PICKING DATA MIKROSEISMIK
Oleh:
IDA AYU IRENA HERAWATI,12312008 MUTHI’A JAMILATUZZUHRIYA MAHYA, 12312064
DEVIYANTI ARYANI MARYAM,12312068
SHIFT: KAMIS, 13.00-15.00 ASISTEN : THOMAS PANJI 12311020
ROY SANDI 12311055
LABORATORIUM SEISMOLOGI, PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA, INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
PICKING DATA MIKROSEISMIK
IDA AYU IRENA HERAWATI,12312008 MUTHI’A JAMILATUZZUHRIYA MAHYA, 12312064DEVIYANTI ARYANI MARYAM,12312068
LABORATORIUM SEISMOLOGI, PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA, INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
ABSTRAK
Picking data microseismic adalah proses penentuan waktu tiba gelombang P, S dan amplitudo gelombang seismik. Gelombang microseismic adalah gelombang seismic dengan magnitudo rendah. Magnitudo gelombang sangat bergantung dari amplitudonya. Oleh karena itu setelah melakukan picking amplitudo, magnitudo gempa dapat ditentukan. Besar amplitudo gelombang akan lebih jelas teramati pada seismogram komponen Z. Hiposenter adalah pusat gempa di dalam bumi. Hiposenter dapat ditentukan dengan mengetahui waktu kejadian gempa, waktu tiba gelombang P dan S, serta kecepatan gelombang. Waktu datang gelombang P akan lebih jelas teramati pada komponen Z dan waktu datang gelombang S lebih jelas teramati pada komponen N-S dan E-W. Waktu kejadan gempa dapat ditentukan dengan diagram Wadati. Diagram Wadati adalah diagram antara waktu tiba gelombang P dan selisih waktu datang gelombang S dengan gelombang P. Karena pada hiposenter gelombang P dan gelombang S ditransmisikan pada waktu yang sama, maka waktu kejadian gempa dapat ditentukan dengan mencari nilai waktu gelombang P saat selisih waktu gelombang S dengan gelombang P adalah nol.
ABSTRACT
Microseismic data picking is the process of determining the arrival time of the P and S wave, and the amplitude of the seismic waves. Microseismic wave is a seismic wave with low magnitude. Earthquake magnitude is highly dependent on the wave amplitude. Therefore after picking amplitude, earthquake magnitude can be determined. The amplitude of the wave will be more clearly observed in the Z component seismograms. Hypocenter is the center of earthquake in the earth. Hypocenter can be determined by knowing the event time, the arrival time of P and S waves, and wave speed. The time of the P arrival will be more clearly observed in the Z component and the S wave in the NS and EW components. Event time can be determined by Wadati diagram. Wadati diagram is the diagram between the arrival time of the P wave and S wave time difference with the arrival time of P wave. At the hypocenter, P waves and S waves are transmitted at the same time, so the time of the earthquake can be determined by finding the value of the time of P wave when the difference between P waves S waves time arrival is zero.
PENDAHULUAN
Ketika terjadi gempa seperti gempa berskala lokal karena adanya pergerakan di bawah permukaan bumi yang bermagnitudo rendah, maka stasiun merekam data tersebut. Untuk dapat mengetahui informasi yang lebih lengkap seperti waktu terjadinya gempa (origin time), lokasi sumber gempa, dan magnitudo, maka data seimik tersebut perlu diolah. Dalam pengolahan data mikroseismik, yang perlu dilakukan pertama sekali adalah picking waktu tiba (arrival time) gelombang P, gelombang S dan amplitude tertinggi. Picking waktu tiba gelombang P dan S ini merupakan pekerjaan pertama sebelum menentukan lokasi sumber gempa. Selain terdapat picking waktu tiba gelombang P dan S, untuk menentukan besarnya energi seismik yang dipancarkan suatu sumber gempa (Magnitdo), maka diperlukan picking peak amplitudo.
Adapun tujuan praktikum kali ini yaitu :
Dapat menentukan fasa gelombang (P dan S) pada seismogram dan menetukan waktu tiba gelombang tersebut pada data mikroseismik
Dapat melakukan picking amplitudo untuk penentuan nilai magnitudo
Praktikum ini difokuskan untuk menganalisis waktu tiba gelombang P dan gelombang S serta puncak amplitudo tertinggi pada komponen z pada data mikroseiSmik.
