Paper Metode Plus Minus Ahsanul [PDF]

Citation preview

HALAMAN PENGESAHAN PRAKTIKUM SEISMIK REFRAKSI IDENTIFIKASI KEADAAN LITOLOGI BAWAH PERMUKAAN WILAYAH CATURTUNGGAL MENGGUNAKAN METODE PLUS MINUS



Disusun sebagai syarat mengikuti acara Praktikum Seismik Refraksi selanjutnya, tahun ajaran 2019/2020, Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta.



Disusun Oleh :



AHSANUL HAKIM 111.180.101



Yogyakarta, 17 Februari 2020 ACC



(_______________________)



LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2020



PAPER PRAKTIKUM SEISMIK REFRAKSI IDENTIFIKASI KEADAAN LITOLOGI BAWAH PERMUKAAN WILAYAH CATURTUNGGAL MENGGUNAKAN METODE PLUS MINUS Ahsanul Hakim 111.180.101 Jurusan Teknik Geologi, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta Jalan SWK 104 (Lingkar Utara) Condongcatur Yogyakarta [email protected]



ABSTRAK Pada kondisi bawah permukaan ketebalan dan jenis litologi tidak dapat diketahui. Untuk mengetahui litologi bawah permukaan diperlukan metode tertentu yang membutuhkan teori dan parameter fisika serta dapat mencerminkan kondisi daerah survei meskipun masih dalam suatu pendekatan. Terdapat berbagai macam survei geofisika yang dapat digunakan sebagai pendekatan untuk penentuan litologi salah satunya metode seismik refraksi. Dalam pembuatan paper ini digunakan metode seismik refraksi Plus Minus. Metode Plus Minus merupakan turunan dari metode delay time yang menggunakan asumsi bahwa bidang batas lapisan adalah lurus dan Kemiringan refraktor < 10º. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui litologi bawah permukaan wilayah Caturtunggal. Data lapangan yang telah diperoleh diolah menggunakan software Microsoft Excel untuk mendapatkan kedalaman serta kecepatan gelombang. Dari hasil pengolahan data didapatkan kecepatan gelombang dan diinterpretasikan dengan metode CDM satu lapisan didapatkan litologi weathered layered dan clay dengan kecepatan yaitu 376,8 m/s dan 1177,5 m/s serta kedalaman 5,6 m; b Kata kunci : Lapangan X, Litologi, Metode Delay Time, Metode Plus Minus, Seismik Refraksi



1. PENDAHULUAN



Pada kondisi bawah permukaan,



Dalam pengolahan data seismik



litologi dan ketebalan lapisan tidak



refraksi



dapat



pengolahan, salah satunya merupakan



diketahui.



litologi



bawah



Untuk mengetahui permukaan



memiliki



beragam



cara



wilayah



Metode Delay Time. Terdapat empat



Caturtunggal diperlukan metode tertentu



jenis Metode Delay Time yaitu Metode



yang



serta



ABC, Metode Plus Minus, Metode



dapat



GRM, dan Metode Hagiwara.



membutuhkan



parameter



fisika



teori yang



mencerminkan kondisi daerah survei meskipun



masih



dalam



suatu



pendekatan.



Metode



geofisika



sendiri



Minus



(Hagedoorn,1959) merupakan turunan dari



Metode



Plus



metode



delay



time



yang



menggunakan asumsi bahwa bidang



digunakan karena survey geologi bawah



batas



permukaan belum memberikan data



Kemiringan refraktor < 10º. Metode ini



yang cukup mengenai kondisi geologi



menggunakan dua jenis analisis, yaitu



pada daerah lapangan X.



Analisis



Metode seismik refraksi adalah metode



geofisika



eksplorasi



yang



didasarkan pada pengukuran respon direfraksikan



sepanjang



Plus



adalah



Time



lurus



untuk



dan



analisa



kedalaman dan Analisa Minus Time untuk determinasi kecepatan 1.1. Rumusan Masalah



gelombang seismik di dalam tanah dan kemudian



lapisan



Berdasarkan latar belakang yang sudah



diuraikan,



daerah



penelitian



perbedaan lapisan tanah atau batas-batas



lapangan X memiliki permasalahan



batuan.



