Fisiografi palung Jawa dan fenomena gunung bawah-laut

Pulau Jawa merupakan bagian dari suatu busur kepulauan yang dikenal sebagai busur Sunda (Sunda arc) yang terletak di tepi Asia Tenggara dan terbentang mulai dari kepulauan Andaman-Nicobar di barat sampai busur Banda (Timor) di timur. Busur Sunda merupakan busur kepulauan hasil dari interaksi lempeng samudera (disini lempeng India-Australia yang bergerak ke utara dengan kecepatan 7 cm/tahun ) yang menunjam di bawah lempeng benua (disini Lempeng Eurasia) (Gambar-1 A).

Penunjaman lempeng terjadi di selatan busur Sunda berupa palung (trench) yang dikenal sebagai palung Jawa. Disamping itu, penunjaman lempeng juga menghasilkan sepasang busur vulkanik dan non-vulkanik. Busur vulkanik terdiri dari rangkaian gunung berapi yang menjadi tulang punggung pulau-pulau busur Sunda, sedangkan busur non-vulkanik merupakan rangkaian pulau-pulau yang terletak di sisi samudera busur vulkaniknya.

Rangkaian pulau seperti Siberut, Simeleu, Nias di barat Sumatra merupakan bagian busur non-vulkanik yang muncul ke permukaan laut, sedangkan di selatan Jawa busur ini berada di bawah laut. Busur non-vulkanik disusun oleh material-material yang berasal dari daratan, laut dangkal, laut dalam dan kepingan lantai samudera yang terseret, tergencet dan tercampur secara tektonik ketika lempeng samudera menunjam ke palung. Himpunan batuan yang campur aduk di dalam palung ini, disebut melange, membentuk prisma akresi (accretion prism) di sisi dalam palungnya.

Palung Jawa, panjang total sekitar 5600 km, terentang mulai dari kepulauan Andaman-Nicobar di barat sampai ke Sumba di timur, memiliki corak yang beragam. Hal ini disebabkan oleh arah penunjaman dan kecepatan lempeng tidak seragam. Minster dan Jordan (1978, dalam Ghose and Oike, 1988) memperkirakan kecepatan lempeng 6 cm/tahun dekat ujung utara Sumatra sampai 7,8 cm/tahun di dekat pulau Sumba. Arah penunjaman yang hampir tegak lurus di bagian pulau Jawa ke arah timur menghasilkan ragam penunjaman lempeng yang lebih sederhana dibandingkan di bagian Sumatra dimana terbentuk sesar mendatar (sesar Semangko) karena arah penunjaman lempengnya miring dan bahkan hampir sejajar di bagian kepulauan Andaman.

Ke arah ujung timur palung Jawa, di bagian Sumba dan Timor, sistem tektonik yang lebih kompleks berkembang disini dimana yang terjadi bukan lagi penunjaman melainkan tumbukan (collision) antara busur Banda dengan tepi baratlaut kontinen Australia. Dimensi prisma akresi serta kedalaman palung juga beragam dari barat ke timur seiring dengan berkurangnya ketebalan sedimen pada lempeng samudera yang menunjam. Selat Sunda, yang memisahkan Sumatra dan Jawa, merupakan batas geodinamik yang penting dimana terdapat perubahan sudut penunjaman yang menyolok antara bagian timur dan baratnya (Zen, 1983).

Di sebelah barat selat Sunda, aktifitas gempa umumnya tidak melebihi kedalaman 200 km sedangkan di sebelah timurnya kedalaman aktifitas gempanya meningkat mendekati 350-500 km. Unsur geodinamik lain yang dapat mempengaruhi dinamika palung adalah kondisi morfologi permukaan lempeng samuderanya. Permukaan lantai samudera bisa relatif halus atau kasar karena adanya tonjolan-tonjolan yang terdiri dari gunung-gunung bawah laut (seamount), pematang tengah samudera, dan plato basalt. Dengan demikian menjadi tidak terhindarkan lagi penunjaman lempeng samudera membawa juga seamount atau bentuk morfologi bawah-laut lainnya kedalam palung.

Salah satu ciri palung di selatan Jawa adalah terdapatnya sejumlah seamount. Fenomena menarik ini telah diteliti oleh Tim Indonesia-Japan Deep Sea Expedition “Java Trench” 2002 (Kompas, 13 Oktober 2002) dan telah dipetakan oleh Masson dkk (1990) dengan menggunakan GLORIA long-range sidescan sonar swath yang meliputi daerah seluas 45x1300 km pada garis bujur 108° – 120° BT (Gambar-1 B-E). Morfologi utama di lantai samuderanya adalah Roo Rise, suatu plato bawah-laut yang besar yang menjulang sekitar 2000 m dari dasar laut. Ujung depan dari Roo Rise ini telah memasuki palung Jawa di daerah antara garis bujur 112° – 115° BT yang ditandai oleh mendangkalnya palung di daerah tersebut (Gambar-1 B).

