Isi Dari Praktikum Seismik Refraksi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Metode seismik merupakan salah satu bagian dari metode geofisika aktif,

dimana dalam penyelidikannnya dilapangan metode ini menggunakan sumber

source (palu, dinamit, dll) dalam menghasilkan gelombang. Gelombang akan

bergerak setelah sumber memberikan gangguan, setelah itu sebagian gelombang

akan dipantulkan dan sebagian lagi dibiaskan sesuai dengan perbedaan kecepatan

yang terjadi pada tiap lapisan. Berdasarkan fungsi waktu dapat menentukan

jumlah lapisan atau struktur yang ada di bawah permukaan.

Waktu jalar gelombang yan berada di bawah permukaan dari posisi sumber

ke penerima pada berbagai jarak tertentu merupakan dasar dari perhitungan pada

seismik bias. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah source memberikan

gangguan (first break) diabaikan, sehingga sebenarnya hanya data first break saja

yang dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh cepat

rambat gelombang dalam medium.

Sedangkan dalam seismik pantul, lebih menganalisis energi yang pertama

datang setelah getaran diberikan. Gelombang yang terpantulkan merupakan

gambaran dari bawah permukaan bumi. Analisis yang dipergunakan dapat

disamakan dengan ‘echo sounding’ pada teknologi bawah air, kapal, dan sistem

radar. Informasi yang direkam dalam mengetahui bawah permukaan adalah

amplitudo gelombang pantulnya. Profil bawah pada bumi berbeda-beda pada

setiap tempat, metode seismik refraksi dapat mengidentifikasi lapisan-lapisan

yang ada di bumi cukup terperinci.

1

I.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dari praktikum seismik refraksi acara metode T-X dan Intercept

Time ini adalah agar praktikan dapat mengerti, menguasai, dan memahami metode

T-X dan Intercept Time. Dan praktikan dapat mengerti dalam hal pembuatan

kurva dan profil kedalaman dari metode T-X Intercept Time tersebut secara

manual dan menggunakan software Microsoft excel berdasarkan data yang

diberikan. Tujuannya dari praktikum acara metode T-X Intercept Time yaitu

untuk dapat mengetahui ketebalan lapisan dan sketsa profil kedalaman dari data

seismik refraksi serta dapat membedakan keberagaman kecepatan gelombang

yang melintas di tiap lapisan..

2

BAB II

DASAR TEORI

II.1. Seismik Refraksi

Metode seismik merupakan salah satu metode yang sangat penting dan

banyak dipakai di dalam teknik geofisika. Hal ini disebabkan metode seismik

mempunyai ketepatan serta resolusi yang tinggi di dalam memodelkan struktur

geologi di bawah permukaan bumi. Dalam menentukan struktur geologi, metode

seismik dikategorikan ke dalam dua bagian yang besar yaitu seismik bias dangkal

(head wave or refrected seismic) dan seismik refleksi (reflected seismic). Seismik

refraksi efektif digunakan untuk penentuan struktur geologi yang dangkal sedang

seismik refleksi untuk struktur geologi yang dalam (tidak dibahas dalam makalah

ini).

Dasar teknik seismik dapat digambarkan sebagai berikut. Suatu sumber

gelombang dibangkitkan di permukaan bumi. Karena material bumi bersifat

elastik maka gelombang seismik yang terjadi akan dijalarkan ke dalam bumi

dalam berbagai arah. Pada bidang batas antar lapisan, gelombang ini sebagian

dipantulkan dan sebagian lain dibiaskan untuk diteruskan ke permukaan bumi.

Dipermukaan bumi gelombang tersebut diterima oleh serangkaian detektor

(geophone) yang umumnya disusun membentuk garis lurus dengan sumber

ledakan (profil line), kemudian dicatat/direkam oleh suatu alat seismogram.

Dengan mengetahui waktu tempuh gelombang dan jarak antar geophone dan

sumber ledakan, struktur lapisan geologi di bawah permukaan bumi dapat

diperkirakan berdasarkan besar kecepatannya.

Dalam memahami perambatan gelombang seismik di dalam bumi, perlu

mengambil beberapa asumsi untuk memudahkan penjabaran matematis dan

menyederhanakan pengertian fisisnya. Asumsi-asumsi tersebut antara lain;

Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan

gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-beda.

Makin bertambah kedalamannya, batuan lapisan akan semakin kompak.

3

Panjang gelombang seismik < ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan

setiap lapisan yang memenuhi syarat tersebut akan dapat terdeteksi.

Perambatan gelombang seismik dapat dipandang sebagai sinar, sehingga

mematuhi hukum-hukum dasar lintasan sinar di atas.

