Analisis Seismisitas Dari Kepualuan Mentawai Pada Periode 2010-2016

## Muhammad Ifanun Naim*, Supriyadi, Suharto Linuwih
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan IPA, Universitas Negeri Semarang Lantai 2 Gedung D7, Sekaran Campus, Gunungpati, Semarang 50229
* Email: m.ifanun@gmail.com

## ABSTRACT
Mentawai archipelago is a part of Sumatera Island which has two active tectonic plates. Those two tectonic plates are Indo-Australi plate which stabbed the Eurasia plate which forms a subduction zone of Sumatera which causes earthquakes. This study is aimed to examine the earthquake fault viewed from  the  magnitudes  scale  by  using  focal  mechanism  method  for  a  casestudy  of  the  earthquake  in Mentawai archipelago on 2010-2016 period. Focal mechanism method is a method which is used to define the fault plane as the result of the earthquake by utilizing the first motion of P wave. The first motion of the P wave is in the form of compression and dilatation. Beside the use of focal mechanism method, an earthquake cross section for certain areas is also examined in this study. The aim for cross section is to see the indication of the earthquake happens in a tectonic plate. The result of the focal mechanism  showed  that  earthquake  with  magnitude  ≥  6.0  Mw,  the  average  earthquake  results  a reverse  fault  with  several  certain  dip.  The  result  of  the  cross  section  earthquake  showed  that  the distribution of the hypocenter tends to stab. These events are the indication that the location of those earthquakes is the stabbed plate and when it is connected to the focal mechanism result, it also shows that the tendency of the fault is a reverse fault with several certain dip.
Keywords: seismicity, focal mechanism, fault, cross section

## ABSTRAK
Kepulauan  Mentawai  merupakan  bagian  dari  Pulau  Sumatera  yang  terdapat  dua  lempeng  tektonik yang aktif. Kedua lempeng tektonik tersebut yaitu lempeng Indo-Australi menunjam ke arah lempeng Eurasia dan menimbulkan zona subduksi Sumatera yang banyak menimbulkan kejadian gempabumi. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  sesar  gempa  ditinjau  dari  besarnya  magnitudo  dengan menggunakan metode focal mechanism studi kasus gempa pada Kepulauan Mentawai periode tahun 2010-2016.  Metode  focal  mechanism  merupakan  metode  untuk  menentukan  bidang  sesar  yang dihasilkan  oleh  kejadian  gempa  dengan  memanfaatkan  gerak  awal  gelombang  P.  Gerak  awal gelombang P berupa gaya kompresi ataupun dilatasi. Selain dengan metode focal mechanism, dalam penelitian  ini  juga  dibuat  cross  section  gempa  dengan  luasan  daerah  tertentu  yang  bertujuan  untuk mengetahui indikasi gempa yang terjadi merupakan gempa pada daerah lempeng tektonik. Hasil solusi focal mechanism untuk data gempa bermagnitudo ≥ 6.0 Mw rata-rata gempa menghasilkan sesar naik (thrust/reverse) dengan beberapa nilai kemiringan (dip) tertentu. Sedangkan hasil dari cross section gempa  menunjukkan  sebaran  hiposenter  gempa  yang  cenderung  menunjam.  Kejadian  ini  adalah indikasi bahwa lokasi gempa-gempa tersebut merupakan tempat lempeng yang menunjam dan ketika dihubungkan dengan hasil focal mechanism juga menunjukkan kecenderungan sesarnya adalah sesar naik dengan beberapa nilai kemiringan (dip) tertentu
Kata kunci: seismisitas, focal mechanism, sesar, cross section

## PENDAHULUAN
Kepulauan  Mentawai  merupakan  wilayah  yang  aktif  dalam  kegempaan  (seismisitas) terbukti dari rekaman kejadian gempa yang terjadi baik yang bermagnitudo kecil maupun besar selama periode 2010-2016. Kepulauan Mentawai  termasuk dalam  wilayah tektonik Sumatera  terdapat  penunjaman  lempeng  tektonik  Indo-Australi  ke  Pulau  Sumatera [1] . Tingkat  korvergensi  dari  penunjaman  tersebut  berkisar  45  mm/tahun [2] .  Kepulauan
Mentawai terdapat Sesar Mentawai dilepas pantai Sumatera Barat yang tepat berada pada batas zona subduksi Sumatera dengan Sesar Sumatera [3] .
