Artikel Diulas : 05-03-2024

## ANALISIS MEKANISME FOKUS GEMPA BUMI KABUPATEN MOJOKERTO JAWA TIMUR MENGGUNAKAN ISO-GUI (STUDI KASUS
GEMPA BUMI MOJOKERTO, 19 JUNI 2023)
Sayyidatul Khoiridah 1 , Sri Roekminiati 2 , Pamudi 3 , Sapto Pramono 2 , Sanhari Prawiradiredja 4
1 Teknik Geomatika, Fakultas Teknik, Universitas Dr. Soetomo Surabaya
2 Ilmu Administrasi Negara, Fakultas Ilmu Administrasi, Universitas Dr. Soetomo Surabaya
3 Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Dr. Soetomo Surabaya
4 Ilmu Komunikasi, Fakultas Ilmu Komunikasi, Universitas Dr. Soetomo Surabaya e-mail : sayyidatul.khoiridah@unitomo.ac.id
Abstrak. Jawa Timur termasuk wilayah rawan terjadi gempa bumi. Salah satu gempa di Jawa Timur yaitu gempa  bumi  Mojokerto,  19  Juni  2023  yang  berpusat  pada  koordinat  7,50  LS  dan  112,50 BT  dengan kedalaman  9  km  dan  magnitudo  M4,2.  Gempa  Mojokerto  ini  diakibatkan  oleh  aktivitas  sesar  aktif  yang belum terpetakan. Daerah-daerah yang ikut merasakan guncangan gempa Mojokerto yaitu Mojokerto dengan skala III –  IV MMI; Pasuruan, Surabaya, Lamongan, dan Gresik  dengan skala III MMI; Sidoarjo dengan skala  II  –  III  MMI;  dan  Malang  dengan  skala  II  MMI.  Gempa  bumi  Mojokerto  tersebut  menyebabkan kerusakan ringan pada rumah warga di Desa Penanggungan, Kecamatan Ngoro, Kabupaten Mojokerto. Oleh karena itu, sebagai upaya mengurangi dampak bencana gempa bumi, maka dilakukan penelitian ini untuk menentukan  karakteristik  gempa  bumi  yang  terjadi  di  Mojokerto  melalui  pemodelan  mekanisme  fokus. Penelitian  ini  menggunakan  data waveform tiga  komponen.  Hasil  dari  pemodelan  mekanisme  fokus menunjukkan bahwa bidang patahannya  yaitu berupa patahan strike slip dengan nilai nodal plane I yaitu strike = 179 o , dip = 76 o , rake = 178 o dan nilai nodal plane II yaitu strike = 269 o , dip = 88 o , rake = 14 o . Nilai variance reduction dari hasil penelitian ini yaitu sebesar 0,82. Kata Kunci: Mekanisme Fokus; Mojokerto; Momen Tensor
Abstract. East Java is an area prone to earthquakes. One of the earthquakes in East Java is the Mojokerto earthquake, June 19, 2023 which is located on coordinates 7.50 LS and 112.50 BT with a depth of 9 km and magnitude M4.2. The Mojokerto earthquake was caused by uncharted active fault activity. The areas that participated  in  the  shock  of  the  Mojokerto  earthquake  were  Mojokerto  with  a  scale  of  III  –  IV  MMI; Pasuruan,  Surabaya,  Lamongan,  and  Gresik  with  scale  III  MMI;  Sidoarjo  with  scale  II  –  III  MMI;  and Malang  with  scale  II  MMI.  The  Mojokerto  earthquake  caused  minor  damage  to  residents'  homes  in Penanggungan Village, Ngoro District, Mojokerto Regency. Therefore, as an effort to reduce the impact of earthquake, this research was conducted to determine the characteristics of earthquakes that occurred in Mojokerto through modeling the focus mechanism. This study used three-component waveform data. The results of focusing mechanism modeling show that the fault plane is in the form of strike slip faults with nodal plane I values namely strike = 179 o , dip = 76 o , rake = 178 o and nodal plane II values namely strike = 269 o , dip = 88 o , rake = 14 o . The variance reduction value of the results of this study is 0,82. Keywords: Focus Mechanism; Mojokerto; Moment Tensor
Artikel Diulas : 05-03-2024

## PENDAHULUAN
Pulau  Jawa  memiliki  tingkat aktivitas  gempa  yang  tinggi   (Septianingrum,  2021).  Hal  ini  dikarenakan oleh  lempeng  Indo-Australia  dan  lempeng  Eurasia  yang  saling  bertumbukan  membentuk  zona  subduksi  di bagian selatan Jawa. Selain itu, Faktor lain yang memengaruhi yaitu karena di pulau Jawa terdapat sesar-sesar lokal yang aktif seperti sesar Cimandiri, sesar Lembang , dan sesar Baribis – Citanduy yang didominasi sesar geser dan sebagian kecil berupa sesar turun. Sedangkan sesar Semarang dan sesar Kendeng didominasi oleh sesar  naik.  Sementara  sesar  Probolinggo,  sesar  Pasuruan,  dan  sesar  Baluran  didominasi  oleh  sesar  turun (Hadimoeljono dkk, 2017).