bagaimana mengetahui litologi bawah



Metode



ini



memanfaatkan



perambatan gelombang seismik pada bawah permukaan dan memiliki salah satu sifat gelombang yaitu bahwa gelombang dapat dibiaskan.



seismik



memberikan



refraksi



gambaran



1.2. Tujuan Penelitian Tujuan dilakukan penelitian ini untuk



Penyelidikan dengan menggunakan metode



permukaannya.



bertujuan



mengetahui



litologi



bawah



permukaan daerah penelitian lapangan X.



mengenai



litologi bawah permukaan secara fisika dan dikaitkan dengan data geologi dari



2. DASAR TEORI



permukaan



2.1. Seismik Refraksi Metode seismik merupakan salah satu metode yang sangat penting dan



banyak



dipakai



di



dalam



teknik



permukaan dan sebagian diteruskan



geofisika. Hal ini disebabkan metode



merambat



seismik mempunyai ketepatan serta



permukaan.Penjalaran gelombang



resolusi



dalam



seismik mengikuti Hukum Snellius



memodelkan struktur geologi di bawah



yang dikembangkan dari Prinsip



permukaan bumi. Dalam menentukan



Huygens, menyatakan bahwa sudut



struktur



seismik



pantul dan sudut bias merupakan



dikategorikan kedalam dua bagian yang



fungsi dari sudut datang dan



besar yaitu seismik bias dangkal (head



kecepatan gelombang. Gelombang



wave or refrected seismic) dan seismik



P yang datang akan mengenai



refleksi (reflected seismic). Seismik



permukaan bidang batas antara dua



refraksi



medium



yang



tinggi



geologi,



metode



efektif



penentuan



di



digunakan



struktur



untuk



geologi



yang



dangkal sedangkan seismik refleksi



dibawah



berbeda



akan



menimbulkan gelombang refraksi dan refleksi (Hutabarat, 2009)



untuk struktur geologi yang dalam. Metode seismik refraksi merupakan metode



yang



memanfaatkan



waktu



tempuh dari gelombang yang telah terbiaskan untuk menuju pada suatu penerima gelombang (geophone). 2.2. Hukum Dasar



Gambar 1. Pemantulan dan



Mekanisme penjalaran gelombang seismik



didasarkan



pada



hukum



Snellius, Prinsip Huygens dan Prinsip Fermat. Penjelasan dari hukum Snellius, Prinsip Huygens dan Prinsip Fermat dijelaskan sebagai berikut : gelombang



impedansi akustik yang berbeda dari lapisan batuan yang dilalui sebelumnya, maka gelombang akan Gelombang



Prinsip Huygens menyatakan bahwa setiap titik pada muka gelombang baru. Posisi dari muka



seismik



melalui lapisan batuan dengan



terbagi.



2. Prinsip Huygens



gelombang merupakan sumber bagi



1. Hukum Snellius Ketika



Pembiasan Gelombang



tersebut



sebagian terefleksikan kembali ke



gelombang dalam dapat seketika ditemukan



dengan



membentuk



garis singgung permukaan untuk semua wavelet sekunder. Prinsip Huygens mengungkapkan sebuah mekanisme dimana sebuah pulsa seismik akan kehilangan energi



seiring



dengan



bertambahnya



kedalaman (Asparini, 2011).



2. Kecepatan gelombang bertambah seiring bertambahnya kedalaman. 3. Panjang gelombang seismik harus tidak lebih dari seperempat tebal tebal lapisan. 4. Perambatan



gelombang



seismik



diasumsikan sebagai sinar dan mematuhi



hukum-hukum



pembiasan cahaya. Gambar 2. Prinsip Huygen (Asparini, 2011)



5. Pada



bidang



gelombang



batas



lapisan,



merambat



dengan



kecepatan lapisan dibawahnya. Dalam metode seismik refraksi



3. Prinsip Fermat Gelombang menjalar dari satu titik ke titik lain melalui jalan tersingkat



waktu



penjalarannya.



