MATERI KULIAH GEOFISIKA EKSPLORASI (GS7442P) T. GEOLOGI STTNAS YOGYAKARTA

(1)

MATERI KULIAH

GEOFISIKA EKSPLORASI (GS7442P)

T. GEOLOGI – STTNAS

YOGYAKARTA

(2)

METODE SEISMIK

Metode geofisika yang memberikan informasi

mengenai perubahan sifat elastis batuan berdasarkan

pada kecepatan dan sifat gelombang

(3)

Dasar dikembangkannya metode seismik :

GEMPABUMI

Pada tahun 1846 : Robert Mallet melakukan eksperimen

dengan membuat getaran dari ledakan bahan peledak

GEMPABUMI

: GETARAN DALAM BUMI YANG TERJADI

SEBAGAI AKIBAT DARI TERLEPASNYA ENERGI YANG

TERKUMPUL SECARA TIBA-TIBA DALAM BATUAN

YANG MENGALAMI DEFORMASI

1. GEMPA TEKTONIK

2 . GEMPA VOLKANIK

3. GEMPA SEBAGAI AKIBAT RUNTUHAN

SEPERTI : GERAK TANAH (LONGSOR) ATAU AMBLESAN YANG BIASA TERJADI

DI DAERAH-2 PENAMBANGAN DALAM)

4. GEMPA BUATAN

(4)

AWAL ABAD 20, DICIPTAKAN ALAT UNTUK

MENGUKUR

CEPAT

RAMBAT

GELOMBANG,

SEISMOGRAPH

Measuring Earthquakes

Science of seismology

Use seismograph machine

Produce

a seismogram

Measure P, S, (body-waves) and L

(surface-waves)

(5)

Elastic Rebound

Theory



Friction impedes

movement on fault plane



_{Stress builds up in crust}

as plates move past each

other – stores energy.

Amount energy stored =

magnitude of earthquake



_{Energy is released as fault}

finally ruptures –

earthquake



Point of first rupture

-focus of earthquake,

epicentre is point on

surface directly above

focus

(6)

Kecepatan rambat gelombang pada batuan tidak

selalu sama, tergantung pada :

* jenis batuan

* porositas

* umur batuan

* tekanan

dsb

Grafik rekaman dari waktu penjalaran

gelombang dari gelombang seismik disebut

dengan SEISMOGRAM

(7)

Macam-macam gelombang seismik



_{1. GELOMBANG DI DALAM LAPISAN BUMI}



_{a. gelombang longitudinal/gelombang}

primer/gelombang horisontal/compressional

waves/P



_{Gelombang ini bersifat :}



_{- arah getaran partikel sejajar dengan arah penjalaran}

gelombang



_{- bergerak lebih cepat dan akan terakam pertama kali}

(8)

Kecepatan rambat gelombang longitudinal :

Vl =



k + 2/3







_{b. gelombang transversal/gelombang}

sekender/gelombang vertikal/shear

waves/S



_{Gelombang ini bersifat :}



_{- arah getaran partikel tegak lurus dengan}

arah penjalaran gelombang



_{- bergerak lebih lamat dan akan terakam}

setelah gel P pada alat seismigraph (second to

arrival time

=  E . ( 1 + 22_{)/(1 -}__{- 2}_2₎



=  E . ( 1 - )/(1 - 2) (1 + )

_

Dimana :  : rapat massa E : modulus young : modulus geser = E / 2 (1 +  ) k = modulus benda k = E / 3 (1 – 2)

(9)

Kecepatan rambat gelombang transversal :

Vt =







Vt =



E . 1 / 2(1+



)



Vl =



k + 4 / 3

Vt



=



1 -





-



Gelombang transfersal dan longitudinal akan

berbeda kecepatannya bila melewati batuan yang

berbeda jenisnya. Apabila mengenai batas

perlapisan batuan (bidang discontinuity), maka

ke-2ngelombang akan dipantulkan (refleksi ) atau

terbiaskan (refraksi), yg kemudian akan

diterima oleh alat geophon. bidang discontinuity

(10)

