ANALYSIS OF STRONG GROUND MOTION BASED ON MICROTREMORS, BOREHOLES AND TRENCH DATA IN PALU CITY, CENTRAL SULAWESI PROVINCE, INDONESIA

PYI SOE THEIN, Professor Dr. Subagyo Pramumijoyo

2015 | Disertasi | S3 Teknik Geologi

Salah satu struktur besar di Sulawesi Tengah adalah Sesar Palu Koro yang berarah UUB-SST dan memotong Sulawesi sepanjang lebih dari 300 km, dari palung Sulawesi Utara di Utara, melalui Teluk Palu, ke Selatan berbelok ke arah Tenggara bersambung dengan sesar-sesar Matano dan Lawanopo yang ke Timur bergabung dengan palung Tolo. Kota Palu yang berada di ujung Utara depresi Palu, adalah Ibu Kota Provinsi Sulawesi Tengah. Penelitian ini difokuskan pada hasil pengukuran mikrotremor stasiun tunggal pada 151 stasiun, pengukuran mikrotremor sistem array pada 8 stasiun, data dari parit uji dan data dari 3 lubang bor untuk menentukan kedalaman sedimen dan karakteristik gerakan tanah kuat (strong ground motion) di Kota Palu, Indonesia. Analisis 1D respon gempabumi dilakukan berdasarkan struktur kecepatan gelombang S dan informasi kedalaman. Perbandingan spektra H/V dihitung dari mikrotremor setiap stasiun tunggal sehingga diperoleh distribusi periode predominan. Program BIDO, versi 2.0 digunakan untuk menganalisis respon dinamik 1D. Peta periode predominan, kecepatan gelombang geser (shear wave), ketebalan sedimen atau peta kedalaman bawah permukaan sampai dengan engineering bed rock sebagai hasil utama. Pengukuran mikrotremor dengan sistem array menggunakan 4 akselerometer secara bersamaan untuk satu stasiun. Kemudian profil sub struktur dapat diidentifikasi melalui kurva dispersi dengan menggunakan program the Particle Swarm Optimization. Dari sistem array ini diperoleh hasil rerata dari 3 perlapisan pertama. Semua hasil sistem array dievaluasi berdasar hasil perhitungan mikrotremor sistem array, hasil laboratorium dikombinasi hasil inversi dan program the Particle Swarm Optimization. Untuk lapisan teratas kecepatan Vs < 300 m/s lapisan ke dua berkecepatan 300 m/s ≤ Vs ≥ 1300 m/s, dan untuk lapisan ke tiga berkecepatan Vs ≥ 1300 m/s. Di Kota Palu dijumpai endapan aluvial yang tebal, yaitu di daerah pantai dengan ketebalan antara 75 m sampai dengan lebih dari 125 m yang kemudian menipis ke arah perbukitan dengan ketebalan sedimen kurang dari 25 m. Dari hasil analisis parit uji diperkirakan telah terjadi satu kali gempabumi. Lokasi parit uji ditentukan berdasarkan kelurusan struktur dan hasil pemetaan geologi rinci. Hasil pentarikhan umur C14 dari lapisan lempung hitam di dasar parit diperoleh umur 6270+/-30 BP. Di daerah Gawalise, lempung tersebut telah tersesarkan. Berdasarkan kedalaman fokal, jarak hiposentrum, jarak episentrum dihitung dengan menggunakan empirical stochastic green’s function computer code, gerakan tanah yang kuat bisa dihitung. Episenter gempabumi yang ditentukan oleh USGS yang telah terjadi pada tanggal 23 Januari 2005 yang lalu dengan manitudo Mw 6,3 pada kedalaman 20 km digunakan untuk menghitung gerakan tanah kuat dengan menggunakan akselerogram pada 8 stasiun dimana pengukuran mikrotremor telah dilakukan di Kota Palu. Terdapat nilai PGA > 0,40 g di beberapa tempat, yang menyebabkan kerusakan bangunan di daerah yang telah diduga kuat kemungkinannya. Nilai PGV berada pada kisaran10 kine dan 37 kine. Hasil mikrozonasi gempabumi dilakukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor kontrol penting pada respon tanah akibat gempabumi 23 Januari 2005, dan menunjukkan kurang lebih kesesuaian dengan zonasi seismik yang lain. Dengan mempertimbangkan aktivitas seismik sepanjang zona sesar Palu-Koro dan bencana gempabumi yang mungkin terjadi, maka mitigasi dan perencanaan lingkungan sangatlah penting untuk dilakukan. Kata kunci: mikrotremor, lubang bor, parit uji, kecepatan gelombang geser, gerakan tanah yang kuat, Kota Palu dan Sulawesi Tengah

