Interpretasi Tingkat Kekerasan Batuan Bawah Permukaan di Daerah Rawan Gempa Bumi Kota Bengkulu
Arif Ismul Hadi * , Refrizon, Halauddin, Liza Lidiawati, dan Paisal Edo Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Bengkulu, Bengkulu
* Email: ismulhadi@unib.ac.id

## ABSTRACT
Bengkulu City is located in the subduction zone of the Indo-Australian and Eurasian plates, so it  is  prone  to  earthquake.  To  anticipate  the  impact  of  earthquake,  disaster  mitigation  can  be carried out, one of which is a study of the level of rock hardness in the area. This study aims to determine  the  level  of  rock  hardness  based  on  seismic  wave  velocity  in  several  rock formations and to determine which rock formations have the potential to cause vulnerability to earthquakes.  Field  data  acquisition  uses  the  seismic  refraction  method  with  time-term inversion technique. The data obtained in the field are processed to obtain a 2-D cross-section of  the subsurface seismic  wave velocity  values. The study results show that the level  of rock hardness  depends  on  the  type  of  rock  formation.  The  Andesite  Rock  Formation  Unit  (Tpan) has  the  highest  level  of  hardness,  while  the  transitional  area  between  the  Alluvium  Rock Formation  Unit  (Qa)  and  the  Swamp  Sedimentary  Rock  Formation  Unit  (Qs)  has  the  lowest level of hardness.
Keywords : Bengkulu City, earthquake, rock hardness, time-term inversion, vulnerability .

## ABSTRAK
Kota Bengkulu berada di daerah zona subduksi lempeng Indo-Australia dan Eurasia, sehingga rawan  terhadap  gempa  bumi.  Untuk  mengantisipasi  dampak  gempa  bumi  dapat  dilakukan melalui mitigasi bencana  yang salah satunya berupa studi tentang tingkat kekerasan batuan di daerah  tersebut.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan  tingkat  kekerasan  batuan berdasarkan  kecepatan  gelombang  seismik  pada  beberapa  formasi  batuan  dan  mengetahui formasi  batuan  yang  berpotensi  menyebabkan  kerentanan  terhadap  bencana  gempa  bumi. Akuisisi  data  lapangan  menggunakan  metode  seismik  refraksi  dengan  teknik time-term inversion . Data yang diperoleh di lapangan diolah untuk mendapatkan penampang model 2-D dari  nilai  kecepatan  gelombang  seismik  bawah  permukaan.  Hasil  studi  menunjukkan  bahwa tingkat  kekerasan  batuan  bergantung  pada  jenis  formasi  batuannya.  Satuan  Formasi  Batuan Andesit (Tpan) mempunyai tingkat kekerasan paling tinggi, sedangkan daerah peralihan antara Satuan  Formasi  Batuan  Aluvium  (Qa)  dan  Satuan  Formasi  Batuan  Endapan  Rawa  (Qs) mempunyai tingkat kekerasan paling rendah.
Kata  kunci: Kota Bengkulu, gempa  bumi, kekerasan batuan, time-term inversion , kerentanan.

## PENDAHULUAN
Kota  Bengkulu  berada  di  daerah  zona  subduksi  lempeng  Indo-Australia  dan  Eurasia. Kondisi  ini  menyebabkan  Kota  Bengkulu  rawan  terhadap  gempa  bumi [1] . Sekitar  95% sumber  gempa  bumi  berada  di  zona  tersebut  akibat  pergerakan-pergerakan  lempeng tektonik tersebut [2] . Gempa bumi tersebut dapat memberikan dampak kerugian sosial dan ekonomi  pada  masyarakat,  seperti  korban jiwa, harta  benda  dan  kerusakan  sarana  umum berupa  bangunan,  transportasi  maupun  kejadian  abrasi,  longsor,  maupun  likuifaksi. Kerusakan  sarana  umum  akibat  gempa  bumi  banyak  dipengaruhi  oleh  tingkat  kekerasan batuan yang menopang bangunan di atasnya.
Gempa bumi merupakan suatu fenomena alam yang belum dapat diperkirakan secara tepat [3] .  Untuk  mengantisipasi  dampak  bahaya  gempa  bumi  dapat  dilakukan  melalui  mitigasi bencana. Salah satu upaya mitigasi bencana gempa bumi adalah melakukan studi tentang tingkat kekerasan batuan di daerah rawan gempa bumi Kota Bengkulu.
Berdasarkan  kondisi  geologisnya,  sebagian  besar  wilayah  di  Kota  Bengkulu  terdiri  dari material lunak berupa pasir, kerikil, lumpur, dan tanah liat yang rentan terhadap ancaman gempa  bumi [4,5] .  Adapun  formasi  batuan  di  Kota  Bengkulu  terdiri  dari  formasi  batuan berupa  Undak  Aluvium  (Qat),  Formasi  Bintunan  (QTb),  Endapan  Rawa  (Qs),  Batu gamping Terumbu (Ql), Andesit (Tpan), dan Aluvium (Qa) [6,7] . Untuk mengetahui tingkat kekerasan  dari  formasi-formasi  batuan  tersebut  dapat  dilakukan  menggunakan  beberapa metode geofisika yang salah satunya adalah metode seismik refraksi dengan teknik time- term  inversion .  Parameter  yang  digunakan  dalam  penentuan  tingkat  kekerasan  batuan tersebut  berupa  kecepatan  gelombang  seismik.  Untuk  itu  penelitian  ini  sangat  penting dilakukan karena berdasarkan interpretasi tingkat kekerasan batuan maka dapat diketahui formasi  batuan  yang  dapat  berpotensi  menyebabkan  kerentanan  terhadap bencana  gempa bumi.
