coulomb stress dapat  diasumsikan  mengunakan  model  elastik
berbentuk  setengah  bola  (dengan  meganggap bahwa  bumi  berbentuk  bola  sempurna)  pada bidang persegi [7]:
) ( P f          (1)
Dengan P merupakan  tekanan  pori  (bar)yang berhubungan  dengan  perubahan  stress, B adalah  koefisien Skeptom yang  bernilai  antara 0  sampai  1,  adalah  rata-rata  koefisien friksi bernilai 0,4 dan f  adalah perubahan coulomb stress  yang  disebabkan  oleh  sebuah  getaran utama.
Asumsi  sederhana  untuk  efek  tekanan pori  terhadap  perubahan  coulomb  stress  [8], yakni:
         f (2)
Dimana   adalah perubahan shear stress pada bidang sesar yang diberikan (positif pada arah slip  sesar),   adalah  perubahan stress sesar normal  dan ) 1 ( '      adalah  koefisien gesekan efektif yang secara grafik dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Sistem koordinat untuk menghitung stress Coulomb pada bidang Patahan [8].
Koefisien  friksi  efektif  dalam  penelitian stress coseismic bervariasi  antara  0,01  hingga 0,75,  dengan  nilai  rata-rata =  0,4. Selanjutnya jika Perubahan stress coulomb > 0, maka  kemungkinan  terjadinya  gempa  susulan pada  sekitar  bidang  atahan  akan  meningkat, sedangkan  jika  perubahan  stress  coulomb  <  0 maka  kemungkinan  terjadinya  gempa  susulan akan  berkurang  [9].  Perhitungan  perubahan stress  coulomb yang  disebabkan  oleh  suatu gempabumi bergantung pada bebrapa parameter gempabumi, seperti: geometri
patahan,  magnitudo,  orientasi  stress  regional dan nilai koefisien friksi.
Pada  umumnya,  korelasi  terbaik  dari hubungan antara perubahan coulomb stress dan distribusi gempa susulan berada pada beberapa kilometer  dari  pusat  patahan  [10].  Sedangkan Perubahan  stress  coulomb  sebesar 0.01  MPa (0,1  bar)  sebagai  bentuk  aktivitas  seismik sudah  cukup  untuk  membangkitkan  sebuah event gempabumi [11,12,13,14,15]. Penggunaan  stress  coulomb  dapat  juga digunakan untuk menjelaskan distribusi gempabumi  susulan  dan  perkiraan  distribusi sebuah  event  gempabumi  dimasa  yang  akan datang [16].

## METODE
Parameter  sesar  yang  telah  didapat kemudian  dihitung  perubahan stress Coulomb dan komponen strain nya. Perhitungan perubahan  stress  coulomb  dan  komponen strainnya    disusun  dalam  diagram  alir  seperti tampak    Gambar  3.  Perhitungan  ini  dilakukan dengan  menggunakan software Coulomb  3.3 menggunakan  koefisien friction sebesar  0,4.
Gambar 3. Diagram alir perhitungan
perubahan stress Coulomb dengan Software Coulomb 3.3 .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gempabumi  pada  2  Agustus  2019 memiliki      magitudo    Mw  6,9  dengan  jenis yang terjadi di Tugu Hilir, Indonesia memiliki mekanisme  fokus  dan  perubahan  stress coulomb, seperti ditunjukkan Gambar 4.
Gambar 4. Perubahan stress coulomb gempabumi 2 agustus 2019
Pada  Gambar  4,  dapat  dilihat  bahwa gempabumi  yang  terjadi  akibat  adanya  sesar mendatar  sedikit  menyimpang  ke  kiri  ( left lateral  strike-slip ,  memiliki  perubahan  stress yang  cukup  besar  dengan  perubahan  negatif berarah baratlaut-tenggara dengan harga ≤ -1,0 bar,  sedangkan  perubahan  positif  berarah timurlaut-baratdaya  yang  juga  berharga  ≤  1,0 bar.  Dari  hasil  ini  kita  dapat  melihat  bahwa terdapat  keterkaitan  gempabumi  yang  terjadi dengan  besarnya perubahan stress yang dapat menghasilkan  gempa  susulan.  Jika  peta distribusi  perubahan  stress  coulomb  yang terjadi  dilakukan  cross  section,  maka  akan tampak seperti Gambar 5.
