LAPORAN PRAKTIKUM METODE SEISMIK REFRAKSI 1Acara : Pemodelan Maju dan Koreksi Topografi

Nama : Jaka Sundan

NIM : 12/334732/PA/14964

Asisten : Faizal Pratama

Indriani Savitri

A.Ainur Rofiq

Program Studi Geofisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Gadjah Mada

2014I. DASAR TEORI

Seismic refraksi terjadi jika gelombang yang menjalar

kebawah menemui permukaan lapisan batuan yang berbeda densitasnya

dengan lapisan sebelumnya dan mengalami refraksi di permukaan

lapisan baru tersebut lalu kembali ke permukaan atas. Karena

perbedaan densitas tersebut, gelombang refraksi cenderung

merambat lebih cepat daripada gelombang refleksi. Maka, data

pertama yang terekam pada geophone adalah data gelombang refraksi

lalu refleksi.

Tetapi, teori ini hanya berlaku jika memang lapisan di bawah

lapisan sebelumnya lebih padat atau lebih besar densitasnya. Jika

lapisan kedua lebih kecil densitasnya disbanding lapisan pertama,

maka data yang dihasilkan akan mengalami masalah atau error.

Pada praktikum kali ini membahas tentang forward

modelling dan koreksi topografi. Forward modelling adalah suatu

proses membuat grafik yang memodelkan data direct wave dan

refracted wave tergantung seberapa banyak lapisan yang ada.

Sedangkan koreksi topografi adalah suatu proses yang digunakan

ketika geophone dipasang di medan yang berkontur sehingga tidak

dalam satu ketinggian tertentu. Hal ini tentu berpengaruh pada

lamanya gelombang untuk menjalar dan akan menghasilkan data yang

salah jika tidak dilakukan koreksi topografi.

Cara melakukan forward modelling adalah membuat grafik T-X

antara direct wave dan refracted wave kemudian dicari cross over

distance pada kedua gelombang tersebut dan mengolahnya.

Grafik direct wave didapat dari rumus

tdirect=xv1

dimana x = offset geophone

v = kecepatan pada lapisan

selanjutnya mencari grafik refracted wave 1 dengan rumus

t=xv2

+2h1√ 1v12

−1v22

dan grafik refracted wave 2 dengan rumus

t2=2h1√ 1

v12−1v22

+2h2√ 1v22

−1v32

+xv3

Sehingga akan didapatkan tiga buah grafik yang saling

berpotongan, direct wave berpotongan dengan refracted wave 1 dan

refracted wave 1 berpotongan dengan refracted wave 2. Tiga grafik

ini mencerminkan tiga lapisan yang berbeda densitas satu sama

lainnya. Shot point yang di gunakan dalam praktikum kali ini

berjumlah dua buah, sehingga grafik yang dihasilkan pun akan

berbeda.

Koreksi topografi yang akan dilakukan pada praktikum kali

ini mengasumsikan bahwa terdapat dua buah lapisan datar yang

berbeda densitasnya dan hasil akhir yang diharapkan adalah

kecepatan perambatan pada kedua lapisan tersebut. Tentunya,

kecepatan perambatan dari data yang belum terkoreksi akan berbeda

dengan data yang sudah terkoreksi.

II. DATA

Data yang diberikan untuk laporan kali ini seperti berikut:

1. Forward Modelling

Diketahui perlapisan batuan dengan model sebagai

berikut :

Lapisan 1 dengan V = 200 m/s, tebal 6 meter

Lapisan 2 dengan V = 450 m/s, tebal 18 meter

Lapisan 3 dengan V = 900 m/s, tebal = ---

Jumlah geophone 20 buah dan 2 buah shot point yang

terletak pada 0 dan 120m

2. Koreksi Topografi

merupakan dua lapisan datar dengan data sebagai

berikut:

Sp Elev X-loc Depth1 96.75 0 0

Geo Elev X-locTravel time

1 94.69 0 11.972 92 6 30.93 89.77 12 49.154 91.69 18 675 94.15 24 85.586 96.85 30 104.517 98.77 36 122.37

8101.4

6 42 141.3

9103.0

8 48 158.81

10104.1

5 54 175.86

11104.6

9 60 184

12104.6

9 66 189

13103.9

2 72 191.55

14102.8

5 78 193.1415 98.46 84 184.2216 93.08 90 172.0617 90.08 96 167.5318 87.62 102 164.719 88.15 108 171.4120 89.23 114 179.84

III. ANALISA DATA

1. Forward Modelling

Sumber seismik memancarkan gelombang ke segala arah

atau lebih dikenal dengan istilah spherical divergent.

