## ARTIKEL RISET

## Aplikasi Multi Hill Effect untuk Mempermudah Analisis Geomorfologi dalam Mengidentifikasi Sesar Aktif di Pidie Jaya

## Irwandi Irwandi

## Ringkasan
Sumatera memiliki dua sesar aktif utama yaitu Sunda Subduction Zone dan Great Sumatra Strike-slip fault . Namun gempabumi Pidie Jaya 7 Desember 2016 magnitudo 6,5 dan 102 korban jiwa tidak terjadi pada sesar aktif tersebut. Banyak sesar aktif yang masih luput dari pengamatan. Memetakan sesar aktif bukan pekerjaan yang mudah, ditambah lagi frekuensi gempa untuk sesar cabang relatif lebih kecil dibandingkan di sesar utama. Sehingga, penulis mencoba melakukan kajian geomorfologi dengan menganalisis hill effect dari data topografi digital dari sesar utama Sumatera hingga pantai Pidie Jaya. Multi hill effect akan menghasilkan efek yang lebih baik sehingga lebih mudah mengidentifikasi sesar aktif. Semua proses menggunakan software Quantum GIS (QGIS) yang merupakan FOSS ( Free Open Source Software ). Rumitnya geomorfologi Aceh tentunya dengan hanya menggunakan metode tersebut belum mampu memberikan jawab yang memuaskan tentang teka-teki sesar aktif penyebab gempa Pidie Jaya. Namun metode tersebut dapat digunakan sebagai metode pendahuluan dan masih perlu digabungkan dengan informasi dari metode lainnya.
Kata Kunci : Multi hill effect , sesar aktif, gempa Pidie Jaya

## Abstract
Sumatra has two main active faults namely the Sunda Subduction Zone and the Sumatra Strike-slip fault. However, Pidie Jaya earthquake of December 7, 2016, M6.5 and 102 casualties did not occur in the active faults. Many active faults are still missed from observation. Mapping an active fault is not an easy task, moreover, the frequency of earthquakes from branching fault is relatively smaller compare to the main fault. We tried to investigate geomorphology study of hill effect analysis from digital elevation model starting from main Sumatran fault to coast of Pidie Jaya. The multi-hill effect makes faults-identification become easier. The FOSS (Free Open Source Software) of Quantum GIS (QGIS) was used. Due to the complexity of geomorphology of Aceh, performing the method is not sufficient to figure out the fault that triggered the Pidie Jaya earthquake.
Keywords: Multi hill effect ; active fault; Pidie Jaya earthquake

## 1 Pendahuluan
Sumatera
memiliki tingkat bahaya bencana gempa bumi yang tinggi dan para peneliti sudah mengidentifikasi dengan baik dua sesar aktif utama yaitu Sunda Subduction Zone dan Great Sumatra Strike-slip fault [1]. Kedua sesar utama tersebut dijadikan panduan dalam menyusun Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 yang dijadikan Acuan Dasar Perencanaan dan Perancangan Infrastruktur Tahan Gempa Indonesia[2]. Namun bencana gempa bumi
Correspondence: irwandi@unsyiah.ac.id Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Syiah Kuala, Daerah Istimewa Aceh, Indonesia Full list of author information is available at the end of the article
yang terjadi di Pidie Jaya 7 Desember 2016 dengan kekuatan M6.5 yang memakan korban jiwa 102 orang tidak terjadi di dua sesar aktif tersebut. Sampai saat ini Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 masih digunakan dan sesar aktif yang berbahaya tersebut belum diperhitungkan? Letak permasalahannya adalah mencari sesar aktif bukan suatu pekerjaan mudah apalagi di Indonesia yang merupakan tempat pertemuan tiga lempeng tektonik besar. Terbatasnya personil dan waktu sehingga tidak mungkin meneliti semua sesar yang ada di Indonesia, sehingga banyak sesar aktif yang masih luput dari pengamatan.
Memang memetakan patahan aktif bukan merupakan pekerjaan yang mudah, ditambah lagi
frekuensi gempa untuk sesar cabang relatif lebih kecil dibandingkan dengan gempa di sesar utama. Oleh karena itu, penulis mencoba melakukan kajian geomorfologi dengan menganalisis data topografi digital untuk wilayah dari sesar besar Sumatera hingga ke tepi pantai Pidie Jaya seperti yang diperlihatkan pada gambar 1 berupa kotak berwarna abu-abu. Patahan Sumatra diperlihatkan dengan jelas yang ditandai dengan garis warna merah.
Gambar 1 Lokasi Penelitian dari sesar besar Sumatera hingga ke tepi pantai Pidie Jaya

