1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Metode seismik merupakan salah satu bagian dari metode geofisika aktif, yang memanfaatkan pergerakan gelombang dalam suatu medium dimana dalam penyelidikannnya di lapangan metode ini menggunakan sumber, (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. Waktu yang didapatkan dari perjalanan gelombang di dalam batuan dapat digunakan untuk menentukan tebal lapisan ataupun yang lain. Waktu jalar gelombang yan berada di bawah permukaan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu merupakan dasar dari perhitungan pada seismik bias.
Seismik refraksi lebih terkenal dalam menentukan keadaan bawah permukaan yang relatif dangkal, seperti menentukan kedalaman lapisan soil ,menentukan badrock batuan, surve keadaan lapisan atas batuan dalam penentuan pembuatan jalan atau aspal, menentukan tempat titik bor.
Dalam seismik refraksi menggunakan gelombang yang memantul dalam bidang lapisan batuan serta, menganalisis energi yang pertama datang setelah getaran diberikan. Gelombang yang diberikan ke dalam lapisan batuan akan dipantulkan langsung ke geophone dan mendapatkan waktu dari dilepaskannya
source sampai ke geophone.
I.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum ini adalah untuk dapat mengerti dan menguasai pengolahan data secara manual maupun menggunakan Microsoft excel metode X Intercept Time. Kemudian membuat kurva dan profil kedalaman dari metode T-X Intercept Time dapat memahami dalam hal tersebut secara manual dengan menggunakan Microsoft excel berdasarkan data yang ada.
2
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk dapat menentukan kecepatan yang dipakai gelombang untuk menjalar di batuan, menentukan ketebalan lapisan batuan serta memebuat sketsa profil kedalaman dari data seismik refraksi. Selain itu, tujuannya yaitu untuk mengetahui perhitungan dan nilai dari asing-masing komponen seismik refraksi yang menjalar di satu lapisan, lapisan banyak, maupun lapisan miring.
LAPISAN MIRING KITA BELUM
Note: YANG WARNA MERAH DIGANTI KATA-KATANYA (BUAT
SENDIRI), CTH LATAR BELAKANG, MAKSUD DAN TUJUAN.
3
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 refracted seismic) dan seismik refleksi (reflected seismic). Seismik refraksi efektif digunakan untuk penentuan struktur geologi yang dangkal, sedangkan seismik refleksi untuk struktur geologi yang dalam.
Dasar teknik pada seismik dapat digambarkan sebagai berikut. Suatu sumber gelombang dibangkitkan di permukaan bumi. Karena material bumi bersifat elastis 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. Di permukaan 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;
4
Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-beda.
Makin bertambah kedalamannya, batuan lapisan akan semakin kompak.
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 :
di mana :
VP1 = Kecepatan gelombang-P di medium 1
VP2 = Kecepatan gelombang-P di medium 2
VS1 = Kecepatan gelombang-S di medium 1
5 Gambar 1I.1. Pemantulan dan Pembiasan Gelombang
II.2. Metode T-X
Metode T-X merupakan salah satu cara yang dianggap paling sederhana dan hasilnya relatif cukup kasar, kedalaman lapisan diperoleh pada titik-titik tertentu saja. Namun pada sistem perlapisan yang cendrung homogen dan relatif rata, cara ini mampu memberikan hasil yang bisa diandalkan dengan kesalahan yang relatif kecil. Akan tetapi 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 Method (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 lapisan relatif seragam) b. Bidang batas lapisan rata (tanpa undulasi)
Intercept Time artinya waktu penjalaran gelombang seismik dari sumber ke geophone secara tegak lurus (zero offset)
Pengolahan data seismic refraksi menggunakan metode ITM terdiri atas dua macam:
6 b. Banyak Lapisan Datar (Multi Horizontal Layers)
II.3.1 Metode Intercept Time Satu Lapis
Gambar II.2. Kurva Travel Time dan Penjalaran Gelombang pada satu Lapisan
7 Gambar 2 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= (2.1) Dapat disederhakan menjadi
Tt=
(2.2)
Berdasarkan defenisi Intercept Time (ti), maka X=0, maka Tt=ti,
sehingga :
Tt=
(2.3)
Maka, ketebalan lapisan pertama (Z1) dapat dicari dengan persamaan,
Z1=
(2.4)
Persamaan Intercept Time (ti) sendiri yaitu:
ti=
(2.5)
Kecepatan lapisan pertama (V1) dan lapisan kedua (V2),
V1=
dimana m1=
(2.6) V2=
dimana m2=
(2.7)
m1 dan m2 merupakan slope atau kemiringan tendensi waktu gelombang langsung dan refraksi. Persamaan (2.6) dan (2.7) hanya
8 berlaku bila survenya menggunakan penembakan maju (forward
shoot).