Gelombang yang direkam dapat terbia menjadi 3 tipe

gelombang, yaitu Direct Wave, Reflected Wave dan Refracted Wave.

Perbedaan jalur perambatan gelombang mempengaruhi waktu

tempuh gelombang terebut.

Hasil akhir yang diharapkan dari praktikum kali ini

adalah grafik T vs X dimana T adalah waktu kedatangan

gelombang dan X adalah jarak geophone atau offset geophone.

Rumus dari waktu datang direct wave adalah

tdirect=xv1

Sementara rumus dari waktu dating refracted wave adalah

t=xv2

+2h1√ 1v12

−1v22

Sehingga hasil grafiknya adalah seperti berikut

critical

distance

cross over

distance

Time (t)

Garis merah merupakan grafik direct wave sementara

garis hitam adalah grafik refracted wave lapisan

pertama. Untuk mencari grafik lapisan kedua, rumus

waktu datang gelombang menggunakan rumus

t2=2h1√ 1

v12−1v22

+2h2√ 1v22

−1v32

+xv3

Tidak semua data grafik dipakai. Data yang dipakai

adalah data yang sudah melewati cross over distance.

Data hasil akhir akan berbentuk seperti berikut

Distance (x)

40 50 60 70 80 90 1001101200

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

DW1Linear (DW1)RW1Linear (RW1)RW2Linear (RW2)

Pada laporan ini, diminta untuk membuat

grafik dengan dua shot point yaitu pada jarak 0 dan 120

m, sehingga terdapat dua grafik seperti grafik diatas

namun berbeda arahnya.

2. Koreksi Topografi

Koreksi topografi digunakan untuk

menghilangkan efek pengukuran pada suatu topografi

dengan membentuk satu baseline referensi dengan asumsi

lapisan batuan datar. Hasil dari koreksi topografi

adalah koreksi waktu tempuh gelombang dan kecepatan

lapisan.

Rumus mencari t koreksi atau mengubah nilai

beda tinggi dalam waktu adalah sebagai berikut

t (ms) = 1000.x

(m) / V1 (m/s)

Setelah didapatkan koreksi waktu tempuh,

tambahkan dengan waktu tempuh sebelum di koreksi dan

dicari kecepatan lapisan yang sudah terkoreksi.

Hasilnya menjadi seperti berikut

40 50 60 70 80 90 100 110 1200

50

100

150

200

250

Series2Linear (Series2)Series4Linear (Series4)

X (m)

T (m

s)

0 20 40 60 80 100 1200

2

4

6

8

10

12

X (m)

T (m

s)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Forward Modelling

Hasil pembuatan tabel offset geophone, direct

wave dan refracted wave adalah seperti berikut

Offset1

Offset2 DW1 DW2 RW1 RW1 ' RW2 RW2'

6 114 0.030.5700

00.0670

80.3070

80.1344

50.25444

85

12 108 0.060.5400

00.0804

20.2937

50.1411

20.24778

18

18 102 0.090.5100

00.0937

50.2804

20.1477

80.24111

51

24 96 0.120.4800

00.1070

80.2670

80.1544

50.23444

85

30 90 0.150.4500

00.1204

20.2537

50.1611

20.22778

18

36 84 0.180.4200

00.1337

50.2404

20.1677

80.22111

51

42 78 0.210.3900

00.1470

80.2270

80.1744

50.21444

85

48 72 0.240.3600

00.1604

20.2137

50.1811

20.20778

18

54 66 0.270.3300

00.1737

50.2004

20.1877

80.20111

51

60 60 0.30.3000

00.1870

80.1870

80.1944

50.19444

85

66 54 0.330.2700

00.2004

20.1737

50.2011

20.18778

18

72 48 0.360.2400

00.2137

50.1604

20.2077

80.18111

51

78 42 0.390.2100

00.2270

80.1470

80.2144

50.17444

85

84 36 0.420.1800

00.2404

20.1337

50.2211

20.16778

18

90 30 0.450.1500

00.2537

50.1204

20.2277

80.16111

51

96 24 0.480.1200

00.2670

80.1070

80.2344

50.15444

85

102 18 0.510.0900

00.2804

20.0937

50.2411

20.14778

18

108 12 0.540.0600

00.2937

50.0804

20.2477

80.14111

51

114 6 0.570.0300

00.3070

80.0670

80.2544

50.13444

85

Data yang di blok dengan warna kuning

adalah data yang dipakai dengan sumber berasal dari

shot point 1 pada jarak 0 m. Sementara data yang di

blok dengan warna merah adalah data yang digunakan

dengan sumber berasal dari shot point 2 pada jarak 120

m.