Penelitian  tentang  tingkat  kekerasan  batuan  bawah  permukaan  menggunakan  metode seismik  refraksi  dengan  teknik time-term  inversion di  daerah  studi  belum  banyak dilakukan. Namun demikian penelitian yang berkaitan dengan mitigasi bencana gempa di daerah ini telah banyak dilakukan dengan berbagai parameter yang berbeda. Hadi et al . [1] melakukan  pemetaan peak  ground  acceleration (PGA)  dan  kerentanan  seismik  akibat gempa  bumi  di  Kota  Bengkulu.  Penelitian  ini  menggunakan  data  mikrotremor.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  daerah  yang  paling  rawan  terhadap  dampak  gempa  bumi berada di sekitar Kecamatan Kampung Melayu dengan nilai PGA 0,3 g dan berada pada tingkat risiko besar tiga dan risiko sangat besar. Selanjutnya Mase et al . [8] menggunakan data  mikrotremor  dan  teknik  inversi  untuk  mendapatkan  nilai  kecepatan  gelombang sekunder  ( V s ).  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  berdasarkan  kriteria  dari National Earthquake Hazard Reduction Program (NEHRP), Kota Bengkulu didominasi oleh kelas situs C (tanah sangat padat/batuan lunak) dan situs D (tanah sedang). Hasil penelitian ini merekomendasikan kepada Pemerintah Kota Bengkulu untuk mempertimbangkan kembali mitigasi bahaya gempa untuk rencana tata ruang.
Farid  dan  Mase [9] melakukan  pemetaan  bahaya  gempa  berdasarkan  indikator  regangan geser tanah di Kota Bengkulu. Berdasarkan studi ini Kota Bengkulu secara umum rentan terkena dampak gempa bumi khususnya di wilayah pesisir yang dapat berdampak terhadap terjadinya likuifaksi. Potensi terjadinya likuifaksi di wilayah ini cukup besar yakni sekitar 50% [4] . Hasil studi ini juga bersesuaian dengan studi Sugianto et al . [10] yang menyatakan bahwa  daerah  pesisir  Kota  Bengkulu  memiliki  nilai  regangan  geser  tanah  paling  tinggi dengan formasi geologi berupa Undak Aluvium.
Penelitian  analisis  kecepatan  gelombang  seismik  bawah  permukaan  akibat  gempa  bumi tanggal  4  Juni  2000  di  Kota  Bengkulu  telah  dilakukan  oleh  Lubis  dan  Hadi [11] dengan interpretasi  sistem  Hagiwara.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  daerah  yang  paling ringan  kerusakannya  akibat  gempa  bumi  memiliki  kecepatan  gelombang  seismik  paling tinggi.  Kemudian  Nurcandra et  al. [12] memanfaatkan  metode  seismik  refraksi  untuk menentukan  tingkat  kekerasan  batuan  di  daerah  Jatikuwung,  Karangnyar,  Jawa  Tengah. Pemrosesan data pada penelitian ini menggunakan teknik intercept time . Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  batuan  paling  keras  yang  merupakan  batuan  dasar  terdapat  pada kedalaman antara 12 m – 20 m.  Akpan et al. [13] meneliti penyebab longsor di Odukpani, Nigeria dari data seismik refraksi. Berdasarkan penelitian tersebut dapat diketahui bahwa bidang  gelincir  di  daerah  tersebut  berupa  serpih  ( shale )  dengan  rata-rata  nilai  kecepatan gelombang P ( V p ) adalah 1787 m/s – 1820 m/s, sedangkan lapisan lapuk berada di atasnya dengan V p adalah  655  m/s  –  1381  m/s.  Mahandani [14] menggunakan  metode  seismik refraksi  untuk  identifikasi  kerawanan  tanah  longsor  di  Desa  Purwosari  Kabupaten Kulonprogo, Jawa Timur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kecepatan gelombang seismik yang rendah berkaitan dengan lapisan lapuk yang tidak kompak. Hasil-hasil studi di  atas  secara  umum  berkaitan  dengan  penentuan  tingkat  kekerasan  batuan  dengan berbagai macam parameter yang digunakan khususnya untuk keperluan mitigasi bencana. Untuk  itu  pada  studi  ini  khusus  dikaji  interpetasi  kekerasan  batuan  bawah  permukaan menggunakan metode seismik refraksi dengan teknik time-term inversion di daerah rawan gempa bumi Kota Bengkulu.
Time-term inversion adalah salah satu teknik akuisisi data dalam metode seismik refraksi yang  bertujuan  untuk  menentukan  kondisi  bawah  permukaan  dangkal  menggunakan penjalaran gelombang P . Prinsip utama metode ini adalah pemanfaatan waktu tiba pertama gelombang baik langsung maupun gelombang refraksi [15] . Gelombang yang dibangkitkan pada permukaan bumi akan merambat ke dalam bawah permukaan melalui suatu medium atau batuan. Pada suatu titik bidang batas antara dua lapisan batuan selanjutnya gelombang tersebut  terpantul  kembali  ke  permukaan  bumi  dan  sebagian  diteruskan  ke  bawah  dan sebagian  lagi  dibiaskan  akibat  adanya  perubahan  densitas  batuan [16,17] .  Kecepatan gelombangnya  diperoleh  dari  analisis traveltime gelombang  yang  pertama  kali  terekam oleh geofon sehingga didapatkan kurva traveltime vs jarak. Kurva traveltime vs jarak ini adalah representasi dari kondisi bawah permukaan [18] .
