ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian dengan metode seismik refeaksi didaerah ITS sukolilo surabaya . penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan gambaran bawah permukaan didaerah lokasi oenelitian .Metode seismik adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan gelombang seisik langsung (direct wave) yang berupa gelombang-P dan gelombang-S untuk menentukan lapisan dan jenis material (batuan) penyusun lapisan bawah permukaan tanah. Dengan memanfaatkan sumber seismik buatan (palu), geophone yang diletakkan pada panjang lintasan 104 m, laptop, geophone sebanyak dengan spasi 4m, kabel line, monitor.exe, measire.exe. Pengambilan data dilakukan setiap perpindahan 4 meter dengan mendapatkan data 1 gelombang p dan 2 gelombang S. Data kemudian diolah lebih lanjut oleh aplikasi yang bernama easyrefract, tesserral. Besaran fisis ini digunakan untuk interpretasi bawah permukaan.
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi saat ini telah mengalami perubahan yang sangat pesat dan sangat berguna bagi kehidupan manusia. Salah satunya adalah perkembangan dalam ilmu kebumian seperti eksplorasi, pemetaan bawah permukaan, penentuan struktur geologi bawah permukaan dan lain-lain. Ekslporasi adalah proses pencarian dan penambahan cadangan minyak dan gas yang baru dari tahapan awal (persiapan) sampai tahapan akhir (pengambilan migas / pengeboran). Upaya eksplorasi digunakan untuk menemukan batuan dasar (bed rock), termasuk minyak bumi (eksplorasi minyak bumi), gas alam, batubara, mineral, juga gua dan bahkan dipakai untuk mendeteksi sungai purba di daerah Peukan Bada beberapa waktu lalu.
Dalam bidang ilmu geofisika, kita mengenal banyak metode yang digunakan dalam proses operasi survey lapangan, ada yang dipakai secara tunggal, ada yang dikombinasikan dengan metode yang lain agar hasil yang didapat lebih akurat dan sempurna. Metode yang paling banyak digunakan dan paling teliti dalam pengukuran dan pengambilan data salah satunya adalah Metode Seismik. Metode seismik merupakan salah satu metode yang sangat penting dan banyak dipakai di dalam bidang eksplorasi geofisika karena metode ini mempunyai ketepatan serta resolusi yang tinggi di dalam memodelkan struktur geologi di bawah permukaan bumi. Secara garis besar, metode seismik dibagi menjadi 2, yaitu seismik refraksi (seismik bias) dan seismik refleksi (seismik pantul). Seismik Refleksi lebih efektif digunakan untuk memodelkan struktur geologi yang dalam yaitu mencari hidrokarbon yang terperangkap sedangkan Seismik Refraksi dipergunakan untuk mendeteksi batuan atau lapisan yang letaknya cukup dangkal dan untuk mengetahui lapisan tanah penutup (overburden).
Metode seismik refraksi bertujuan untuk mengukur gelombang datang yang dipantulkan sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah. Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan. Waktu sampai gelombang pertama (gelombang primer) seismik pada masing-masing geophone memberikan informasi 3 mengenai kedalaman dan lokasi dari lapisan permukaan geologi serta kecepatan batuan yang ada pada lapisan tersebut.