Pada bidang batas antar lapisan, gelombang seismik merambat dengan

kecepatan pada lapisan di bawahnya.

Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Bila gelombang elastik yang menjalar dalam medium bumi menemui

bidang batas perlapisan dengan elastisitas dan densitas yang berbeda, maka akan

terjadi pemantulan dan pembiasan gelombang tersebut. Bila kasusnya adalah

gelombang kompresi (gelombang P) maka terjadi empat gelombang yang berbeda

yaitu, gelombang P-refleksi (PP1), gelombang S-refleksi (PS1), gelombang P-

refraksi (PP2), gelombang S-refraksi (PS2). Dari hukum Snellius yang diterapkan

pada kasus tersebut diperoleh :

(1.1)

di mana :

VP1 = Kecepatan gelombang-P di medium 1

VP2 = Kecepatan gelombang-P di medium 2

VS1 = Kecepatan gelombang-S di medium 1

VS2 = Kecepatan gelombang-S di medium 2

4

Gambar II.1 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang

II.2. Metode T-X

Metode T-X merupakan salah satu cara yang dianggap paling sederhana dan

hasilnya relative cukup kasar, kedalaman lapisan diperoleh pada titik-titik tertentu

saja, namun pada system perlapisan yang cendrung homogeny dan relative rata

cara ini mampu memberikan hasil yang bisa diandalkan. (dengan kesalahan

relative kecil). Namun pada saat kondisi yang kompleks diperlukan cara

interpretasi lain yang lebh akurat. Metode ini terdiri dari dua macam, yaitu

Intercept Time Method (ITM) dan Critical Distance Method (CDM).

II.3. Metode Intercept Time

Metode Intercept Time atau Intercept Time Methode (ITM) merupakan

metode yang paling sederhana, hasilnya cukup kasar dan merupakan metode

paling dasar dalam pengolahan data seismik.

Asumsi yang digunakan metode ini adalah:

a. Lapisan homogen (kecepatan lapisa relatif seragam)

b. Bidang batas lapisan rata (tanpa undulasi)

Intercept time artinya waktu penjalaran gelombang seismik dari source ke

geophone secara tegak lurus (zero offset)

Pengolahan data seismic refraksi menggunakan metode ITM terdiri atas

dua macam:

a. Satu lapisan datar (Single Horizontal Layer)

b. Banyak Lapisan Datar (Multi Horizontal Layers)

5

II.3.1 Metode Intercept Time Satu Lapis

Gambar II.2 Kurva Travel Time dan penjalaran gelombang pada satu

lapisan

Gambar 3 menjelaskan bahwa titik O (source) dan R (geofon),

dan S-M-P-R merupakan jejak penjalaran gelombang refraksi, maka

persamaan waktu total (Tt) untuk satu lapisan dari sumber menuju

geofon yaitu,

Tt= OMV 1

+ MPV 2

+ PRV 1

(2.1)

Dapat disederhakan menjadi

Tt= X

V 2+ 2 Z cos ic

V 1 (2.2)

6

Berdasarkan defenisi Intercept Time (ti), maka X=0, maka Tt=ti,

sehingga ;

Tt= 2 Z cos ic

V 1 (2.3)

Maka, ketebalan lapisan pertama (Z1) dapat dicari dengan persamaan,

Z1= 12

t 1 v1

cos ic (2.4)

Persamaan Intercept Time (ti) sendiri yaitu:

ti= x−x1

x2−x1

=y− y1

y2− y1 (2.5)

Kecepatan lapisan pertama (V1) dan lapisan kedua (V2),

V1= 1

m1 dimana m1=

y1− y0

x1−x0 (2.6)

V2= 1

m2 dimana m2=

y2− y0

x2−x0 (2.7)

m1 dan m2 merupakan slope/ kemiringan tendensi waktu gelombang

lansung dan refraksi.Persamaan (2.6) dan (2.7) hanya berlaku bila

surveynya menggunakan penembakanan maju.