Pada teknik time-term ini, pendekatan linier kuadrat-terkecil digunakan untuk menentukan penyelesaian susunan per lapisan terbaiknya dimana hanya dibutuhkan penandaan lapisan untuk  setiap first  break dalam  analisis  data traveltime dan  waktu  tunda  akan  dihitung secara otomatis [19] . Untuk itu dibutuhkan minimal dua shot point yang diletakkan secara bersama  dalam  analisis  data traveltime tersebut.  Model  inversi  yang  didapatkan  adalah model  penyederhanaan  lapisan  bawah  permukaan.  Menurut  model  inversi  ini,  refraktor digambarkan di bawah geofon pertama dari shot point pertama hingga geofon pertama dari shot  point terakhir  yang  merupakan  kombinasi  antara forward dari shot  point pertama dengan reverse dari shot  point terakhir.  Supaya  didapatkan  gambaran  refraktor  tepat  di bawah geofon pertama  hingga geofon terakhir,  maka  posisi shot  point pertama  dan shot point terakhir harus ditempatkan di luar susunan geofon [20] . Pendekatan matematis secara sederhana  dapat  diasumsikan  bahwa  refraktor  adalah  sejajar  dengan  permukaan  tanah (Gambar 1), sehingga waktu tempuh total dari sumber ke penerima adalah [19] ,
Gambar 1. Penjalaran gelombang pada refraktor yang sejajar dengan permukaan tanah [19]
( ) 1 2 2 cos c t S i z xS = + , (1)
dengan S merupakan Slowness atau kebalikan dari kecepatan ( V ) dan dari Hukum Snellius,
( ) 2 1 sin c S i S = . (2)
Apabila didefinisikan,
( ) 1 2 cos c c S i = , (3)
maka,
2 2 t cz xS = + , (4)
z dan S 2 tidak  diketahui.  Untuk  kasus  umum  pada  permukaan  melengkung  non-paralel (Gambar  2),  penyelesaian  parameter  lebih  dari  dua  yakni z 1 , z 2 ,  dan S 2 ,  maka  waktu penjalaran gelombang totalnya adalah,
1 2 2 t cz cz xS = + + , (5)
Gambar 2. Penjalaran gelombang pada permukaan melengkung non-paralel [19]
sehingga didapatkan,
2 1 n j j k k j k t c z x S = = + ∑ , (6)
dan bentuk matriksnya adalah sebagai berikut,
11 12 13 1 1 21 22 23 2 2 31 32 33 3 3 41 42 42 4 4 1 2 3 .
. . .
.      .      .     .      .     .
. n n n n m m m mn m c c c c x
c c c c x c c c c x c c c c x
c c c c x              1 1 2 2 3 3 4 2 . . n m z t z t z t t z t S                 
=               
              ,
(7)
dengan m adalah jumlah waktu penjalaran dan n adalah jumlah penerima (kedalaman yang dihitung), sehingga diperoleh penyelesaian matriks untuk 1 .... n z z , dan 2 S .

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  seperangkat  alat seismograph  digital 16S24-P  dengan  24 geophone channel . Jarak antar geophone dan offset disesuaikan dengan kondisi lapangan setempat. Sampling rate yang digunakan adalah 125 dan recording time -nya adalah 512 ms. Output dari  metode time-term  inversion berupa  nilai  kecepatan  gelombang P (profil V p ) pada tiap-tiap lapisan di sepanjang lintasan pengukuran.
Untuk  akuisisi  data  lapangan  menggunakan  sumber  buatan  dari  palu  seberat  ±  5  kg. Sumber buatan tersebut diletakkan di luar bentangan geofon dan di dalam geofon. Untuk sumber  di  luar  bentangan  geofon,  sumber  diletakkan  dekat  geofon  pertama  dan  dekat geofon terakhir. Adapun di dalam bentangan, sumber diletakkan pada ¼ jarak bentangan, ½  jarak  bentangan,  dan  ¾  jarak  bentangan,  sehingga  jumlah  total  sumber  adalah  lima buah.  Karena  dalam  teknik time-term  inversion dibutuhkan  minimal  dua  sumber  di  luar bentangan  dan  sumber-sumber  yang  lain  dibutuhkan  untuk  meminimalisir error dalam pengolahan data. Ilustrasi akuisisi data lapangan dengan teknik time-term inversion dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Ilustrasi akuisisi data lapangan menggunakan teknik time-term inversion
Data yang diperoleh di lapangan kemudian diolah dengan Software SeisImager/2-D yang terdiri  dari  Program  Pickwin  dan  Plotrefa.  SeisImager/2D  merupakan  paket  program inversi  untuk  menentukan  ketebalan  lapisan  dari  permukaan  tanah  hingga  kedalaman tertentu. Data lapangan ( shotgather ) yang sudah dikonversi ke dalam format SU tersebut diinputkan  ke  dalam  Program  Pickwin.  Langkah  berikutnya  adalah  memasukkan parameter  geometri  data shotgather sesuai  kondisi  pada  saat  akuisisi  data  lapangan. Selanjutnya ditentukan picking first break data shotgather pada masing-masing shot . Data shotgather yang  sudah  di- picking tersebut  selanjutnya  dilakukan  penentuan layer  arrival dan  batas  lapisan  dalam  Program  Plotrefa  dengan  terlebih  dahulu  memasukkan  data elevasi.  Langkah  berikutnya  adalah  melakukan  proses  inversi.  Proses  inversi  dilakukan secara  otomatis  hingga  diperoleh error minimal.  Hasil  proses  inversi  berupa  model V p
awal.  Untuk  selanjutnya  dilakukan raytracing hingga  didapatkan  hasil  pengamatan  vs teortis.  Setelah  itu  dapat  diperoleh  model V p akhir  berupa  penampang  model  2-D  yang selanjutnya siap untuk dianalisis [19] .