Dengan demikian jika gelombang melewati sebuah medium yang memiliki



variasi



dibagi lagi menjadi 2 metode yaitu Metode T-X dan Metode Delay Time. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah Metode T-X 2.4. Metode Delay Time



kecepatan



Metode delay time digunakan



gelombang



seismik,



maka



pada bidang batas lapisan dangkal



gelombang



tersebut



akan



dengan kontras kecepatan yang besar



zona-zona



(untuk mencari ketebalan lapisan lapuk).



kecepatan tinggi dan menghindari



Disebut waktu tunda karena terdapat



zona-zona



perbedaan waktu yang diperlukan untuk



cenderung



melalui kecepatan



rendah



(Jamady, 2011)



perambatan pulsa gelombang ke arah



2.3. Asumsi-Asumsi Dasar



atas (up-ward) atau ke arah bawah



Terdapat juga asumsi-asumsi yang



(down-ward) yang melalui lapisan atas



digunakan



seismik



terhadap waktu yang digunakan untuk



refraksi ini yaitu menurut Sismanto



merambat di permukaan lapisan kedua



(1999) antara lain :



(pembias) sepanjang proyeksi lintasan



1. Bumi



dalam



dianggap



metode



sebagai



benda



normal tersebut pada bidang batas.



berlapis yang pada tiap lapisannya



Metode Delay Time digunakan dengan



dapat



gelombang



prinsip memanfaatkan waktu tunda



seismik dengan kecepatan yang



perambatan gelombang untuk mencapai



berbeda.



receiver seperti pada Gambar 3.



merambarkan



Metode Plus Minus (Hagedoorn, 1959) merupakan turunan dari metode delay time yang menggunakan asumsi bahwa Bidang batas lapisan C-F adalah lurus dan Kemiringan refraktor < 10º. Metode ini menggunakan dua jenis analisis, yaitu Analisis Plus Time untuk Gambar 3. Ilustrasi Metode Delay Time pada Single Shot



Time



Metode ini memanfaatkan waktu tunda yang menjalar dari sumber ke lapisan kecepatan (V1) lalu bidangbidang batas bias (V2) menuju ke penerima



gelombang



pada



analisa kedalaman dan Analisa Minus



lapisan



kecepatan (V1). Metode Delay Time



untuk determinasi



kecepatan.



Metode ini dapat digunakan untuk kasus yang lebih kompleks seperti bidang batas lapisan yang tidak rata, mencari tebal lapisan-lapisan lapuk, dan untuk menghitung static correction pada data seismic refleksi.



metode



Dasar dari metode Plus Minus



Plusminus, metode GRM, dan metode



terletak pada timbal balik tempuh, yaitu



Hagiwara.



tempuh dari gelombang seismik antara



meliputi



metode



ABC,



dua titik di satu arah adalah sama 2.5. Metode Plus Minus



dengan



tempuh



dalam



arah



yang



berlawanan. Analisis Plus Time (T+) untuk menganalisa kedalaman (depth) seperti pada Gambar 4.



Gambar 4. Ilustrasi Dua Lapisan Metode Plus Minus untuk analisa Plus Minus.



Plus Time adalah jumlah waktu rambatan gelombang dari geophone pada sumber dan forward dan geophone dari sumber reverse dikurangi dengan travel time antara sumber keduanya. Sedangkan



Minus



pengurangan



Time



waktu



adalah



T+ D = TCD - TCE + TFD – TEF Kemudian disederhanakan lagi menjadi, T+ D = 2[Z1 D cos(θc)] / V1 Maka didapatkan kedalaman di titik D, Z1 D = [(T+ D)*(V1)] / 2 (cos(θc)) Sedangkan,



untuk



mencari



rambatan



kecepatan V1 di dapat dari inverse slope



gelombang dari geophone pada sumber



gelombang arrival lapisan pertama (Sf



forward dan geophone dari sumber



ke Xf atau Sr ke Xr)



reverse lalu dikurangi dengan travel time antara sumber keduanya yang terlihat pada Gambar 5.



2.5.2. Analisa Minus Time (T-) Minus-Time



dapat



dirumuskan



dengan, T- D = TAD - THD - TAH V2 dapat dicari dengan analisa geophone D dan D’ dipisahkan oleh jarak ∆X, maka : Gambar 5. Analisa Minus Time untuk Mencari Informasi Kecepatan V2 -



Analisa Minus Time (T ) yang digunakan untuk determinasi kecepatan gelombang.