Dengan kata lain, kecepatan V1 didapat dari slope tendensi gelombang

lansung, sedangkan kecepatan V2 dari slope tendensi gelombang

refraksi pada grafik jarak vs waktu

7

II.3.2 Metode Intercept Time Banyak Lapis

v

Gambar II.3 Ilustrasi penjalaran gelombang seismik dua lapisan datar yang

berhubungan dengan kurva Jarak-Waktu

Gambar 4 menjelaskan bahwa titik O=Sumber (source) dan G=

geofon, dan O-M-M”-P”-P’-R’ = jejak penjalaran gelombang refraksi

lapisan ke dua, maka persamaan waktu total (Tt) untuk dua lapisan

mulai dari source menuju geofon yaitu,

Tt= SAV 1

+ ABV 2

+ BCV 3

+ CFV 1

(2.8)

Dapat disederhanakan menjadi:

Tt= XV 3

+2 Z2cos ic2

V 2+

2Z2 cos ic

V 1(2.9)

Berdasarkan Intercept time (ti), X=0, maka Tt=t12, sehingga :

8

V2>V1

V3>v2

Tt=t12=2 Z2cos ic 2

V 2+

2 Z2 cos ic

V 1 (2.10)

Maka, ketebalan lapisan kedua (Z2) dapat dicari dengan persamaan,

Z2V 2( t12−

2 Z1cos ic

V 1)

2 cos ic 2

(2.11)

Untuk lapisan yang lebih dari 2 lapisan Waktu total dicari dengan

persamaan:

Tt= XV n

+∑i−1

n−1 2Z1 cos ici

V i

(2.12)

Sedangkan untuk 3 lapisan datar, kedalaman Z1,Z2, dan Z3dapat dicari

dengan:

Z1=

t 12V 1

2cos (sin−1 V 1

V 2

) + 12

(2.13)

Z2=

ti 3−( cos(sin−1 V 1V 3

)

cos (sin−1 V 1V 2

))2 cos (sin−1 V 2

V 3

)

(2.14)

Z3=

ti 4−( cos (sin−1 V 1V 4

)

cos(sin−1 V 1V 2

) )−(2 Z2cos (sin−1 V 2V 3

)

V 2)

2 cos (sin−1 V 2

V 4

)

V 3 (2.15)

II.3.3 Metode Intercept Time Untuk Lapisan Miring

9

Bila reflektor mempunyai dip, maka:

a. Kecepatan pada kurva T-X bukan kecepatan sebenarnya (true

velocity), melainkan kecepatan semu (apparent velocity)

b. Membutuhkan dua jenis penembakan: Forward dan Reverse Shoot

c. Intercept time pada kedua penembakan berbeda, maka ketebalan

refraktor juga berbeda

Apparent Velocity ialah kecepatan yang merambat di sepanjang

bentangan geophone

Gambar 4. Skema perambatan gelombang pada lapisan miring dan

hubungannya dengan kurva T-X pada lapisan miring menggunakan forward

dan reverse shoot

Metode sebelumnya hanya menggunakan forward shooting,

sedangkan untuk aplikasi lapisan miring menggunakan forward

shooting dan reverse shooting. Pada gambar 4, titik A = sumber dan

10

B= geophone (forward shooting),sedangkan titik B= sumber dan A=

geophone (reverse shooting). Sumber energy di titik A menghasilkan

gelombang refraksi down-going (raypath A-M-P-B) , dan sumber

energi di titik B menghasilkan gelombang refraksi up-going (ray path

B-P-M-A).

Waktu rambat ABCD (Tt) pada lapisan miring sebagai berikut:

Tt= X cosαV 2

+( Za+Zb ) cosθc

V 1 (2.16)

Sedangkan waktu rambat Down-Dip dan Up-Dip:

Down-Dip Up-Dip

Td=X sin(θc+α)

V 1+

2Za cosθc

V 1= X

V d

+t a

Tu= X sin(θc−α)

V 1+

2 Za cosθc

V 1= X

V d

+t a (2.21)

Besar sudut kemiringan lapisan (α ¿ dan sudut kemiringan (θc), dapat

dicari dengan:

α= 12 [sin−1(V 1

V d)−sin−1(V 1

V 2)] dan

θc=12 [sin−1(V 1

V d)+sin−1(V 1

V 2)] (2.17)

Vd dan Vu merupakan kecepatan semu, didapat dengan:

Vd = V 1

sin(θc+α ) dan Vu = V 1

sin(θc−α ) (2.18)

11

Dimana, V1>Vd dan V1<Vu

Sedangkan persamaan Intercept Time pada lapisan miring (X=0)

antara lain:

Td=ttd=2 Zd cosθc

V 1 dan Tu=ttu=

2 Zucos θc

V 1 (2.19)

Sehingga, kedalaman di bawah sumber A (Za) dan sumber B (Zb)

dapat dicari menggunakan persamaan:

Za= 2t d V 1

2cos θ dan Zb=

2 tu V 1

2cos θ(2.20)

Berbeda dengan cara-cara sebelumnya, dengan mempertimbangkan

adanya kecepatan semu (Vapp), maka kecepatan V1 dan V2 dapat dicari

dengan persamaan,

V1= V 1up+V 1 down

2 (2.21)

V2= V 2 up+V 2 down

2 (2.22)

dimana,

V1up=x1−x0

y1− y0 dan V1down=

x1−x0

y1− y0(2.23)

Serta

V2up=x1−x1

y1− y1 dan V2down=

x1−x1

y1− y1(2.24)

12

Persamaan (2.26) dan (2.27) berlaku untuk semua metode yang

surveynya menggunakan kombinasi penembakan maju dan mundur

(forward dan reverse shooting).

