Interpretasi Struktur Bawah Permukaan Jalur Sesar Opak Berdasarkan Model Suseptibilitas dan Second Vertical Derivative dengan Metode Geomagnet
Desi Novi Dayana 1* , Nugroho Budi Wibowo 2 , Denny Darmawan 1
1 Prodi Fisika Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta,
2 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Stasiun GeofisikaYogyakarta
* E-mail: desidayana20@gmail.com

## ABSTRACT
The aims of this study were to determine subsurface structure in Opak Fault line based on susceptibility model  and  SVD  using  geomagnet  method.  Data  were  acquired  using  Geometric  Proton  Precession Magnetometer type G-856 with 77 observation points and interval between each point was +2 km. Data were processed using diurnal correction, IGRF correction, SVD, and reduction to pole. The modelling was done by analyzing magnetic field anomaly which had been reducted to pole. The modelling of solid model showed  that  Semilir  Formation  with  susceptibility  of  (0  –  100)  ×10 -3 ,  Merapi  Muda  Formation  with susceptibility of (0 – 2) ×10 -3 , and Nglanggran Formation with susceptibility of (0,6 – 70) ×10 -3 . The result from SVD and solid model showed the presence of Opak Fault.
Keywords: geomagnetic method, Opak Fault, SVD

## ABSTRAK
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  struktur  bawah  permukaan  jalur  Sesar  Opak berdasarkan  model  suseptibilitas  dan  SVD  dengan  metode  geomagnet.  Pengambilan  data  dilakukan menggunakan Proton  Precession  Magnetometer Geometric  tipe  G-856  dengan  77  titik  pengukuran  dan jarak  antar  titik  pengukuran  +2  km.  Pengolahan  data  dilakukan  melalui  koreksi  variasi  harian,  koreksi IGRF,  SVD,  dan  reduksi  ke  kutub.  Pemodelan  dilakukan  dengan  menganalisis  anomali  medan  magnet yang telah direduksi ke kutub. Hasil pemodelan solid model menunjukkan bahwa Formasi Semilir dengan nilai  suseptibilitas  (0  –  100) ×10 -3 ,  Formasi  Merapi  Muda  dengan  nilai  suseptibilitas  (0  –  2)  ×10 -3 ,  dan Formasi Nglanggran dengan nilai suseptibilitas (0,6 – 70) ×10 -3 . Hasil pemodelan SVD dan solid model menunjukkan keberadaan Sesar Opak.
Kata kunci: metode geomagnet, Sesar Opak, SVD

## PENDAHULUAN
Indonesia terletak di antara pertemuan tiga lempeng tektonik dunia, yaitu Lempeng Eurasia, Lempeng  Indo-Australia,  dan  Lempeng  Pasifik [1] .  Lempeng  Indo-Australia  bergerak menunjam ke bawah Lempeng Eurasia membentuk zona subduksi [2] . Tumbukan antar lempeng tersebut  akan  menghasilkan  akumulasi  energi  yang  terjadi  pada  saat  energi  yang  dihasilkan melampaui batas elastisitas lempeng dan akan memunculkan bidang patahan pada lempeng. Energi  tersebut  kemudian  menjalar  dalam  bentuk  gelombang  gempa  yang  sampai  ke permukaan bumi [3] .
Daerah  Istimewa  Yogyakarta  (DIY)  merupakan  salah  satu  propinsi  di  Indonesia  yang berbatasan  langsung  dengan  Samudera  Hindia,  sehingga  DIY  termasuk  daerah  yang  rawan terhadap bencana gempabumi karena berada di dekat zona subduksi. Oleh karena itu, banyak sesar  yang  terbentuk  akibat  aktivitas  kegempaan  di  zona  subduksi [4] .  Pada  tanggal  27  Mei 2006,  daerah  Yogyakarta  dan  sekitarnya  diguncang  gempa  dengan  kekuatan  5,9  SR  yang menelan korban hingga 6.234 jiwa [5] .
Ahli kebumian berpendapat bahwa kerusakan parah akibat gempa tersebut memang berada di sekitar  jalur  Sesar  Opak  yang  dianggap  berhubungan  dengan  aktivitas  sesar  tersebut [6] . Beberapa penelitian terdahulu telah mengkaji jalur Sesar Opak dengan berbagai metode yang menyimpulkan bahwa Sesar Opak berada di timur dari dugaan jalur sesar yang terpetakan di peta geologi. Oleh karena itu, perlu dilakukan survey penilitian yang mencakup area sisi timur dari  dugaan  jalur  sesar  yang  terpetakan  di  peta  geologi.  Metode  geofisika  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  untuk  mengidentifikasi  struktur  bawah  permukaan  adalah  metode geomagnet.  Prinsip  dasar  dari  metode  geomagnet  adalah  mengukur  perbedaan  nilai  medan magnet total akibat variasi suseptibilitas batuan [7] .
