Upload
adithea-geovandi
View
309
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
b
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Gelombang seismik merupakan gelombang mekanis yang terjadi di bumi baik yang
disebabkan secara alami maupun buatan manusia. Adapun pengertian refraksi
secara harfiah adalah pembiasan. Sehingga seismik refraksi adalah pembiasan
gelombang seismik.
Metode seismik refraksi merupakan salahsatu metode geofisika untuk
mengetahui penampang struktur bawah permukaan, merupakan salah satu metode
untuk memberikan tambahan informasi yang diharapkan dapat menunjang
penelitian lainnya.Metode ini mencoba menentukan kecepatan gelombang seismik
yang menjalar di bawah permukaan. Metode seismik refraksi didasarkan pada
sifat penjalaran gelombang yang mengalami refraksi dengan sudut kritis
tertentuyaitu bila dalam perambatannya, gelombang tersebut melalui bidang batas
yang memisahkan suatu lapisan dengan lapisan yang di bawahnya yang
mempunyai kecepatan gelombang lebihbesar. Parameter yang diamati adalah
karakteristik waktu tiba gelombang pada masing-masing geophone.
Ada beberapa metode interpretasi dasar yang bisa digunakan dalam
metode seismik refraksi, antara lain metode waktu tunda, metode Intercept Time,
dan metode rekonstruksi muka gelombang (Raharjo, 2002). Pada perkembangan
lebih lanjut, dikenal beberapa metode lain yang digunakan untuk
menginterpretasikan bentuk topografi dari suatu bidang batas, antara lain metode
Time Plus Minus, metode Hagiwara dan Matsuda, dan metode Reciprocal
Hawkins. Untuk sistem perlapisan yang cukup homogen dan relatif rata, metode
Intercept Time mampu memberikan hasil yang memadai atau yang dapat diartikan
dengan kesalahan relatif kecil (Sismanto, 1999).
I.2 Maksud dan Tujuan
Maksud dari praktikum seismik refraksi acara pertama ini adalah untuk
menambah pengetahuan dan wawasan, juga lebih memahami metode seismik
refraksi serta mampu dalam mengolah dan menganalisa rekaman data seismik
1
yang diperoleh dari lapangan maupun data sintetik dengan menggunakan metode
T-X serta Intercept Time. Praktikum seismik ini bertujuan untuk membuat grafik
T-X (Grafik hubungan antara jarak dan waktu), menghitung kecepatan gelombang
(v), menghitung intercept time , menghitung ketebalan lapisan (h), serta dapat
menghitung ketebalan lapisan (z).
2
BAB II
DASAR TEORI
II.1. Seismik Refraksi
Metode seismik dikategorikan ke dalam dua bagian yaitu seismik refraksi
(seismik bias) dan seismik refleksi (seismik pantul). Dalam metode seismik
refraksi, yang diukur adalah waktu tempuh dari gelombang dari sumber menuju
geophone. Dari bentuk kurva waktu tempuhterhadap 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 :
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, sehinggamematuhi hukum – hukum dasar lintasan sinar.
5. Pada bidang batas antar lapisan, gelombang seismik merambat dengan
kecepatan padalapisan dibawahnya.
6. Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.
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
3
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)
II.3.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Gambar 2.1. Kurva Travel Time dan penjalaran gelombang pada satu lapisan.
4
Gambar 1 menjelaskan bahwa titik O (source) dan R (geophone), dan S-M-
P-R merupakan jejak penjalaran gelombang refraksi, maka persamaan waktu total
(Tt) untuk satu lapisan dari sumber menuju geophone 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)
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)
5
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
II.3.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Gambar 2.2. Ilustrasi penjalaran gelombang seismik dua lapisan datar yang
berhubungan dengan kurva Jarak-Waktu.