LATAR BELAKANG
Picking waktu tiba gelombang P dan S perlu dilakukan untuk dapat menetukan lokasi hiposenter karena gempa itu terjadi di bawah permukaan, dan diketahui melalui getaran yang dirasakan atau di rekam oleh alat (seismograf) di atas permukaan. Karena lokasinya tidak bisa kita lihat langsung dengan menentukan waktu tiba gelombang di permukaan (pada alat perekam) ditambah dengan informasi kecepatan gelombang tersebut merambat serta berbagai informasi dan asumsi lain, maka jarak dari alat perekam/seismograf (selanjutnya akan kita sebut stasiun saja untuk mudahnya) ke sumber gempa dapat diperkirakan. Kemudian dengan memanfaatkan informasi jarak beberapa stasiun terhadap sumber gempa ini, maka posisi sumber gempa dapat diperkirakan. Selain posisi sumber gempa, dengan melakukan picking peak amplitude kita dapat mengetahui besarnya energy yang dipancarkan oleh sumber gempa.
TEORI DASAR I. Mikroseismik
Mikroseismik adalah gelombang seismik mikro yang diakibatkan oleh adanya pergerakan di bawah permukaan bumi dengan magnitudo rendah hampir tidak terasakan di permukaan dan sifat kejadianya lokal. Karena tempat kejadian sumber gelombang mikroseismik adalah lokal, maka perbedaan waktu tempuh gelombang P dan S tidak akan terlalu lama antara 0.02-2.6 detik dengan durasi kurang dari 10 detik. Contoh pergerakan yang dapat dikategorikan sebagai gelombang seismik mikro adalah pergerakan rekahan, proses injeksi fluida, aktivitas pemboran, migrasi fluida, dll..
II. Picking tp, ts, dan O-P max
Penetuan waktu tiba gelombang gempa (Picking) adalah pekerjaan pertama yang harus dilakukan sebelum lokasi gempa dapat ditentukan. Picking data dilakukan untuk menentukan waktu tiba gelombang P dan S. Picking waktu tiba gelombang P, biasa terlihat pada komponen vertikal (z), sedangkan untuk picking waktu tiba gelombang S pada komponen horizontal (n atau e). Gelombang P muncul pertama kali dan dapat terlihat jelas ketika terjadi fluktuasi yang lebih besar (amplitude lebih besar) dibandingkan noise. Sedangkan gelombang S muncul setelah gelombang P,
namun mengidentifikasi gelombang S cukup sulit, karena fluktuasi terjadinya gelombang S tidak sejelas pada gelombang P. Selain picking tp dan ts, Picking peak amplitudo dalam komponen vertikal juga perlu dilakukan untuk bisa menentukan besaran magnitudo dari sumber gempa, caranya dengan melihat amplitude terbesar pada komponen z.
III. Magnitudo
Magnitudo gempa adalah sebuah besaran yang menyatakan besarnya energi seismik yang dipancarkan oleh sumber gempa. Besaran ini akan berharga sma, meskipun dihitung dari tempat yang berbeda. Skala yang kerap digunakan untuk menyatakan magnitudo gempa ini adalah Skala Richter (Richter Scale). Secara umum, magnitudo dapat dihitung menggunakan formula berikut:
M=logaT+f(Δ,h)+CS+CR dimana
M adalah magnitudo, a adalah
amplitudo gerakan tanah
(dalam mikrometer)
T adalah periode gelombang
Δ adalah jarak pusat gempa atau episenter
CS
CR adalah faktor koreksi yang bergantung pada kondisi lokal & regional daerahnya
PENGOLAHAN DATA I. Langkah Pengerjaan
A. Menampilkan Seismogram dari semua stasiun. Untuk tampilan seisgram fokus pada satu stasiun dapat dilakukan zooming
B. Melakukan filter data dengan cara : Mengklik Remove Mean-Integrate-Filter-Butterworth kemudian mengubah nilai pada low dan high frequency. Tujuan dilakukan filter ini adalah agar gelombang yang akan dilakukan picking terlihat lebih jelas atau dengan kata lain vibrasi gelombang sebelum onset gelombang P sudah terlihat “clean”. Seismogram pada stasiun pertama dalam gambar diatas sebelum difilter:
Seismogram pada stasiun pertama dalam gambar diatas setelah difilter:
C. Mengurutkan stasiun berdasarkan kemunculan fasa gelombang P yang dapat dilihat dari fasa gelombang yang “menonjol” pertama kali sampai terakhir kali agar dapat mengontrol trend dimana waktu tiba gelombang akan
mudah untuk dipicking.