Data medan magnet total yang terukur masih dalam bentuk dipole sehingga diperlukan analisis untuk  mengubah  bentuk  dipole  menjadi  monopole  yaitu  dengan Reduce  To  Pole (RTP) [8] . Dalam penelitian ini, metode geomagnet digunakan untuk mengidentifikasi jalur Sesar Opak dengan menggunakan analisis Second Vertical Derivative (SVD) dan pemodelan solid model .

## METODE
Pengambilan  data  geomagnet  dalam  penelitian  ini  dilaksanakan  pada  tanggal  20  -  22 September 2017 dan 25 September 2017 dengan batas wilayah penelitian 430980 mT - 442864 mT dan 9113815 mU - 9144153 mU. Jumlah titik penelitian adalah 87 titik dengan spasi antar titiknya 2 km. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan alat PPM Geometric tipe G- 856. Metode dalam penelitian ini menggunakan metode looping dimana satu PPM berfungsi sebagai base dan rover .  Nilai medan magnet  hasil pengukuran di lapangan merupakan nilai medan  magnet  total  atau  campuran  dari  medan  magnet  utama  dan  medan  magnet  luar, sedangkan  target  dari  metode  geomagnet  adalah  nilai  anomali  medan  magnet  di  wilayah penelitian. Untuk mendapatkan nilai anomali medan magnet perlu dilakukan koreksi terhadap nilai medan magnet utama yang diwakili oleh nilai IGRF dan dikoreksi terhadap nilai medan magnet luar yang diwakili oleh nilai variasi harian. Anomali medan magnet didapatkan dengan menggunakan rumus:
𝐵 ⃑ 𝐴 = 𝐵 ⃑ 𝑇 − 𝐵 ⃑ 𝑀 − 𝐵 ⃑ 𝐿 (1) 𝐵 ⃑ 𝑇 adalah  medan  magnet  total  bumi  (nT), 𝐵 ⃑ 𝑀 adalah  medan  utama  bumi  (nT), 𝐵 ⃑ 𝐴 adalah anomali medan magnet (nT), dan 𝐵 ⃑ 𝑇 adalah medan magnet luar (variasi harian) (nT). Anomali medan  magnet  yang  dihasilkan  masih  bersifat  dipole,  sehingga  untuk  menjadikannya monopole  perlu  dilakukan  proses Reduction  To  Pole (RTP).  Selain  itu,  RTP  juga  berfungsi
untuk menunjukkan langsung posisi benda penyebab dari anomali di wilayah tersebut. Setelah diperoleh  kontur  anomali  medan  magnet  hasil  RTP,  selanjutnya  dilakukan  sayatan  yang memotong  klosur  rendah  hingga  tinggi  dari  anomali  hasil  RTP  tersebut  sehingga  diperoleh model solid  model .  Untuk  melihat  lapisan  batuan  penyusun  di  wilayah  penelitian,  maka dilakukan reduksi nilai suseptibilitas yang mewakili tiap formasi batuan. Identifikasi jalur sesar dilakukan  dengan  cara  membuat  sayatan  pada  model solid  model ,  sehingga  kontras suseptibilitas di sekitar jalur sesar dan pola kemenerusan sesar dapat terlihat. Selain itu juga digunakan pemodelan Second Vertical Derivative (SVD) untuk memperjelas pola naik turun dari  Sesar  Opak.  Nilai  suseptibilitas  batuan  mengacu  pada  nilai  suseptibilitas  batuan    dan mineral yang ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Table 1. Nilai Suseptibilitas Batuan [9] Jenis Suseptibilitas 10 -3 (SI) Kisaran Rata-rata Sedimentary Dolomite 0 – 0,9 0,1 Limestone 0 – 3 0,3 Sandstone 0 – 20 0,4 Shales 0,01 – 15 0,6 Av. 48 sedimentary 0 – 18 0,9 Metamorphic Amphibolite 0,7 Schist 0,3 – 3 1,4 Phylite 1,5 Gneiss 0,1 – 25 Quartzite 4 Serpentine 3 – 17 Slate 0 – 35 6 Av. 61 metamorphic 0 – 70 4,2 Igneous Granite 0 – 50 2,5 Rhyolite 0,2 – 35 Dolorite 1 – 35 17 Augite-syenite 30 – 40 Olivine-diabase 25 Diabase 1 – 160 55 Porphyry 0,3 – 200 60 Gabbro 1 – 90 70 Basalts 0,2 – 175 70 Diorite 0,6 – 120 85 Phyroxenite 125 Peridotite 90 – 200 150 Andesite 160 Av. Acidic igneous 0 – 80 8 Av. Basic igneous 0,5 - 97 25
Table 2. Nilai Suseptibilitas Mineral [9]
Jenis Suseptibilitas 10 -3 (SI) Kisaran Rata-rata Graphite 0,1 Quartz -0,01 Rock Salt -0,01 Anhydrite, gypsum -0,01 Calcite -0,001 – (-0,01) Coal 0,02 Clays 0,2 Calcopyrite 0,4 Sphalerite 0,7 Cassiterite 0,9 Siderite 1 – 4 Pyrite 0,005 – 5 1,5 Limonite 2,5 Arsenopyrite 3 Hematite 0,5 - 35 6,5 Chromite 3 – 110 7 Franklinite 430 Phyrohite 1 - 6000 1500 Ilmenite 300 - 3500 1800 Magnetite 1200 - 19200 6000