Gambar 3 menjelaskan bahwa titik O=Sumber (source) dan G= geophone,
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
geophone yaitu,
Tt= SAV 1
+ ABV 2
+ BCV 3
+ CFV 1
(2.8)
Dapat disederhanakan menjadi:
6
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 :
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)
7
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
Bila reflektor mempunyai dip, maka:
1. Kecepatan pada kurva T-X bukan kecepatan sebenarnya (true
velocity), melainkan kecepatan semu (apparent velocity)
2. Membutuhkan dua jenis penembakan: Forward dan Reverse Shoot
3. Intercept time pada kedua penembakan berbeda, maka ketebalan
refraktor juga berbeda
Apparent Velocity ialah kecepatan yang merambat di sepanjang bentangan
geophone
8
Gambar 2.3. 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 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 Td=X sin(θc+α)
V 1+
2Za cosθc
V 1= X
V d
+t a
Up-Dip 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:
9
Vd = V 1
sin(θc+α ) dan Vu = V 1
sin(θc−α ) (2.18)
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
10
V2up=x1−x1
y1− y1 dan V2down=
x1−x1
y1− y1(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
Tabel III.1.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
11
Tabel III.1.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
12
13
Tabel III.1.3. Metode Intercept Time untuk Lapisan Miring
III.2. Perhitungan Manual
III.2.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
14
15
III.2.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
16
17
18
III.2.3. Metode Intercept Time untuk Lapisan Miring
19
20
21
III.3. Hasil Pengolahan Data
III.3.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Gambar 3.1. Grafik Metode Intercept Time Satu Lapis
Keterangan : Gelombang Langsung
Gelombang Refraksi
22
Gambar 3.2. Profil metode Intercept Time satu lapisan
23
III.3.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Gambar 3.3. Grafik metode Intercept Time banyak lapis
Keterangan : Gelombang Langsung
Gelombang Refraksi Lapisan 1
Gelombang Refraksi Lapisan 2
Gelombang Refraksi Lapisan 3
24
Gambar 3.4. Profil metode Intercept Time banyak lapisan
25
III.3.3. Metode Intercept Time untuk Lapisan Miring
Gambar 3.5. Grafik metode Intercept Time lapisan miring
26
Keterangan : Gelombang Langsung Forward
Gelombang Refraksi Forward
Gelombang Langsung Reverse
Gelombang Refraksi Reverse
Gambar 3.6. Profil metode Intercept Time lapisan miring
27
III.4.Pembahasan
III.4.1. Metode Intercept Time Satu Lapis
Dari data yang diperoleh diketahui panjang lintasan sepanjang 45 meter
dengan jarak offset antar geophone adalah 3 meter. Pada graik dapat diketahui
geophone yang dipakai sebanyak 15 buah geophone. Data waktu yang di dapatkan
waktu terendah dengan nilai 2,65 ms dan waktu ter tinggi bernilai 23,12 ms.
selanjutnya dilakukan perhitungan manual dan didapat data berupa : intercept time
(ti) sebesar 5,733 s, kecepatan gelombang langsung (v1) sebesar 1157,8 m/s,
kecepatan gelombang bias (v2) sebesar 2588,23 m/s, sudut (ic) sebesar 26,5570
ketebalan lapisan 1 sebesar 3,708 m.
Sedangkan dari data yang diolah dengan software microsoft excel didapatkan
data berupa: intercept time (ti) sebesar 4.848 m/s, kecepatan gelombang langsung
(v1) sebesar 1157.184 m/s, kecepatan gelombang bias (v2) sebesar 2588.235 m/s,
sudut (ic) sebesar 26.557380, ketebalan lapisan sebesar 3.135892 m.
Pada pengolahan manual dan menggunakan software diperloeh perbedaan
hasil pada persamaan garis intercept time dan juga ketebalan lapisan. Perbedaan
tersebut disebabkan oleh perbedaan hasil perhitungan persamaan garis dari kurfa
gelombang refraksi secara manual dan dengan menggunakan software.
Dari perhitungan yang dilakukan didapatkan kecepatan V1 sebesar
2588,23 m/s , menurut tabel kecepatan gelombang daari Kohnen 1974, lapisan
yang mempunyai kecepatan 25000 m/s – 6500 m/s merupakan lapisan batupasir.
III.4.2. Metode Intercept Time Banyak Lapis
Dari data yang diperoleh diketahui panjang lintasan sepanjang 30 meter
dengan jarak offset antar geophone adalah 2 meter. Pada grafik dapat diketahui
geophone yang dipakai sebanyak 15 buah geophone. Didapatkan data waktu
dengan nilai terendah sebesar 5,9 ms dan waktu dengan nilai tertinggi sebesar
44,1 ms. selanjutnya dilakukan perhitungan manual dan didapat data berupa
kecepatan (V), intercept time tiap lapisan (Ti), sudut kritis (Ic), dan juga ketebalan
masing-masing lapisan (z).