Dengan kata lain, kecepatan V1 didapat dari slope tendensi
gelombang langsung, sedangkan kecepatan V2 dari slope tendensi
gelombang refraksi pada grafik jarak vs waktu
II.3.2 Metode Intercept Time Banyak Lapis
v
Gambar II.3. Penjalaran Gelombang Seismik Dua Lapisan Datar yang Berhubungan dengan Kurva Jarak-Waktu.
V2>V1
9 Gambar 3 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=
(2.8)
Dapat disederhanakan menjadi :
Tt= (2.9)
Berdasarkan Intercept Time (ti), X=0, maka Tt=t12, sehingga :
Tt=t12=
(2.10)
Maka, ketebalan lapisan kedua (Z2) dapat dicari dengan persamaan :
Z2
(2.11)
Untuk lapisan yang lebih dari 2 lapisan Waktu total dicari dengan persamaan :
Tt=
∑
(2.12) Sedangkan untuk 3 lapisan datar, kedalaman Z1,Z2, dan Z3dapat dicari
dengan : Z1=
+
(2.13) Z2= ( ) (2.14)10 Z3= ( ) ( )
(2.15)
II.3.3 Metode Intercept Time Untuk Lapisan Miring
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
11 Gambar II.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 B= geophone (forward shooting),sedangkan titik B= sumber dan A= geophone (reverse shooting).
Sumber energi 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=
(2.16)
Sedangkan waktu rambat Down-Dip dan Up-Dip :
Down-Dip Up-Dip
Td=
Tu= (2.21)
Besar sudut kemiringan lapisan ( dan sudut kemiringan (θc), dapat
dicari dengan :
α= * ( ) ( )+ dan
12 Vd dan Vu merupakan kecepatan semu, didapat dengan :
Vd =
dan Vu =
(2.18)
Dimana, V1>Vd dan V1<Vu
Sedangkan persamaan Intercept Time pada lapisan miring (X=0) antara lain : Td=
t
td=
dan Tu=t
tu=
(2.19)Sehingga, kedalaman di bawah sumber A (Za) dan sumber B (Zb) dapat dicari menggunakan persamaan :
Za=
dan
Zb=
(2.20)
Berbeda dengan cara-cara sebelumnya, dengan mempertimbangkan adanya kecepatan semu (Vapp), maka kecepatan V1 danV2 dapat dicari
dengan persamaan : V1=
(2.21) V2=
(2.22) dimana : V1up=
dan V1down= (2.23) serta :
13 V2up=
dan V2down= (2.24)
Persamaan (2.26) dan (2.27) berlaku untuk semua metode yang
surveynya menggunakan kombinasi penembakan maju dan mundur
(forward dan reverse shooting).
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
III.1. Tabel Pengolahan Data
III.1.1 Metode Intercept Time Satu Lapis
Tabel III.1 Hasil Pengolahan Data Seismik Satu Lapisan
Ti (m/s) 12,11
V1 (m/S) 434,78261
V2 (m/s) 3564,35644
Ic (derjat) 7,0064269
14 III.1.2 Metode Intercept Time Banyak Lapis
15 III.1.3 Metode Intercept Time Lapisan Miring
Tabel III.3 Hasil Pengolahan Data Seismik Lapisan Miring
III.3. Hasil Pengolahan Data
16 Gambar III.1. Grafik Satu Lapis
Gambar III.2. Profil kedalaman satu lapis
III.3.2. Metode Intercept Time Banyak Lapisan
y = 0.2878x + 12.11 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 gelombang refraksi gelombang langsung Linear (gelombang refraksi) Ti me (m/ s) Offset (m)
METODE T-X
-4 -2 0 0 10 20 30 40 50profil kedalaman
profil kedalaman17 Gambar III.3. Grafik Banyak Lapisan
Gambar III.4. Profil Kedalaman Banyak Lapisan III.3.3. Metode Intercept Time Banyak Lapis
III.4. Pembahasan
III.4.1 Metode Intercept Time Satu Lapisan
Setelah melakukan pengolahan data dengan menggunakan
Microsoft Excel. Setelah itu lalu menjadikannya suatu diagram maka
didapatkan data Intercept Time (ti) sebesar 12, 11 m/s, kecepatan gelombang langsung (v1) sebesar 434,78201 m/s, kecepatan gelombang
y = 1.4256x + 9.2279 y = 1.0018x + 32.925 y = 0.5679x + 72.472 y = 0.1415x + 123.21 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50 100 150 gelombang langsung gelombang refraksi 1 gelombang refraksi 2 gelombang refraksi 3 gelombang refraksi 4 Linear (gelombang refraksi 1) -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 0 50 100 150 lapisan 1 lapisan 2 lapisan 3 lapisan 4 Profil Kedalaman (m) K e d al am an Profil Kedalaman (m) K e d al am an
18
bias (v2) sebesar 3564,35644 m/s, sudut (ic) sebesar 7,0064269 dan ketebalan lapisan 1 sebesar 2,65241568 m.