(a) Instrument Console (b)  Sensor (c)  Penopang Tiang (d)  Tongkat
Gambar 1. ( color online ) Alat PPM Geometric Tipe G-856
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Medan magnet total yang diperoleh dari hasil pengukuran berkisar antara 44.613 nT – 45.973 nT dan didapatkan kontur medan magnet total seperti pada Gambar 3. Terdapat anomali rendah di  sisi  selatan  yang  bersesuaian  dengan  sistem  panas  bumi  yang  ada  di  daerah  tersebut  dan anomali tinggi yang berada di barat daya hingga tenggara yang bersesuaian dengan batuan beku yang ada diwilayah tersebut.
Gambar 3. ( color online ) Kontur medan magnet total wilayah penelitian
Medan  magnet  total  yang  diperoleh  merupakan  gabungan  dari  medan  magnet  utama  bumi (IGRF) dan medan magnet sekuler (variasi harian), sehingga nilai medan magnet total  yang terukur dikoreksi dengan IGRF dan variasi harian dan didapatkan nilai anomali medan magnet di  wilayah  penelitian  berkisar  antara  -468  nT  hingga  912  nT  yang  menghasilkan  kontur anomali medan magnet seperti pada Gambar 4.
Gambar 4. ( color online ) Kontur anomali medan magnet wilayah penelitian sebelum di-RTP
Klosur tertinggi dari anomali medan magnet berada pada Formasi Merapi Muda yaitu dengan nilai 912 nT, sedangkan klosur terendah berada pada Formasi Aluvium bagian selatan  yaitu dengan  nilai  -468  nT.  Klosur  rendah  pada  Formasi  Aluvium  disebabkan  oleh  batuan  jenis
lempung dan pasir yang memiliki nilai kemagnetan rendah dan adanya sumbangan dari panas bumi  di  daerah  tersebut,  sedangkan  klosur  tinggi  pada  Formasi  Merapi  Muda  disebabkan karena  wilayah  ini  merupakan  wilayah  perbatasan  antara  Formasi  Merapi  Muda  dengan Formasi  Nglanggran  sehingga  terdapat  perbedaan  susunan  batuan  yang  menyebabkan  nilai anomali di kawasan ini tinggi. Anomali medan magnet selanjutnya di-RTP ( Reduction To Pole ) agar  diperoleh  medan  magnet  yang  bersifat  monopole,  sehingga  diperoleh  kontur  anomali medan magnet hasil RTP seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. ( color online ) Kontur anomali medan magnet wilayah penelitian setelah di-RTP
Terdapat  perubahan  rentang  nilai  anomali  medan  magnet  sebelum  dan  sesudah  dilakukan proses RTP, dimana setelah RTP nilai anomali medan magnet di wilayah penelitian menjadi lebih tinggi yaitu -450 nT hingga 1050 nT. Klosur tinggi dominan berada di tenggara - selatan kawasan penelitian, sedangkan klosur rendah berada di barat daya dan juga beberapa titik yang tersebar di tengah dan utara kawasan penelitian. Setelah diperoleh anomali medan magnet hasil RTP,  selanjutnya  melakukan  sayatan  yang  memotong  klosur  rendah  –  klosur  tinggi  untuk diperoleh  model solid  model berdasarkan  nilai  suseptibilitas  batuan  di  wilayah  penelitian. Model solid model di wilayah penelitian ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. ( color online ) Model solid model dengan nilai suseptibilitas 0 - 0,080 dalam satuan SI
Berdasarkan pemodelan solid model , diperoleh bahwa dibagian permukaan wilayah penelitian memiliki  nilai  suseptibilitas  batuan  yang  kecil,  dan  semakin  dalam  nilai  suseptibilitasnya semakin  besar.  Hal  ini  sesuai  dengan  umur  batuan  berdasarkan  stratigrafi  bahwa  Formasi Semilir  yang  tersusun  oleh  batuan  andesit  memiliki  nilai  suseptibilitas  yang  besar dibandingkan Formasi Aluvium yang tersusun oleh lempung dan pasir, Formasi Merapi Muda dan Formasi Sambipitu yang tersusun oleh batuan pasir, Formasi Wonosari yang tersusun oleh batuan gamping, dan Formasi Nglanggran yang tersusun oleh batuan breksi.