Gambar  5. Cross  section vertikal  perubahan stress  coulomb  pada  2  agustus 2019
Gambar  5,  menunjukkan  bahwa  pola distribusi  stress  coulomb  secara  vertikal  yang memperlihatkan  pada  hiposenter  terjadinya gempabumi  dengan  kedalaman  >  80km  dan juga  ke  arah  barat  daya  pada  kedalaman  0-40 km  memiliki  penurunan  stress  coulomb  yang
cukup besar sekitar 1 bar (0,1 MPa) yang dapat diartikan  bahwa  kemungkinan  untuk  terjadi gempa susulan sangat kecil di daerah tersebut. Sedangkan  pada  kedalaman  sekitar  40-70  km menunjukkan adanya peningkata stress coulomb  yang  berpeluang  terjadinya  gempa susulan yang dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar  6.  Kemunculan  gempa  susulan  yang dekat  dengan  peningkatan  stress coulomb  dan  durasi  waktu  yang cukup dekat.
Dari  hasil  analisa  perubahan  stress coulomb terhadap gempa susulan yang terjadi, hasil  Gambar  6  atas,  menunjukkan  bahwa gempa  susulan  yang  terjadi  (lingkaran  merah) setelah  gempabumi  utama  berada  pada  daerah peningkatan  stress  coulomb  sekitar  0,3  bar. Energi  ini  sudah  cukup  untuk  membangkitkan gempa susulan [11,12,13,14,15]. Kedua gempa susulan  ini  terjadi  pada  rentang  waktu  yang dekat, yakni terjadi 5 hari (kedalaman: 10 km) dan  13  hari  (kedalam  71,6  km)  setelah  gempa utama. Keduanya mempunyai magnitudo yang sama yakni sebesaar 4,5 Mw.
Jika dilihat dari cross section (Gambar 6 bawah),  gempabumi  susulan  pertama  terjadi berjarak  sekitar  70an  km  berarah  barat  daya dengan kedalaman 10 km dibawah permukaan bumi, meskipun secara cross section diperlihatkan  bahwa  gempabumi  ini  berada pada  daerah  relaksasi  yang  memungkinkan peluang  terjadinya failure semakin  kecil, namun bukan berarti tidak terjadi gempabumi, namun  jumlah  gempabumi  yang  mungkin terjadi  pada  daerah  relaksasi  cenderung  akan semakinberkurang.  Sedangkan,  gempabumi susulan  kedua  berjarak  sekitar  60an  km  dari gempabumi  utama.  Jika  dilihat  dari cross
section gempa  ini  berada  pada  daerah peningkatan  stress  coulomb  (berwarna  merah) yang  dimungkinkan  bahwa  gempa  tersebut ditrigger (dipicu) oleh gempabumi utama pada 2 agustus kemarin yang menyebabkan terjadinya  patahan  (gempabumi  susulan)  dan memungkinkan  terjadi  kembali  gempabumi susulan lainnya di waktu yang akan daatang.

## KESIMPULAN
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa gempa  yang  terjadi    pada  2  Agustus  2019 memiliki  perubahan  stress  yang  cukup  besar dengan  perubahan  negatif  berarah  baratlaut- tenggara  dengan  harga  ≤  -1,0  bar,  sedangkan perubahan  positif  berarah  timurlaut-baratdaya yang  juga  berharga  ≤  1,0  bar  yang memungkinkan  terjadinya gempabumi susulan pada  5  hari  dan  13  hari  setelah  gempabumi utama.

## DAFTAR PUSTAKA
1. USGS.2019.https://earthquake.usgs.gov/ea rthquakes/eventpage/us60004zhq/executiv e, (diakses 15 Agustus 2019).
2. J.  Lin,  and  S.  R.  Stein.  2004.  “Stress Triggering  In  Thrust  and  Subduction Earthquakes and Stress Interaction
Between  The  Southern  San  Andreas  and Nearby  Thrust  And  Strike-Slip  Faults”  in Journal  of  Geophysical  Research, Vol. 109.