Sedangkan dari data yang diolah dengan perhitungan manual didapat Intercept Time (ti) sebesar …. ms, kecepatan gelombang langsung (v1) sebesar 729,1667 m/s, kecepatan gelombang bias (v2) sebesar ….. m/s, sudut (ic) sebesar …….., dan ketebalan lapisan sebesar ……. m. Adapun perbedaan hasil olahan dari Microsoft Excel dengan manual karena pada perhitungan manual mendapatkan (ti) dengan menarik garis lurus dari trendline dengan grafik yang tidak berskala sedangkan (ti) di
Microsoft Excel sesuai dengan standar perhitungan.
Dari grafik yang telah dibuat menunjukkan garis tegak lurus sebagai gelombang datang kemudian pada titik empat belas mulai terjadi refraksi. Dari grafik terlihat bahwa hanya ada satu lapisan saja.
III.4.2 Metode Intercept Time Banyak Lapis
Dengan menggunakan Microsoft Excel didapatkan grafik yang memperlihatkan perbedaan slop yang menunjukkan perbedaan kecepatan gelombang pada lapisan tersebut memberi petunjuk bahwa terdapat lima buah lapisan (v1) sebesar 535,0762 m/s dengan ketebalan 3,818749 m. Lapisan 11,650507 m. Sementara lapisan ketiga memiliki (v3) sebesar 34,502 m/s dengan ketebalan 44,0094 m. Pada lapisan keempat memiliki (v4) sebesar 1765m/s dengan ketebalan 112,385 m, lapisan kelima memiliki (v5) sebesar 7048,82 m/s.
Sedangkan dari perhitungan manual didapat nilai (v1) sebesar ….. m/s dengan ketebalan …. m. Lapisan kedua memiliki (v2) sebesar 701,363 m/s dengan ketebalan …. m. Sementara lapisan ketiga memiliki (v3) sebesar ……m/s dengan ketebalan …. m. Pada lapisan keempat memiliki (v4) sebesar … m/s dengan ketebalan … m, lapisan kelima memiliki (v5) sebesar … m/s.
Grafik ini memperlihatkan lima lapisan yang menunjukkan perbedaan kecepatan di setiap lapisan. Refraksi pertama terjadi pada
19 offset 21 pada waktu 39,1425 refraksi ke dua terjadi pada offset 56
dengan waktu 89,0453 refraksi ke tiga terjadi pada offset 91 dengan waktu 124,153, kemudian refraksi ke empat di offset 119 dengan waktu 140,068.
III.4.3 Metode Intercept Time untuk Lapisan Miring
BAB IV
PENUTUP
V.1. Kesimpulan
Setelah melakukan pengolahan data sintetik maka dapat diambil kesimpulan bahwa dengan menggunakan metode Intercept Time ini hasilnya pada titik-titik tertentu kedalaman lapisan dapat diperoleh, walaUpun dengan cara
20
yang sederhana, tapi cara ini digunakan pada line yang sedikit. Jika datanya banyak maka akan sulit untuk menginterpretasi dari data tersebut.
Dari hasil pengolahan data pada satu lapisan, didapat (ti) sebesar 12,11s, (v1) sebesar 434,78201 m/s, (v2) sebesar 3564,35644 m/s, (ic) sebesar 7,0064269°, dan dengan tebal 2,65241568 m.
Pada lapisan pertama dalam banyak lapisan didapatkan (v1) 535,0762 m/s
dengan ketebalan 3,818749 m, lapisan kedua memiliki (v2) 701,35713 m/s
dengan ketebalan 11,650507 m, lapisan ketiga memiliki (v3) 100,068 m/s
dengan ketebalan 44,0094 m, lapisan keempat memiliki (v4) 1765,8 m/s dengan ketebalan 112,385 m, lapisan kelima memiliki (v5) 7048,82 m/s.
V.2. Saran
Dalam praktikum acara pertama ini praktikan harus bisa membedakan antara gelombang langsung dan gelombang biasnya. Dan selain, rumus dan perhitungan metode ini cukup sukar dan rumit maka praktikan diharapkan untuk lebih cermat dan teliti dalam melakukan perhitungan, khusunya perhitungan manual. Selain itu jika praktikan ingin mencari nilai ti secara tidak matematis, maka skala pada penggambaran grafik haruslah teliti dan pas karena dapat berpengaruh pada perhitungan selanjutnya.