## 2 Metode Penelitian
Data topografi digital atau DEM ( Digital Elevation Model ) yang digunakan memiliki resolusi 1” yang bersumber dari The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) Global Digital Elevation Model (GDEM). Untuk daerah khatulistiwa resolusi 1” (arc-second) setara dengan resolusi 30 meter.
Data disimpan dalam format Georeferenced Tagged Image File Format (GeoTIFF) dengan kedalam resolusi 16-bit dan sistem koordinat geografik yang mengacu ke World Geodetic System (WGS84) dan datum geoid Earth Gravitational Model (EGM96)[3]. Gambar 2 memperlihatkan plotting data DEM untuk area yang diteliti 96 ◦ -96,5 ◦ Bujur timur dan 4,65 ◦ -5,3 ◦ lintang utara.
Gambar 2 di atas hanya plotting ketinggian dalam skala warna namun informasi tentang kemiringan lereng tidak diperlihatkan dengan jelas. Supaya hal tersebut dapat dilakukan maka perlu dilakukan analisis hillshade terhadap data DEM sehingga efek hill atau lereng akan lebih jelas. Efek hill tersebut
Gambar 2 Plotting data topografi tanpa efek hill
secara intuisi adalah proses dimana terbentuknya bayangan dari sinar matahari pada permukaan yang tidak rata. Oleh karena itu ada dua parameter yang perlu diberikan yaitu azimut ( solar azimuth angle ) (Az) dan ketinggian matahari ( horizontal angle ) dalam satuan derajat seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Geometri pencahayaan pada hill efek[8]
Pada tulisan ini kita menggunakan nilai ketinggian matahari tetap 45 ◦ dan menvariasikan sudut azimut.
Gempa Pidie Jaya memiliki mekanisme geser kanan dengan nilai strike = 243 ◦ , dip = 81 ◦ , rake = 33 ◦ [4]. Efek hill akan lebih mudah tampil bila sumber cahaya tiba tegak lurus garis patahan yang diasumikan sama dengan strike, sehingga Az=strike+90 ◦ =243 ◦ +90 ◦ =333 ◦ . Selanjutnya divariasikan dengan sudut azimut yang dikurangi 1/3 putaran 333 ◦ -360 ◦ /3=213 ◦ dan dikurangan 2/3 putaran 333 ◦ -2 × 360 ◦ /3=93 ◦ . Sehingga sudut azimut yang divariasikan dan digabungkan pada tulisan ini adalah Az=93 ◦ , Az=333 ◦ , dan Az=213 ◦ . Software Quantum GIS[5] memanfaatkan fasilitas dari software GRASS[6][7] dengan tool yang terdapat pada menu Raster → Analysis → DEM ( Terrain Model ) dan selanjutnya dapat memilih mode hillshade . Karena data raster GeoTIFF dalam sistem koordinat geografik sehingga perlu diletakan faktor konversi Scale ( ratio of vertical units to horizontal ) sebesar 111120 m/ ◦ . Hasil hillshade yang ditampilkan dalam skala gray akan dijadikan intensitas untuk diterapkan pada data DEM (Gambar 2) dengan mengatur blending mode dari normal ke multiply .