Gambar 1. Peta episenter gempa di Pulau Jawa tahun 2000 – 2020 (Septianingrum, 2021)
Di Pulau Jawa, gempa bumi tidak hanya terjadi di laut Jawa. Namun, gempa bumi juga dapat terjadi di daratan dan dapat menimbulkan dampak yang merusak. Salah satu gempa bumi yang terjadi di daratan pulau Jawa yaitu gempa bumi Mojokerto di Jawa Timur. Gempa Mojokerto tersebut terjadi pada 19 Juni 2023 yang berpusat pada koordinat 7,50 LS dan 112,50 BT dengan kedalaman 9 km dan magnitudo M4,2 (USGS, 2023). Gempa bumi Mojokerto tersebut berada di darat dengan jarak 11,8 km Timur Laut Kabupaten Mojokerto dan 32,62 km Barat Daya kota Surabaya (Kementerian ESDM RI, 2023).
Beberapa daerah yang ikut merasakan guncangan gempa Mojokerto yaitu Mojokerto dengan skala III – IV MMI; Pasuruan, Surabaya, Lamongan, dan Gresik  dengan skala III MMI; Sidoarjo dengan skala II – III MMI; dan Malang dengan skala II MMI. Akibat dari gempa bumi Mojokerto tersebut yaitu ada rumah warga di Desa Penanggungan yang terletak di Kecamatan Ngoro, Kabupaten Mojokerto mengalami kerusakan ringan (Kementerian ESDM RI, 2023).
Gempa bumi Mojokerto ini diakibatkan oleh aktivitas sesar aktif yang  belum terpetakan karena di peta geologi Jawa Timur belum ada jalur sesar pembangkit gempa Mojokerto ini (Kementerian ESDM RI, 2023). Adapun lokasi sesar aktif di Jawa Timur sebagian besar terletak di wilayah bagian utara mulai dari ujung timur hingga  barat  Jawa  Timur    (Gambar  2).  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  penelitian  untuk  mengetahui karakteristik gempa bumi melalui pemodelan mekanisme fokus sehingga dapat bermanfaat sebagai referensi untuk  upaya  memberikan  pelayanan  pada  masyarakat  Mojokerto  dan  wilayah  sekitarnya  dalam  melindungi mereka dari bencana gempa bumi.
DOI : http://dx.doi.org/10.12962/j25023659.v10i1.19934 Artikel Masuk : 31-01-2024 Artikel Diulas : 05-03-2024 Artikel Diterima : 30-04-2024
Gambar 1. Lokasi patahan aktif Jawa Timur (Salsabil dkk, 2018)
Gempa bumi disebabkan oleh pergerakan sesar yang memiliki karakteristik gerak tertentu. Karakteristik gerak sesar dibagi dua, yaitu sesar mendatar ( strike slip fault ) dan sesar tidak mendatar ( dip slip ) (Pratama dkk, 2018). Model gerak sesar dan karakter sesar penyebab gempa dapat diketahui melalui momen tensor. Momen tensor  juga  dapat  digunakan  untuk  memberi  deskripsi  terkait  gaya  dari  sumber  titik  seismik  (Sokos  and Zahrandik, 2008). Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan penelitian ini untuk menganalisis momen tensor dan pola bidang patahan melalui pemodelan mekanisme fokus dengan menggunakan program ISOLA-GUI.