Roo Rise yang terbesar, juga berhasil dikenali banyak gunung bawah-laut lainnya dengan diameter lebih dari 10 km dan dalam berbagai tahap penunjaman, mulai dari yang sedang menunjam sampai yang menunjam sepenuhnya ke dalam palung (Gambar-1 D, dan E). Kedalaman palungnya berkisar antara <5600> 7000 m dengan bagian terdalam terletak di sebelah timur 111° BT dan antara 115° dan 119° BT. Gambar-1 D menunjukkan hasil pemetaan pada jalur palungnya. Sepuluh gunung bawah-laut berhasil dikenali dengan dimensi berkisar mulai dari <10>

Dinamika Palung Jawa: Distribusi spasial dan temporal seismisitas

Palung merupakan tempat menunjamnya lempeng samudera. Selama penunjaman berlangsung, lempeng samudera bergesekan dengan lempeng yang menumpang diatasnya. Gesekan antar lempeng ini menimbulkan aktifitas seismik atau gempa tektonik yang bersumber di permukaan lempeng yang menunjam. Kedalaman sumber gempa tergantung jarak horisontalnya terhadap sumbu palung, makin menjauhi palung ke arah daratan sumber gempa akan semakin dalam (deep earthquke) dan sebaliknya mendekat ke palung gempanya merupakan gempa dangkal (shallow earthquake) (Gambar-2 B). Oleh karena itu distribusi aktifitas seismik secara spasial dan temporal di suatu wilayah mencerminkan dinamika palungnya.

Dengan menggunakan dua basis data, NOAA hypocenter data file (mulai Januari 1900 sampai Mei 1981) dan ISC data file (mulai Januari 1971 sampai Desember 1983), Ghose dan Oike (1988) mengevaluasi distribusi spasial dan temporal aktifitas seismik sepanjang busur Sunda.

Berdasarkan peta distribusi seismisitas (Gambar-3A) dapat diidentifikasi lokasi-lokasi yang paling sering mengalami gempa (ditunjukkan oleh kerapatan titik gempa yang tinggi). Lokasi-lokasi ini terdapat di ujung utara Sumatra, di utara pulau Simeuleu, tenggara Nias, ujung selatan pulau Siberut, selatan Jawa Barat, di selatan Jawa antara 107°-110° BT, dan di baratdaya Sumba. Yang menarik, di Sumatra ternyata seismisitas dangkal yang bersumber dari palung tidak banyak melampar ke daratan (inland), sebaliknya di Jawa secara keseluruhan daratan pulau Jawa lebih sering mengalami gempa dangkal.

Dua faktor penyebabnya kemungkinan adalah: Pertama, sumber gempa dangkal di Sumatra lebih berasosiasi dengan aktifitas sesar-mendatar Sumatra; sedangkan di Jawa tidak terdapatnya suatu sistem sesar utama mengakibatkan gempa dangkal yang terjadi berasosiasi dengan aktifitas penunjaman lempeng di palung sehingga lebih mungkin ditransmisikan ke seluruh pulaunya.

Kedua, jarak palung ke daratan di Sumatra lebih jauh dibandingkan dengan yang di Jawa. Sementara itu jalur gunung-api aktif (yang biasanya berkaitan dengan kedalaman zona subduksi sekitar 100 km) di pulau Jawa terletak di bagian tengahnya, sedangkan di Sumatra jalur gunung-api aktifnya terletak di sisi barat dekat dengan pantai Samudera India. Hal ini menyebabkan aktifitas seismik di bagian kontinen yang dangkal lebih besar di Jawa daripada di Sumatra.

Kenampakan lain yang menarik perhatian dari Gambar-3A adalah terdapatnya “zona tenang” (silent zone) atau seismic gap di selatan Jawa di sekitar garis bujur 110° BT. Daerah zona tenang secara seismik ini memiliki lebar sekitar 75 km berarah utara-selatan terhadap palung Jawa. Aktifitas seismik kecil mungkin terjadi juga di silent zone ini, namun absennya gempa dengan magnitude >4 (bahkan di daerah sumbu palungnya) merupakan suatu fenomena yang harus dicermati.

Gambar-3B merupakan plot peristiwa gempa dengan magnitude >6 berdasarkan NOAA Data File. Peta ini memperlihatkan sejumlah peristiwa gempa di palung Sumatra yang secara umum jauh lebih besar kekuatannya dibandingkan dengan yang terjadi di Jawa. Ini menunjukkan gaya gesekan antar-lempeng lebih besar di Sumatra. Meskipun demikian, dua gempa besar dengan magnitude >8 terjadi juga di selatan Jawa yang menunjukkan secara lokal adanya zona tegasan kompresif yang tinggi di wilayah ini.

Untuk mengetahui apakah yang mendominasi dinamika penunjaman lempeng di tiga wilayah, Sumatra, Jawa, dan Nusa Tenggara, adalah faktor tektonik yang bersifat lokal atau regional, Ghose dan Oike (1988) mengevaluasi variasi temporal (menurut waktu kejadian) seismisitas di ketiga wilayah tersebut. Gambar-3C menunjukkan distribusi temporal gempa-gempa berkekuatan 6 atau lebih selama kurun waktu seabad (dari tahun 1900 sampai Mei 1981).