Mekanisme pengambilan data lapangan yang dipergunakan dalam Seismik Refraksi adalah mengetahui jarak dan waktu yang terekam oleh alat Seismograf untuk mengetahui kedalaman dan jenis lapisan tanah yang diteliti. Dari getaran atau gelombang yang diinjeksikan dari permukaan tanah akan merambat kebawah lapisan tanah secara radial yang di mana pada saat bertemu lapisan dengan sifat
elastik batuan di bawah permukaan yang berbeda. Maka gelombang yang datang akan mengalami pema ntulan dan pembiasan. Gelombang yang melewati bidang batas dengan sifat lapisan yang berbeda akan terpantul dan terbiaskan kepermukaan kemudian di tangkap oleh alat reciver yaitu Geophone yang diletakkan di permukaan dan disusun membentang secara horizontal (berupa garis lurus) kemudian dicatat / direkam oleh 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.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum metode seismik ini adalah agar praktikan dapat:
• Memahami konsep dasar beserta prinsip dasar metode seismik
• Melakukan akuisisi data metode seismik refraksi maupun reflaksi dengan benar
• Menginterpretasikan data metode seismik refraksi maupun reflaksi
• Melakukan prosessing data metode seismik refraksi
• Mendapatkan hasil berupa data bawah permukaan
1.3 Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diambil setelah melakukan praktikum metode seismik ini adalah praktikan dapat memperoleh data bawah permukaan,
memahami konsep dasar dari mulaiakuisisi, pengolahan serta interpretasi data metode seismik refraksi maupun reflaksi sebagai pengalaman langsung dilapangan
BAB II DASAR TEORI
2.1 Geologi Regional Surabaya
Surabaya merupakan kota terbesar kedua di Indonesia dengan luas wilayah kurang lebih 33.048 ha, dengan presentase wilayah terbangun mencapai 60,17%. Secara keseluruhan satuan geologi daerah surabya diklasifikasi menjadi 4 daerah yaitu: Endapan aluvial (Qa) penyebarannya mulai dari bagian utara, selatan, timur, dan didaerah sekitar pantai. Berdasarkan peta geologi surabaya terdapat dua buah antiklin yang membujur diarah barattimur yaitu antiklin lidah dan guyangan. Kedua ialah formasi pucangan (Qtp) meliputi pusat kota dan menyebar ke arah barat selatan. Formasi kabuh (Qpk) meliputi wilayah kecamatan rungkut, Wonocolo, Tenggilis, Wiyung, Karangpilang. Formasi terakhir ialah formasi lidah (Tpl) meliputk daerah Wonokromo, Sawahan, Dukuh Pakis, dan Lakarsantri (Syaeful, 2012) Daerah tempat pengukuran merupakan endapan aluvial (Qn) dengan susunan batuan berupa kerakal (cobbles), kerikil (pebbles), pasir (sand), lempung (clays), dan pecahan fosil.
Gambar 2.1 Peta Geologi Surabaya
2.2 Prinsip Metode Seismik
Metode seismik merupakan metode geofisika yang sering digunakan dalam mencitrakan kondisi bawah permukaan bumi, terutama dalam tahap eksplorasi hidrokarbon dengan menggunakan prinsip perambatan gelombang mekanik. Prinsip metode seismik yaitu pada tempat atau tanah yang akan diteliti dipasang geophone yang berfungsi sebagai penerima getaran. Sumber getar antara
lain bisa ditimbulkan oleh ledakan dinamit atau suatu pemberat yang dijatuhkan ke tanah (Weight Drop). Gelombang yang dihasilkan menyebar ke segala arah. Ada yang menjalar di udara, merambat di permukaan tanah, dipantulkan lapisan tanah dan sebagian juga ada yang dibiaskan, kemudian diteruskan ke geophone-geophone yang terpasang dipermukaan.
Gelombang seismik berdasarkan tempat penjalarannya terdiri dari dua tipe yaitu (Ibrahim dan Subardjo, 2005) :
1. Gelombang badan (body wave) yang merupakan gelombang yang menjalar melalui bagian dalam bumi dan biasa disebut free wave karena dapat menjalar ke segala arah di dalam bumi. Gelombang badan terdiri atas gelombang longitudinal (compressional wave) dan gelombang tranversal (shear wave).
2. Gelombang permukaan (surface waves) yang merupakan gelombang elastik yang menjalar sepanjang permukaan. Karena gelombang ini terikat harus menjalar melalui suatu lapisan atau permukaan. Gelombang permukaan terdiri dari gelombang Rayleigh, gelombang Love, dan gelombang Stonely. Dalam hubungannya dengan seismik eksplorasi, terdapat dua jenis gelombang
yang digolongkan berdasarkan cara bergetarnya yaitu:
1. Gelombang longitudinal atau gelombang primer merupakan gelombang yang arah getar (osilasi) partikel-partikel mediumnya searah dengan arah perambatannya (Gambar 3.2). Gelombang ini disebut juga sebagai gelombang kompresi (compressional wave) karena terbentuk dari osilasi tekanan yang menjalar dari satu tempat ke tempat yang lain.
Dan persamaan kecepatan gelombangnya adalah adalah sebagai berikut: Dimana vp adalah kecepatan gelombang longitudinal, k adalah modulus bulk, µ adalah modulus geser dan ρ adalah densitas.