## METODOLOGI
Penelitian ini menggunakan data event gempa Mojokerto yang terjadi pada 19 Juni 2023 yang berpusat pada koordinat 7,50 LS dan 112,50 BT dengan kedalaman 9 km dan magnitudo M4,2. Adapun origine time nya yaitu 13:43:59 WIB (USGS, 2023). Gempa bumi Mojokerto ini berada di darat dengan jarak 11,8 km Timur Laut Kabupaten Mojokerto dan 32,62 km Barat Daya kota Surabaya (Kementerian ESDM RI, 2023).
Pada  penelitian  ini,  digunakan  data  gelombang  seismik  yang  terekam  di  stasiun  yang  menggunakan seismometer 3 komponen yaitu seismometer yang mempunyai 3 sensor (Alamsyah, 2017). Gelombang seismik direkam  oleh  sensor  pertama  pada  komponen  vertikal  ( up  down, UD).  Sedangkan  komponen  utara-selatan ( north-south, NS)  dan  timur-barat ( east-west, EW)  dari  gelombang  seismik  direkam  oleh  sensor  kedua  dan ketiga. Seed channel yang digunakan pada penelitian ini adalah broadband high gain (BH) dengan 3 komponen seismometer.
Data  gelombang  seismik  yang  digunakan  terekam  di  5  stasiun  perekam  gempa  sebagaimana  yang ditunjukkan  pada  Gambar  3  dan  tabel  1.  Stasiun-stasiun  tersebut  dipilih  karena  mempunyai waveform tiga komponen  yang  lengkap  (gelombang  seismik  terdiri  atas  BHE,  BHN,  dan  BHZ).  Selain  itu,  letak  stasiun tersebar mengelilingi episenter gempa.
Gambar 3. Peta lokasi gempa dan 5 statisun pencatat gempa (BKB, PMB, MNA, SMR, dan JAG)
Artikel Diulas : 05-03-2024 Artikel Diterima : 30-04-2024
Tabel 1. Stasiun-staisun penelitian
No. Stasiun Code Latitude Longitude 1 BKB -1.11 116.90 2 JAG -8.47 114.15 3 MNA -4.36 102.96 4 PMB -2.90 104.70 5 SMR -7.05 110.44 Tabel 2. Model kecepatan bumi Haslinger-Santosa di Jawa (Novianti dkk., 2016)
Kedalaman (km) Vp (km/s) Vs (km/s) Massa jenis (g/cm 3 ) Qp Qs 0 2,31 1,30 2,5 300 150 1 4,27 2,40 2,9 300 150 2 5,52 3,10 3 300 150 5 6,23 3,50 3,3 300 150 16 6,41 3,60 3,4 300 150 33 6,70 4,70 3,4 300 150 40 8,00 4,76 3,5 600 500 100 8,00 4,57 3,3 600 300 225 8,40 4,80 3,4 600 300 325 8,60 4,91 3,5 600 300 425 9,30 5,31 3,7 1000 500
Data pada penelitian ini diunduh dari webdc.eu berupa fromat .SEED. Sebelum diproses menggunakan ISOLA-GUE, data dengan format .SEED dikonversi ke format .SAC supaya waveform gempa dapat terbaca dalam  3  komponen,  yaitu  komponen  horizontal  (N  dan  E)  dan  komponen  vertikal  (Z).  Setelah  dikonversi, tahap selanjutnya yaitu data diolah menggunakan ISOLA-GUI yang dibantu dengan program MATLAB untuk menjalankannya. Supaya hasilnya sesuai dengan kondisi sebenarnya, maka digunakan model kecepatan bumi wilayah Jawa yang merupakan kombinasi antara model bumi Haslinger dan Santosa sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2. Hasil pemprosesan data dengan fungsi Green yang digunakan dalam proses inversi tergantung pada model bumi yang digunakan. Oleh karena itu, menggunakan model bumi yang tepat sangat penting pada penelitian ini.