Gempa  yang  terjadi  sepanjang  wilayah  zona  subduksi  Sumatera  umumnya  menghasilkan sesar  dip-slip  sampai  ke  arah  oblique [4] .  Sedangkan  gempa  Kepulauan  Mentawai menghasilkan sesar yang curam [5] . Gempa lokal pada wilayah ini secara terus menerus akan menimbulkan  longsoran  bawah  laut  dan  akan  membangkitkan  gelombang  seismik  yang nantinya  menimbulkan  tsunami [6] . Pada  segmen  Mentawai  setelah  terjadinya  gempabumi besar 25 Oktober 2010 ternyata masih menyimpan energi potensial gempabumi yang setara 7,2 SR [7] . Hal itulah yang menjadikan Kepulauan Mentawai menjadi kajian dalam analisis seismisitas  untuk  mengetahui  karakteristik  bentuk  sesar  yang  dihasilkan  karena  kondisi tektonik yang sangat kompleks seperti yang telah dijelaskan diatas.
Analisis  seismisitas  dengan  menggunakan  diagram  focal  mechanism  merupakan  metode yang mempermudah dalam mengetahui jenis sesar yang dihasilkan gempa. Diagram focal mechanism  menghasilkan  parameter  sesar  berupa  strike,  dip  dan  rake/slip [8] .  Strike merupakan jurus dari sesar, dip adalah kemiringan sesar, dan rake/slip adalah pergerakan hanging-wall terhadap strike. Menurut USGS terdapat empat jenis sesar yang dibentuk dari diagram focal mechanism seperti pada Gambar 1 yaitu sesar geser (strike-slip), sesar turun (normal), sesar naik (reverse/thrust), dan sesar oblique.
Cross  section  gempa  merupakan  proses  pengolahan  data  gempa  yang  bertujuan  untuk mengetahui  trend  kemiringan  data  gempa.  Hasil  dari  cross  section  berupa  titik-titik kedalaman  hiposenter  gempa  dari  setiap  luasan  yang  dibuat.  Hal  itu  membantu  dalam analisis seismisitas dalam hubungannya dengan kondisi tektonik wilayah terjadinya gempa.

## METODE
Penelitian ini dilakukan dengan cara melakukan pengamatan pada data sintetis gempabumi dari  website  European-Mediterranean  Seismological  Centre  (EMSC)  dengan  lokasi Kepulauan  Mentawai  Tahun  2010-2016.  Batas  data  yang  digunakan  2ºLS  sampai  4ºLS, 100ºBT sampai 101ºBT. Parameter data gempa meliputi, episenter, kedalaman, magnitudo, dan bentuk diagram focal mechanism (magnitudo ≥ 6,0 Mw).
Pengolahan  data  menggunakan  software  Generic  Mapping  Tools  (GMT)  untuk  plot  data diagram  focal  mechanism  dan  cross-section  pada  wilayah  penelitian.  Pada  cross-section, luasan cross-section terbagi menjadi 3 bagian yaitu luasan AB, CD, dan EF. Masing-masing luasan dengan panjang lintasan 176 km dan lebar 80 km.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini menggunakan metode focal mechanism untuk menentukan bentuk sesar yang dihasilkan  dari  data  kegempaan  Kepulauan  Mentawai  tahun  2010-2016.  Data  kejadian gempa  tersebut  diperoleh  dari  website  European-Mediterranean  Seismological  Centre (EMSC). Batas data gempa Latitude (lintang) 2º LS sampai 4º LS, batas longitude (bujur) 100º  BT  sampai  101º  BT.  Parameter  data  gempa  yang  digunakan  meliputi,  episenter, kedalaman, magnitudo, dan gerak awal gelombang P dari setiap data gempa yang terekam oleh stasiun.
Melakukan pengolahan focal mechansim yang dihasilkan dari masing-masing data kejadian gempa. Dari hasil focal mechanism selanjutnya melakukan tahap pembuatan cross section gempa  (cross  section)  yang  dapat  menghasilkan  gambaran  sebaran  titik-titik  hiposenter gempa berdasarkan kedalamannya.

## Focal Mechanism
Pada  pengolahan  focal  mechanism  memanfaatkan  data  gerak  awal  gelombang  P (kompresi/dilatasi)  yang  terekam  oleh  masing-masing  stasiun  terhadap  setiap  kejadian gempa.  Kemudian  mengolah  data  tersebut  dengan  bantuan  software  Azmtak.  Data  yang digunakan  yaitu  data  gempabumi  yang  bermagnitudo  ≥6,0  Mw  pada  Tabel  1  yang  telah terjadi di Kepulauan Mentawai tahun 2010-2016.