13

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

III.1. Tabel Pengolahan Data

III.1.1. Metode Intercept Time Satu Lapis

Tabel III.1 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Satu Lapis

14

OFFSET TIME kedalaman(m) (ms) (m)

0 0 -7.0293334155 7.4 -7.029333415

10 18.2 -7.02933341515 23.1 -7.02933341520 29.3 -7.02933341525 38.2 -7.02933341530 42 -7.02933341535 45.5 -7.02933341540 49.2 -7.02933341545 50.2 -7.02933341550 54.8 -7.02933341555 59.9 -7.02933341560 63.4 -7.02933341565 66.8 -7.02933341570 69.4 -7.02933341575 72.3 -7.02933341580 79.4 -7.02933341585 82.6 -7.02933341590 85.39 -7.02933341595 89.34 -7.029333415

100 93.2 -7.029333415105 98.31 -7.029333415

Satu Lapis

Ti (ms) V1 (m/s) V2 (m/s) Ic (°) Cos Ic Z (m)18.705 654.45026 1330.8934 29.45485 0.870743 7.029333

III.1.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis

Tabel III.2 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Banyak Lapis

15

OFFSET TIME z1 z2(m) (ms) (m) (m)

0 0 -6.249345 -6.31799063 5.6 -6.249345 -6.31799066 8.9 -6.249345 -6.31799069 17.5 -6.249345 -6.3179906

12 20.1 -6.249345 -6.317990615 26.7 -6.249345 -6.317990618 32.2 -6.249345 -6.317990621 33.2 -6.249345 -6.317990624 34.6 -6.249345 -6.317990627 38 -6.249345 -6.317990630 40.2 -6.249345 -6.317990633 43.2 -6.249345 -6.317990636 44.8 -6.249345 -6.317990639 50 -6.249345 -6.317990642 51.2 -6.249345 -6.317990645 52.3 -6.249345 -6.317990648 55.6 -6.249345 -6.317990651 58.1 -6.249345 -6.317990654 59 -6.249345 -6.317990657 60.2 -6.249345 -6.317990660 61.4 -6.249345 -6.317990663 63 -6.249345 -6.3179906

BANYAK LAPIS

Ti1 (ms) Ti2 (ms) V1 (m/s) V2 (m/s) V3 (m/s) Ic1 (°) Ic2 (°) Cos Ic1 Cos Ic2 Z1 (m) Z2 (m)15.707 27.912 597.01493 903.01003 1846.15385 41.38678 29.28344 0.750264 0.872211 6.249345 6.317991

III.1.3. Metode Intercept Time Lapisan Miring

Tabel III.3 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Lapisan Miring

16

offset forward reverse Z(m) (ms) (ms) (m)

0 0 84.2 -16.45925 9.5 81.7 -15.8655

10 21.6 79.2 -15.271715 39.8 76.3 -14.67820 47.1 74.9 -14.084225 49.2 72.7 -13.490430 51.8 70.8 -12.896735 53.8 68.43 -12.302940 57.2 65.72 -11.709245 59.1 64.9 -11.115450 60.6 62.6 -10.521655 62.7 59.1 -9.9278760 64.56 58.2 -9.3341165 66.9 56.8 -8.7403570 68.3 53.5 -8.1465875 70.8 51.9 -7.5528280 71.7 49.1 -6.9590685 73.9 41.9 -6.365390 75.4 36.41 -5.7715495 76.9 20.8 -5.17778

100 79.8 9.7 -4.58402105 82.5 0 -3.99026

Lapisan Miring

TiD (ms) TiU (ms) V1d (m/s) V2d (m/s) V1u (m/s) V2u (m/s)79.117 15.996 424.62845 2401.1299 509.164969 2279.20228

V1rata(m/s) V2rata (m/s) Ic (°) θ (°) Zd (m) Zu (m)466.8967098 2340.166111 11.51664781 0.304125051 16.45924084 3.9902565

III.2. Perhitungan Manual


17


18


19

III.3. Hasil Pengolahan Data


Gambar III.1 Kurva T-X Metode Intercept Time Satu LapisGambar III.2 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Satu Lapis

