BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Metode seismik merupakan salah satu bagian dari metode geofisika aktif,
dimana dalam penyelidikannnya dilapangan metode ini menggunakan sumber
source (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. Berdasarkan fungsi waktu dapat menentukan
jumlah lapisan atau struktur yang ada di bawah permukaan.
Waktu jalar gelombang yan berada di bawah permukaan dari posisi sumber
ke penerima pada berbagai jarak tertentu merupakan dasar dari perhitungan pada
seismik bias. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah source memberikan
gangguan (first break) diabaikan, sehingga sebenarnya hanya data first break saja
yang dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh cepat
rambat gelombang dalam medium.
Sedangkan dalam seismik pantul, lebih menganalisis energi yang pertama
datang setelah getaran diberikan. Gelombang yang terpantulkan merupakan
gambaran dari bawah permukaan bumi. Analisis yang dipergunakan dapat
disamakan dengan ‘echo sounding’ pada teknologi bawah air, kapal, dan sistem
radar. Informasi yang direkam dalam mengetahui bawah permukaan adalah
amplitudo gelombang pantulnya. Profil bawah pada bumi berbeda-beda pada
setiap tempat, metode seismik refraksi dapat mengidentifikasi lapisan-lapisan
yang ada di bumi cukup terperinci.
1
I.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum seismik refraksi acara metode T-X dan Intercept
Time ini adalah agar praktikan dapat mengerti, menguasai, dan memahami metode
T-X dan Intercept Time. Dan praktikan dapat mengerti dalam hal pembuatan
kurva dan profil kedalaman dari metode T-X Intercept Time tersebut secara
manual dan menggunakan software Microsoft excel berdasarkan data yang
diberikan. Tujuannya dari praktikum acara metode T-X Intercept Time yaitu
untuk dapat mengetahui ketebalan lapisan dan sketsa profil kedalaman dari data
seismik refraksi serta dapat membedakan keberagaman kecepatan gelombang
yang melintas di tiap lapisan..
2
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 refrected seismic) dan seismik refleksi (reflected seismic). Seismik
refraksi efektif digunakan untuk penentuan struktur geologi yang dangkal sedang
seismik refleksi untuk struktur geologi yang dalam (tidak dibahas dalam makalah
ini).
Dasar teknik seismik dapat digambarkan sebagai berikut. Suatu sumber
gelombang dibangkitkan di permukaan bumi. Karena material bumi bersifat
elastik 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.
Dipermukaan 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;
Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan
gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-beda.
Makin bertambah kedalamannya, batuan lapisan akan semakin kompak.
3
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 :
(1.1)
di mana :
VP1 = Kecepatan gelombang-P di medium 1
VP2 = Kecepatan gelombang-P di medium 2
VS1 = Kecepatan gelombang-S di medium 1
VS2 = Kecepatan gelombang-S di medium 2
4
Gambar II.1 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang
II.2. Metode T-X
Metode T-X merupakan salah satu cara yang dianggap paling sederhana dan
hasilnya relative cukup kasar, kedalaman lapisan diperoleh pada titik-titik tertentu
saja, namun pada system perlapisan yang cendrung homogeny dan relative rata
cara ini mampu memberikan hasil yang bisa diandalkan. (dengan kesalahan
relative kecil). Namun 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 Methode (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 lapisa relatif seragam)
b. Bidang batas lapisan rata (tanpa undulasi)
Intercept time artinya waktu penjalaran gelombang seismik dari source ke
geophone secara tegak lurus (zero offset)
Pengolahan data seismic refraksi menggunakan metode ITM terdiri atas
dua macam:
a. Satu lapisan datar (Single Horizontal Layer)
b. Banyak Lapisan Datar (Multi Horizontal Layers)
5
II.3.1 Metode Intercept Time Satu Lapis
Gambar II.2 Kurva Travel Time dan penjalaran gelombang pada satu
lapisan
Gambar 3 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= OMV 1
+ MPV 2
+ PRV 1
(2.1)
Dapat disederhakan menjadi
Tt= X
V 2+ 2 Z cos ic
V 1 (2.2)
6
Berdasarkan defenisi Intercept Time (ti), maka X=0, maka Tt=ti,
sehingga ;
Tt= 2 Z cos ic
V 1 (2.3)
Maka, ketebalan lapisan pertama (Z1) dapat dicari dengan persamaan,
Z1= 12
t 1 v1
cos ic (2.4)
Persamaan Intercept Time (ti) sendiri yaitu:
ti= x−x1
x2−x1
=y− y1
y2− y1 (2.5)
Kecepatan lapisan pertama (V1) dan lapisan kedua (V2),
V1= 1
m1 dimana m1=
y1− y0
x1−x0 (2.6)
V2= 1
m2 dimana m2=
y2− y0
x2−x0 (2.7)
m1 dan m2 merupakan slope/ kemiringan tendensi waktu gelombang
lansung dan refraksi.Persamaan (2.6) dan (2.7) hanya berlaku bila
surveynya menggunakan penembakanan maju.