Dari perhitungan manual didapat adalah terdapat 3 lapisan dimana tiap
lapisan memiliki kecepatan yang berbeda. Lapisan pertama memiliki kecepatan
28
(v1) sebesar 389,61 m/s, intercept time (Ti1) sebesar 5,8 ms, Ic1 sebesar 38,56o
dan tebal lapisan 1,444 m, lapisan kedua memiliki kecepatan (v2) sebesar 625
m/s, intercept time (Ti2) sebesar 13,8 ms, Ic2 sebesar 43,43o, dan tebal lapisan
3,43 m lapisan ketiga memiliki kecepatan (3) sebesar 909,09 m/s, intercept time
(Ti3) sebesar 24,65 ms, Ic3 sebesar 36,221o dan tebal lapisan 7,38 m. lapisan
keempat memiliki kecepatan 1538,46 m/s
Dari perhitungan yang dilakukan didapatkan kecepatan lapisan 1 sebesar
389,61 m/s, keceepatan lapisan 2 sebesar 909,09 m/s, kecepatan lapisan 3 sebesar
1538,46 m/s. Menurut tabel kecepatan gelombang dari Kohnen 1974, lapisan
pertama merupakan lapisan soil dengan rentang kecepatan 300 – 700 m/s, lapisan
kedua merupakan lapisan lempung dengan rentang kecepatan 300 - 1800 m/s,
lapisan 3merupakan lapisan batupasir dengan rentang kecepatan 1400 – 6000 m/.
III.4.3. Metode Intercept Time untuk Lapisan Miring
Dari data yang diperoleh diketahui panjang lintasan sepanjang 45 meter
dengan jarak offset antar geophone adalah 3 meter. Pada grafik dapat diketahui
geophone yang dipakai sebanyak 15 buah geophone. Pada gelombang forward di
dapatkan waktu terendah dengan nilai 3,2 s dan waktu ter tinggi bernilai 18,9 s.
Pada gelombang reverse didapatkan waktu terendah dengan nilai 3 s dan waktu
tertinggi dengan nilai 18,5 s. selanjutnya dilakukan perhitungan manual dan
didapatan kecepatan rata-rata v1 sebesar 873,78 m/s dan v2 sebesar 4186,04 m/s,
Ketebalan forward sebesar 3,3811 meter, dan ketebalan reverse sebesar 2,64
meter. Menurut tabel kecepatan gelombang dari Kohnen 1974, lapisan pertama
merupakan lapisan batulempung dengan rentang kecepatan 300 – 1800 m/s
29
BAB IV
PENUTUP
IV.1. Kesimpulan
dari pengolahan data didapatkan hasil ketebalan lapisan pada data satu
lapisan sebesar 3,708 meter dengan kecepatan gelombang sebesar 1157.184 m/s
dan intercept time 5,733 s, lapisan tersebut merruakan lapisan dolomit. Pada data
banyak lapisan didapatkan jumlah lapisan sebanyak 3 lapis, dengan ketebalan
lapisan pertama sebesar 1,444 meter dengan kecepatan gelombang sebesar 389,61
m/s dan intercept time 5,8 s yang merupakan lapisan top soil , lapisan kedua
memiliki ketebalan sebesar 3,46 m dengan kecepatan gelombang sebesar 625 m/s
dan intercept time 13,8 s yang merupakan lapisan batulempung, pada lapisan
ketiga memiliki ketebalan sebesar 7,38 m dengan kecepatan gelombang sebesar
909,09 m/s dan intercept time 24,6 s yang merupakan lapisan batupasir, Pada data
lapisan miring didapatkan tebal lapisan forward sebesar 3,3811 meter dan lapisan
reverse dengan ketebalan 2.64 meter dan kecepatan rata-rata V1 sebesar 811,89
m/s dan V2 sebesar 3714,28 m/s.
IV.2. Saran
Saat pengolahan data sebaiknya sudah benar-benar memahami rumus yang
akan digunakan sehingga akan meminimalisir kesalahan dalam penghitn ungan
data.
30