Pemodelan solid model direduksi berdasarkan nilai suseptibilitas batuan yang ditunjukkan oleh Gambar 7 hingga Gambar 9. Berdasarkan hasil tampilan pemodelan solid model daerah dengan nilai suseptibilitas 0,003 – 0,080 dalam SI menunjukkan rentang kedalaman 0 m – 350 m. Dari hasil  reduksi  nampak  perbedaaan  kedalaman  antara  bagian  barat,  tengah,  dan  timur  daerah penelitian. Di bagian barat daerah penelitian yang merupakan Formasi Merapi Muda terlihat kedalaman  yang  tidak  begitu  kontras  di  tiap  bagian  karena  formasi  ini  memiliki  rata-rata kedalaman yang sama, dan pada bagian utara Formasi Merapi Muda nampak nilai suseptibilitas yang  lebih  tinggi  dibandingkan  daerah  sekitarnya  karena  pada  daerah  ini  didominasi  oleh batuan basalt yang ada di daerah Berbah yaitu adanya lava bantal sehingga menyebabkan nilai anomalinya relatif lebih tinggi.
Bagian tengah daerah penelitian memiliki nilai suseptibilitas yang rendah dimana kawasan ini adalah  perbatasan  antara  Formasi  Merapi  Muda  dan  Formasi  Semilir.  Kawasan  ini  bernilai rendah karena di permukaan ditemukan batuan jenis gamping ( limestone ) dan pasir. Walaupun kedalamannya  dangkal  batuan  ini  menyumbangkan  nilai  medan  magnet  rendah  dalam pengukuran. Diduga pada wilayah ini juga terdapat adanya patahan karena memiliki kontras nilai suseptibilitas yang berbeda dengan sekitarnya.
Gambar 7. ( color online ) Pemodelan solid model dengan nilai suseptibilitas 0,003 – 0,080 dalam satuan SI
Gambar 6 dan Gambar 7 menunjukkan nilai suseptibilitas batuan dengan kedalaman 0 m – 450 m.  Dari  tampilan  tersebut  nampak  bahwa  Formasi  Semilir  menjadi  lapisan bedrock bagi formasi yang ada di sekitarnya yang ditandai dengan nilai suseptibilitas tertinggi. Formasi ini menjadi bedrock atau lapisan terbawah karena dihasilkan dari letusan gunungapi  yang besar dan  merusak.  Hal  ini  dibuktikan  dengan  melimpahnya  andesit  dan  ditemukannya  tuff  pada beberapa kawasan di formasi ini. Menurut Ikatan Ahli Geologi  Indonesia (IAGI) berdasarkan penentuan umur fosil  yang ditemukan, Formasi  Semilir berumur  ±  17 Juta tahun atau akhir Miosen Awal.
Gambar 8. ( color online ) Pemodelan solid model dengan nilai suseptibilitas 0,030 – 0,080 dalam satuan SI
Gambar 9. ( color online ) Pemodelan solid model dengan nilai suseptibilitas 0,075 – 0,080 dalam satuan SI
Gambar 8 dan Gambar 9 menunjukkan nilai suseptibilitas batuan dengan kedalaman 200 m – 450 m. Dari tampilan tersebut nampak bahwa Formasi Semilir menjadi lapisan bedrock bagi formasi yang ada di sekitarnya yang ditandai dengan nilai suseptibilitas tertinggi. Formasi ini menjadi bedrock atau lapisan terbawah karena dihasilkan dari letusan gunungapi  yang besar dan  merusak.  Hal  ini  dibuktikan  dengan  melimpahnya  andesit  dan  ditemukannya  tuff  pada beberapa  kawasan  di  formasi  ini.  Menurut  Ikatan  Ahli  Geologi  Indonesia  berdasarkan penentuan umur fosil  yang ditemukan, Formasi  Semilir berumur   17 Juta tahun atau akhir Miosen Awal [10] . Untuk memperjelas kontras suseptibilitas batuan disekitar dugaan jalur Sesar Opak yang terpetakan di peta geologi, maka dilakukan sayatan pada pemodelan solid model yang ditunjukkan pada Gambar 10. Selain itu sayatan ini juga berfungsi untuk memperjelas pola kemenerusan dari dugaan jalur Sesar Opak.
