BAB III METODOLOGI PENELITIAN -...

41

Almira Anissofira , 2013 Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi Relatif Kasus Gempa Mikro Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Pengumpulan Data

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis membutuhkan data sebagai input

untuk dianalisis lebih lanjut. Data yang diperoleh penulis adalah data sekunder

dari PT. Pertamina Geothermal Energy

1. Data

5 (lima) stasiun MEQ di Lapangan panas bumi “X” telah beroperasi

(Gambar 3.4) telah merekam ratusan event gempa. Data yang digunakan pada

penelitian ini adalah data gempa yang terekam oleh seismometer pada stasiun

MEQ yang dipasang di sekitar daerah penelitian di Lapangan panas bumi “X”,

yaitu data gempa selama bulan September 2011-Mei 2012. Tercatat terdapat 430

event gempa yang terekam oleh seismometer di Lapangan panas bumi “X”. Dari

sejumlah gempa yang tercatat ada 235 event gempa regional (gempa jauh) dengan

selisih waktu tiba gelombang P dan S ( ) berkisar 10 – 50 detik, dan 195

event gempa lokal (gempa mikro) dengan selisih waktu tiba gelombang P dan S

( ) berkisar 1 – 3 detik, dengan magnitudo berkisar 0 – 3 SR.

2. Pemilihan Data

Data yang diperoleh dari PT. PGE terdapat data gempa lokal (gempa mikro)

dan regional (gempa jauh). Data gempa yang digunakan dalam penelitian ini

adalah gempa mikro. Gempa mikro (gempa lokal) mempunyai klasifikasi sebagai

berikut:

a. Bentuk getaran gempa pendek

b. Getaran tiba-tiba dan tidak begitu lama (karena jaraknya dekat, getaran

gelombang akan sampai di stasiun dalam waktu yang relatif cepat)

42


c. Memiliki magnitudo yang kecil 3 SR

d. Kedalaman hiposenter relatif dangkal

e. Selisih arrival time (waktu tiba) gelombang primer (P-wave) dan

gelombang sekunder (S-wave) kecil, durasi pendek ( 3sekon).

Gambar 3.1 Diagram perbandingan jumlah data gempa lokal, gempa regional,

dan noise.

Sedangkan gempa regional (jauh) mempunyai klasifikasi sebagai berikut:

a. Bentuk getaran panjang

b. Getaran tiba-tiba dan lama (karena jaraknya jauh, getaran gelombang akan

sampai di stasiun dalam waktu relatif lambat)

c. Magnitudo relatif besar ( 3 SR)

d. Dikarenakan gempa jauh sebagian besar ditimbulkan oleh aktivitas

tektonik dalam bumi, maka kedalaman hiposenter relatif lebih dalam ( 4

km)

e. Selisih arrival time (waktu tiba) gelombang P dan gelombang S lama,

durasi panjang ( 3 sekon)

Data gempa mikro yang masih berupa RAW data digabungkan dengan

koordinat stasiun MEQ dan model kecepatan 1-D kemudian diolah untuk

mengetahui letak dari hiposenter dari event gempa mikro yang terekam.

Series1; Gempa

regional ; 235; 50%

Series1; Gempa

lokal ; 195; 41%

Series1; Noise; 41; 9%

Gempa regional

Gempa lokal

Noise

43


2. RAW Data

Pada Gambar 3.2 merupakan contoh dari RAW data yang dipakai dalam

penelitian ini. RAW data tersebut ditampilkan dalam display waveform dan pick

windows dalam software Seisplus. Pada Gambar 3.2 menunjukkan gelombang

gempa yang diterima oleh semua stasiun pengamat MEQ, sedangkan pada

Gambar 3.3 menunjukkan gelombang gempa pada salah satu stasiun pengamat

MEQ.

Gambar 3.2 Contoh display waveform dari event gempa mikro di semua stasiun

pada program Seisplus (Sumber: PT. PGE).

44


Gambar 3.3 Contoh pick windows pada software Seisplus (Sumber: PT.PGE).