Tahap selanjutnya yaitu meng input informasi terkait event gempa ke dalam event info yang ada di program ISOLA. Informasi tersebut terdiri atas origin time (tanggal dan waktu kejadian gempa), latitude , longitude dan magnitudo.  Kemudian  dilakukan  pemilihan  stasiun  perekam  gempa.  Langkah  selanjutnya  yaitu  data  dalam bentuk SAC dilakukan import data sehingga data tersimpan dalam bentuk ASCII. Data waveform berbentuk ASCII yang sudah diimport data dilakukan koreksi instrumen supaya sinyal yang diterima adalah sinyal yang sebenarnya dari sumber gempa.
Pada  penelitian  ini  digunakan  metode  inversi waveform tiga  komponen  yang  didasarkan  pada  prinsip iterasi  dekonvolusi.  Metode  inversi  dijalankan  melalui  ISOLA-GUI  yang  tujuannya  untuk  memperoleh mekanisme  fokus  yang  digambarkan  melalui beachball untuk  menunjukkan  arah  sesar  dan  jenis  patahan (Sokos, E and Zahradnik, 2008). Selain itu, inversi juga digunakan untuk mengetahui hasil kurva displacement data waveform dengan data sintetik sehingga nantinya akan diperoleh nilai momen tensor. Jika sinyal sintetik
dan sinyal observasi saling bertumpukan, maka hasilnya lebih akurat (Sokos & Zahradnik, 2008). Sedangkan perhitungan fungsi Green pada ISOLA-GUI dihitung berdasarkan metode discrete wave number (Bouchon, 1981). Perhitungan fungsi Green digunakan untuk menghasilkan sinyal sintetik yang didasarkan pada model kecepatan bumi yang digunakan sebagai input pada program ISOLA-GUI. Selain itu, dilakukan perhitungan fungsi green supaya dapat lanjut ke tahap inversi (Sokos, E and Zahradnik, 2008).
Hasil fitting kurva displacement dari data seismogram hasil observasi lapangan dengan data hasil estimasi diperoleh melalui perhitungan fungsi Green dan inversi waveform menggunakan ISOLA-GUI. Varian reduksi menentukan besar kecocokan kurva. Sifat elastis dan tidak elastis suatu medium yang dilalui oleh gelombang sumber gempa dapat memengaruhi ketidakcocokan kurva (Stein & Wysession, 2002). Jika nilai varian reduksi kurang  dari  0,5  maka  proses  filter  ulang  perlu  dilakukan  dengan  cara  mengganti  nilai  filter  sehingga  nilai varian  reduksi  minimal  0,5.  Jika  nilai  variasi  reduksinya  mendekati  1,  maka  menunjukkan  hasil  proses pengolahan data mendekati tingkat keakuratan (Zahradnik dkk, 2008). Filter yang digunakan pada program ISOLA yaitu band-pass filter antara 0,015 – 0,050 Hz. Pemilihan filter dengan frekuensi rendah cocok dengan karakteristik  gelombang  gempa  dan  dapat  membantu  mencocokkan  seismogram  sintetik  dengan  hasil observasi seismogram sebenarnya secara optimal (Bormann dkk., 2002).
Setelah  diperoleh  solusi  momen  tensor,  digunakan  metode  H-C  plot untuk  menggambarkan  bidang patahan dan nodal plane dari mekanisme fokus gempa. Nilai input yang digunakan pada metode H-C plot yaitu posisi hiposenter, posisi centroid, dan dua nodal plane yang terdiri atas 2 strike, 2 dip, dan 2 rake yang mana salah  satunya  adalah fault  plane dan  yang  lain  adalah auxiliary  plane. Metode  HC  plot  digunakan  untuk mengestimasi lokasi centroid terhadap jarak hiposenter (Zahradnik dkk., 2008).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari pengolahan data  berupa  momen tensor dan focal mechanism. Nilai  momen tensor  (Tabel 3) digunakan untuk mengetahui arah dan besar gaya yang menyebabkan gempa sehingga dapat digunakan untuk menentukan mekanisme fokus.