Hasil pengolahan focal mechanism sesuai data pada Tabel 1 ditunjukkan Gambar 2  yang berupa peta sebaran focal mechanism dari setiap data gempabumi pada wilayah penelitian. Plot peta sebaran focal mechanism dihasilkan dengan bantuan software Generic Mapping Tools (GMT).
Gambar 2. (color online)Focal mechanism gempabumi Kepulauan Mentawai tahun2010-2016 (magnitudo ≥ 6,0 Mw)
Tabel 1. Gempabumi Kepulauan Mentawai tahun 2010-2016 (Magnitudo ≥ 6,0 Mw)
No Date Time Latitude  Longitude Depth (Km) Magnitude (Mw) 1 05-03-10 16.06.58 -3.90 100.88 10 6.6 2 25-10-10 14.42.21 -3.47 100.12 10 7.7 3 25-10-10 19.37.31 -2.94 100.30 16 6.1 4 25-10-10 22.59.54 -3.26 100.45 20 6.1 5 14-09-12 04.51.50 -3.25 100.63 30 6.2 6 06-07-13 05.05.08 -3.26 100.53 30 6.0 7 01-06-16 22.56.02 -2.09 100.64 55 6.4

## Cross Section Gempa
Cross section gempa pada penelitian ini dibuat untuk mempermudah dalam menganalisis hubungan kejadian  gempa  yang terjadi  dengan kondisi tektonik  yang  terdapat  di wilayah penelitian. Cross section tersebut terbagi tiga luasan yaitu luasan daerah AB, CD, dan EF. Hasil cross section gempa tersebut pada Gambar 3. Pada cross section gempa,titik episenter dan hiposenter gempa berupa bulatan putih (○) untuk gempa yang dibawah magnitudo 6.0 Mw. Sedangkan bulatan merah ( ● ) adalah gempa yang bermagnitudo ≥ 6.0 Mw.
Gambar 3. (coloronline) Cross section gempabumi Kepulauan Mentawai tahun 2010-2016
Pada periode tahun 2010 sampai tahun 2016 telah terjadi tujuh kejadian gempa yang sangat signifikan  yaitu  bermagnitudo  ≥  6.0  Mw  seperti  pada  Tabel  1.  Gempa  yang  relatif bermagnitudo besar tersebut menghasilkan sesar yang cenderung vertikal. Hal ini terbukti dengan bentuk hasil solusi focal mechanism dari ketujuh gempa itu nilai parameter rake/slip bernilai  positif  maka  jenis  sesarnya  adalah  naik  (thrust/reverse)  dengan  nilai  kemiringan (dip) tertentu. Hasil focal  mechanism tersebut  juga didukung  oleh penelitian sebelumnya bahwa gempa yang terjadi pada wilayah dekat zona subduksi Sumatera merupakan gempa yang menghasilkan sesar yang relatif ke arah vertikal dengan nilai kemiringan tertentu [4] . Sedangkan menurut Setyonegoro(2011) [9] , gempa menghasilkan sesar naik banyak terjadi pada  kawasan  zona  subduksi  Sumatera.  Analisis  mekanisme  fokus  kejadian  gempa  oleh USGS  pada  wilayah  tersebut  juga  menunjukkan  sesar  yang  dihasilkan  adalah  jenis  sesar naik.  Parameter  arah  jurus  (strike)  yang  relatif  mengikuti  arah  zona  subduksi  Pulau Sumatera. Hal itu menunjukkan bahwa gempa yang telah terjadi adalah indikasi pengaruh pola  zona  subduksi  dan  bukan  pengaruh  dari  Sesar  Mentawai  yang  berada  di  Kepulauan Mentawai. Karena menurut Berglar et al. (2010) [10] bahwa Sesar Mentawai merupakan sesar yang aktif ke arah mendatar (strike-slip). Sedangkan hasil focal mechanism menunjukkan jenis sesar relatif ke arah vertikal yang mengindikasikan bahwa gempa yang terjadi adalah pengaruh aktivitas lempeng tektonik yang menghasilkan zona subduksi Sumatera.