Tabel tersebut kemudian diolah dengan sumbu-

x adalah offset geophone dan sumbu-y adalah travel

time. Hasil akhirnya adalah seperti berikut

0 10 20 30 40 50 60 700.00000

0.05000

0.10000

0.15000

0.20000

0.25000

0.30000

DW'Linear (DW')RW1'Linear (RW1')RW2'Linear (RW2')

x ( m )

t (

s )

60 70 80 90 100 110 1200

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

DWLinear (DW)RW1Linear (RW1)RW2Linear (RW2)

x ( m )

t (

s )

0200

00.050.10.150.20.250.3

f(x) = − 0.00111111111111111 x + 0.261115128218703R² = 1f(x) = − 0.00222222222222223 x + 0.320415051655324R² = 1

f(x) = − 0.005 x + 0.6R² = 1

f(x) = 0.00111111111111111 x + 0.12778179488537R² = 1

f(x) = NaN x + NaNR² = 0f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Grafik T vs X

DW SP1 Linear (DW SP1)RW1 SP1 Linear (RW1 SP1)RW2 SP1 Linear (RW2 SP1)DW SP2 Linear (DW SP2)RW1 SP2 Linear (RW1 SP2)RW2 SP2 Linear (RW2 SP2)

Offset Geophone

Travel Time

Hasil dari pemodelan lapisan datar yang diapat dari data adalah sebagai berikut

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108

120

-50-45-40-35-30-25-20-15-10-50

Model lapisan datar

2. Koreksi Topografi

Proses koreksi topografi dimulai dari menghitung

beda elevasi baseline dan geophone yang ditanam.

Baseline yang digunakan dalam proses kali ini adalah

elevasi dari sumber shot point. Hasilnya adalah seperti

berikut

Koreksi Elev Koreksit t akhir

2.06 6.275996 18.2459964.75 14.47135 45.37135

6.9821.26526

8 70.415268

5.0615.41579

6 82.4157962.6 7.92116 93.50116-0.1 -0.30466 104.20534

-2.02-

6.154132 116.215868-4.71 -

14.34948126.950514

6

-6.33

-19.28497

8 139.525022

-7.4-

22.54484 153.31516

-7.94

-24.19000

4 159.809996

-7.94

-24.19000

4 164.809996

-7.17

-21.84412

2 169.705878

-6.1-

18.58426 174.55574

-1.71-

5.209686 179.010314

3.6711.18102

2 183.241022

6.6720.32082

2 187.850822

9.1327.81545

8 192.5154588.6 26.20076 197.61076

7.5222.91043

2 202.750432

Koreksi elevasi didapatkan dari ketinggian

sumber shot point dikurangi dengan ketinggian geophone.

Maka dari itu, hasilnya bervariasi dan ada yang

menunjukkan nilai negative. Nilai negatif diberikan

untuk geophone yang terletak lebih tinggi dari sumber

shot point karena penambahan tinggi membuat gelombang

semakin lama mencapai geophone dan sebaliknya.

Koreksi t didapat dari rumus yang terdapat

di bab analisa data yaitu

t (ms) = 1000.x (m) / V1 (m/s). t akhir didapat dari

penambahan t awal sebelum koreksi dan koreksi t.

Setelah dimasukkan pada rumus mencari kecepatan lapisan

V=(1/x) * 1000, akan didapatkan perbedaan kecepatan

lapisan setelah dikoreksi dan sebelum dikoreksi seperti

berikut

V1 V2V1

koreksiV2

koreksi328.2347

5352579.3139

230.043708

822.7067051

Sementara grafik didapat seperti berikut

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

150

200

250

f(x) = − 0.387686868686869 x + 213.473757575758f(x) = 3.04663636363636 x + 12.4858181818182

Grafik T vs X

DWLinear (DW)DW 2Linear (DW 2)

x loc

Trav

el T

ime

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

150

200

250

f(x) = 1.21547169771242 x + 74.3664725392157

f(x) = NaN x + NaNGrafik T vs X

DWLinear (DW)DW 2Linear (DW 2)

x loc

Trav

el T

Ime

Pemodelan topografi dari data yang terlampir adalah seperti berikut

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 10210811475

80

85

90

95

100

105

110

Elevasi

Dalam menentukan ketebalan lapisan yang ke 2 ,

kita harus menentukan intercept dari grafik refracted wave 2 yang

dibuat, coba anda jabarkan persamaannya, bagaimana untuk mencari

ketebalan tersebut dari hukum snell, sinisina

=vi

va,

Untuk dapat mengerjakan soal diatas, kita harus

menjabarkan rumus berdasarkan gambar yang terlampir pada

soal. Pembahasannya dapat dilihat di halaman setelah ini.