Pada gambar ini nampak bahwa hubungan antara banyaknya (N) peristiwa gempa dengan magnitude >6 terhadap waktu secara keseluruhan menunjukkan pola yang hampir mirip di ketiga wilayah tektonik Sumatra, Jawa, dan Nusa Tenggara. Antara tahun 1935-1940, jumlah gempa cenderung meningkat. Kemudian dari tahun 1940 sampai sekitar 1960, dalam kurun 20 tahun, terjadi sedikit gempa besar di seluruh ketiga segment Busur Sunda. Selanjutnya sampai Mei 1981, aktifitas seismik meningkat lagi. Kemiripan pola temporal seismisitasnya ini membuktikan bahwa variasi tegasan tektonik (tegasan kompresif akibat penunjaman lempeng Samudera India-Australia ke bawah Asia Tenggara) menurut waktu untuk ketiga segment busur Sunda adalah sama, dan mengontrol secara keseluruhan pola temporal jangka panjangnya.

Dalam jangka waktu yang panjang ini dinamika subduksi menimbulkan efek lokal yang berbeda-beda tergantung dari kondisi interaksi lempeng di masing-masing segment, misalnya pada Gambar-3D, dalam kurun waktu yang sama, yakni dari tahun 1900 sampai 1981, jumlah atau frekuensi gempa di Sumatra jauh lebih banyak dibandingkan yang terjadi di Jawa maupun di Nusa Tenggara. Dari sini dapat disimpulkan bahwa walaupun kondisi geodinamiknya berbeda secara spasial, bagi busur Sunda secara keseluruhan, periode naik-turunnya aktifitas gempa tidak dipengaruhi unsur spasialnya (atau lokasinya).

Waspada terhadap gejala seismic gap di selatan Jawa

Uraian tentang dinamika Palung Jawa dan distribusi seismisitas diatas memunculkan beberapa hal yang perlu diwaspadai berkaitan dengan sifat aktifitas seismik atau gempa yang bersumber di palung Jawa selatan. Pada prinsipnya gempa tektonik terjadi karena pelepasan akumulasi energi pada batuan (kerak bumi) yang disebabkan oleh interaksi lempeng litosferik (lempeng benua dan lempeng samudera).

Semakin tinggi akumulasi energi (strain) maka akan semakin besar gempa yang terjadi.
Fisiografi Palung Jawa selatan memungkinkan terakumulasinya energi (strain) yang tinggi terutama karena kondisi lantai samuderanya yang tidak rata dengan terdapatnya sejumlah seamount (dengan diameter antara 10 sampai 60 km) yang telah menunjam di palungnya disamping hadirnya Roo Rise sebagai seamount yang terbesar yang terletak di selatannya.

Klasifikasi Cloos (1993) tentang hadirnya material litosferik di zona tunjaman yang dapat menimbulkan orogenic collision (tumbukan orogenik) dan mengganggu proses penunjaman menyebutkan bahwa seamount seukuran Hawaii (tinggi > 8 km) merupakan ukuran ideal yang dapat menghentikan laju penunjaman, namun yang berukuran tinggi >1-2 km (seperti ukuran Roo Rise) juga dapat menyebabkan gangguan yang permanen terhadap proses penunjamannya dan mengakibatkan tingginya akumulasi energi di dalam palungnya.

Frekuensi atau banyaknya gempa yang terjadi di Sumatra jauh lebih tinggi daripada di Jawa. Di Jawa aktifitas seismik relatif lebih tenang sehingga Ghose and Oike (1988) menengarai terdapatnya silent zone atau seismic gap di sekitar garis bujur 110° BT di sekitar palung Jawa selatan yang berdekatan dengan lokasi Roo Rise. Ketenangan daerah seismic gap harus diwaspadai karena kemungkinan besar disini sedang berlangsung akumulasi energi yang tinggi di sumbu palungnya karena laju penunjaman lempeng samuderanya terhambat oleh morfologi bawah-laut seperti seamount. Sekali akumulasi energi yang tinggi ini terlepas maka gempa yang dihasilkan akan memiliki kekuatan yang besar dan dangkal (tidak jauh dari kedalaman palungnya).

Referensi Artikel :

Carolus Prasetyadi dan Sutanto @ jurnalkapaiedisi43-paper3

Cloos, M., 1993, Lithospheric buoyancy and collisional orogenesis: Subduction of oceanic plateaus, continental margins, island arcs, spreading ridges, and seamounts, Geological Society of American Bulletin, v.105, p.715-737.

Ghose, R., and Oike, K., 1988, Characteristics of seismicity distribution along the Sunda arc: Some new observations, Bull. Disas. Prev. Inst., Kyoto Univ., Vol. 38, Part 2, No. 332.

Masson, D.G.; Parson, L.M.; Milsom, L.; Nichols, G.; Sikumbang, N.; Dwiyanto, B.; and Kallagher, H., 1990, Subduction of seamounts at the Java trench: a view with long-range sidescan sonar, Tectonophysics, 185 (1990) 51-65, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam.

Zen, M.T., 1983, Krakatau and the tectonic importance of Sunda Strait, Buletin Jurusan Geologi, Vol. 12, pp. 9-22.