Data gempa yang terjadi pada Tabel 1 juga menunjukkan kedalaman gempa terjadi relatif dangkal  yaitu dengan kedalaman ≤ 30 km.  Hal itu didukung oleh penelitian sebelumnya yang dilakukan Samodra & Chandra (2013) [11] , bahwa data gempa sejak tahun 1950-2013 pada wilayah Sumatera 89,93% adalah gempa dangkal. Dalam kajian tentang kegempaan, gempa  dangkal  tersebut  adalah  salah  satu  penyebab  terjadinya  gelombang  tsunami. Gelombang  tsunami  timbul  apabila  hiposenter  terdapat  di  dasar  laut  dan  episenter  relatif dekat dengan garis pantai yang merupakan tempat pemukiman [12] .
Terdapat satu kejadian gempa yang sangat besar bermagnitudo 7,7 Mw yaitu pada tanggal 10 Oktober 2010. Gempa tersebut menimbulkan gelombang tsunami yang sangat merusak karena gempa berjenis sesar naik dan terjadi di laut pada kedalaman yang relatif dangkal.
Namun  sampai  akhir  tahun  2016  belum  terdapat  gempa-gempa  lain  yang  setara  atau melebihi  gempa  bermagnitudo  7,7  Mw  pada  wilayah  Kepulauan  Mentawai.  Jadi,  besar kemungkinan pada tahun selanjutnya akan terjadi gempa yang bermagnitudo yang sangat besar karena menurut Ardiansyah (2014) [7] setelah kejadian gempa Mentawai 7,7 Mw pada tanggal 10 Oktober 2010, masih tersimpan energi potensial gempa yang setara 7,2 SR. Hal itulah  yang  menjadikan  masyarakat  dan  pihak-pihak  berwenang  untuk  waspada  akan kemungkinan terjadinya gempa-gempa pada wilayah tersebut.
Sesuai  hasil  cross  section  gempa  pada  Gambar  3,  masing-masing  luasan  menunjukkan perbedaan kedalaman pada setiap kejadian  gempa. Kedalaman  gempa  yang paling dalam yaitu berkisar 80 km  dari  permukaan bumi. Namun rata-rata  gempa  yang terjadi baik  itu gempa yang bermagnitudo besar maupun kecil merupakan gempa yang relatif dangkal. Data gempa  yang  dihasilkan  pada  cross  section  tersebut  ketika  ditarik  suatu  garis  yang menghubungkan titik-titik gempa (hiposenter) dari kiri menuju kanan terlihat seperti garis yang  menunjam.  Titik-titik  gempa  tersebut  semakin  ke  kanan  dari  luasan  maka  akan semakin  dalam.  Hal  ini  menunjukkan  gempa  tersebut  terdapat  kaitannya  dengan  kondisi tektonik pada wilayah penelitian. Kondisi tektonik tersebut yaitu zona subduksi Sumatera yang dekat dengan wilayah Kepulauan Mentawai. Zona subduksi tersebut disebabkan dari lempeng tektonik Indo-Australi yang menunjam ke arah lempeng Eurasia.
Akibat  interaksi  penunjaman  lempeng  tektonik  Indo-Australi  ke  arah  lempeng  Eurasia memungkinkan  adanya  gempa-gempa  yang  muncul  sepanjang  zona  subduksi  Sumatera. Gempa-gempa  yang dihasilkan pada zona subduksi Sumatera umumnya  memiliki bentuk sesar dip-slip [4] dan sumber gempa memiliki patahan yang curam [5] .
Dari  hasil  pengolahan  focal  mechanism  dengan  cross  section  gempa,  ternyata  terdapat keterkaitan satu sama lain. Ketika dihubungkan dengan hasil cross section gempa, gempa- gempa  yang  terjadi  menunjukkan  suatu  penunjaman  titik-titik  hiposenter  gempa  ke  arah Pulau Sumatera. Hal  itulah  yang menyebabkan bentuk  solusi  focal  mechanism pada data gempa besar pada pengolahan focal mechanism cenderung membentuk sesar naik karena pengaruh pola penunjaman pada zona subduksi. Jadi, bentuk focal mechanism maupun hasil cross  section  gempa  memeliki  kesamaan  mengikuti  pola  zona  subduksi  wilayah  tersebut yaitu zona subduksi yang dihasilkan oleh penunjaman lempeng Indo-Indo Australi ke arah lempeng Eurasia. Semua data gempa yang telah terjadi pada wilayah penelitian merupakan gempa yang timbul karena adanya interaksi lempeng tektonik.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian analisis sesar gempa tektonik dengan metode focal mechanism yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa bentuk solusi focal mechanism untuk data gempabumi  yang  bermagnitudo  ≥  6.0  Mw  menunjukkan  jenis  sesar  adalah  sesar  naik ( thrust/reverse fault ) disertai dengan nilai kemiringan ( dip ) tertentu.