V. KESIMPULAN

Hasil dari praktikum forward modelling adalah

grafik T vs X yang memperlihatkan perbedaan lapisan

tanah yang terekam oleh geophone dengan menggunakan 2

sumber shot point yang berbeda. Hasil akhir grafik T vs X

adalah sebagai berikut

0100

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

f(x) = − 0.00111111111111111 x + 0.261115128218703R² = 1

f(x) = − 0.00222222222222223 x + 0.320415051655324R² = 1

f(x) = − 0.005 x + 0.6R² = 1

f(x) = 0.00111111111111111 x + 0.12778179488537R² = 1

f(x) = NaN x + NaNR² = 0f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Grafik T vs X

DW SP1 Linear (DW SP1)RW1 SP1 Linear (RW1 SP1)RW2 SP1 Linear (RW2 SP1)DW SP2 Linear (DW SP2)RW1 SP2 Linear (RW1 SP2)RW2 SP2 Linear (RW2 SP2)

Offset Geophone

Trav

el T

ime

Dari grafik dapat disimpulkan bahwa

terdapat dua lapisan tanah yang terekam. Dua lapisan

tanah dapat dijelaskan melalui grafik dimana DW SP1 dan

DW SP2 adalah gelombang yang merambat di permukaan

tanah. RW1 SP1 dan SP2 adalah gelombang refraksi yang

merambat di permukaan lapisan ke 2 ( batas lapisan 1

dan lapisan 2 ). RW3 SP1 dan SP2 adalah gelombang

refraksi yang merambat di permukaan lapisan ke 3

( batas lapisan 2 dan lapisan 3 ). Titik yang

berpotongan pada grafik ( titik potong SP1 dan SP2 )

adalah satu-satunya titik yang terekam dengan dua buah

source. Maka, titik tersebut memiliki perhitungan yang

sangat akurat dibandingkan dengan titik yang lainnya.

Grafik T vs X diatas memperlihatkan

terdapat hidden layer model normal karena grafik

refraksi 1 memotong grafik direct wave dan grafik

refraksi 2 memotong grafik refraksi 1. Hal ini sama

dengan apa yang dikemukakan pada saat praktikum kelas /

sesuai dengan referensi yang digunakan.

Hasil dari koreksi topografi adalah

menghitung pembenaran waktu tempuh karena adanya

perbedaan elevasi antara geophone dan source akibat

kontur medan survey. Perbedaan elevasi ini berpengaruh

karena semakin tebal lapisan maka semakin lama

gelombang merambat hingga sampai ke geophone.

Sebaliknya, jika semakin tipis lapisan maka waktu

rambat lebih kecil dan data menjadi salah. Hasil dari

koreksi topografi praktikum kali ini adalah sebagai

berikut

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

150

200

250

f(x) = − 0.387686868686869 x + 213.473757575758f(x) = 3.04663636363636 x + 12.4858181818182

Grafik T vs X

DWLinear (DW)DW 2Linear (DW 2)

x loc

Trav

el T

ime

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

150

200

250

f(x) = 1.21547169771242 x + 74.3664725392157

f(x) = NaN x + NaNGrafik T vs X

DWLinear (DW)DW 2Linear (DW 2)

x loc

Trav

el T

Ime

Terlihat pada grafik awal, waktu tempuh

direct wave masih menunjukkan kesalahan karena

topografi kontur medan survey belum di koreksi. Grafik

2 menunjukkan grafik yang telah dikoreksi dengan

menyamakan baseline yang merupakan elevasi source.

Dapat ditarik kesimpulan bahwa data 1 sampai 3 memiliki

tingkat elevasi yang sama, sedangkan data 4 hingga data

terakhir berbeda elevasi dengan source dan sudah

ditarik ke arah baseline.

VI. REFERENSI

http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_refraction

http://www.enviroscan.com/html/

seismic_refraction_versus_refl.html