20


Gambar III.3 Kurva T-X Metode Intercept Time Lapisan Banyak

Gambar III.4 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Lapisan Banyak

21


Gambar III.5 Kurva T-X Metode Intercept Time Lapisan Miring

Gambar III.6 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Lapisan Miring

22

III.4. Pembahasan


Pada metode Intercept Time satu lapisan memperlihatkan pengolahan

metode seismik refraksi dimana didapatkan satu lapisan. Gelombang refraksi

terjadi ketika offset berada pada 25 meter dan time saat 38.20 ms. Dari

perhitungan data sebelum gelombang ter refraksi didapatkan kecepatan

gelombang langsung sebesar 654.4503 m/s, sedangkan kecepatan gelombang

refraksi nya 1330.893 m/s. Didapatkan data ic juga sebesar 29.45485°, lalu cos ic

sebesar 0.870743. Dan akhirnya didapatkan tebal lapisan sebesar 7.029333 meter.


Dari pengolahan grafik menggunakan Microsoft Excel ditunjukkan banyak

lapisan yang terlihat dari grafik. Terdapat beberapa perbedaan kecepatan

gelombang yang tampak, yaitu pada offset 12 m dan 39 m. Didapatkan kecepatan

lapisan yang berbeda pada tiap lapisan. Didapatkan juga nilai ic1 sebesar 41.386° ,

ic2 sebesar 29.283°, nilai cos ic1 0.7502 dan nilai cos ic2 0.872. Kecepatan

lapisan tersebut antara lain pada lapisan pertama bernilai 597.0149254 m/s dengan

ketebalan lapisan sebesar 6.249345392 m, pada lapisan kedua 903.0100334 m/s

dengan ketebalan lapisan sebesar 6.317990648 m, dan pada lapisan ketiga

1846.153846 m/s. Terlihat dari rekonstruksi bawah permukaan bahwa lapisan

yang makin kebawah semakin bertambah tebal walaupun sedikit.


Metode lapisan miring mempunyai perbedaan yang paling terlihat yaitu

pada nilai z atau ketebalan lapisan dari setiap forward ataupun reverse nya.

Ketebalan tiap offset berbeda dikarenakan lapisan yang miring memberikan

ketebalan yang berbeda-beda. Gelombang refraksi forwared terjadi ketika offset

berada di 20 m pada waktu 47.1 ms. Sedangkan untuk gelombang refraksi reverse

terjadi pada offset berada di 80 m pada saat waktu 49.1 ms. Didapatkan juga data

ic sebesar 11.516° dan juga nilai θ (tetha) sebesar 0.304°. Kecepatan lapisan

didapatkan empat data, yaitu dari V1 dan V2 forward dan reverse yang pada

23

akhirnya akan dirata-ratakan sehingga didapatkan hanya 2 kecepatan rata-rata.

Nilai sudut ic yang didapatkan adalah 11.51664781o.

24

BAB IV

PENUTUP

IV.1. Kesimpulan

Dari hasil pengolahan data offset dan juga time,didapatkan kesimpulan

sebagai berikut:

Gelombang refraksi terjadi ketika offset berada pada 25 meter dan time

saat 38.20 ms. Dari perhitungan data sebelum gelombang ter refraksi

didapatkan kecepatan gelombang langsung sebesar 654.4503 m/s,

sedangkan keceptan gelombang refraksi nya 1330.893 m/s. Didapatkan

data ic juga sebesar 29.45485°. Dan akhirnya didapatkan tebal lapisan

sebesar 7.029333 meter.

Terdapat beberapa perbedaan kecepatan gelombang yang tampak, yaitu

pada offset 12 m dan 39 m. Didapatkan kecepatan lapisan yang berbeda

pada tiap lapisan, antara lain pada lapisan pertama bernilai 597.0149254

m/s dengan ketebalan lapisan sebesar 6.249345392 m, pada lapisan kedua

903.0100334 m/s dengan ketebalan lapisan sebesar 6.317990648 m, dan

pada lapisan ketiga 1846.153846 m/s.

Gelombang refraksi forward terjadi ketika offset berada di 20 m pada

waktu 47.1 ms. Sedangkan untuk gelombang refraksi reverse terjadi pada

offset berada di 80 m pada saat waktu 49.1 ms. Nilai sudut ic yang

didapatkan adalah 11.51664781o.

IV.2. Saran

Sangat dibutuhkan ketelitian dalam menghitung, terutama dalam rumus

nya dan juga konsep dasar nya seperti mengkonversikan satuan. Dalam membuat

grafik juga diperhatikan terutama pemilihan titik refraksi yang cukup subjektif.

25

Isi Dari Praktikum Seismik Refraksi

Documents

Transcript of Isi Dari Praktikum Seismik Refraksi