Dengan kata lain, kecepatan V1 didapat dari slope tendensi gelombang
lansung, sedangkan kecepatan V2 dari slope tendensi gelombang
refraksi pada grafik jarak vs waktu
7
II.3.2 Metode Intercept Time Banyak Lapis
v
Gambar II.3 Ilustrasi penjalaran gelombang seismik dua lapisan datar yang
berhubungan dengan kurva Jarak-Waktu
Gambar 4 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= SAV 1
+ ABV 2
+ BCV 3
+ CFV 1
(2.8)
Dapat disederhanakan menjadi:
Tt= XV 3
+2 Z2cos ic2
V 2+
2Z2 cos ic
V 1(2.9)
Berdasarkan Intercept time (ti), X=0, maka Tt=t12, sehingga :
8
V2>V1
V3>v2
Tt=t12=2 Z2cos ic 2
V 2+
2 Z2 cos ic
V 1 (2.10)
Maka, ketebalan lapisan kedua (Z2) dapat dicari dengan persamaan,
Z2V 2( t12−
2 Z1cos ic
V 1)
2 cos ic 2
(2.11)
Untuk lapisan yang lebih dari 2 lapisan Waktu total dicari dengan
persamaan:
Tt= XV n
+∑i−1
n−1 2Z1 cos ici
V i
(2.12)
Sedangkan untuk 3 lapisan datar, kedalaman Z1,Z2, dan Z3dapat dicari
dengan:
Z1=
t 12V 1
2cos (sin−1 V 1
V 2
) + 12
(2.13)
Z2=
ti 3−( cos(sin−1 V 1V 3
)
cos (sin−1 V 1V 2
))2 cos (sin−1 V 2
V 3
)
(2.14)
Z3=
ti 4−( cos (sin−1 V 1V 4
)
cos(sin−1 V 1V 2
) )−(2 Z2cos (sin−1 V 2V 3
)
V 2)
2 cos (sin−1 V 2
V 4
)
V 3 (2.15)
II.3.3 Metode Intercept Time Untuk Lapisan Miring
9
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
Gambar 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
10
B= geophone (forward shooting),sedangkan titik B= sumber dan A=
geophone (reverse shooting). Sumber energy 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= X cosαV 2
+( Za+Zb ) cosθc
V 1 (2.16)
Sedangkan waktu rambat Down-Dip dan Up-Dip:
Down-Dip Up-Dip
Td=X sin(θc+α)
V 1+
2Za cosθc
V 1= X
V d
+t a
Tu= X sin(θc−α)
V 1+
2 Za cosθc
V 1= X
V d
+t a (2.21)
Besar sudut kemiringan lapisan (α ¿ dan sudut kemiringan (θc), dapat
dicari dengan:
α= 12 [sin−1(V 1
V d)−sin−1(V 1
V 2)] dan
θc=12 [sin−1(V 1
V d)+sin−1(V 1
V 2)] (2.17)
Vd dan Vu merupakan kecepatan semu, didapat dengan:
Vd = V 1
sin(θc+α ) dan Vu = V 1
sin(θc−α ) (2.18)
11
Dimana, V1>Vd dan V1<Vu
Sedangkan persamaan Intercept Time pada lapisan miring (X=0)
antara lain:
Td=ttd=2 Zd cosθc
V 1 dan Tu=ttu=
2 Zucos θc
V 1 (2.19)
Sehingga, kedalaman di bawah sumber A (Za) dan sumber B (Zb)
dapat dicari menggunakan persamaan:
Za= 2t d V 1
2cos θ dan Zb=
2 tu V 1
2cos θ(2.20)
Berbeda dengan cara-cara sebelumnya, dengan mempertimbangkan
adanya kecepatan semu (Vapp), maka kecepatan V1 dan V2 dapat dicari
dengan persamaan,
V1= V 1up+V 1 down
2 (2.21)
V2= V 2 up+V 2 down
2 (2.22)
dimana,
V1up=x1−x0
y1− y0 dan V1down=
x1−x0
y1− y0(2.23)
Serta
V2up=x1−x1
y1− y1 dan V2down=
x1−x1
y1− y1(2.24)
12
Persamaan (2.26) dan (2.27) berlaku untuk semua metode yang
surveynya menggunakan kombinasi penembakan maju dan mundur
(forward dan reverse shooting).