2.1
2. Gelombang transversal merupakan gelombang yang arah getar (osilasi) partikel-partikel mediumnya tegak lurus dengan arah perambatannya. Dan persamaan kecepatan gelombangnya adalah adalah sebagai berikut:
2.3 Seismik Refraksi
Metode seismik dikategorikan ke dalam dua bagian yaitu seismik refraksi (seismik bias) dan seismik refleksi (seismik pantul). Dalam penulisan ini metode yang dibahas hanya sebatas metode seismik refraksi. Dalam metode seismik refraksi, yang diukur adalah waktu tempuh dari gelombang dari sumber menuju geophone. Dari bentuk kurva waktu tempuh terhadap jarak, dapat ditafsirkan kondisi batuan di daerah penelitian. Keterbatasan metode ini adalah tidak dapat dipergunakan pada daerah dengan kondisi geologi yang terlalu kompleks. Metode ini telah dipergunakan untuk mendeteksi perlapisan dangkal dan hasilnya cukup memuaskan. Asumsi dasar yang harus dipenuhi untuk penelitian perlapisan dangkal adalah:
1. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan setiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-beda.
2. Semakin bertambah kedalamannya, batuan lapisan akan semakin kompak. 3. Panjang gelombang seismik lebih kecil daripada ketebalan lapisan bumi. 4. Perambatan gelombang seismik dapat dipandang sebagai sinar, sehingga
mematuhi hukum – hukum dasar lintasan sinar.
5. Pada bidang batas antar lapisan, gelombang seismik merambat dengan kecepatan pada lapisan dibawahnya.
6. Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman. 2.4 Hukum Fisika Gelombang Seismik
2.4.1 Hukum Snellius
Perambatan gelombang seismik dari satu medium ke medium lain yang mempunyai sifat fisik yang berbeda seperti kecepatan dan densitas akan mengalami perubahan arah ketika melewati bidang batas antar medium. Suatu gelombang yang datang pada bidang batas dua media yang sifat fisiknya berbeda 22 akan dibiaskan jika sudut datang lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya dan akan dipantulkan jika sudut datang lebih besar dari sudut kritis. Sudut kritis adalah sudut datang yang menyebabkan gelombang dibiaskan 900. Jika suatu berkas gelombang P yang datang mengenai permukaan bidang batas antara dua medium yang berbeda, maka sebagian energi gelombang tersebut akan dipantulkan sebagai gelombang P dan gelombang S, dan sebagian lagi akan dibiaskan sebagai gelombang P dan gelombang S, seperti yang diilustrasikan pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.2 Pemantulan dan pembiasan pada bidang batas dua medium untuk gelombang P (Bhatia, 1986)
Lintasan gelombang tersebut mengikuti hukum Snell, yaitu :
2.3
2.4.2 Prinsip Huygens
Huygens mengantakan bahwa gelombang menyebar dari sebuah titik sumber gelombang ke segala arah dengan bentuk bola. Prinsip Huygens mengatakan bahwa setiap titik-titik penganggu yang berada didepan muka gelombang utama akan menjadi sumber bagi terbentuknya gelombang baru. Jumlah energi total dari gelombang baru tersebut sama dengan energi utama. Pada eksplorasi seismik titik titik di atas dapat berupa patahan, rekahan, pembajian, antiklin, dll. Sedangkan gelombang baru tersebut disebut sebagai gelombang difraksi.
Gambar 2.3 Prinsip Huygens (Sheriff, 1995) 2.4.3 Prinsip Fermat
Prinsip Fermat menyatakan bahwa gelombang yang menjalar dari satu titik ke titik yang lain akan memilih lintasan dengan waktu tempuh tercepat. Prinsip
Fermat dapat diaplikasikan untuk menentukan lintasan sinar dari satu titik ke titik yang lainnya yaitu lintasan yang waktu tempuhnya bernilai minimum. Dengan diketahuinya lintasan dengan waktu tempuh minimum maka dapat dilakukan penelusuran jejak sinar yang telah merambat di dalam medium. Penelusuran jejak sinar seismik ini akan sangat membantu dalam menentukan posisi reflektor di bawah permukaan. Jejak sinar seismik yang tercepat ini tidaklah selalu berbentuk garis lurus.