Tabel 3. Momen tensor gempa Mojokerto, 19 Juni 2023
Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa gempa bumi Mojokerto yang terjadi pada 19 Juni 2023 dengan origine  time 13:43:59  WIB  mempunyai  pola  bidang  patahan  berupa strike  slip  fault (Gambar  4)  dengan karakteristik untuk nodal plane I (warna hijau) besar strike = 179 o , dip = 76 o , dan rake 178 o . Sedangkan nodal plane II (warna merah) besar strike = 269 o , dip = 88 o , dan rake = 14 o .
Hasil analisa HC-Plot diketahui bahwa jarak hiposenter gempa dengan nodal plane I yaitu 4,50 km dan jarak dengan nodal plane II yaitu 1,52 km. Dengan demikian, warna hijau menunjukkan bidang patahannya dan warna merah menunjukkan auxiliary plane nya . Sedangkan selisih kedalaman hiposenter dan centroidnya yaitu 6,18 km (Gambar 5).
Mrr Mtt Mpp Mrt Mrp Mtp Exp (Nm) -1.018 3.494 6.593 -4.337 -7.816 1.801 17
Artikel Diulas : 05-03-2024 Artikel Diterima : 30-04-2024
Gambar 4. Beachball bidang sesar gempa bumi Mojokerto, 19 Juni 2023
Gambar 5. Orientasi bidang patahan gempa bumi Mojokerto, 19 Juni 2023 dengan menggunakan HC-Plot
Gambar 6. Fitting kurva displacement gempa bumi Mojokerto, 19 Juni 2023
Gambar 6 menunjukkan hasil perhitungan fungsi green dan inversi waveform menggunakan ISOLA-GUI, yang mana berupa fitting kurva displacement dari data seismogram hasil observasi dengan data hasil estimasi.
Kurva  warna  hitam  menunjukkan  gelombang  observasi  dan  kurva  warna  merah  menunjukkan  gelombang sintetik.  Nilai variance  reduction menentukan  kecocokan  kurva.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa kecocokan data observasi dan sintetik sudah akurat yaitu dengan nilai variance reduction 0,82 atau 82%. Di mana jika nilai variance reduction mendekati 1, maka hasil fitting mendekati presisi (Pratama dkk, 2018).

## PENUTUP

## Simpulan
1. Hasil pemodelan mekanisme fokus gempa bumi Mojokerto, 19 Juni 2023 menunjukkan bawah pola bidang patahannya berupa strike slip fault dengan nilai karakteristik untuk nodal plane I yaitu strike = 179 o , dip = 76 o , dan rake 178 o . Sedangkan nodal plane II (warna merah) besar strike = 269 o , dip = 88 o , dan rake = 14 o . 2. Hasil momen tensor yang diperoleh pada event gempa Mojokerto, 19 Juni 2023 yaitu Mrr = -1.018 exp 17, Mtt = 3.494 exp 17, Mpp = 6.593 exp 17, Mrt = -4.337 exp 17, Mrp = -7.816 exp 17, Mtp = 1.801 exp 17.

## Saran
Setelah  dilakukan  penelitian  ini  diharapkan  ada  upaya  yang  dilakukan  untuk  peningkatan  mitigasi bencana  gempa  bumi  di  Kabupaten  Mojokerto.  Misalnya,  mengadakan  program  desa  tangguh  bencana (DESTANA),  menyusun policy  brief untuk  membuat  rekomendasi  kebijakan  pemerintah  setempat  dalam upaya mitigasi bencana khususnya gempa bumi, serta membuat rencana tata ruang dan wilayah yang sesuai studi  bahaya  gempa  bumi.  Selain  itu,  perlu  dilakukan  penelitian  lanjutan  terkait  sesar  aktif  yang  belum teridentifikasi di Kabupaten Mojokereto.