13
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
III.1. Tabel Pengolahan Data
III.1.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Tabel III.1 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Satu Lapis
14
OFFSET TIME kedalaman(m) (ms) (m)
0 0 -7.0293334155 7.4 -7.029333415
10 18.2 -7.02933341515 23.1 -7.02933341520 29.3 -7.02933341525 38.2 -7.02933341530 42 -7.02933341535 45.5 -7.02933341540 49.2 -7.02933341545 50.2 -7.02933341550 54.8 -7.02933341555 59.9 -7.02933341560 63.4 -7.02933341565 66.8 -7.02933341570 69.4 -7.02933341575 72.3 -7.02933341580 79.4 -7.02933341585 82.6 -7.02933341590 85.39 -7.02933341595 89.34 -7.029333415
100 93.2 -7.029333415105 98.31 -7.029333415
Satu Lapis
Ti (ms) V1 (m/s) V2 (m/s) Ic (°) Cos Ic Z (m)18.705 654.45026 1330.8934 29.45485 0.870743 7.029333
III.1.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Tabel III.2 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Banyak Lapis
15
OFFSET TIME z1 z2(m) (ms) (m) (m)
0 0 -6.249345 -6.31799063 5.6 -6.249345 -6.31799066 8.9 -6.249345 -6.31799069 17.5 -6.249345 -6.3179906
12 20.1 -6.249345 -6.317990615 26.7 -6.249345 -6.317990618 32.2 -6.249345 -6.317990621 33.2 -6.249345 -6.317990624 34.6 -6.249345 -6.317990627 38 -6.249345 -6.317990630 40.2 -6.249345 -6.317990633 43.2 -6.249345 -6.317990636 44.8 -6.249345 -6.317990639 50 -6.249345 -6.317990642 51.2 -6.249345 -6.317990645 52.3 -6.249345 -6.317990648 55.6 -6.249345 -6.317990651 58.1 -6.249345 -6.317990654 59 -6.249345 -6.317990657 60.2 -6.249345 -6.317990660 61.4 -6.249345 -6.317990663 63 -6.249345 -6.3179906
BANYAK LAPIS
Ti1 (ms) Ti2 (ms) V1 (m/s) V2 (m/s) V3 (m/s) Ic1 (°) Ic2 (°) Cos Ic1 Cos Ic2 Z1 (m) Z2 (m)15.707 27.912 597.01493 903.01003 1846.15385 41.38678 29.28344 0.750264 0.872211 6.249345 6.317991
III.1.3. Metode Intercept Time Lapisan Miring
Tabel III.3 Tabel Pengolahan Data Metode Intercept Time Lapisan Miring
16
offset forward reverse Z(m) (ms) (ms) (m)
0 0 84.2 -16.45925 9.5 81.7 -15.8655
10 21.6 79.2 -15.271715 39.8 76.3 -14.67820 47.1 74.9 -14.084225 49.2 72.7 -13.490430 51.8 70.8 -12.896735 53.8 68.43 -12.302940 57.2 65.72 -11.709245 59.1 64.9 -11.115450 60.6 62.6 -10.521655 62.7 59.1 -9.9278760 64.56 58.2 -9.3341165 66.9 56.8 -8.7403570 68.3 53.5 -8.1465875 70.8 51.9 -7.5528280 71.7 49.1 -6.9590685 73.9 41.9 -6.365390 75.4 36.41 -5.7715495 76.9 20.8 -5.17778
100 79.8 9.7 -4.58402105 82.5 0 -3.99026
Lapisan Miring
TiD (ms) TiU (ms) V1d (m/s) V2d (m/s) V1u (m/s) V2u (m/s)79.117 15.996 424.62845 2401.1299 509.164969 2279.20228
V1rata(m/s) V2rata (m/s) Ic (°) θ (°) Zd (m) Zu (m)466.8967098 2340.166111 11.51664781 0.304125051 16.45924084 3.9902565
III.3. Hasil Pengolahan Data
III.3.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Gambar III.1 Kurva T-X Metode Intercept Time Satu LapisGambar III.2 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Satu Lapis
20
III.3.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Gambar III.3 Kurva T-X Metode Intercept Time Lapisan Banyak
Gambar III.4 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Lapisan Banyak
21
III.3.3. Metode Intercept Time Lapisan Miring
Gambar III.5 Kurva T-X Metode Intercept Time Lapisan Miring
Gambar III.6 Profil Bawah Permukaan Metode Intercept Time Lapisan Miring
22
III.4. Pembahasan
III.4.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Pada metode Intercept Time satu lapisan memperlihatkan pengolahan
metode seismik refraksi dimana didapatkan satu lapisan. Gelombang refraksi
terjadi ketika offset berada pada 25 meter dan time saat 38.20 ms. Dari
perhitungan data sebelum gelombang ter refraksi didapatkan kecepatan
gelombang langsung sebesar 654.4503 m/s, sedangkan kecepatan gelombang
refraksi nya 1330.893 m/s. Didapatkan data ic juga sebesar 29.45485°, lalu cos ic
sebesar 0.870743. Dan akhirnya didapatkan tebal lapisan sebesar 7.029333 meter.