3. Sianturi,  H.L.,  Mohamad,  J.  N.,  Mala, H.U., dan Tanesib, J. 2018. The Identification  of  Stress  Coulomb  Changes in Lombok Earthquakes on August 5th and 9th, 2018. Proceeding International Conference and Exhibiton on Sciences and Technology (ICEST) , hal. 174-183.
4. Puspasari,  F.,  dan  Wahyudi.  2017. Distribusi Coulomb Stress Akibat
Gempabumi  Tektonik  Selatan  Pulau  Jawa berdasarkan  Data  Gempa  Tektonik  1977- 2000. Jurnal  Fisika  dan  Aplikasinya, vol. 13 no. 2. Hal. 74-77.
5. Wu,  X.P.,  Fu,  Hong.,  Bounchon  Michel, Hu,  J.F.,  Hu,  Y.L,  Huang,  Y.,  Hu,  X.L., dan  Xie,  C.D.  2007.  Complete  Coulomb Failure Stress Changes and Stress Triggering
of Yunnan Longling Earthquake  Sequence. Chinese  Journal  of Geophysics, vol. 50, No. 4, Hal. 963-974
6. Liao,  Y.L.,  Huang  Huey-Chu.  2016. Coulomb Stress Changes and Seismicity in Central  Taiwan  Due  to  theNantou  Blind- Thrust  Earthquakes  in  2013. Journal  of Asian Earth Sciences hal. 169-180.
7. Okada, Y., 1992, Internal deformation due to  shear  and  tensile  faults  in  a  half-space, Bull. Seismol. Soc. Am . 82, 1018–1040.
8. Stein,  R.  S.,  King,  G.  C.  P.,  and  Lin,  J., 1994,  Stress  Triggering  of  The  1994  M  = 6.7  Northridge,  California,  Earthquake  by its  Predecessors, Science,  265 ,  pp.  1432- 1435.
9. Harris, R. A. and Simpson, R. W., 1996, In the  Shadow  of  1857-The  effect  of  the Great Ft. Tejon Earthquake on Subsequent Earthquakes in southern California,
Geophys, Res. Lett ., 23, pp.229-232.
10. Freed  Andrew  M.  2015.  Earthquake Triggering  by  Static,  Dynamic,  and Postseismic  Stress  transfer. Annu.  Rev. Earth Planet . Sci. 2005. 33:335–67
11. Stein  RS,  Lisowski  M.  1983.  The  1979 Homestead  Valley  earthquake  sequence, California:  Control  of  aftershocks  and postseismic  deformation. J.  Geophys.  Res. 88:6477–90.
12. Oppenheimer  DHP,  Reasenberg  A,  RW.
1988.  Fault  plane  solutions  for  the  1984
Morgan Hill, California earthquake sequence:  Evidence  for  the  state  of  stress on  the  Calaveras  fault. J.  Geophys.  Res.
93:9007–9026
13. Toda,  S.  S,  Stein  RS,  Reasonberg  PA, Dieterich  JH,  Yoshida  A,  1998,  Stress transferred  by  the  1995  Mw  =  6.9  Kobe, Japan,  shock:  Effect  on  aftershocks  and future earthquake probabilities. J. Geophys. Res. 103:24543–65
14. Anderson  G,  Johnson  H.,  1999,  A  new statistical  test  for  static  stress  triggering: application  to  the  1987  Superstition  Hills earthquake  sequence, J.  Geophys.  Res. 104:20.153–20.168.
15. Harris, R. A., 1998, Introduction to special section:  Stress  triggers,  stress  shadows, and  implications  for  seismic  hazard, J. Geophys , Res., 103, 24,347– 24,358,
16. King.  C.P.G.,  Stein,  R.S.,  and  Lin,  J., 1994,  Static  Stress  Changes  And  The Triggering of Earthquakes, Bulletin Seismological  Socoety  America,  Vol.  84 No. 3 , pp. 935–953.