Delineation of strong ground motion by using aftershocks data, seismicity, and geological information for southern Yogyakarta depression area, Indonesia

THANT, Myo, Promotor Dr. Subagyo Pramumijoyo

2009 | Disertasi |

Berdasarkan struktur geologi dan kegempaannya, daerah depresi Yogyakarta dapat di golongkan ke dalam daerah rawan gempabumi rendah hingga sedang. Gempabumi Mw 6.3 pada tanggal 27 Mei 2006, menimbulkan jumlah korban yang tinggi dan kerusakan serius di daerah ini, maka perlu dilakukan analisis probabilitas kerawanan gempabumi (Probabilistic Seismic Hazard Analysis/PSHA) guna memperoleh gambaran kekuatan pergerakan tanah di daerah ini. Untuk itu, dimanfaatkanlah data gempabumi (1970-2007), data gempabumi susulan dari kejadian tanggal 27 Mei 2006, dan model Peak Ground Acceleration (PGA), karakterisasi sumber gempabumi, serta menentukan parameter sumber gempabumi: b – value, kecepatan gempabumi pertahun dan Mmax dari potensi gempabumi, dan karakterisasi hubungan atenuasi dilakukan di daerah penelitian. Nilai gerakan tanah, PGA, ditentukan dengan PSHA, dengan menggunakan program komputer EQRISK (McGuire, 1976) untuk selang waktu ulang 10, 50, 100, 200 dan 500 tahum. Parameter pergerakan tanah terutama dipengaruhi oleh besaran gempabumi, jarak terhadap sumber dan kondisi tapak. Guna memahami efek sumber gempabumi di daerah penelitian, kerawanan gempabumi (seismic hazards) dihitung sebagai sumber gempabumi karena patahan (Model Patahan 1 dan Model Patahan 2) dan sumber gempabumi subduksi. Walaupun besaran maksimum potensi sumber gempabumi adalah Mw 8,1, kerawanan gempabumi dari sumber gempabumi subduksi masih lebih kecil dibanding yang dihitung dari sumber gempabumi patahan. Nilai PGA yang dihasilkan oleh sumber gempabumi patahan lebih tinggi jika dibandingkan dengan yang dari sumber gempabumi subduksi, contoh: nilai PGA tertinggi dari sumber gempabumi patahan adalah 750 – 800 gal dan dari sumber gempabumi subduksi 600 gal, untuk selang waktu ulang 500 tahun. Zona paling rusak yang dihasilkan oleh sumber gempabumi subduksi berada di garis pantai akan tetapi yang dihasilkan oleh sumber gempabumi patahan berada di bagian tengah daerah penelitian. Hal ini menunjukkan bahwa faktor utama yang berpengaruh adalah jarak antar patahan dan jarak antara sumber gempabumi dengan tapak. Di samping itu, dua model sumber gempabumi yang berbeda dievaluasi, yaitu Model Sumber 1, yang menyertakan sumber gempabumi subduksi dan sumber gempabumi patahan yang dipakai di dalam Model Patahan 1 dan Model Sumber 2, yang menyertakan sumber gempabumi subduksi dan sumber gempabumi patahan yang termasuk di dalam Sumber Patahan 2. Kerawanan gempabumi diperkirakan untuk selang waktu ulang 10, 50, 100, 200 dan 500 tahun. Untuk memahami efek pada tapak, parameter pergerakan tanah diperkirakan dalam dua fase, yaitu dengan dan tanpa mempertimbangkan geologi permukaan tapak tersebut. Meksipun nilai maksimal PGA yang diperoleh dari Model Sumber 1 yang diperkirakan tanpa atau pun dengan memasukkan kondisi tanah tidak lah terdapat perbedaan, namun pola distribusi kerawanan gempabumi cenderung berbeda untuk tiap selang waktu ulang tertentu. Untuk Model Sumber 2, tidak hanya nilai PGA tertinggi tetapi juga pola distribusi daerah rawan kerusakan yang juga berbeda, contoh: nilai tertinggi PGA untuk selang waktu ulang 500 tahun ditentukan tanpa memasukkan kondisi tanah adalah 450 gal, tetapi jika memasukkan kondisi tanah, maka hasilnya adalah 750 gal, dan dengan pola distribusi daerah rawan kerusakan dari tiap peta probabilitas PGA yang hampir konsisten. Oleh karena itu, efek parameter pergerakan tanah pada tapak sangatlah penting untuk daerah depresi Yogyakarta.

According to the seismicity and geological structures around the area, the Yogyakarta depression area can be assumed as low-to-medium seismic hazard area. The recent Mw 6.3, 27 May 2006 earthquake caused high casualties and serious damages in this area. Therefore, the probabilistic seismic hazard analysis (PSHA) is conducted to delineate the strong ground motion for this area. By utilizing the seismicity (1970 – 2007), aftershocks data of the 27 May 2006 event, and the peak ground acceleration (PGA) model, seismic source characterization, determination of seismic source parameters: b – value, annual rate of earthquake and Mmax of earthquake potentials, and characterization of the attenuation relation are performed for this area. The ground motion values, PGA are determined by PSHA, using the computer program EQRISK developed by McGuire (1976) for the recurrence intervals of 10-, 50-, 100-, 200-, and 500- year. The ground motion parameters are mainly influenced by the earthquake magnitude, source-to-site distance and the site condition. To understand the seismic source effects on this area, seismic hazards are calculated for each seismic source as fault sources (Fault Model 1 and Fault Model 2) and areal seismic sources from subduction zone. Although the maximum magnitude of earthquake potential form areal source is Mw 8.1, the seismic hazards distributed by these sources are considerable less than those by fault sources. The highest PGA values resulted from fault sources are significantly higher than those from areal sources, e.g. the highest PGA value from fault sources is 800 gal from Fault model 1 and 750 gal from Fault model 2, and from areal sources is 600 gal, for 500- year recurrence interval. Moreover, the most hazard zones expected from areal sources occupy the coastal margin of the area but those from fault sources occupy most of the central portions of the area. It indicates that the main influencing factors are closely spaced fault sources and the source-to-site distance for this area. Besides, two different models of seismic sources are evaluated as Source Model 1 and Source Model 2. Source Model 1 includes areal sources and fault sources (Fault Model 1) and Source Model 2 includes areal sources and fault sources (Fault Model 2). The seismic hazards are then predicted for 10-, 50-, 100-, 200-, and 500- year recurrence intervals. To understand the site effects, the ground motion parameters are estimated with and without considering the surface geology of the sites. The maximum PGA values distributed by Source Model 1 estimated without and with taking into account soil conditions are not notably different. However, the seismic hazard distribution patterns are considerably different for each recurrence interval. Moreover, the highest PGA value and the hazard areal distribution patterns are significantly different for Source Model 2, e.g. the highest PGA value for 500- year recurrence interval determined without considering the soil condition is 450 gal but with considering the soil condition is 750 gal while the hazard coverage patterns of each resulted probabilistic PGA maps are nearly consistent. Therefore it can be concluded that the site effect on the ground motion parameters is also significant for the Yogyakarta depression area.

Kata Kunci : strong ground motion, seismicity, peak ground acceleration, seismic hazard, recurrence interval