3. Koordinat Stasiun

Dibawah ini adalah lokasi stasiun monitoring microearthquake (MEQ)

yang terdapat di Lapangan panas bumi “X”.

Gambar 3.4 Konfigurasi pesebaran stasiun pengamat MEQ di Lapangan panas

bumi “X” (Sumber: PT. PGE).

Terdapat 5 (lima) buah stasiun pengamat yang beroperasi di Lapangan

panas bumi “X”. Penempatan stasiun monitoring MEQ disusun berdasarkan

45


metode lingkaran. Metode lingkaran ini menggunakan asumsi bahwa kasus

lapisan bawah permukaan adalah homogen, dan masih berlaku dalam medium

heterogen tapi harus berupa lapisan horizontal. Cara ini akan dengan mudah

diperluas dalam kasus bumi bulat (Afnimar, 2009).

3 (tiga) stasin pengamat dipasang didalam area Lapangan Panas Bumi “X”,

sedangkan 2 (dua) stasiun pengamat lainnya dipasang di luar area Lapangan Panas

Bumi “X”. Hal ini dimaksudkan supaya konfigurasi letak stasiun pengamat dapat

meng-cover (melingkupi) seluruh event yang terjadi di sekitar Lapangan Panas

Bumi “X”. Selain itu, diharapkan susunan ini dapat menangkap koreksi (error)

vertikal dan koreksi horizontal. Pada penelitian ini, gempa mikro terekam minimal

oleh 4 (empat) stasiun pengamat.

Gambar 3.5 Penentuan episenter dengan metode lingkaran

(edukasi.kompasiana.com).

Berikut ini adalah daftar stasiun pengamat MEQ yang beroperasi di

Lapangan panas bumi “X”.

46


Tabel 3.1 Daftar Stasiun Pengamat MEQ di Lapangan panas bumi “X”

No Nama Stasiun Koordinat Stasiun (UTM)

Latitude Longitude

1 ST-01 806xxx.47xx 920xx.52xx

2 ST-02 808xxx.05xx 920xx.32xx

3 ST-03 809xxx.61xx 920xxx.73xx

4 ST-05 806xxx.23xx 920xxx.49xx

5 ST-06 812xxx.04xx 920xxx.61xx

4. Model Kecepatan 1-D

Dibawah ini adalah tabel data model kecepatan 1-D (satu dimensi) yang

diperoleh dari PT. Pertamina Geothermal Energy. Data ini sebagai input

(masukan) untuk metode penentuan lokasi hiposenter SED. Data ini berdasarkan

data petrofisik batuan rata-rata. Bisa dilihat pada diagram alir metode SED di

Gambar 2.12, model kecepatan 1-D dibutuhkan untuk menghitung dan

dengan versi calculation (perhitungan) dengan melakukan forward modeling

(pemodelan ke depan). Persamaan gelombang dengan input hiposenter tebakan

(hipotesis) dan model kecepatan 1-D yang kemudian dibandingkan dengan data

observasi (data picking waktu kedatangan gelombang p dan s) dan diproses secara

iterasi sehingga menghasilkan nilai error residual yang terkecil. Proses iterasi

tidak akan bisa dilakukan bila tidak ada model kecepatan 1-D.

Berikut ini adalah tabel model kecepatan 1D (satu dimensi) dari Lapangan

panas bumi “X”

47


Tabel 3.2. Model Kecepatan 1-D

Lapisan Kecepatan (km/s) Ketebalan (km)

1 2,95 0,5

2 3,20 0,2

3 3,50 0,3

4 3,82 0,5

5 4,50 0,5

6 4,80 0,9

7 5,80 2,5

8 6,70 20,0

9 8,00 30,0

B. Metode Pengolahan Data

Tahapan dalam pengolahan data gempa mikro dalam penelitian ini seperti

pada diagram alir penelitian pada Gambar 3.6 . Dari diagram tersebut terlihat

terdapat dua tahapan pengolahan data dan 1 tahapan verifikasi data yang nantinya

menjadi bagian dari interpretasi data. Dua tahapan pengolahan data tersebut

diantaranya tahapan metode SED dan DD. Kemudian 1 tahapan verifikasi data

adalah pemetaan struktur patahan 3D menggunakan software Petrel.