Kemudian, kurangkan T-D dengan T-D’, maka : T- D - T- D’ = TAD’ - TAD + THD – THD’ dimana,



2.5.1. Analisa Plus Time (T+) Plus-Time



T- D’ = TAD’ - THD’ - TAH



dapat



dirumuskan



dengan, T+ D = TAD + THD - TAH Sehingga



disederhamakan



menjadi,



TAD’ - TAD dan THD – THD’ = ∆X/V2. Artinya,



kecepatan



Penelitian dilakukan di wilayah Condongcatur, Sleman, D. I. Yogyakarta.



sama



dengan dua kali inverse slope-nya di dalam window analisa Plus-Minus Time, sehingga : T- D’ – T- D = ∆T-D = 2 (∆X) / V2



3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi Penelitian



V2



3.2. Diagram Alir



3.



Data Seismik Refraksi Pengambilan data dilakukan secara kolektif



sesuai



lapisan



yang



diinginkan, data yang di ambil berupa jarak geophone dan waktu tiba refraksi 4.



Pengolahan Data Menentukan titik refraktor pada tabel



dengan



mengidentifikasi



adanya perubahan secara drastis pada



data



time



Kemudian



antar



jarak.



mengolah



data



gelombang seismik dengan metode Plus



gambar



di



atas,



pengambilan data diawali dengan : Pada



pengolahan



data



Menghitung



data



gelombang seismik menggunakan



Gambar 6. Diagram Alir



Berdasarkan



Minus.



Microsoft



Excel,



membuat



peta



dan



untuk



menggunakan



Surfer.



akuisisi



dilapangan, berikut pembahasannya :



5.



Pembahasan Setelah



melakukan



pengolahan



data, mendapatkan Grafik T-X,



1. Mulai Dalam melakukan pengolahan studi



Peta Kecepatan (V1 dan V2), Peta



pustaka



Perbandingan



digunakan



agar



dapat



Kecepatan,



mengetahui langkah-langkah apa



Kedalaman,



dan



yang



permukaan.



Setelah



akan



dilakukan



dalam



profil



Peta bawah



didapatkan



metode



data, grafik, peta, dan profil bawah



CDM serta interpretasi yang akan



permukaan dilakukan pembahasan



dilakukan



berupa interpretasi lapisan batuan



pengolahan



data



excel



2. Melakukan Tinjauan Pustaka Melakukan



tinjauan



pustaka



dengan cara mencari jurnal, paper, dan/atau



buku-buku



mengenai



di



bawah



permukaan



dengan



melihat kecepatan batuan untuk menginterpretasi lapisan. 6. Kesimpulan



Seismik Refraksi, terutama yang



Pembuatan kesimpulan dilakukan



berkaitan dengan Metode Plus



setelah



Minus.



memahami



interpretasi



yang telah dilakukan dari berbagai data yang telah diolah. 7.



Selesai Setelah itu dilakukan pembuatan laporan yang berisi pembahasan tiap



lapisan,



profil



bawah



permukaan, dan kesimpulan acara



seismik



refraksi



dari



metode



Delay Time Plus Minus. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. CDM Satu Lapisan Tabel 1. Metode Critical Distance Satu Lapisan



f(x) = 0



Grafik T-X Metode CDM Satu Lapisan



100 90



gelombang langsung f(x) = 1.7 x + 1.45



80



Linear (gelombang langsung)



Time (s)



70 60



Linear (gelombang langsung)



50



gelombang refraksi



40



Linear (gelombang refraksi)



30



Linear (gelombang refraksi)



20 10 0



5



10



15



20



25



30



35



40



45



50



55



Offset (m) Gambar 7. Grafik T-X Metode CDM Satu Lapisan



Grafik diatas merupakan grafik T-X



m/s



merupakan



clay.



Kemudian



adalah time (s), dengan panjang lintasan



perhitungan tersebut diolah dengan rumus



80 m dan interval offset 5 m. Titik



yang telah ditentukan maka digunakan



refraktor berada pada offset 15 m dengan



untuk memporoleh kedalaman lapisan (z)



waktu 39s. Kemudian berdasaran data



pada satu lapisan yaitu sebesar 5,6 meter



Perhitungan



dilakukan



menggunakan



Microsoft Excel, dari data yang diperoleh hitungan



terlebih



dahulu



kecepatan



pertama (V1) dan diperoleh hasil sebesar 376,8 m/s dan menurut Burger (1992), lapisan ini merupakan lapisan weathered layer, kemudian menghitung kecepatan kedua (V2) diperoleh hasil sebesar 1177,5



hasil



lapisan



dengan x merupakan offset (m) dan y



tersebut didapat nilai Xc yaitu 15,605 ms.