2. GELOMBANG PADA PERMUKAAN BUMI

(SURFACE WAVE)

a. gelombang rayleigh, bersifat :



menjalar disepanjang benda padat elastik yang bebas



Gerak partikel dalam bidang vertikal berbentuk elips



Amplitudo berkurang terhadap kedalaman

b. gelombang love, bersifat :

- Gelombang permukaan yg hanya terjadi jika lapisan

kecepatan rendah menutupi medium berkecepatan lebih

tinggi (merambat pada batas formasi / litologi)

- Gelombang menjalar dengan refraksi berkali-kali antara

permukaan atas dan bawah lapisan dengan kecepatan

rendah.

(11)

Gelombang Primer Gelombang Sekunder Gelombang Cinta Gelombang Rayleigh Arah perjalanan gelombang Arah pergerakan materi batuan (getaran)

(12)

Skema penjalaran gelombang gempabumi

dari sumber ke permukaan

(13)

INTI DALAM INTI LUAR MANTEL

KERAK

(14)

INTI DALAM INTI LUAR MANTEL

KERAK

3. PROSES-2 YANG DIMOTORI ENERGI DARI DALAM BUMI • MERUBAH BENTUK STRUKTUR KULIT (KERAK) BUMI :

1.GEMPA BUMI 2.VULKANISMA

3.PEMBENTUKAN PEGUNUNGAN

VULKANISMA

(15)

Lempeng

Hindia-Australia Lempeng Pasifik Lempeng

(16)

(17)

(18)

(19)

Lokasi Pusat Gempabumi Yogyakarta : 27 Mei 2006 Jam 05:54:01 WIB Pusat : 8,007 LS 110,286 BT

(20)

(21)

Faktor yang mempengaruhi cepat /lambatnya

penjalaran gelombang seismik :

1. Jenis dan macam batuan

2. Kedalaman : makin dalam dan makin rapat, maka

gelombang elastis yang menjalar juga makin cepat

3. Porositas : makin porous batuan tersebut, maka

gelombang yang melaluinya makin lambat

4. Umur batuan : semakin tua umur batuan, maka

gelombang yang menjalar akan semakin cepat

5. Densitas batuan : makin besar densitasnya, maka

gelombang yang menjalar juga semakin cepat

(22)

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dari data

seismik :

1. Ditampilkan dalam bentuk waktu bukan

kedalaman

2. Ditampilkan dalam 2 D, padahal aslinya 3D

3. Tidak semua wavelet berasal dari data geologi,

(23)

PENGAMBILAN DATA SEISMIK

:



_{1. RECOGNISANCE}



2. PEMILIHAN JALUR (LINE)



_{3. PEMASANGAN PATOK DAN PENGUKURAN}

TOPOGRAFI (KOORDINAT, ELEVASI, ARAH

LINTASAN)



_{4. PEMBUATAN LUBANG DINAMIT (MELEWATI}

WEATRHERING ZONE/ ZONA LAPUK)

(24)



_{Ada 2 metode pemasangan geophon :}



_{1. FAN SHOOTING : kedudukan titik peledakan}

dan geophon tidak dalam 1 garis



_{2. LINE SHOOT/PROFIL SHOOT : titik peledakan}

dan geophon berada dalam 1 garis

Akibat perbedaan jarak geophon terhadap titik

tembak yang berbeda , mengakibatkan hasil

rekaman seismik membentuk garis lengkung

(parabolik) yang biasa disebut NMO (NORMAL

MOVE OUT). Sehingga harus dilakukan koreksi

dengan KOREKSI DINAMIK (NMO CORECTION)

(25)

(26)



Untuk mendapatkan rekaman seismik yang baik,

maka dalam prosesing data bisa dialakukan dengan

cara :



1. stacking velocities : penggabungan trace dengan

tujuan mendapatkan trace yang lebih tajam dan

bebas noise



2. statick correction : menghilangkan pengaruh

topografi (elevasi), ketebalan zona lapuk, dan variasi

kecepatan gelombang sesimik pada lapisan lapuk.