D. Melakukan picking waktu tiba gelombang P pada komponen vertikal di semua stasiun.
Seharusnya waktu tiba gelombang P pada stasiun makin bawah semakin lambat waktu tibanya.
E. Melakukan picking waktu tiba gelombang S. Selisih waktu tiba gelombang S terhadap gelombang P semakin besar pada stasiun yang waktu tiba gelompang P nya semakin lambat.
Note : a. Nilai ts-tp akan semakin besar pada stasiun yang makin lambat waktu tiba gelombang P-nya.
b. Pada umumnya fasa gelombang P lebih jelas pada komponen vertikal dan S pada komponen horizontal( NS dan EW). Tetapi pada kasus tertentu bisa terjadi hal sebaliknya.
F. Melakukan picking amplitudo maksimum pada komponen Z di setiap stasiun.
Note: a. Sebelum melakukan picking harus dilakukan Remove Mean dan Integrate(dilakukan pada langkah B) agar hasil picking berupa amplitudo displacement
b. Gunakan tombol O-p max untuk melakukan picking amplitudo maksimum
G. Melihat waktu hasil picking pada file *.pick
II. Berita Seismo Folder 1 Event Stasiun tp 1 e3147 6:28:58.608 6:28:59.565 c0501 6:28:58.737 6:28:59.805 e3058 6:28:58.977 6:29:0.457 e3069 6:2859.216 6:29:1.11 e3068 6:2859.425 6:29:1.448 e3071 6:29:0.155 6:29:2.882 c0A17 6:29:0.158 6:29:3.367 Folder 2 Event Stasiun tp 2 e3147 6:33:5.11 6:33:5.84 c0501 6:33:5.445 6:33:6.585 e3058 6:33:5.479 6:33:6.705 e3069 6:33:5.713 6:33:7.713 e3068 6:33:5.841 6:33:7.832 c0a17 6:33:6.608 6:33:9.606 e3071 6:33:7.364 6:33:10.009 Folder 3 Ev ent Stas iun tp ts t A (m) 3 e31 47 6:37: 5.00 3 6:37: 5.17 9 0.1 76 0 9,588 ,855 c05 01 6:37: 5.07 5 6:37: 5.73 3 0.6 58 0 8.205 .08 e30 58 6:37: 5.37 4 6:37: 6.19 3 0.8 19 0 29,66 9,207 e30 69 6:37: 5.59 9 6:37: 6.44 7 0.8 48 0 4,829 ,075 e30 68 6:37: 5.77 8 6:37: 5.85 3 0.0 75 0 42,52 4,956 c0A 17 6:37: 6.50 9 6:37: 8.02 6 1.5 17 0 14,25 1,848 e30 71 6:37: 6.43 6 6:37: 8.84 0 2.4 04 0 14,73 6,807 Folder 4 Ev ent Stasi un tp ts t A (m) 4 nn_e 314 7 6:38: 27.30 2 6:38: 28.08 5 0. 78 3 1089 1.38 7 c050 1 6:38: 27.37 6 6:38: 28.35 0. 97 4 9495 .623 nn_e 305 8 6:38: 27.66 3 6:38: 28.77 2 1. 10 9 9801 18 nn_e 306 6:38: 27.88 6:38: 28.24 0. 36 1593 4.2
9 4 8 4 nn_e 306 8 6:38: 28.08 6:38: 29.21 5 1. 13 5 2323 43 nn_e 307 1 6:38: 28.78 2 6:38: 29.88 1 1. 09 9 -8941 0 c0A 17 6:38: 28.85 4 6:38: 30.55 6 1. 70 2 1176 91 Folder 5 Ev ent Stas iun tp ts t A (m) e31 47 6:40:5 9.384 6:40:5 9.751 0.3 67 7055 2.7 c0 50 1 6:40: 59.45 5 6:41: 0.29 1 0. 83 6 1659 8.95 9 e3 06 9 6:40: 59.92 7 6:41: 0.97 9 1. 05 2 3827 2.75 4 e3 05 8 6:40: 59.71 9 6:41: 1.41 9 1. 7 906. 6108 4 e3 06 8 6:41: 0.112 62:4 1:.04 1 1. 92 9 6986 7.08 e3 07 1 6:41: 2.033 6:41: 4.20 2 2. 16 9 1979 9.84 Folder 6 Ev ent Stas iun tp ts t A (m) 6 e30 68 1:4:3 0.191 1:4:3 0.27 0.0 86 6504 6.16 0 7 0 e30 69 1:4:3 0.320 0 1:4:3 0.62 4 0.3 04 0 46,42 0,035 c0A 17 1:4:4 1.230 0 1:4:4 1.88 2 0.6 52 0 118,3 45,26 6 e30 71 1:4:4 2.134 0 1:4:4 4.27 4 2.1 40 0 44,44 7,925 e30 58 1:4:4 2.493 0 1:4:4 5.30 7 2.8 14 0 13,01 5,065 c05 01 1:4:4 2.750 0 1:4:4 7.51 3 4.7 63 0 92,99 4,855 e31 47 1:4:4 4.325 0 1:4:4 9.73 2 5.4 07 0 29,11 9,211
Catatan: tp=waktu tiba gelombang P dalam (jam:menit:detik)
ts=waktu tiba gelombang S dalam (jam:menit:detik)