Interpetasi  data  dengan  teknik time-term  inversion didasarkan  pada V p yang  melewati batuan  bawah  permukaan  sepanjang  lintasan  pengukuran  berupa  penampang  model  2-D. Dengan mencocokan nilai V p yang melewati medium batuan pada masing-masing lapisan, maka  dapat  diketahui  tingkat  kekerasan  batuannya [21] .  Tingkat  kekerasan  batuan  dapat juga  diasosiasikan  dengan  densitas bulk batuannya [22] .  Berdasarkan  percobaan  secara empiris  diperoleh  hubungan  densitas bulk ( ρ b )  dengan  kecepatan  gelombang P ( V p )  yang mewakili rata-rata pada banyak jenis batuan [23,24] yaitu
0,25 1, 741 , b p V ρ =
(8)
dengan ρ b dalam satuan g/cm 3 dan V p dalam satuan km/s.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini dilaksanakan dengan mengambil data seismik refraksi pada formasi batuan yang  berbeda  sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Jumlah  titik  pengukuran  adalah enam buah lintasan dengan arah lintasan disesuaikan dengan kondisi lapangan. Jarak antar geofon  pada  masing-masing  lintasan  adalah  dua  meter.  Lima  buah  sumber  seismik diletakkan  di  luar  dan  di  dalam  bentangan  geofon.  Sumber  seismik  pertama  (S1)  dan sumber seismik kelima (S5) terletak di luar geofon, sedangkan sumber seismik kedua (S2), ketiga (S3), dan keempat (S4) terletak di dalam bentangan geofon. Data shotgather dengan sumber-sumber seismik ditampilkan pada Gambar 5. Sumber seismik S1 terletak 6 m dari geofon  pertama  (Gambar  5a),  sumber  seismik  S2  terletak  di  antara  geofon  6  dan  7 (Gambar 5b), sumber seismik S3 terletak di antara geofon 12 dan 13 atau di tengah-tengah bentangan (Gambar 5c), sumber seismik S4 terletak di antara geofon 18 dan 19 (Gambar 5d), sedangkan sumber seismik S5 terletak 6 m dari geofon terakhir (Gambar 5e).
Gambar 4. Lokasi penelitian dengan titik-titik pengukuran data lapangan (Penyederhaan dari [6] )
Gambar  5. Data shotgather dengan  sumber  seismik:  (a)  sumber  pertama  (S1),  (b)  sumber  kedua  (S2),  (c) sumber ketiga (S3), (d) sumber keempat (S4), dan (e) sumber kelima (S5)
Sebelum diperoleh hasil akhir penampang model 2-D V p perlu dihitung root mean square error (RMSE).  RMSE  didapatkan  dari  perbandingan  antara  data  lapangan  ( observed ) dengan  data  model  ( calculated ).  Untuk  memperoleh  nilai  RMSE  minimal  dilakukan dengan  menandai masing-masing  lapisan  pada  tiap  titik  pengukuran.  Semakin  kecil  nilai RMSE,  maka  model  yang  dihasilkan  semakin  mendekati  data  lapangan.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  kualitas  data  yang  dihasilkan  semakin  baik.  Pada  penelitian  ini diperoleh RMSE antara 4,12 ms – 13,58 ms. Salah satu contoh perbandingan nilai RMSE antara data lapangan ( observed ) dan data model ( calculated ) ditampilkan pada Gambar 6. Adapun  nilai-nilai  RMSE  dan  arah  lintasan  pengukurannya  pada  masing-masing  lokasi penelitian  ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Nilai  RMSE  yang  paling  rendah  diperoleh  pada lokasi 3 yaitu 4,12 ms dan nilai RMSE tertinggi berada pada lokasi 4 yaitu 13,58 ms.
Gambar 6. Contoh perbandingan nilai RMSE antara data lapangan ( observed ) dan data model ( calculated ) pada lokasi 3 dengan RMSE = 4,12 ms
Tabel 1. Nilai-nilai RMSE pada masing-masing lokasi penelitian di Kota Bengkulu
Lokasi Kelurahan Kecamatan Arah lintasan RMSE (ms) 1 Bumiayu Kampung Melayu N 5° E 8,50 2 Timur Indah Ujung Singaranpati N 140° E 6,99 3 Sumur Dewa Selebar N 105° E 4,12 4 Sukarami Selebar N 25° E 13,58 5 Nusa Indah Ratu Agung N 150° E 8,89 6 Bentiring Muara Bangkahulu N 80° E 5,97
Setelah  diperoleh  nilai  RMSE  pada  masing-masing  lokasi  penelitian,  selanjutnya  dibuat penampang  model  2-D V p .  Penampang  model  2-D V p pada  setiap  lokasi  penelitian ditunjukkan pada Gambar 7 – Gambar 12.