III.4.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Dari pengolahan grafik menggunakan Microsoft Excel ditunjukkan banyak
lapisan yang terlihat dari grafik. Terdapat beberapa perbedaan kecepatan
gelombang yang tampak, yaitu pada offset 12 m dan 39 m. Didapatkan kecepatan
lapisan yang berbeda pada tiap lapisan. Didapatkan juga nilai ic1 sebesar 41.386° ,
ic2 sebesar 29.283°, nilai cos ic1 0.7502 dan nilai cos ic2 0.872. Kecepatan
lapisan tersebut antara lain pada lapisan pertama bernilai 597.0149254 m/s dengan
ketebalan lapisan sebesar 6.249345392 m, pada lapisan kedua 903.0100334 m/s
dengan ketebalan lapisan sebesar 6.317990648 m, dan pada lapisan ketiga
1846.153846 m/s. Terlihat dari rekonstruksi bawah permukaan bahwa lapisan
yang makin kebawah semakin bertambah tebal walaupun sedikit.
III.4.3. Metode Intercept Time Lapisan Miring
Metode lapisan miring mempunyai perbedaan yang paling terlihat yaitu
pada nilai z atau ketebalan lapisan dari setiap forward ataupun reverse nya.
Ketebalan tiap offset berbeda dikarenakan lapisan yang miring memberikan
ketebalan yang berbeda-beda. Gelombang refraksi forwared terjadi ketika offset
berada di 20 m pada waktu 47.1 ms. Sedangkan untuk gelombang refraksi reverse
terjadi pada offset berada di 80 m pada saat waktu 49.1 ms. Didapatkan juga data
ic sebesar 11.516° dan juga nilai θ (tetha) sebesar 0.304°. Kecepatan lapisan
didapatkan empat data, yaitu dari V1 dan V2 forward dan reverse yang pada
23
akhirnya akan dirata-ratakan sehingga didapatkan hanya 2 kecepatan rata-rata.
Nilai sudut ic yang didapatkan adalah 11.51664781o.
24
BAB IV
PENUTUP
IV.1. Kesimpulan
Dari hasil pengolahan data offset dan juga time,didapatkan kesimpulan
sebagai berikut:
Gelombang refraksi terjadi ketika offset berada pada 25 meter dan time
saat 38.20 ms. Dari perhitungan data sebelum gelombang ter refraksi
didapatkan kecepatan gelombang langsung sebesar 654.4503 m/s,
sedangkan keceptan gelombang refraksi nya 1330.893 m/s. Didapatkan
data ic juga sebesar 29.45485°. Dan akhirnya didapatkan tebal lapisan
sebesar 7.029333 meter.
Terdapat beberapa perbedaan kecepatan gelombang yang tampak, yaitu
pada offset 12 m dan 39 m. Didapatkan kecepatan lapisan yang berbeda
pada tiap lapisan, antara lain pada lapisan pertama bernilai 597.0149254
m/s dengan ketebalan lapisan sebesar 6.249345392 m, pada lapisan kedua
903.0100334 m/s dengan ketebalan lapisan sebesar 6.317990648 m, dan
pada lapisan ketiga 1846.153846 m/s.
Gelombang refraksi forward terjadi ketika offset berada di 20 m pada
waktu 47.1 ms. Sedangkan untuk gelombang refraksi reverse terjadi pada
offset berada di 80 m pada saat waktu 49.1 ms. Nilai sudut ic yang
didapatkan adalah 11.51664781o.
IV.2. Saran
Sangat dibutuhkan ketelitian dalam menghitung, terutama dalam rumus
nya dan juga konsep dasar nya seperti mengkonversikan satuan. Dalam membuat
grafik juga diperhatikan terutama pemilihan titik refraksi yang cukup subjektif.
25
Top Related