Gambar 2.4 Prinsip Fermat 2.5 wavelet
Wavelet adalah semacam gelombang dengan durasi waktu (t) yang pendek yang dihasilkan oleh suatu impuls (sumitadireja,2005). Dalam seismic, wavelet biasa dikaitkan dengan source signature dan filter. Wavelet berdasarkan fasanya dapat dibagi menjadi 4 yaitu :
1. Wavelet fasa minimum (minimum phase), yaitu wavelet yang dimulai dari t= 0 dengan amplitudo maksimum terdapat pada bagian awalnya
2. Wavelet fasa maksimum (maximum phase), yaitu wavelet yang dimulai dari t=0 dengan amplitudo maksimum terdapat pada bagian akhir atau ekor dari wavelet
3. Wavelet fasa nol (zero phase), yaitu wavelet yang dimulai sebelum t=0 dengan amplitudo maksimum pada t=0. Biasa digunakan untuk merancang filter lolos pita
4. Wavelet fasa campuran (mixed phase), yaitu wavelet yang bukan merupakan wavelet fasa minimum atau maksimum
5. Wavelet fasa linear (linear phase), yaitu wavelet yang spectrum fasanya berpa garis lurus
Dalam seimik hanya dua wavelet yang sering digunakan yaitu wavelet fasa minimum dan fasa nol
Gambar 2.3wavelet
2.6 Trace Seismik
Model dasar dan yang sering digunakan dalam model satu dimensi untuk trace seismik yaitu mengacu pada model konvolusi yang menyatakan bahwa tiap trace merupakan hasil konvolusi sederhana dari reflektivitas bumi dengan fungsi sumber seismik ditambah dengan noise (Russell, 1996). Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai berikut (tanda * menyatakan konvolusi):
Konvolusi dapat dinyatakan sebagai “penggantian (replacing)” setiap koefisien refleksi dalam skala wavelet kemudian menjumlahkan hasilnya seperti yang dinyatakan oleh Russell (1996) : “Convolution can be thought of as “replacing” each reflection coefficient with a scaled versioan of waletet and summing the result” Sudah diketahui bahwa refleksi utama bersosiasi dengan perubahan harga impedansi. Selain itu wavelet seismik umumnya lebih panjang daripada spasi antara kontras impedansi yang menghasilkan koefisien refleksi. Dapat diperhatikan bahwa konvolusi dengan wavelet cenderung
“mereduksi” koefisien refleksi sehingga mengurangi resolusi untuk memisahkan reflektor yang berdekatan.
Gambar 2.5 Konvolusi antara reflektivitas dengan wavelet mengurangi resolusi.
2.7 Tahapan Processing Data Seismic
setiap tahapan dalam pengolahan data seismik dimaksudkan untuk meningkatkan resolusi seismik. Resolusi seismik merupakan kemampuan untuk memisahkan dua buah event yang tampak sangat berhimpitan baik secara horisontal maupun vertikal. Tahapan utama itu disebutkan dan dijelaskan sepe
rti berikut ini :
• Dekonvolusi (deconvolution) : Dilakukan sepanjang time axix untuk meningkatkan resolusi temporal (verikal) dengan cara mengkompres wavelet seismik dasar unttuk memperoleh suatu wavelet seismik yang kira-kira spike dan menekan gelombang yang mengalami reverberasi. • Stacking : Mengkompres dimensi offset hingga mereduksi volume data
seismik untuk memperoleh suatu bidang zero offset dalam penampang seismik dan meningkatkan signal-to-noise ratio.
• Migrasi (migration) : Pada umumnya dilakukan pada penampang yang telah distack yang diasumsikan sudah ekuivalen dengan suatu penampang zero offset. Proses migrasi untuk meningkatkan resolusi lateral (horisontal)
dengan cara menghilangkan efek difraksi dan memindahkan event-event reflektor miring ke posisi yang sebenarnya (bawah permukaan bumi). Hasil akhir dari pemrosesan data adalah berupa hasil stack yang merupakan gambaran yang berada di bawah permukaan yang terekam oleh receiver dimana noise-noise yang ada sudah difilter, sehingga hasil final stack ini dapat diinterpretasi lebih lanjut oleh interpreter. Adapun untuk seismik 3D sebelum dilakukan pemrosesan, ada suatu program yang berfungsi sebagai simulasi cakupan program penembakan yang dilakukan dengan menggunakan software Messa. Pada seimik 3D juga tidak boleh ada titik yang hilang atau tidak ditembak, sehingga kalau perlu titik yang hilang tersebut diganti. Aturan penempatan titik pengganti ini disimulasikan oleh Messa untuk mendapatkan lokasi yang optimal, dan tentunya berkoordinasi dengan topo mengenai lokasi di lapangan dari titik tersebut.
(Yilmaz, Oz. 2001)
2.8 Faktor yang mempengaruhi Kecepatan Gelombang Seismik
Berikut adalah beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kecepatan gelombang seismik: 1. Litologi 2. Bulk Density 3. Porositas 4. Perbedaan Tekanan 5. Fluida Berpori