Gambar 7. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 1
Gambar 8. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 2
Berdasarkan  penampang  model  2-D  (Gambar  7)  menunjukkan  bahwa V p pada  lapisan  1 adalah  266  m/s  dan  pada  lapisan  2  adalah  336  m/s.  Lokasi  ini  terletak  di  Kelurahan Bumiayu  Kecamatan  Kampung  Melayu  pada  Satuan  Formasi  Undak  Aluvium  (Qat). Secara stratigrafi Qat di Kota Bengkulu berumur Holosen dengan urutan Sedimen Kuarter. Untuk lokasi 2 terletak di Kelurahan Timur Indah Ujung Kecamatan Singaranpati dengan formasi  batuan  berupa  Aluvium  (Qa)  (Gambar  8).  Kecepatan  gelombang P ( V p )  pada lokasi  2  ini  adalah  302  m/s  (lapisan  pertama),  341  m/s  (lapisan  kedua),  dan  383  m/s (lapisan  3).  Satuan  Formasi  Batuan  Aluvium  (Qa)  juga  mempunyai  umur  Holosen  dan termasuk dalam Sedimen Kuarter. Lokasi 3 terletak di Kelurahan Sumur Dewa Kecamatan Selebar (Gambar 9) dengan kecepatan gelombang P ( V p ) pada lapisan pertama adalah 433 m/s  dan  pada  lapisan  kedua  adalah  444  m/s.  Lokasi  ini  termasuk  dalam  Satuan  Batuan Formasi Andesit (Tpan). Tpan merupakan formasi batuan Tersier dan merupakan formasi tertua di daerah studi yang berumur Miosen Akhir atau lebih muda [7] .
Lokasi 4 berada di Kelurahan Sukarami Kecamatan Selebar (Gambar 10) dengan formasi batuan berupa Aluvium (Qa) yang termasuk dalam urutan Kuarter yang berumur Holosen [7] .  Namun  lokasi  ini  berbatasan atau  berdekatan dengan  formasi batuan  berupa  Endapan Rawa (Qs). Kecepatan gelombang P ( V p ) di lokasi ini adalah 225 m/s pada lapisan pertama dan  300  m/s  pada  lapisan  kedua.  Nilai V p ini  merupakan  nilai  yang  terkecil  pada  semua lokasi studi. Kecilnya nilai V p diduga berkaitan dengan lokasinya yang berdekatan dengan Formasi Endapan Rawa (Qs) yang merupakan batuan kurang solid, sehingga berpengaruh terhadap besarnya nilai V p yang diperoleh di lokasi ini.
Gambar 9. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 3
Gambar 10. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 4
Untuk  lokasi  5  terletak  di  Kelurahan  Nusa  Indah  Kecamatan  Ratu  Agung  (Gambar  11). Formasi  batuan  pada  lokasi  ini  berupa  Batugamping  Terumbu  (Ql)  dengan  nilai V p pada lapisan pertama adalah 312 m/s dan pada lapisan kedua adalah 382 m/s, sedangkan pada lapisan  ketiga  adalah  401  m/s.  Satuan  Formasi  Batugampung  Terumbu  (Ql)  termasuk dalam  urutan  Sedimen  Kuarter  yang  berumur  Holosen.  Lokasi  6  berada  di  Kelurahan Bentiring Kecamatan Muara Bangkahulu dengan formasi batuan berupa Formasi Bintunan (QTb)  (Gambar  12).  Nilai V p pada  lokasi  ini  adalah  310  m/s  untuk  lapisan  pertama  dan 410  m/s  untuk  lapisan  kedua.  Satuan  Batuan  Formasi  Bintunan  (QTb)  berumur  Pliosen- Plistosen  dan  menindih  Formasi  Andesit  (Tpan)  yang  lebih  tua [7] .  Hasil  studi  yang dilakukan  pada  enam  lokasi  penelitian  di  Kota  Bengkulu  ini,  maka  dapat  dirangkum hubungan  tingkat  kekerasan  batuan,  densitas bulk ,  dan  formasi  batuannya  sebagaimana tercantum pada Tabel 2.
