## Jurnal Riset Fisika Indonesia
Volume 1, Nomor 1, Desember 2020
ISSN: 2776-1460 (print); 2797-6513 (online) http://journal.ubb.ac.id/index.php/jrfi/index/2036

## Studi Kerentanan Tanah di Wilayah Telanaipura dan Kotabaru Kota Jambi terhadap Gelombang Seismik
Rizki Hidayat 1, * ) , Tri Kusmita 2
1) Universitas Jambi Jl. Raya Jambi - Muara Bulian KM.15 Mendalo Indah, Muaro Jambi, Jambi, Indonesia
2) Universitas Bangka Belitung Kampus Terpadu Balunijuk, Merawang, Bangka, Provinsi Bangka Belitung, Indonesia
*rizkikiting@gmail.com

## Info Artikel:
Dikirim: 18 November 2020 Revisi: 02 Desember 2020 Diterima: 28 Desember 2020

## Kata Kunci:
Seismic vulnerability; microtremor; jambi city;

## Abstract
Geologically the city of Jambi lies in the formation of Air Benakat, Muara Enim, Kasai, and alluvium deposits. The rock units that make up this formation were all composed by fine sediment. Based on these geological conditions, the Jambi City region has a high level of seismic priority. This research was conducted to study seismic  vulnerability  in  this  region,  using  microtremor  method  with  HVSR (Horizontal to vertical spectral rasio). Microtremor is a ground vibration that can be produced by natural resources. This natural resource consists of wind ’s noise and sea wave, and all the thing which have a long period of time or like noise from transportation  and  machin ’s  activities. HVSR  method  was  compared  horizontal spectral to vertical spectral of the ambient noise recorded (microtremor signal). Results of this study obtained from the Kotabaru  and Telanaipura regions have natural frequencies in the range 1.24 Hz - 4.35 Hz. The amplification factor was 1.13 - 3.34 and it was  included in the low category. seismic vulnerability index in both regions was 0.50 - 8.58 x 10-6 cm / s2. seismic vulnerability index values were relatively  high  in  Kelurahan  Penyengat  Rendah  (Telanaipura).  It  was  not recommended for skyscraper  construction.

## PENDAHULUAN
Secara  geologi  Kota  Jambi  berada  pada  formasi  Air  Benakat,  Muara  Enim,  Kasai,  dan endapan  alluvium.  Satuan  batuan  penyusun  formasi  tersebut  secara  keseluruhan  didominasi oleh sedimen yang halus [1]. Penguatan gelombang seismik terjadi pada batuan ini dikarenakan Batuan sedimen memiliki ruang antar butir yang ralatif lebih banyak[2]. Penguatan gelombang disebut sebagai faktor Amplifikasi. Salah satu metode untuk mengamati faktor amplifikasi adalah menggunakan  metode  mikrotremor.  Metode  mikrotremor  merupakan  suatu  mrtode  seismik yang  mengamati  getaran  tanah  selain  gempabumi  yang  disebabkan  oleh  aktivitas  manusia manupun  alam.  Aktivitas  manusia  yang  terekam  diantaranya  adalah  getaran  yang  dihasilkan manusia  ataupun  mobil  ketika  berjalan,  maupun  aktivitas  mesin  pabrik.  Aktivitas  alami  yang menjadi sumber mikrotremor diantaranya adalah  getaran angin, gelombang laut atau getaran alamiah dari tanah itu sendiri. Mikrotremor memiliki frekuensi 10 Hz – 20 Hz dengan periode 0,05-2 S dan 5 S untuk periode panjang (amplitudo 0,1-2,0 µm) [3].
Kotabaru dan Telanaipura merupakan pusat pemerintahan kota dan pusat pemerintahan provinsi. Hal ini mengakibatkan aktivitas manusia dan kendaraan di daerah ini sangat tinggi. Hal ini menyebabkan kedua daerah ini memiliki tingkat seismisitas yang tinggi. Secara geologi daerah ini didominasi oleh batuan sedimen [1]. Batuan sedimen memiliki implifikasi yang besar terhadap gelombang  seismik.  Berdasarkan  hal  di  atas,  maka  daerah  ini  diprediksi  memiliki  indeks kerentanan  tanah  yang  tinggi.  Hal  lainnya  yang  menjadi  pertimbangan  adalah  wilayah  jambi berada pada jarak yang relatif dengan dengan pusat gempabumi tektonik (Merangin dan Kerinci). Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  tingkat  kerentanan  tanah  di  daerah  tersebut. Diharapkan indeks kerentanan tanah tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam kegiatan- kegiatan geoteknik maupun kebencanaan.