48


SEISPLUS

ph2dt

hypoDD

PETREL

Gambar 3.6 Diagram alur penelitian.

Lokasi (relatif) akhir hiposenter

Interpretasi Struktur Patahan

Pemetaan 3D hiposenter hasil DD

Event terpilih

Koordinat lokasi event gempa yang sudah terelokasi

Lokasi DD

Clustering

Parameter input hypoDD

Penyusunan format input data hypoDD

RAW Data + Koordinat Stasiun + Model kecepatan 1-D

Lokasi SED

Studi

Literatur Klasifikasi RAW Data

Pemilihan Data

Pengolahan Data

49


1. Single Event Determination (SED)

Tahapan pertama dalam penentuan hiposenter gempa mikro adalah metode

Single Event Determination (SED). Dalam metode SED ini penulis menggunakan

software (perangkat lunak) Seisplus. Pada tahapan SED, hal yang harus dilakukan

pada RAW data gempa mikro adalah melakukan picking data. Dalam hal ini

software Seisplus sebenarnya dapat melakukan autopicking, tetapi kualitas

picking yang dihasilkan dari autopicking tidak terlalu baik dan akurat. Saat

autopicking, program menganggap dalam satu RAW data hanya terdapat satu

kejadian gempa, padahal di lain hal, dalam satu RAW data bisa saja terdapat

beberapa event gempa yang bisa ditrimming (potong) menjadi beberapa gempa

mikro, maka dari itu penulis melakukan manual data picking dalam hal ini.

a. Picking data

Tahapan dalam picking data diantaranya, trimming event, picking

penentuan jenis gelombang, dan penentuan pembobotan picking. Tahapan

pertama adalah trimming event yaitu, proses pemotongan durasi waktu sinyal

dari masing masing file event. Tujuannya agar seluruh sinyal yang telah dipilih

dari semua stasiun dapat dipotong durasinya sesuai durasi gempanya kemudian

dapat dilakukan analisis sinyal berdasarkan durasi gempa, juga mempermudah

saat melakukan manual picking. Dalam proses ini, pemilihan sinyal masih

sangat subjektif, yaitu berdasarkan bentuk yang menyerupai sinyal

mikroseismik (Geotech Instrument, 2003).

Tahapan selanjutnya adalah picking jenis gelombang gempa. Dalam

tahapan ini waveform gempa yang sudah di trimming harus ditentukan arrival

time (waktu tiba) gelombang P dan arrival time gelombang S nya. Pada

program Seisplus untuk picking arrival time gelombang P dilakukan pada

komponen vertikal (v) sedangkan untuk gelombang S dilakukan pada

komponen horizontal northing (n) atau easting (e).

Arrival time gelombang P lebih mudah diketahui dibanding gelombang S

dikarenakan gelombang P muncul pertama kali dan terlihat jelas ketika

50


munculnya fluktuasi gelombang dengan amplitudo yang besar dibanding

gelombang noise. Lain halnya dengan gelombang S, kedatangan gelombang S

lumayan sulit diidentifikasi karena fluktuasi amplitudo dari gelombang S tidak

signifikan seperti gelombang P, diperlukan ketelitian yang lebih besar saat

menentukan picking waktu kedatangan gelombang S. Sedangkan untuk

menentukan coda (akhir) dari gelombang event gempa mikro yaitu dengan

melihat satuan count peak pada display, bila satuan count peak/ amplitudo nya

semakin mengecil dan hampir sama dengan amplitudo sebelum datangnya

gelombang P, hal itu menandakan event gempa mikro sudah berakhir.

Tahapan terakhir adalah menentukan tingkat pembobotan dalam picking,

hal ini dibutuhkan untuk memberikan hasil yang memiliki nilai keyakinan

tinggi dalam menentukan waktu kedatangan gelombang, dalam program

Seisplus terdapat rentang pembobotan dari 0 sampai 4. Nilai 0 merupakan nilai

pembobotan tertinggi sedangkan 4 adalah nilai pembobotan terendah.