Gambar 11. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 5
Gambar 12. Penampang model 2-D kecepatan gelombang P ( V p ) pada lokasi 6
Tabel  2. Hubungan  tingkat  kekerasan  batuan  berdasarkan  kecepatan  gelombang P ( V p ),  densitas bulk ( ρ b ), dan formasi batuan di Kota Bengkulu
V p rerata (m/s) ρ b (g/cm 3 ) Formasi batuan Litologi Runtunan Umur Lokas i 438,5 1,42 Andesit (Tpan) Pasir dan kerakal Tersier Miosen Akhir 3 365 1,35 Batugamping Terumbu (Ql) Batugamping terumbu Kuarter Holosen 5 360 1,35 Formasi Bintunan (QTb) Konglomerat, breksi, dan batulempung tufan Tersier Pliosen- Plistosen 6 342 1,33 Aluvium (Qa) Bongkah, kerakal, pasir, lumpur, dan lempung Kuarter Holosen 2 301 1,29 Undak Aluvium (Qat) Kerikil, pasir, dan lempung-lumpur Kuarter Holosen 1 262,5 1,25 Aluvium (Qa) – Endapan Rawa (Qs) Pasir, lanau, lumpur, dan lempung mengandung sisa tumbuhan Kuarter Holosen 4
Berdasarkan Tabel 2, tingkat kekerasan batuan yang paling tinggi adalah Satuan Formasi Batuan  Andesit  (Tpan)  yang  berumur  Miosen  Akhir  yang  merupakan  umur  tertua  di daerah  studi.  Litologi  pada  Tpan  terdiri  dari  pasir  dan  kerakal [7] .  Secara  stratigrafi semakin tua umur suatu batuan, maka batuan tersebut akan semakin padat (keras) [25] . Hal ini  dapat  terlihat  bahwa  pada  batuan  Andesit  dengan  nilai V p rata-rata  adalah  438,5  m/s dan  densitas bulk adalah  1,42  g/cm 3 merupakan  yang  paling  besar  di  antara  jenis  batuan lainnya.  Hasil  ini  juga  dikuatkan  oleh  studi  yang  menyatakan  bahwa  Tpan  termasuk  ke dalam  batuan  tanah  keras  ( hardsoil ) [5] .  Apabila  dikaitkan  dengan  kejadian  gempa  bumi, maka  lokasi  ini  akan  relatif  aman  dari  goncangan  gempa  karena  tanahnya  lebih  keras dibandingkan di lokasi lain.
Satuan Formasi Batuan Andesit (Tpan) ini ditindih oleh Satuan Formasi Batuan Bintunan (QTb)  yang  berumur  lebih  muda  yaitu  Pliosen-Plistosen  dengan  formasi  batuan  berupa konglomerat,  breksi,  dan  batulempug  tufan.  Nilai V p rata-rata  pada  Formasi  Batuan Bintunan (QTb) adalah 360 m/s dengan densitas bulk adalah 1,35 g/cm 3 . Nilai V p rata-rata pada  QTb  yang  diperoleh  di  lapangan  lebih  rendah  sedikit  daripada  Ql  (batugamping
terumbu). Hal ini diduga karena adanya pelapukan pada Satuan Formasi Batuan Bintunan (QTb)  di  lokasi  tersebut  dan  mempengaruhi  besarnya  nilai Vp .  Selain  itu,  Batugamping Terumbu  pada  bagian  bawahnya  menjemari  dengan  Formasi  Bintunan [7] ,  sehingga  nilai V p dan densitas bulk -nya -nya hampir sama.
Satuan  Batuan  Aluvium  (Qa),  Undak  Aluvium  (Qat),  Batugamping  Terumbu  (Ql),  dan Endapan  Rawa  (Qs)  merupakan  Sedimen  Kuarter  yang  berumur  Holosen.  Untuk  Satuan Batuan  Aluvium  (Qa)  mempunyai  nilai V p dan densitas bulk yang  lebih  besar  daripada Satuan  Batuan  Undak  Aluvium  (Qat)  dan  batuan  peralihan  antara  Aluvium  (Qa)  dan Endapan  Rawa  (Qs).  Litologi  Aluvium  terdiri  dari  bongkah,  kerakal,  pasir,  lumpur,  dan lempung, sedangkan Undak Aluvium terdiri dari kerikil, pasir dan lempung-lumpur. Untuk litologi  Endapan  Rawa  terdiri  dari  pasir,  lanau,  lumpur,  dan  lempung  yang  mengandung sisa  tumbuhan [7] .  Berdasarkan  litologinya  tersebut,  maka  lokasi  peralihan  antara  Qa  dan Qs mempunyai nilai V p dan densitas bulk paling rendah. Nilai V p dan densitas bulk rendah ini  berkaitan  dengan  material  yang  tidak  padat,  termasuk  bagian  dari unconsolidated sediment maupun  sedimen  lepas [26,27,28,29] .  Untuk  nilai V p dan  densitas bulk yang  rendah perlu  diwaspadai  ketika  terjadi  gempa  bumi  karena  akan  berdampak  terhadap  deformasi batuan yang lebih tinggi pada lokasi-lokasi tersebut. Hal ini berkaitan juga dengan tingkat kekerasan  batuan  yang  kurang  kompak.  Namun  demikian,  apabila  akan  membangun sarana  dan  prasarana  maupun  infrastruktur  di  wilayah  ini  pondasinya  harus  sampai  pada batuan  yang  keras  atau  batuan  dasar.  Pada  studi  ini,  kedalaman  batuan  dasar  bervariasi yaitu ada yang muncul ke permukaan hingga pada kedalaman tertentu. Batuan dasar yang paling dalam terdapat pada lokasi 5 yaitu 17,71 m dari permukaan.