## 3 Hasil dan Pembahasan
Efek hillshade yang diterapkan pada Gambar 2 dengan sudut azimut Az=333 ◦ dan Az=93 ◦ diperlihatkan pada Gambar 4 dan 5 secara berurutan. Pada gambar 4 tersebut terlihat lebih jelas dimana puncak dan lembah . Namun pada Gambar 5 sepertinya memperlihatkan hal sebaliknya dimana puncuk pada gambar 4 menjadi lembah pada gambar 5. Efek ini terjadi karena disinari pada azimut yang berbeda akan memberikan efek yang berbeda pula. Sehingga penentuan nilai azimut penyinaran menjadi penting dalam memberikan efek hill yang benar. Menggabungkan kedua efek hill tersebut akan diperoleh efek yang lebih baik dalam melakukan analisis geomorfologi untuk mengidentifikasi sesar aktif seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6. Berdasarkan efek hill pada gambar 6 tersebut dicoba menarik garis sesar. Menarik garis sesar tersebut merupakan pekerjaan interpretasi yang sangat subjektif bedasarkan pengetahuan dan pengalaman siapa yang melakukan interpretasi tersebut. Ada tiga kemungkinan garis sesar dan salah satunya kemungkinan penyebab gempa Pidie Jaya tersebut.
Gambar 4 Topografi dengan efek hill tunggal, Az=333 ◦
Gambar 5 Topografi dengan efek hill tunggal, Az=93 ◦
Gambar 6 Topografi dengan efek hill ganda hasil penggabungan hill effect , Az=93 ◦ dan Az=333 ◦
Gambar 7 Topografi dengan efek hasil penggabungan tiga efek hill dengan masing-masing azimut, Az=93 ◦ , Az=333 ◦ , dan Az=213 ◦
Gambar 8 Peta geologi tanpa efek hill [9]
Gambar 9 Peta geologi dengan efek multihill
Efek hill tersebut informasinya diterapkan dalam bentuk intensitas sehingga dapat juga diterapkan untuk data lainnya seperti peta geologi. Setelah menerapkan efek hill untuk peta geologi Gambar 7 maka peta tersebut menjadi peta geologi yang dilengkapi efek hill seperti Gambar 8. Hasil interpretasi garis sesar yang diperoleh pada Gambar 6 di- overlay -kan ke peta geologi dan terlihat adanya konsistensi sebagian garis sesar dengan batas-batas formasi batuan dan geologi struktur.

## 4 Kesimpulan
Rumitnya geomorfologi Aceh yang berada di ujung pulau Sumatra serta berdekatan dengan Mergui basin tentunya dengan hanya menggunakan metode tersebut belum mampu memberikan jawab yang memuaskan tentang teka-teki patahan aktif yang menyebabkan gempa Pidie Jaya tersebut. Namun metode tersebut dapat digunakan sebagai metode pendahuluan dan masih perlu digabungkan lagi dengan informasi dari metode lainnya seperti relokasi gempa bumi atau data remote sensing lainnya.

## 5 Ucapan Terimakasih
Ucapan terima kasih kepada NASA EOSDIS Land Processes Distributed Active Archive Center (LP DAAC) yang telah menyediakan data ASTER GDEM, Quantum GIS developer, dan Jurusan Fisika FMIPA Unsyiah atas bantuan seminarnya.
Pustaka
1. Irwandi, I. : Advantages of Realistic Model Based on computational method: NDSHA versus Standard PSHA. In : IOP Conference Series: Earth and
Environmental Science (Vol. 56, No. 1, p. 012007). IOP Publishing. (2017)
2. Tim Revisi Peta Gempa : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010 Sebagai Acuan Dasar Perencanaan dan Perancangan Infrastruktur Tahan Gempa.
Indonesia.(2010)
3. NASA JPL : ASTER Global Digital Elevation Model
[Data set]. NASA JPL (2009)
4. USGS (United Stated Geological Survey) : Earthquake Hazard program. M 6.5-14km WNW of
Reuleuet, Indonesia. https://earthquake.usgs.gov/earthquakes /eventpage/us10007ghm#moment-tensor (2016)
5. Quantum GIS Development Team : Quantum GIS Geographic Information System. Open Source
Geospatial Foundation Project. (2016)
6. Neteler, M., Bowman, M.H., Landa, M. and Metz, M. : GRASS GIS: A multi-purpose open source GIS.
Environmental Modelling & Software vol. 31 , 124-130 (2012)
7. Neteler, M., Mitasova, H :. Open source GIS: a GRASS GIS approach Vol. 689 . Springer Science & Business Media (2013)
8. Burbank,D. W., Anderson, R.S. : Tectonic Geomorphology. A John Wiley & Sons, Ltd., Publication (2012)
9. Bennett, J. D., Bridge, D.M.C., Cameron, N. R., Djunuddin, A., Ghazali,S. A., Jeffery, D. H., Kartawa,W. et al. : Geologic map of the Banda Aceh quadrangle, Sumatra. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Geologi, Bandung (1981).