Hubungan Frekuensi Dominan dengan Lapisan Sedimen

Sedimen adalah batuan yang terbentuk pada permukaan bumi pada kondisi temperatur dan tekanan yang rendah. Batuan ini berasal dari batuan yang mengalami pelapukan, erosi, dan kemudian lapukannya diangkut oleh air, udara, atau es, yang selanjutnya diendapkan dan berakumulasi di dalam cekungan pengendapan, membentuk sedimen. Material-material sedimen itu kemudian terkompaksi, atau mengalami litifikasi, dan terbentuklah batuan sedimen. 

KOMPAKSI adalah Beban akumulasi sejumlah sedimen atau material lain mengakibatkan hubungan agregasi antar butir batuan menjadi lebih lekat dan air yang dikandung dalam pori-pori antar butir terdesak keluar. Akibatnya adalah volume batuan sedimen yang terbentuk menjadi lebih kecil namun sangat kompak.

LITIFIKASI (Lithification) adalah proses dimana sedimen baru yang terurai perlahan-lahan berubah menjadi batuan sedimen. Ketika litifikasi perubahan-perubahan terjadi baik secara kimia, fisika dan biologi yang kemudian akan memengaruhi sedimen sejak pertamakali diendapkan.


Lapisan sedimen terjadi akibat pengendapan materi hasil erosi. Materi hasil erosi terdiri atas berbagai jenis partikel yaitu ada yang halus, kasar, berat dan ada juga yang ringan. Cara pengangkutannya pun bermacam-macam seperti terdorong (traction), terbawa secara melompat-lompat (saltation), terbawa dalam bentuk suspensi, dan ada pula yang larut (solution).

Bagaimana sebenarnya Hubungan Frekuensi Dominan dengan Lapisan Sedimen..? 

Dalam pengukuran mikrotremor sinyal yang diukur adalah fungsi waktu, dimana ketika diplot salah satu sumbu dengan variabel waktu maka variabel lainnya adalah amplitudo. Ketika diplot, sinyal domain waktu berupa gelombang berjalan yang direpresentasikan pada waktu terhadap amplitudo dari sinyal. Amplitudo pada sinyal domain waktu menunjukan keras lemahnya sinyal yang diterima. Sehingga, sinyal yang diterima tidak memiliki karakteristik yang berbeda tiap waktunya.

Selanjutnya dilakukan analisis spektral  untuk mentransformasi sinyal hasil perekaman dari bentuk domain waktu ke dalam bentuk domain frekuensi. Sehingga hasil keluaran dari pengolahan data mikrotremor dengan perangkat lunak Geopsy menghasilkan salah satunya adalah frekuensi dominan.

Baca juga : Cara Pengolahan Data Mikrotremor Menggunakan Geopsy

Karena frekuensi dominan berbanding terbalik dengan periode dominan dan periode dominan memiliki keterkaitan yang sangat dekat dengan kedalaman lapisan sedimen (Nakamura, 2008). Periode dominan yang tinggi menunjukan jenis lapisan sedimen dengan struktur yang lunak dan tebal. Sebaliknya periode dominan yang rendah menunjukan jenis lapisan sedimen yang lunak dan tipis. 

Frekuensi gelombang adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam waktu satu detik, Frekuensi dinotasikan dengan huruf “f” dengan satuan Hertz atau disingkat dengan Hz. Frekuensi berbanding terbalik dengan periode. Periode gelombang adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu gelombang dalam satuan detik. Periode gelombang pada gelombang transversal adalah gerakan gelombang dari kedudukan seimbang ke puncak gelombang kemudian kembali ke kedudukan seimbang lalu ke lembah gelombang sampai dengan kembali ke kedudukan seimbang.

Gelombang sinusoida dengan beberapa macam frekuensi;
gelombang yang bawah mempunyai frekuensi yang lebih tinggi

Apa Hubungan Frekuensi Dominan dengan Lapisan Sedimen..?

Seperti disebutkan diatas bahwa frekuensi dominan berbanding terbalik dengan periode dominan. Berdasarkan penelitian mikrotremor menunjukkan bahwa wilayah yang memiliki nilai periode dominan tinggi umumnya adalah wilayah daratan yang disusun oleh endapan permukaan. Namun demikian, besarnya nilai perode dominan di wilayah endapan permukaan tidak mutlak sama. Hal ini menunujukan ketebalan alluvium di suatu wilayah tidak sama. 

Daerah yang memiliki periode dominan tinggi umumnya memiliki kerentanan untuk mengalami kerusakan. Hal ini dikarenakan periode dominan berbanding lurus dengan nilai amplifikasi. Amplifikasi menggambarkan besarnya penguatan gelombang gempa bumi pada saat melalui medium tertentu. Periode dominan tinggi pada suatu wilayah menunjukan kecenderungan suatu wilayah untuk mengalami amplifikasi yang tinggi sehingga rentan mengalami kerusakan saat terjadi gempa bumi. 

Terdapat dua sebab terjadinya amplifikasi gelombang gempa pada lapisan sedimen yang dapat mengakibatkan kerusakan parah pada bangunan. Pertama, disebabkan karena adanya gelombang yang terjebak pada lapisan lunak (Sato et al., 2004). Gelombang yang terjebak pada lapisan lunak di atas batuan dasar akan mengakibatkan superposisi antar gelombang. Jika gelombang yang terjebak tersebut memiliki frekuensi yang relatif sama, maka terjadi proses resonansi gelombang gempa. Akibat proses resonansi, gelombang tersebut akan saling menguatkan yang akan mengamplifikasi gelombang gempa bumi.

Kedua, disebabkan karena adanya kesamaan frekuensi atau mendekati antara frekuensi natural geologi setempat dengan frekuensi natural bangunan (Gosar, 2007). Hal ini juga akan mengakibatkan resonansi antara bangunan dan tanah setempat. Akibat terjadinya resonansi mengakibatkan getaran tanah pada bangunan akan lebih kuat.

Klasifikasi Jenis Tanah Berdasarkan Periode Dominan

Beberapa penelitian terkait dengan mikrotremor menunjukkan adanya hubungan antara periode dominan gelombang pada lapisan sedimen dan jenis material tanah pada suatu wilayah. Untuk menunjukkan hubungan antar keduanya, Kanai mengusulkan klasifikasi tanah kedalam empat jenis sedangkan Omete-Nakajima membagi dengan 3 jenis tanah berdasarkan pada besaran Periode Dominannya.

Baca juga Mikrotremor

Klasifikasi jenis tanah berdasarkan nilai periode dominan.