_{3. Deconvolution : mengurangi ground roll,}

memperbaiki bantuk wavelet yang kompleks akibat

pengaruh noise

(27)



_{4. Migration : untuk mendapatkan reflektor}

pada posisi dan waktu pantul yang

sebenarnya



_{5. Coherency filtering : menghilangkan sinyal}

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

Beberapa hukum dasar geologi yang dipergunakan

untuk interpretasi sesimik :

1. Hukum superposisi : pada suatu urutan lapisan

batuan yang tidak terganggu, batuan yang lebih

tua terdapat di bagian bawah batuan yang lebih

muda

2. Hukum Uniformtarisme : proses yang dulu

berlangsung, sampai sekarang masih terus

berlangsung

3. Hukum Horisontal : batuan yang diendapkan

pada suatu sistem pengendapan, pda mulanya

keududukannya horisontal

(34)

Sebelum dilakukan interpretasi :

1. Periksa infromasi pada label

2. Cek skala

3. Plot posisi sumur

4. Pelajari velocity yang dipakai

5. Pilih reflektor yang dipakai

6. Ikat dengan garis lain dan diwarnai

7. Tandai struktur geologi yang ditemukan

8. Bangun sejarah geologinya

9. Pilih horison yang akan dipetakan

(35)

Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi

maupun refraksi. Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut :

a. Anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain :

1. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda.

2. Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.

b. Anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah : 1. Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan setiap lapisan bumi akan terditeksi.

2. Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum Snellius dan prinsip Huygens.

3. Pada batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan di bawahnya.

(36)

Hukum Snellius pada Gelombang Seismik

Gelombang seismik yang melewati bidang batas antara dua medium dengan densitas dan kecepatan yang berbeda, maka sebagian

gelombang tersebut akan dipantulkan (reflected) dan sebagian lagi

akan dibiaskan (refracted).

Jika suatu gelombang P melintasi bidang batas antara dua medium isotropik, maka gelombang tersebut sebagian dipantulkan sebagai

(37)

Metode seismik sering digunakan dalam eksplorasi hidrokarbon, batubara, pencarian airtanah (ground water), kedalaman serta karakterisasi

permukaan batuan dasar (characterization bedrock surface), pemetaan patahan dan stratigrafi lainnya dbawah permukaan dan aplikasi geoteknik

(38)

Seismic stratigraphy dikembangkan oleh Vail et al, mula-mula di Carter Oil Company baru kemudian di Exxon, sekitar 1960an. Metoda ini dibuat sebagai aplikasi Sequence Stratigraphy dalam seismic interpretation. Perubahan sea level merupakan pengontrol utama bagi perkembangan sequence dalam teori ini.

Baru tahun 1985, unsur perubahan tektonik diimplementasikan pada teori ini. Seismic stratigraphy biasanya dipakai lebih untuk skala regional dengan asumsi tektonik dan sea level change mempunyai pengaruh regional juga. Dengan demikian bisa dipakai untuk mengkorelasikan satu basin dengan basin lainnya. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui basin framework. Basin framework study biasanya dipakai untuk menentukan potential, petroleum habitat study, basin

ranking, etc.

Berbeda dengan seismik interpretasi yang umumnya dengan skala prospect/field. Tujuannya mengidentifikasi structure dan trap, kemudian dihitung volumenya. Detail seismic stratigraphy bisa dipakai untuk depositional environment study yang berlanjut ke reservoir prediction.

(39)

Dalam mempelajari seismik stratigrafi dan sequence stratigraphy ada istilah onlap, toplap dan downlap, erosional trancation. Pada model sequence stratigraphy milik Exxon (sering disebut "slug model"),

- Onlap dapat terbentuk di atas sequence boundary, saat transgresi mulai terjadi dan muka air laut relatif naik.