## METODE PENELITIAN
Mikrotremor  merupakan  sebagai  getaran  secara  harmonik  yang  berasal  dari  tanah. Getaran ini terjebak pada lapisan sedimen, lalu dipantulkan oleh lapisan bidang batas tersebut dengan  frekuensi  yang  sama.  Mikrotremor  dikenal  juga  dengan  ambient  noise.  Getaran  ini berasal dari getaran mikro di bawah permukaaan dan juga aktivitas alam lainnya [12]. Aktivitas alam tersebut (angin, gelombang laut, aktivitas bangunan, mesin-mesin industri, serta aktivitas manusia).  Noise  seismik  alami  menghasilkan  frekuensi  rendah  pada  rentang  <  1  Hz.    Sumber alami  dan  kultural  akan  menghasilkan  frekuensi  menengah  dengan  kisaran  frekuensi  1-5  Hz. Frekuensi tinggi biasanya berasal dari  berasal dari aktivitas manusia [4].  Salah satu metode yang digunakan dalam mikrotremor adalah HVSR (Horizontal to Vertical Spectra Ratio). Metode HVSR menggunakan  perbandingan  antara  spektrum  pada  komponen  horizontal  terhadap  spektrum pada komponen vertikal yang terekam pada gelombang mikrotremor. Berdasarkan metode ini, terdapat  hubungan  antara  kurva  elipsitas  terhadap  nilai  perbandingan  spektrum  komponen horozontal dan vertikal yang terekam oleh sensor.  Metode HVSR disempurnakan oleh Nakamura pada  tahun  2000.  Menurut  Nakamura  fungsi  frekuensi  dari  perbandingan  spektrum  H/V gelombang  Shear  (S)  berhubungan  dengan  fungsi  tranfer  dari  site  [8].  Persamaan  1  berikut menunjukkan  hubungan  antara  rasio  spektrum  komponen  horizontal  terhadap  komponen vertikal pada spektrum mikrotremor :
𝐻𝑉𝑆𝑅 = 𝑇𝑠𝑖𝑡𝑒 = 𝑆 𝐻𝑆 𝑆 𝑉𝑆 √ 𝑆(𝑁−𝑆) 2 +𝑆(𝑊+𝐸) 2
𝑆𝑉𝑒𝑟𝑡𝑖𝑘𝑎𝑙 ................................................(1)
Konsep  dasar  fenomena  amplifikasi  gelombang  seismik  adalah  perbedaan  densitas  dan kecepatan pada batuan sedimen yang berada diatas basement. Kecepatan  gelombang seismik pada lapisan basement biasanya lebih dominan dibandingkan dengan lapisan lainnya. Frekuensi resonansi dipengaruhi oleh karakteristik fisik dari lapisan sedimen tersebut [6]. Frekuensi natural dipengaruhi oleh ketebalan lapisan sedimen (h) dan kecepatan gelombang S yang melewatinya (vs) (persamaan 2) [7].
𝑓 = 𝑉𝑠 4ℎ .......................................................................................................(2)
Frekuensi dan amplitudo akan berubah saat gelombang seismik menjalar melewati lapisan lapuk menuju ke batuan dasar. Pada Proses ini percepatan yang dihasilkan akan besar. Apabila frekuensi gelombang seismik sama dengan atau lebih besar dari frekuensi bangunan, maka akan mengakibatkan  kerusakan  parah  yang  diakibatkan  besarnya  percepatan  yang  terjadi.  Besar kecilnya  nilai  frekuensi  alami  pada  suatu  site  dapat  diketahui  dari  nilai  puncak  amplitudo spektrum  HVSR  yang  dihasilkan,  begitu  juga  dengan  nilai  amplifikasi  [8].  Kedua  nilai  tersebut akan  menentukan  besar  kecilnya  indeks  kerentanan  Tanah.  Indeks  Kerentanan  Tanah  (Kg) merupakan suatu deformasi yang terjadi sebagai bentuk respon lapisan tanah pada suatu daerah terhadap penjalaran gelombang seismik. Nilai indeks kerentanan tanah pada suatu site diberikan oleh persamaan 3 [9]:
𝐾𝑔 = 𝐴𝑚 2 𝑓 ................................................................................................(3) dengan A m merupakan faktor amplifikasi, f merupakan frekuensi. Pada lapisan batuan soft sedimen biasanya nilai kerentanan tanah akan besar. Nilai indeks kerentanan tanah diklasifikasikan menjadi beberapa klasifikasi seperti terlampir Tabel 1 [10].
