1

FENOMENA ELEKTROKINETIK DALAM SEISMOELEKTRIK

DAN PENGOLAHAN DATANYA

DENGAN MENGGUNAKAN METODE PENGURANGAN BLOK

Tugas Akhir

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Program Studi Fisika

Institut Teknologi Bandung

oleh

HARIYANTO SALLE KARURUNG

10202068

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

2

(halaman ini sengaja dikosongkan)

3

ABSTRACT

ELECTROKINETIC EFFECT IN SEISMOELECTRIC AND ITS DATA PROCESSING

BY USING BLOCK SUBTRACTION METHOD

by

HARIYANTO SALLE KARURUNG

10202068

Seismoelectric is a geophysical method that uses mechanic energy conversion phenomena

and becomes electric energy or electromagnetic through a specific conversion mechanism

(i.e. electrokinetic effect).

A seismoelectric measurement had been done using single channel (a dipole antenna) and

obtained signal records in the traces. By using block subtraction’s method, these recorded

signals were processed to suppress the noise. In this final project used some signal processing

tools as Microsoft Excel and MATLAB Signal Processing Toolbox.

The physical parameters which were measured during data acquisition were amplitude and

time. After processing, it can be obtained the relation between these parameters with the

others i.e. porosity, permeability, and materials’ density in subsurface. These seismoelectric

signals carried information about subsurface and useful to understand it, mainly about

interface boundaries.

Keywords: electrokinetic effect, noise, block subtraction, porosity, permeability, density.

4

ABSTRAK

FENOMENA ELEKTROKINETIK DALAM SEISMOELEKTRIK

DAN PENGOLAHAN DATANYA

DENGAN MENGGUNAKAN METODE PENGURANGAN BLOK

oleh

HARIYANTO SALLE KARURUNG

10202068

Seismoelektrik adalah gejala bawah permukaan bumi yang memanfaatkan fenomena konversi

energi mekanik menjadi energi listrik atau elektromagnetik melalui mekanisme konversi

tertentu (efek elektrokinetik). Dalam tugas akhir ini telah dilakukan pengukuran

seismoelektrik dengan menggunakan single channel (antena dipol) dan diperoleh rekaman

sinyal dalam bentuk trace-trace sinyal. Dengan menggunakan metode pengurangan blok,

sinyal-sinyal yang terekam kemudian diolah untuk menekan noise yang juga ikut terekam.

Dalam tugas akhir ini akan digunakan beberapa tools pengolahan sinyal seperti Microsoft

Excel dan MATLAB Signal Processing Toolbox.

Adapun parameter-parameter fisis yang diukur selama pengambilan data antara lain

amplitudo terhadap waktu. Setelah pengolahan data akan diperoleh hubungan antar-besaran

fisis yang lain yaitu porositas, permeabilitas, dan densitas material-material bawah

permukaan. Sinyal-sinyal seismoelektrik ini mengandung informasi bawah permukaan yang

diobservasi dan berguna untuk mengetahui kondisi bawah permukaan terutama mengenai

bidang batas antarlapisan.

Kata kunci: efek elektrokinetik, noise, pengurangan blok, porositas, permeabilitas, densitas.

5

(halaman ini sengaja dikosongkan)

6

DAFTAR ISI

Abstract i

Abstrak ii

Kata Pengantar iii

Daftar Isi v

Daftar Gambar vii

Daftar Lampiran ix

Daftar Simbol x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah 1

1.2 Ruang Lingkup Kajian 3

1.3 Tujuan Penulisan 4

1.4 Anggapan Dasar 4

1.5 Metode dan Teknik Pengumpulan Data 5

1.6 Sistematika Penulisan 5

BAB II DASAR TEORI SEISMOELEKTRIK

2.1 Fenomena Seismoelektrik Akibat Efek Elektrokinetik 6

2.2 Karakteristik Gelombang Seismoelektrik 8

2.3 Persamaan-Persamaan Pengendali (Governing Equations)

Kopling Elektromagnetik dan Elastik Pada Batuan Berpori

Jenuh Tersaturasi Fluida 10

7

BAB III METODE PENGAMBILAN

DAN PENGOLAHAN DATA SEISMOELEKTRIK

3.1 Metode Pengambilan Data Lapangan 19

3.2 Metode Pengolahan Data 21

3.3 Pengolahan Data Digital 27

BAB IV HASIL PENGUKURAN LAPANGAN, PENGOLAHAN,

DAN ANALISIS DATA SEISMOELEKTRIK

4.1 Data Hasil Pengukuran 31

4.2 Pengolahan Data 34

4.3 Analisis Keseluruhan Trace 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 41

5.2 Saran 41

DAFTAR PUSTAKA 43

LAMPIRAN-LAMPIRAN 44

8

DAFTAR GAMBAR

Gbr.