Kerentanan terhadap gempa bumi suatu daerah dapat disebabkan oleh nilai regangan geser tanah.  Nilai  regangan  geser  tanah  berpengaruh  terhadap  deformasi  batuan  yang  akan terjadi [30] . Nilai regangan geser tanah di Kota Bengkulu bervariasi antara10 -6 hingga > 10 -2
[4,9] .  Nilai  regangan  geser  tanah  rendah  (10 -6 –  10 -5 )  sampai  sedang  (10 -4 –  10 -3 )  pada lapisan  tanah  hanya  mengalami  getaran  saja  hingga settlement (penurunan  tanah)  dan masih  bersifat  elastis  hingga  plastis, tetapi nilai  regangan  geser  tanah  tinggi  >  10 -2 dapat mengalami  pemadatan  tanah,  sehingga  dapat  menyebabkan  deformasi  tanah  dan mempunyai  karakteristik  dinamika  tanah  bersifat collapse atau  likuifaksi [31,32] .  Semakin besar  nilai  regangan  geser  tanah,  maka  akan  semakin  rentan  bila  terjadi  gempa  bumi. Berdasarkan  studi  yang  telah  dilakukan,  daerah  yang  mempunyai  nilai V p dan  densitas bulk rendah mempunyai nilai regangan geser lebih tinggi sekitar 10 -3  [4] yaitu di lokasi 4, lokasi 1, dan lokasi 2. Untuk nilai V p dan densitas bulk tinggi mempunyai nilai regangan geser lebih rendah yaitu sekitar 10 -4 [4] berada di lokasi 6, lokasi 5, dan lokasi 3. Hasil studi ini menunjukkan bahwa pada lokasi-lokasi penelitian ini mempunyai nilai regangan geser sedang  dimana  batuan  masih  bersifat  elastis  hingga  plastis.  Pada  lokasi-lokasi  yang mempunyai  nilai V p dan  densitas bulk rendah,  jika  terjadi  goncangan  gempa  dapat mengalami penurunan tanah.

## KESIMPULAN
Hasil  studi  menunjukkan  bahwa  tingkat  kekerasan  batuan  berdasarkan  kecepatan gelombang  seismik  dan  densitas bulk pada  beberapa  formasi  batuan  berbeda  bergantung jenis  formasi  batuannya.  Satuan  Formasi  Batuan  Andesit  (Tpan)  mempunyai  tingkat kekerasan paling tinggi dengan V p rerata adalah 438,5 m/s dan densitas bulk adalah 1,42 g/cm 3 ,  sedangkan  peralihan  antara  Satuan  Formasi  Batuan  Aluvium  (Qa)  dan  Satuan Formasi Batuan Endapan Rawa (Qs) mempunyai tingkat kekerasan paling rendah dengan V p rerata adalah  262,5  m/s  dan  densitas bulk adalah  1,25  g/cm 3 .  Formasi  batuan  yang
dapat berpotensi menyebabkan kerentanan terhadap bencana gempa bumi adalah formasi batuan  yang  mempunyai  nilai  kecepatan  gelombang  seismik  dan  densitas bulk paling rendah yang berkaitan dengan kurang kompaknya batuan tersebut. Pada wilayah studi ini kerentanan yang terjadi dipengaruhi juga oleh besarnya nilai regangan geser tanah. Untuk itu dalam membangun sarana dan prasarana di lokasi-lokasi ini harus lebih memperhatikan bangunan tahan gempa dan kedalaman batuan dasar. Batuan dasar yang terdeteksi terletak bervariasi dari permukaan hingga kedalaman 17,71 m.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih setulusnya kepada Ketua Jurusan Fisika atas dukungan dana melalui “Penelitian Mandat Jurusan Fisika FMIPA Universitas Bengkulu TA 2020” dengan No. Kontrak: 2659/UN30.12/HK/2020.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Hadi,  A.I.,  Farid,  M.  &  Fauzi,  Y.  2012.  Pemetaan  Percepatan  Getaran  Tanah Maksimum dan Kerentanan Seismik Akibat Gempa Bumi untuk Mendukung Rencana Tata Ruang dan Wilayah (RTRW) Kota Bengkulu. J. Simetri , Vol. 1, No. 2(D), Hal. 1217-81-1217-86.
2 BMKG.  2010. Sejarah  Gempa  Bumi  Bengkulu  dari  tahun  1900 .  Badan  Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Bengkulu.
3 Irsyam,  M.,  Sengara,  W.,  Aldiamar,  F.,  Widiyantoro,  S.,  Triyoso,  W.,  Hilman,  D., Kertapati, E., Meilano, I., Suhardjono, Asrurifak, M. & Ridwan, M. 2010. Ringkasan Hasil Studi Tim Revisi Peta Gempa Indonesia 2010 . Kementerian Pekerjaan Umum. Bandung.
4 Farid, M. & Hadi, A.I. 2018. Measurement of Shear Strain in Map Liquefaction Area for Earthquake Mitigation in Bengkulu City. Telkomnika , Vol. 16, No. 4, Hal. 1597- 1606.
5 Sugianto, N., Farid, M. & Suryanto, W. 2016. Local Geology Condition of Bengkulu City Based on Seismic Vulnerability Index (Kg). ARPN J. Eng Appl Sci ., Vol. 11, No. 7, Hal. 4797-4803.
6 Gafoer,  S.,  Amin,  T.C.  &  Pardede.  2007. Geological  map  of  Bengkulu  Quadrangle, Sumatra , scale 1:250,000 . Department of Mines and Energy. Bandung.
7 Gafoer,  S.,  Amin,  T.C.  &  Pardede.  2012. Geology  of  the  Bengkulu  Quadrangle, Sumatra . Department of Mines and Energy. Bandung.
8 Mase,  L.Z.,  Sugianto,  N.  &  Refrizon.  2020.  Seismic  Hazard  Microzonation  of Bengkulu City, Indonesia. Reseacrh Square , Vol. 1, No. 26.
9 Farid,  M.  &  Mase,  L.Z.  2020.  Implementation  of  Seismic  Hazard  Mitigation  on  the Basis of Ground Shear Strain Indicator for Spatial Plan of Bengkulu City, Indonesia. International Journal of Geomate , Vol. 18, No. 69, Hal. 199-207.