Tabel 1. Klasifikasi nilai indek kerentanan tanah Kg [10] No Zona Nilai Kg 1 Rendah < 3 2 Sedang 3 – 6 3 Tinggi >6
Penelitian  dilakukan  dengan survei  ke  lapangan  secara langsung.  Akuisisi data  dilakukan menggunakan  sensor  mikrotremor  Seismograf  3  komponen  MAE  6000.  Pada  setiap  titik pengukuran dilakukan perekaman selama 60 menit sebanyak 24 titik dengan spasi yaitu 2,8 Km. Desain survey pengukuran berbentuk grid tidak kaku.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data yang diperoleh merupakan data gelombang seismik dalam domain waktu (Gambar 1). Data  tersebut  kemudian  dikonversikan  ke  dalam  domain  frekuensi  pada  software  Geopsy menggunakan  metode  HVSR.  Metode  HVSR  akan  mendapatkan  frekuensi  natural  dan  faktor amplifikasi. Kedua parameter tersebut menjadi parameter untuk mendapatkan nilai kerentanan tanah.
Gambar 1. Data Domain Waktu titik 10.
Gambar 2(a) berikut merupakan grafik hasil tranformasi Fourier yang menampilkan nilai Nilai  frekuensi  alami  (f 0 ),  faktor  amplifikasi  (A 0 ).    Berdasarkan  hasil  analisis  kurva  HVSR  [13], Sebaran  nilai  frekuensi  alami  Kecamatan  Telanaipura  dan  Kotabaru  bervariasi  dalam  kisaran antara 1,24 Hz - 4,35 Hz. Nilai frekuensi alami diklasifikasikan berdasarkan klasifikasi kanai [3]. Daerah Kecamatan Telanaipura dan Kotabaru didominasi oleh frekuensi alami dengan frekuensi kecil dari 2,5 Hz. Frekuensi ini merupakan frekuensi tipe 2 jenis 1.  Frekuensi 2,5 Hz- 4 Hz  yang termasuk frekuensi tipe 3 jenis 1.  Frekuensi 10-4 Hz dengan tipe 4 jenis . Sebaran nilai frekuensi alami tersebut dituangkan pada gambar 2(b).
Berdasarkan peta sebaran nilai frekuensi alami, daerah dengan nilai frekuensi alami yang tinggi  adalah  wilayah  Kota  Baru  yaitu  pada  Kelurahan  Kenali  Asam  Bawah.  Nilai  ini  sangat bergantung pada ketebalan lapisan lapuk (H) yang dilewati gelombang dan kecepatan gelombang S yang menjalarinya (Vs) [15]. Semakin dalam batuan dasar, artinya semakin tebal lapisan lapuk
(batuan sedimen). Hal ini menyebabkan semakin rendahnya nilai frekuensi alami dan sebaliknya semakin dangkal batuan dasar maka semakin tinggi nilai frekuensi alami.
Gambar 2. a. Data Domain Frekuensi titik 16 dengan nilai f0 = 4,36 Hz dan A0 =2,89. b. Alami Kecamatan Telanaipura dan Kotabaru beserta Skala Nilai Frekuensi Alami (Hz)
Nilai faktor amplifikasi (A 0 ) wilayah Kotabaru dan telanaipura berada pada rentang 1.13 - 3.34  (Gambar  3).  Nilai  ini   termasuk  dalam  kategori rendah  hingga Sedang.  Wilayah  kotabaru merupakan daerah dengan kategori faktor amplifikasi rendah (nilai amplifikasi <3). Kategori ini mengindikasikan  daerah  dengan  batuan  padat.  Daerah  Penyengat  Rendah,  Telanai  Pura termasuk  daerah  dengan  Kategori  faktor  amplifikasi sedang  (nilai  amplifikasi  ≤  3  <  6) mengindikasikan batuan di daerah yang kurang padat. Nilai amplifikasi tersebut dipengaruhi oleh geologi yang  menjadi karakteristik fisis tiap lapisan batuan di daerah tersebut[14]. Gambar 2b menunjukkan  bahwa  daerah  Kota  Baru  yaitu  kelurahan  Kenali  Asam  Bawah  dan  daerah Telanaipura di Kelurahan Penyengat Rendah memiliki nilai faktor amplifikasi yang tinggi. Nilai ini selaras dengan satuan batuan pada daerah tersebut yang merupakan sedimen halus dan batuan pasir.