2.1 Fenomena seismoelektrik yang disebabkan oleh pemisahan muatan 7

2.2 Medan koseismik dari gelombang P (akibat akumulasi muatan “+” dan “-“) 8

2.3 Diagram konversi seismoelektrik pada bidang batas 8

2.4 Respon bidang batas yang terbentuk ketika gelombang P mengenai bidang batas 9

2.5 Gambaran skematik dari “medan langsung” seismoelektrik 10

3.1 Konfigurasi sumber-penerima pada pengukuran seismoelektrik 20

3.2 Gambaran metode pengurangan blok 25

4.1 Sinyal seismoelektrik rekaman 1 dan hasil FFT-nya 31

4.2 Sinyal seismoelektrik rekaman 2 dan hasil FFT-nya 31

4.3 Sinyal seismoelektrik rekaman 3 dan hasil FFT-nya 32

4.4 Sinyal seismoelektrik rekaman 4 dan hasil FFT-nya 32

4.5 Sinyal seismoelektrik rekaman 5 dan hasil FFT-nya 32

4.6 Sinyal seismoelektrik rekaman 6 dan hasil FFT-nya 32

4.7 Sinyal seismoelektrik rekaman 7 dan hasil FFT-nya 33

4.8 Sinyal seismoelektrik rekaman 8 dan hasil FFT-nya 33

4.9 Proses pengurangan blok pada rekaman 1 35

4.10 Proses pengurangan blok pada rekaman 2 35

4.11 Proses pengurangan blok pada rekaman 3 36

4.12 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 1 dan hasil FFT-nya 37

4.13 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 2 dan hasil FFT-nya 37

9

Gbr.

4.14 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 3 dan hasil FFT-nya 37

4.15 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 4 dan hasil FFT-nya 37

4.16 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 5 dan hasil FFT-nya 38

4.17 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 6 dan hasil FFT-nya 38

4.18 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 7 dan hasil FFT-nya 38

4.19 Hasil pengolahan sinyal seismoelektrik rekaman 8 dan hasil FFT-nya 38

A Komposisi dan spesifikasi porous pot 44

10

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

A Alat dan Bahan 44

B Sejarah Perkembangan Metode Seismoelektrik dan Aplikasinya

Dalam Eksplorasi Geofisika 46

C Data Rekaman Sinyal Setiap Trace dan Pengurangan Blok 51

11

DAFTAR SIMBOL

τt bulk tensor tegangan

pf tekanan fluida

uv perpindahan seismik pada matriks batuan

wv perpindahan relatif fluida terhadap matriks

Fv

faktor sumber seismik

It

tensor identitas

ρ densitas bulk medium

ρf densitas fluida

ρs densitas matriks batuan

η viskositas fluida pada rongga

ω frekuensi sudut (angular) gelombang

k (ω) permeabilitas medium

KG modulus bulk Gassmann

G modulus geser

C, M, H modulus-modulus Biot

φ/φ porositas medium

Kfr modulus kerangka bulk butiran

Kf modulus fluida pengisi batuan berpori

Ks modulus butiran batuan

Jv

rapat arus listrik

Dv

perpindahan elektrik

Ev

medan listrik

12

Hv

medan magnetik

Bv

induksi magnetik

Cv

faktor sumber berupa rapat arus injeksi

εo permitivitas listrik vakum

μo permeabilitas magnetik vakum

κ konstanta dielektrik medium

κf konstanta dielektrik relatif fluida

κs konstanta dielektrik relatif fasa padatan

α∞ turtuositas medium

L koefisien kopling elektromagnetik

σ (ω) konduktivitas listrik medium

13

(halaman ini sengaja dikosongkan)