## Ucapan Terima Kasih
Terima kasih ditujukan pada lembaga penelitian (lemlit) Universitas Dr. Soetomo Surabaya atas  perizinan dan pendanaan yang diberikan sehingga penelitian dapat diselesaikan dengan baik dan publikasi jurnal ilmiah ini  dapat  dipublikasikan.  Semoga  jurnal  ilmiah  ini  dapat  membantu  pengambilan  kebijakan  pemerintah setempat dan menjadi referensi penelitian selanjutnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Alamsyah, F. (2017). Estimasi Momen Tensor dan Pola Bidang Sesar Amerika Serikat pada Tahun 2016-2017 dengan Inversi  Wavefrom  Tiga  Komponen  dengan  Program  ISOLA. Skripsi. Departemen  Fisika,  Fakultas  Ilmu  Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
Bormann, P., Baumbach, M., Bock, G., Grosser, H., Choy, G. L., & Boatwright, J. (2002). Seismic sources and source parameters. IASPEI New Manual of Seismological Observatory Practice, 1, 1–94.
Bouchon,  M.  (1981).  A  simple  method  to  calculate  Green’s  functions  for  elastic  layered  media.  Bulletin  of  the Seismological Society of America, 71(4), 959–971.
Kementerian  ESDM  RI.  (2023).  Ini  Analisis  Badan  Geologi  pada  Gempa  Mojokerto.  Diambil  28  Januari  2024,  dari https://www.esdm.go.id/id/media-center/arsip-berita/ini-analisis-badan-geologi-pada-gempa-mojokerto .
Hadimoeljono, M. B., Sumadilga, D. H., Sabaruddin, A., & Irsyam, M. (2017). Peta Sumber dan Bahaya Gempa Indonesia Tahun  2017.  In  M.  Irsyam,  S.  Widiyantoro,  D.  H.  Natawidjaja,  &  I.  Meilano  (Eds.),  Journal  of  Chemical Information and Modeling (Pertama, Vol. 53, Issue 9). 2017.
Novianti, C. dan Bagus Jaya Santosa. (2016). Penentuan Hiposenter Gempabumi dan Model Kecepatan Lokal Di Wilayah Jawa Timur Menggunakan Metode Double Difference. Jurnal Sains dan Seni ITS. 5 (2): B59 - B64.
Pratama,  H.  dan  Bagus  Jaya  Santosa.  (2018).  Analisa  Momen  Tensor  dan  Mekanisme  Pusat  Gempa  Bumi  Wilayah Maluku Utara Sepanjang Tahun 2016 dengan Magnitudo ≥ 5 SR Memanfaatkan Program ISOLA-GUI. Jurnal Sains dan Seni ITS. 7 (1): B18-B21.
Artikel Diulas : 05-03-2024
Salsabil, A. R., Anik Hilyah, Singgih Purwanto, dan M. Haris Miftakhul Fajar. (2018). Zonasi Bahaya Kegempaan Akibat Patahan  Aktif  Di  Wilayah  Jawa  Timur  dengan  Pendekatan  Deterministik  Menggunakan  Perhitungan  Atenuasi Chiou-Young 2014 NGA. Jurnal Geosaintek. 4 (8): 103 - 112.
Septianingrum, E. (2021). Analisis Tingkat Seismisitas Berdasarkan Data Gempa Bumi Di Pulau Jawa Periode 2000  - 2020 Menggunakan Metode Gutenberg-Richter dan Entropi Tsallis. Skripsi. Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Walisongo. Semarang.
Sokos, E. N., & Zahradnik, J. (2008). ISOLA a Fortran Code and a Matlab GUI to Perform Multiplepoint Source Inversion of Seismic Data. Computers & Geosciences, 34(8), 967977.
Stein,  S.,  Wysession,  M.,  2002.  An  Introduction  to  Seismology,  Earthquakes  and  Earth  Structure.  Wiley-Blackwell Publishing., UK.
USGS.  (2023).  M  4,2  -  8  km  ESE  of  Mojokerto,  Indonesia.  Diambil  28  Januari  2024,  dari https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000knft/executive.
Zahradnik, J., Gallovic, F., Sokos, E., Serpetsidaki, A., dan Tselentis, A., (2008). Quick fault-plane identiﬁcation by a geometrical  method:  Application  to  the  Mw  6.2  Leonidio  earthquake,  6  January  2008,  Greece.  Seismological Research Letters, 79(5), 653–662.