10 Sugianto,  N.,  Farid,  M.  &  Suhendra.  2017.  Kondisi  Geologi  Lokal  Kota  Bengkulu Berdasarkan Ground  Shear  Strain (GSS). Spektra:  Jurnal  Fisika  dan  Aplikasinya , Vol. 2, No. 1, Hal. 29-36.
11 Lubis,  A.M.  &  Hadi,  A.I.  2005.  Analisis  Kecepatan  Gelombang  Seismik  Bawah Permukaan di Daerah yang Terkena Dampak Gempa Bumi 4 Juni 2000 (Studi Kasus: Kampus Universitas Bengkulu). J. Gradien , Vol. 1, No. 2, Hal. 69-73.
12 Nurcandra, N., Darsono, & Koesuma, S. 2013. Penentuan Tingkat Kekerasan Batuan Menggunakan  Metode  Seismik  Refraksi  di  Jatikuwung  Karanganyar. IJAP ,  Vol.  3, No. 1, Hal. 29-35.
13 Akpan, A.E., Ilori, A.O. & Essien, N. 2015. Geophysical Investigation of Obot Ekpo Landslide  Site,  Cross  River  State,  Nigeria. Journal  of  African  Earth  Science ,  Vol. 109, Hal. 154-167.
14 Mahandani, H.S. 2017. Identifikasi Kerawanan Tanah Longsor dengan Menggunakan Metode  Seismik  Refraksi  dan  MASW  di  Desa  Purwosari  Kabupaten  Kulonprogo . Skripsi, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
15 Susilawati.  2004. Seismik  Refraksi  (Dasar  Teori  dan  Akuisisi  Data) .  Digitized  by USU digital library, Universitas Sumatera Utara Medan.
16 Adnyawati,  N.K.,  Efendi,  R.  &  Sabhan.  2012.  Analisis  Struktur  Bawah  Permukaan dengan  Menggunakan  Metode  Seismik Refraksi  di  Universitas  Tadulako. J.  Natural Science , Vol. 1, No. 1, Hal. 17-26.
17 Sismanto.  2016. Pengantar  Survei  dengan  Menggunakan  Gelombang  Seismik . Gerbang Media. Yogyakarta.
18 Putra,  R.W.  2017. Identifikasi  Tebal  Lapisan  Lapuk  Menggunakan  Metode  Seismik Refraksi  Tomografi  di  Sebelah  Barat  Saluran  Irigasi  KM  15,9  Kalibawang,  Kulon Progo . Skripsi, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
19 Anonim. 2009. SeisImager/2DTM Manual: Version 3.3  (Pickwin v. 4.0.1.5; Plotrefa v.  2.9.1.6) ,  http://epsc.wustl.edu/~epsc454/manuals/SeisImager2DManualv3.3.pdf. Diak-ses tanggal 9 September 2020.
20 Setiawan,  B.  2008. Pemetaan  Tingkat  Kekerasan  Batuan  Menggunakan  Metode Seismik Refraksi . Skripsi, Universitas Indonesia Jakarta.
21 Schon,  J.H.  1998. Physical  Properties  of  Rock:  Fundamentals  and  Principles  of Petrophysics ( Handbook  of  Geophysical  Exploration  Section  I,  Seismic  Exploration, Volume: 18 ), 2 nd Edition . Elsevier Science Ltd. Oxford.
22 Nurdiyanto,  B.,  Hartanto,  E.,  Ngadmanto,  D.,  Sunardi,  B.,  &  Susilanto,  P.  2011. Determination  of  Rocks  Density  Level  using  Seismic  Refraction  Method. Jurnal Meteorologi dan Geofisika , Vol. 12, No. 3, Hal. 211-220.
23 Gardner,  G.H.F.,  Gardner,  L.W.  &  Gregory,  A.R.  1974.  Formation  Velocity  and Density-The  Diagnostic Basics for Stratigraphics Traps. Geophysics , Vol. 39, No. 6, Hal. 770-780.
24 Mavko, G., Mukerji, T., & Dvorkin, J. 1998. The Rock Physics Handbook . Cambridge University Press. New York.
25 Turcotte, D.L. & Schubert, G. 2014 . Geodynamics , 3 rd Edition . Camridge University Press. New York.
26 Burger, H.R. 1992. Exploration Geophysics of the Shallow Subsurface . Prentice Hall. New Jersey.
27 Schon, J.H. 2011. Physical Properties of Rock: A Workbook ( Handbook of Petroleum Exploration and Production Volume: 8 ). Elsevier Science Ltd. Oxford.
28 Telford, W.M., Geldart, L.P. & Sheriff, R.E. 1998. Applied Geophysics , 2 nd Edition . Cambridge University Press. London.
29 Reynolds, J.M. 1997. An Introduction to Applied and Environmental . John Wiley and Sons Ltd. Chichester.
30 Daryono.  2011. Indeks  Kerentanan  Seismik  Berdasarkan  Mikrotremor  pada  Setiap Satuan Bentuklahan di Zona Graben Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta . Disertasi, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
31 Ishihara,  K.  1996. Soil  Behaviour  in  Earthquake  Geotechnics .  Oxford  University Press Inc. New York.
32 Oliveira, C.S., Roca, A., & Goula, X. 2008. Assessing and Managing Earthquake Risk (Geo-scientific  and  Engineering  Knowledge  for  Earthquake  Risk  Mitigation: developments, tools, techniques) . Springer. The Netherlands.