Gambar 3.7 Contoh pick windows gempa mikro pada program Seisplus (Sumber:

PT. PGE).

51


b. Lokasi Hiposenter SED

Hasil dari picking data menggunakan metode SED menghasilkan sebuah

lokasi hiposenter yang terlihat pada Gambar 3.8. Pada tampilan windows

tersebut terdapat informasi origin time ( ), nilai hiposenter awal ( ),

kedalaman (km), magnitudo, RMS, dan juga waktu kedatangan gelombang

gempa di tiap stasiun. Lokasi hiposenter hasil SED inilah yang kemudian di

plot di Software Petrel dan dicocokkan dengan faktor-faktor geologi setempat.

Berikut ini adalah salah satu contoh hasil prosessing model yang bermuatkan

informasi mengenai hiposenter gempa.

Gambar 3.8 Windows hasil picking data menggunakan metode SED pada

program Seisplus (Sumber: PT. PGE).

2. Double Difference (DD)

Dalam penelitian ini, metode yang digunakan untuk merelokasi hiposenter

gempa mikro, Double Difference, menggunakan program hypoDD (Waldhauser

and Ellsworth, 2000). Program hypoDD merupakan program berbasis Fortran

yang dijalankan dalam operating system Linux/Unix. Input dari program

52


hypoDD ini adalah event-event gempa mikro hasil dari SED. Event-event gempa

mikro hasil SED disusun sesuai format hypoDD. Berikut format input dalam

program ph2dt dan hypoDD.

Gambar 3.9 Contoh format input yang digunakan untuk program ph2dt dan

hypoDD.

Sebelum memasuki program hypoDD, event-event MEQ yang telah

disusun seperti format pada Gambar 3.9 terlebih dahulu melalui proses

pemilihan event yang layak untuk di relokasi dengan program hypoDD

menggunakan program ph2dt. Ph2dt akan menyortir event-event yang

terlokalisasi dalam satu cluster yang sama berdasarkan jarak antar event-event

gempa. Perlu diingat, untuk memudahkan dalam proses pengolahan data,

pastikan event-event yang masuk ke dalam proses ph2dt berasal dari satu cluster

yang sama, sehingga pada output (keluaran) dari ph2dt tidak banyak event yang

terreduksi. Gambar 3.10 menunjukkan tampilan saat proses ph2dt.

53


Gambar 3.10 Tampilan output windows dan prosessing ph2dt pada sistem

operasi Linux.

Hasil output menggunakan program ph2dt adalah file-file yang

dibutuhkan untuk mengolah data menggunakan program hypoDD, yaitu

diantaranya file dt.ct, event.dat, event.sel, dan ph2dt.log. Output ph2dt tersebut

kemudian dijadikan sebagai input untuk diproses menggunakan program

hypoDD.

Parameter input untuk hypoDD diantaranya adalah

1) WTCTP

Pembobotan yang berasal dari gelombang P, nilai pembobotan ini bisa diatur

supaya jumlah event yang terelokasi menjadi optimum.

54


2) WTCTS

Pembobotan yang berasal dari gelombang S, nilai pembobotan ini bisa diatur

supaya jumlah event yang terelokasi menjadi optimum.

3) WDCT

Jarak antar event yang berdekatan dalam satu cluster, nilai WDCT ini dapat

diatur bergantung dari keadaan event tiap clusternya.

4) Model kecepatan 1-D

Nilai model kecepatan 1-D yang dipakai pada saat proses SED, kembali

digunakan sebagai parameter input untuk di dalam hypoDD.

Dikarenakan proses pengolahan data menggunakan ph2dt dan hypoDD

dilakukan tiap cluster, sehingga proses ph2dt dan hypoDD diulang kembali

sampai semua cluster terproses dan menghasilkan lokasi hiposenter yang baru.

Gambar 3.11 menunjukkan tampilan saat proses menggunakan program

hypoDD.

55


Gambar 3.11 Tampilan output windows dan prosessing hypoDD pada sistem

operasi Linux.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN -...

Documents

Transcript of BAB III METODOLOGI PENELITIAN -...