One of the major structures in Central Sulawesi is the Palu-Koro Fault system, which extends NNW-SSE direction and cross cuts Sulawesi along more than 300 km, from the North Sulawesi trench pass through Palu Bay, southward turn to the SE connect to the Matano and Lawanopo Faults and further eastward, both faults join to Tolo trench. City of Palu at northern tip of Palu depression is a capital of the Central Sulawesi Province. This research mainly focuses on results of microtremor single station survey at 151 sites, array survey at 8 sites, data from the trench and three boreholes for determination of sediment thickness characteristics and strong ground motion in Palu City, Indonesia. One dimensional seismic response analysis had been performed based on S-wave velocity structures and depth information. Spectral ratio of H/V spectra were calculated at all the single observation sites and a distribution of predominant periods were obtained. The BIDO program, version 2.0 was used for one dimensional dynamic response analysis. Predominant period, shear wave velocity and sediment thickness map or depth of subsurface engineering bed rock as main results. Four accelerometers were used in each array observation site. Then, a substructure profile was identified from the dispersion curve by using the Particle Swarm Optimization program. This research was reconstructed unified two layered model by averaging the first three layers obtained from array observation. The subsurface profiles, shear wave velocity structures and information about sediment thickness or depth of engineering bed rock were evaluated based on data from microtremor array survey and laboratory results, combining with inversion and the Particle Swarm Optimization program. The shear wave velocity of the top layer is Vs ≤ 300 m/s. Three dimensional structures for shear wave velocities were Vs ≤ 300 m/s, 300 m/s ≤ Vs ≥ 1300 m/s, and Vs ≥ 1300 m/s. Palu City had deposited on a thick alluvial layer in the coastal area (with a sedimentary layers between 75 and greater than 125 m) that thins toward the mountains (with a sedimentary layers less than 25 m). Trench analysis may refer to a single paleoearthquake or several events. A trench was dug and its location was choosen based on analysis of structural lineaments and detailed geological mapping. The conventional radiocarbon age represents the measured radiocarbon age corrected for isotopic fractionation, calculated using the delta 13C. From the trench, measured radiocarbon age is 6270+/-30 BP. Balckish clayey silt was faulted at Gawalise area. Strong ground motion were generated by empirical stochastic green’s function computer code based on focal depth, focal distance and epicentral distance and used as bedrock motions in seismic response analysis. The USGS epicenter of January 23, 2005 earthquake, magnitude Mw 6.3 and focal depth 20 km are used for calculation of strong ground motion by synthetic accelerograms at 8 sites where microtremor measurements were conducted and interpolated kringing sites in Palu City. The PGA becomes more than 0.40 g in some areas, which causes severe damage for buildings in high probability. The PGV values are ranging between 10 kine and 37 kine. The present earthquake microzonation results were carried out by considering several significant controlling factors on ground response at January 23, 2005 earthquake and show more or less agreement with other seismic zonation maps. Considering the seismic activity along the Palu-Koro fault zone and seismic hazard is important for mitigation and environmental planning. Keywords: microtremors, boreholes, trench, shear wave velocity, strong ground motion, Palu City and Central Sulawesi;

Kata Kunci : microtremors, boreholes, trench, shear wave velocity, strong ground motion, Palu City and Central Sulawesi; mikrotremor, lubang bor, parit uji, kecepatan gelombang geser, gerakan tanah yang kuat, Kota Palu dan Sulawesi Tengah