Gambar 10. ( color online ) Sayatan pada pemodelan solid model yang di-overlay dengan dugaan jalur Sesar Opak
Berdasarkan hasil sayatan pada pemodelan solid model , nampak bahwa kontras suseptibilitas terlihat jelas tepat pada dugaan jalur Sesar Opak hanya pada sayatan BB’, DD’ dan sayatan bagian tengah, sedangkan pada sayatan lainnya memperlihatkan bahwa kontras suseptibilitas tidak tepat pada jalur sesar tetapi ada dibagian barat dan timur dari dugaan jalur sesar.
Gambar 12. Hasil profile sayatan pemodelan SVD
Untuk memperjelas pola naik turun atau dari dugaan jalur Sesar Opak yang terpetakan di peta geologi,  maka  digunakan  pemodelan  SVD.  Selanjutnya  membuat  sayatan  pada  model  SVD seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  11  untuk  memperoleh profile dari  sayatan  yang ditunjukkan pada Gambar 12. Berdasarkan hasil sayatan AA’ hingga CC’, nampak pola naik dan turun yang menunjukkan keberadaan bloks sesar naik dan turun pada sisi barat dan timur jalur sesar. Hasil SVD memperkuat analisa keberadaan jalur Sesar Opak.

## KESIMPULAN
Pemodelan solid model dan SVD menunjukkan bahwa Jalur Sesar Opak melewati 3 formasi batuan yaitu Formasi Semilir dengan nilai suseptibilitas (0 – 100)  ×10 -3 , Formasi Merapi Muda dengan nilai suseptibilitas (0 – 2) ×10 -3 , dan Formasi Nglanggran dengan nilai suseptibilitas (0,6 – 70) ×10 -3 . Solid model dan SVD memperkuat analisa keberadaan jalur Sesar Opak.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Bock,  Y.,  Prawirodirdjo.,  J.F  Genrich.,  C.W  Stevens.,  R.  McCaffrey.,  Subarya., Puntodewo.,  Calais.  2003.  Crustal  Motion  in  Indonesia  from  Global  Positioning  System Measurements. Journal of Geophysical Research , Vol. 108, No. B8.
2 Andriyani, Gina., Sutomo Kahar., Moehammad Awaluddin., Irwan Meilano. 2012. Kajian Regangan Selat Bali Berdasarkan Data GNSS Kontinu Tahun 2009-2011. Jurnal Geodesi UNDIP , Vol. 1, No.1.
3 BMKG.  2017.  Indonesia  Rawan  Gempa  Bumi  dan  Tsunami.  Diakses  dari https://inatews.bmkg.go.id/new/about_inatews.php?urt=3 pada tanggal 21 Desember 2017.
4 Hamid, Ahmad Abu. 2007. Gempa Bumi Tektonik di Yogyakarta dan Sekitarnya serta Bencana Alam Lainnya . Makalah Pengabdian Pada Masyarakat (PPM).
5 Elnashai, Amr S., Sung Jig Kim., Gun Jin Yun., Djoni Sidarta. 2008. The Yogyakarta Earthquake of May 27,2006 . University of Illinois at Urbana-Champaign.
6 Heningtyas. 2017. Interpretasi Struktur Bawah Permukaan Dengan Metode Geomagnet di Jalur Sesar Oyo. Universitas Negeri Yogyakarta.
7 Dentith, Michael and Stephen T. Mudge. 2014. Cambridge University Press
8 Blakely, R.J. 1996. Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications . Edinburgh: Cambridge University Press.
9 Telford, W.M., L.P Geldart., R.E Sheriff. 2004. Applied Geophysics Second Edition . Edinburgh: Cambridge University Press.
10 IAGI.  2017.3. Geologi  Regional  Pegunungan  Selatan. Diakses  dari  http://sm- iagi.ft.ugm.ac.id/geologi-regional-pegunungan-selatan/ pada tanggal 21 Oktober 2017.