Gambar 3  (a) Sebaran Nilai Faktor Amplifikasi Kecamatan Telanaipura dan Kotabaru besera Faktor Amplifikasi  (b) Sebaran Nilai Indeks Kerentanan Seismik Kecamatan Telanaipura dan Kotabaru serta Skala Indeks Kerentanan Seismik ( x 10- 6 cm/s 2 )
Indeks  kerentanan  tanah  (Kg)  diperoleh  menggunakan  persamaan  (3).  Nilai  tersebut digunakan untuk mengklasifikasi daerah dengan Unconsolidated Sediment . Daerah ini umumnya berpotensi  mengalami  kerusakan  tanah  dan  bangunan  seperti  rekahan  ketika  penjalaran gelombang seisimik [11]. Rentang nilai indeks kerentanan seismik (Kg) Wilayah Telanaipura dan Kotabaru  sebesar  0,50  -  8.58  x  10-6  cm/s2  seperti  disajikan  pada  gambar  3(b).  Nilai  indeks kerentanan seismik yang tinggi berada di Telanaipura yaitu di Kelurahan Penyengat Rendah. Hal ini berkaitan dengan lokasi daerah penyengat indah yang paling dekat dengan daerah Kerinci dan Merangin yang merupakan sumber gempa tektonik. Nilai ini merupakan bagian yang lebih rentan akibat pergerakan tanah akibat gempabumi dibandingkan dengan daerah lainnya.  Oleh karena itu, Daerah Kelurahan Penyengat Rendah  tidak direkomendasikan untuk mendirikan kontruksi bertingkat karena berpotensi mengalami kerusakan dibandingkan daerah lainnya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  diperoleh  daerah  Kotabaru  dan  Telanaipura  memiliki  frekuensi natural pada range 1.24 Hz - 4.35 Hz. Faktor amplifikasi adalah 1,13 - 3,34 dan termasuk dalam kategori rendah. Indeks kerentanan seismik di kedua wilayah tersebut adalah 0,50 - 8,58 x 10-6 cm  /  s2.  Nilai  indeks  kerentanan  seismik  relatif  tinggi  di  Kelurahan  Penyengat  Bawah (Telanaipura). Itu tidak direkomendasikan untuk konstruksi gedung pencakar langit.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terimakasih  kepada  Mahasiswa  Teknik  Geofisika  Universitas  Jambi  Angkatan  2014  yang telah membantu dalam proses akuisisi data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S.A. Mangga, S. Santosa, & B. Hermanto, (1993), Peta Geologi Lembar Jambi Sumatera. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung, Jawa Barat.
[2] L.  Hartati,  2014, Pemetaan  Tingkat  Resiko  Gempabumi  Daerah  Liwa  dan  Sekitarnya Berdasarkan Pengukuran Mikrotremor , Thesis, Yogyakarta: UGM.
[3] K. Kanai, K., 1983, Seismology in Engineering , Tokyo University: Japan
[4] B. Gutenberg, 1958, Journal of Geophysical Research volume 63.
[5] M. Nogoshi & T. Igarashi, 1971, On the Amplitude Characteristics of Microtremor,  Zisin (Journal of the Seismological Society of Japan,  2 nd Ser, Volume 24.
[6] Cipta, dan Athanasius, 2009, Penyelidikan Amplifikasi Wilayah Selirit, Provinsi Bali, Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi, Bandung.
[7] M.  Mucciarelli,  M.  Herak,  J.  Cassidy,  2009, Increasing  Seismic  Safety  by  Combining Engineering Technologies and Seismological Data, NATO Science for Peace and Security Series C, Environmental Security, Spinger Science+Bussines Media B.V
[8] Y. Nakamura, 2000, Clear Indentification of Fundamental Idea of Nakamura’s Technique and Its Application . Tokyo University. Japan.
[9] Y. Nakamura, 1989, A Method for Dynamic Characteristics Estimation of Subsurface using Mikrotremor on the Ground Surface. Japan: Quarterly Report of Railway Technical Research Institute (RTRI) Vol.30, No.1
[10] R.  Refrizon,  A.  Hadi,  dan  K.  Lestari,  2013,  Analisis  Percepatan  Tanah  Maksimum  dan Tingkat  Kerentanan  Seismik  Daerah  Ratu  Agung  Kota  Bengkulu,  Lampung,  Prosiding Semirata FMIPA UNILA.
[11] P. Winoto, 2010, Analisis Mikrotremor Kawasan Universitas Brawijaya Berdasarkan Metode HVSR, Thesis, Malang: Universitas Brawijaya.
[12] M. Mirzaoglu, dan U. Dykmen, 2003, Application of Microtremor to Seismic Microzoning Procedure, Journal of The Balkan Geophysical Society, Vol.6 No.3.
[13] SESAME, 2004. Guidelines for The Implementation of the H/V Spectra Ratio Technique on Ambient Vibrations. Europe: SESAME Europen research project.
[14] C.  S.  Oliveira,  A.  Roca,  dan  X.  Goula,  2006,  Assessing  And  Managing  earthquake  Risk. Springer, Netherland.