dari



jenis



perhitungan-



Gambar 8. Profil Bawah Permukaan Satu Lapisan



Dari data yang di dapat dan setelah



kecepatan gelombang yang melewati



dilakukan pengolahan data menggunakan



lapisan tersebut menurut Burger (1992),



Microsoft Excel maka akan didapati gamb



didapatkan V1 adalah 376,8 m/s maka



aran lapisan bawah permukaan sesuai den



lapisan



gan gambar 8. Untuk menentukan litologi



layered. Kemudian didapat V2 1177,5



nya dapat dilihat dengan kecepatan gelom



m/s maka lapisan tersebut adalah lapisan



bang refraksi atau kecepatan gelombang s



clay.



aat di lapisan tersebut. Berdasarkan



tersebut



adalah



weathered



5. KESIMPULAN DAN SARAN



reverse didapatkan nilai rata-rata



5.1. Kesimpulan



dengan V1 rata-rata 452,8 m/s dan



Dari data yang telah diolah dan



V2 rata-rata 1444 m/s. Berdasarkan



pembahasan yang telah dipaparkan maka



kecepatan tersebut terdapat 2 lapisan



dapat disimpulkan sebagai berikut :



miring



dengan



V1



merupakan



lapisan weathered soil dan V2 



Metode Critical Distance pada satu



didapatkan lapisan clay.



lapis diperoleh data V1 sebesar 376,8 m/s



yang



merupakan



lapisan



weathered layered, kecepatan kedua V2 diperoleh hasil sebesar 1177,5



Penulis menyarankan beberapa



m/s merupakan lapisan clay dan



hal terkait dengan proses pembelajaran



didapatkan kedalaman lapisan (Z)



dan pengerjaan laporan diatas antara lain :



pada satu lapisan yaitu sebesar 5,6







meter. 



5.2. Saran



Penulis



menyarankan



pengembangan



Metode



Critical



Distance



lapisan



banyak



didapatkan



pada



Geofisika



untuk



Laboratorium



Eksplorasi



Metode



V1



Seismik Refraksi untuk memberikan



dengan nilai 740,74 m/s merupakan



berbagai sumber literatur yang dapat



lapisan



memudahkan



yang



berupa



weathered



dalam



pengerjaan



layered, V2 diperoleh nilai kecepatan



laporan dan tugas-tugas lain yang



sebesar 1441,2 m/s dan merupakan



berkaitan dengan Metode Seismik



jenis



Refraksi



lapisan



yang



clay,



dan



kecepatan V3 diperoleh nilai sebesar 2118,6 m/s merupakan lapisan clay. Lapisan clay berada pada kedalaman







2,7 meter, sedangkan lapisan kedua



DAFTAR PUSTAKA



berada pada kedalaman 16,7 meter.



Ningsih, Nunung Isnaini Dwi. 2018. Uji



Metode



Critical



Distance



pada



Kinerja Handyviewer MC-SEIS 3



lapisan miring diperoleh nilai V1



Channel Untuk Pendeteksian Lapisan



pada gelombang forward adalah



dibawah Permukaan. Integrated Lab



543,4 m/s dan V2 didapat nilai



Journal. Vol. 06, No. 02, 55-64.



sebesar 1482,7 m/s. Pada gelombang reverse diperoleh V1 362,3 m/s dan V2 sebesar 1405,3 m/s. Data V1 dan V2 pada gelombang forward dan



Jakosky, Jay John. 1940. Exploration Geophysics.



Los



Publishing Company.



Angeles:



Trija



Larasati, Sava Sintya, dkk. 2018. Analisis Potensi Tanah Longsor Menggunakan Metode



Seismik



Refraksi



Critical



Distance Method dan Delay Time Plus Minus Pada Daerah Kebun Karet, Kecamatan Imogiri, Bantul, D. I. Yogyakarta. Santoso, Djoko. 2002. Pengantar Teknik Geofisika. Bandung: Penerbit ITB. Susilawati. (Dasar



2004. Teori



Seismik &



Akuisisi



Refraksi Data).



Sumatera Utara: USU digital library