Hasil cross section data sebaran gempa menunjukkan gempa terjadi pada daerah lempeng yang  menunjam.  Hal  ini  terlihat  dari  sebaran  hiposenter  gempa  yang  menunjukkan kecenderungan menunjam. Kejadian ini adalah indikasi bahwa lokasi tersebut merupakan tempat lempeng yang menunjam.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Rohadi,  S.,  Grandis,H.  &  Ratag,  M.  A.  2008.  Studi  Potensi  Seismotektonik  sebagai Precursor Tingkat Kegempaan di Wilayah Sumatera. Jurnal Meteorologi dan Geofisika , 9 (2), 101-108.
2 Chlieh,  M.,  Avouac,  J.  P.,  Sieh,  K.,  Natawidjaja,D.  H.  &  Galetzka,  J.  2008. Heterogeneous  Coupling  of  the  Sumatran  Megathrust  Constrained  by  Geodetic  and Paleogeodetic Measurements. Journal of Geophysical Research, 113 (B5), 1-31.
3 Mukti, M. M., Singh,S. C., Deighton,I., Hananto,N. D., Moeremans, R.& Permana, H. 2012.  Structural  Evolution  of  Backthrusting  in  the  Mentawai  Fault  Zone,  offshore Sumatran Forearc. Geochemistry Geophysics Geosystems , 13 (12), 1-21.
4 Cook, B. J., Henstock,T. J., McNeill,M. C.&Bull, J. M. 2014. Controls on Spatial and Relationships  to  Plate  Boundary  Slip  Offshore  North-Central  Sumatra. Journal  of Geophysical Research: Solid Earth , 119 (7), 5594-5612.
5 Balakina,  L.  M.,  &  Moskvina,  A.  G.  2015.  Andaman-Sumatra  Island  Arc:  III.  Time Evolution of Seismogenic Activation of the Arc since the Beginning of the 21 th Century. Physics of the Solid Earth , 51 (2), 219-249.
6 Singh, S. C., Hananto,N. D., Chauhan,A. P. S., Permana,H., Denolle, M., Hendriyana, A.  &  Natawidjaja,  D.  2010.  Evidence  of  Active  Backthrusting  at  the  NE  Margin  of Mentawai Islands, SW Sumatra. Geophysical Journal International , 180 (2), 703-714.
7 Ardiansyah,  S.  2014.  Energi  Potensial  Gempabumi  di  Kawasan  Segmen  Mentawai- Sumatera Barat (0,5 LS – 4,0 LS dan 100 BT – 104 BT). Physics StudentJournal , 2 (1), 1-9.
8 Supriyadi, Khumaedi, & Fiandralekha. 2013. Studi Kasus Focal Mechanism Solution Gempa  Di  Selat  Sunda  26  Agustus  2008  Berdasarkan  Gerak  Awal  Gelombang  dan Bentuk Gelompang P. Jurnal Sain dan Teknologi , 11 (1), 83-92.
9 Setyonegoro,  W.  2011.  Tsunami  Numerical  Simulation  Applied  to  Tsunami  Early Warning System Along Sumatra Region. Jurnal Meteorologi dan Geofisika, 12 (1), 21- 32.
10 Berglar, K., Gaedicke,C., Franke,D., Ladage,S., Klingelhoefer, F. & Djajadihardja, Y. S.  2010.  Structural  Evolution  and  Strike-slip  Tectonics  of  North-western  Sumatra. Tectonophysics , 480 (1-4), 119-132.
11 Samodra, S. B. & Chandra, V. R. 2013. Karakteristik Gempabumi di Sumatera dan Jawa Periode  Tahun  1950-2013. Prosiding  Seminar  Nasional  Kebumian  Ke-6 .  Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 314-326.
12 Naryanto,  H.  S.  2008.  Analisis  Potensi  Kegempaan  dan  Tsunami  di  Kawasan  Pantai Barat  Lampung Kaitannya dengan Mitigasi dan Penataan Kawasan. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia , 10 (2), 71-77.