A=amplitudo displacement dalam mikrometer
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Data waktu datang gelombang P dan S pada seismogram dapat digunakan untuk menentukan waktu kejadian gempa, dan lokasi kejadian gempa. Waktu kejadian gempa ditentukan dengan menggunakan diagram Wadati dimana waktu kejadian gempa adalah waktu disaat selisih waktu gelombang P dan gelombang S adalah nol. Hal ini sangat masuk akal karena pada saat kejadian gempa, gelombang P dan S dipancarkan pada waktu
yang sama. Diagram Wadati menggunakan pendekatan regresi linier yang artinya mengabaikan adanya heterogenitas lapisan dan struktur geologi yang dilewati gelobang seismik. Namun untuk kasus gelombang mikroseismik, metode ini masih dapat digunakan untuk perkiraan lokasi hiposenter. Dalam rekaman seismogram, biasanya terdapat noise yang dapat mengurangi kualitas data. Oleh karena itu dilakukan filter pada seismogram dengan melakukan filter Butterworth dari frequensi 1-40 Hz. Data yang direkam oleh seismogram juga perlu diintegralkan satu kali dan dilakukan Remove Mean supaya amplitudonya terbaca dalam dimensi yang menyatakan panjang.
Pada saat picking waktu datang geolmbang P dan S, delta (selisih waktu datang gelombang S dengan gelombang P) selalu bertambah untuk stasiun yang lebih jauh. Terlihat dari waktu datang gelombang P yang semakin membesar. Hal ini disebabkan karena kecepatan gelombang S yang lebih kecil dariada gelomabng P sehingga selisih waktu datangnya akan semakin besar untuk jarak yang semakin jauh.
Hasil picking data dan gradien: Event folder 1 Gradien: 1.1877 Event folder 2 Gradien: 0.9286 Event folder 3 Gradien:1.0182 Event folder 4 Gradien: 0.3803 Event folder 5 Gradien: 0.6473
Event folder 6 Gradien: 0.2709
KESIMPULAN
1. Magnitudo gempa dapat ditentukan dengan mengetahui amplitudo yang terbaca pada seismogram sehingga besarnya sama di seluruh bagian bumi.
2. Parameter penentu lokasi gempa adalah waktu tiba gelombang P, waktu tiba gelombang S, kecepatan gelombang P, kecepatan gelombang S, dan lokasi stasiun-stasiun pencatat.
3. Waktu kejadian gempa dapat ditentukan dengan diagram Wadatti.
4. Noise data dapat dihilangkan dengan melakukan filter pada sinyal yang tercatat.
DAFTAR PUSTAKA
Afnimar.2009.Seismologi.Bandung: Penerbit ITB.
Petunjuk Pelaksanaan Praktikum Seismologi 2013/2014
Puspito, Nanang T., ‘Struktur Kecepatan Gelombang Gempa dan Koreksi Stasiun Seismologi di Indonesia’ JMS Vol.1.No.2,Oktober 1996
Ucapan Terima kasih
Dalam penyelesaian laporan ini kami banyak mendapat bantuan dan perhatian yang tidak terhingga dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini kami menyampaikan terima kasih kepada :
1. Allah S.W.T atas rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan laporan ini 2. Kedua Orang Tua kami, karena telah
memberi dukungan moral, spiritual, dan material kepada kami
3. Rachmantara Tri Chandi selaku Koordinator Asisten Praktikum Seismologi 4. Thomas Panji dan Roy Sandi selaku asisten praktikum modul 2 ini, yang sangat membantu dan membimbing kami dalam praktikum dan pengerjaan laporan ini 5. Teman-teman Teknik Geofisika 2012 atas
untuk kelancaran penyelesaian praktikum ini