-Toplap dapat terbentuk di bawah sequence boundary atau pada bagian atas/awal progradasi,

- Downlap dapat terbentuk di bagian bawah/ujung progradasi. - Erosional trancation

(40)



Bentuk-bentuk "lap-out" tersebut (onlap, toplap dan download) pertama

kali dideskripsi dari data seismik (oleh para pakar seismic stratigraphy

Exxon). Karena resolusi vertikal seismik pada waktu itu tidak

diperhitungkan maka onlap, toplap dan downlap itu digambarkan

"berhenti" pada sebuah "reflektor" lain (entah itu refleksi dari sequence

boundary atau bidang lain). Padahal, jika resolusi vertikal seismik lebih

tinggi, ada kemungkinan ujung onlap yang katanya berhenti pada

sequence boundary/bidang onlap itu sebenarnya masih menerus ke atas

(tapi tipis dan tidak dapat dibedakan di seismik yang resolusinya rendah).

(41)

Hidrokarbon (minyak dan gas) terdapat di dalam batuan sediment yang

terbentuk dalam berbagai lingkungan pengendapan seperti channel sungai, sistem delta, kipas bawah laut (submarine fan), carbonate mound, dan reef. Batuan sedimen yang terbentuk pada berbagai lingkungan pengendapan tersebut dikenal dengan benda geologi.

Terdapat 8 jenis bentuk eksternal benda geologi: sheet, sheet drape, wedge, bank, lens, mound, fan dan fill.

(42)



Gelombang seismik yang menembus dan terefleksikan

kembali ke permukaan akan memberikan gambaran bentuk

eksternal dan tekstur internal dari benda-benda geologi

tersebut. Analisis bentuk eksternal dan tekstur internal benda

geologi dari penampang rekaman seismik dikenal dengan

analisa fasies seismik atau

seismic facies analysis

.

Didalam analisis fasies seismik, batas dari benda-benda geologi diatas disebut dengan reflection terminations.

Pemetaan reflection terminations merupakan kunci didalam analisis fasies seismik. Umumnya terminasi tesebut memiliki karakter refleksi yang kuat (amplitudo refleksi yang cukup dominan).

Terdapat dua jenis batas benda geologi: batas atas dan batas bawah, selanjutnya istilah batas benda geologi tersebut dikenal dengan batas sekuen seismik (sequence seismic boundary),

(43)



Batas tersebut :



erosional truncation dan top lap sebagai batas atas, Erosional Truncation atau

dikenal dengan unconformity (ketidakselaraasan) diakibatkan oleh peristiwa

erosi karena terekspos ke permukaan. Toplap diakibatkan karena tidak adanya

peristiwa sedimentasi dan tidak ada peristiwa erosi.



onlap dan downlap sebagai batas bawah. Onlap, pada lingkungan shelf (shelfal

environment) disebabkan karena kenaikan muka air laut relatif, pada lingkungan

laut dalam akibat sedimentasi yang perlahan, dan pada channel yang tererosi

akibat low energy fill. Downlap, diakibatkan oleh sedimentasi yang cukup intensif.

(44)

(45)

 Parallel: disebabkan oleh pengendapan sedimen dengan rate yang seragam (uniform rate), atau pada paparan (shelf) dengan subsiden yang uniform atau sedimentasi pada stable basin plain.

 Subparallel: terbentuk pada zona pengisian, atau pada situasi yang terganggu oleh arus laut.

 Subparallel between parallel: terbentuk pada lingkungan tektonik yang stabil, atau mungkin fluvial plain dengan endapan berbutir sedang.

 Wavy parallel: terbentuk akibat lipatan kompresi dari lapisan parallel diatas

permukaan detachment atau diapir atau sheet drape dengan endapan berbutir halus.

 Divergent: terbentuk akibat permukaan yang miring secara progresif selama proses sedimentasi.