Picking Data Microseismic [PDF]

Citation preview

PICKING DATA MICROSEISMIC Sidqi Maulana, 12311016 Sandhy Muhammad Akbar, 12311032 Iqbal Fauzi Aditama, 12311056 Laboratorium Seismologi, Program Studi Teknik Geofisika, Institut Teknologi Bandung ABSTRAK Laporan ini menjelaskan tentang pengolahan data microseismic. Microseismic adalah gelombang seismik yang magnitudonya rendah. Pengolahan data diperlukan untuk menentukan hiposenter dan besar magnitudo sumber gempa. Hiposenter didapatkan dari penentuan waktu tiba gelombang P dan S sementara besar magnitudo didapatkan dengan cara penentuan pucak amplitude gelombang P. Penentuan gelombang P dengan mengamati data pada komponen vertical (Z) dan gelombang S pada komponen horizontal (N-S dan W-E). Perubahan domain dari domain waktu ke domain frekuensi dapat dilakukan untuk membantu penentuan posisi awal datanganya gelombang P dan S yang ditunjukkan dengan adanya perubahan nilai amplitude pada spektrum di domain frekuensi. Waktu terjadinya gempa (Origin Time) dapat ditentukan dengan teknik grafis yang disebut diagram Wadati. Diagram dibuat dengan mengeplot beda waktu tiba gelombang S dan P (Ts-Tp) terhadap waktu tiba gelombang P. Metode ini untuk menentukan gempa-gempa pada zona Wadati-Benioff. Kata kunci: microseismic, gempa, hiposenter, magnitudo, gelombang



ABSTRACT This report describes the processing of microseismic data. Microseismic is the low magnitude seismic waves. Data processing is needed to determine the hypocenter and magnitude of the earthquake. The hypocenter obtained from the arrival time of P and S waves while the magnitude obtained by the determination of the P wave amplitude. P waves is determined by observed data on the vertical component (Z) and S waves on the horizontal components (NS and WE). Domain changes from time domain to the frequency domain can be use to help determine the initial position P and S waves that are indicated by the change in the value of the amplitude spectrum in the frequency domain. Time of the earthquake (Origin Time) can be determined by graphical technique called Diagram of Wadati. This method for determining the earthquakes in Wadati-Benioff zones. This diagram is made from plotting different arrival time S and P waves (Ts-Tp) against the P wave arrival time. Keywords: microseismic, earthquake, hypocenter, magnitude, waves



gelombang seismik. Semakin teliti picking



PENDAHULUAN Dalam



seismologi



terdapat



data pada gelombang P dan gelombang S,



peristiwa seismik yang besarnya sangat



maka



lokasi



hiposenter



dan



besar



kecil, biasa disebut microseismic. Jika



magnitudo yang didapatkan akan semakin



biasanya peristiwa seismik disebabkan



akurat.



oleh pelepasan energi akibat pergeseran batuan



di



sesar,



maka



biasanya



disebabkan



manusia,



seperti



microseismic



oleh



aktivitas



pertambangan



TEORI DASAR A. Gelombang Seismik



atau



produksi minyak dan gas.



Secara



garis



besar



gelombang



seismik yang dipancarkan dari pusat



Microseismic dapat terdeteksi dan



gempa dan terekam dalam seismogram



terukur dengan baik oleh broad-band



terdiri



seismograf dan bisa direkam di lokasi



gelombang permukaan. Gelombang yang



manapun di bumi.



biasanya mudah terlihat dalam seismogram



Tujuan dari praktikum picking data microseismic



antara



lain:



memahami



adalah



dari



gelombang



gelombang



(Gelombang



body



Primer,



P)



body



dan



longitudinal dan



jenis



konsep besar magnitudo dan intensitas



transversal (Gelombang Sekunder, S) dan



gempa; memahami hubungan empiris antar



refleksi dan transmisinya.



parameter



gempa;



dapat



menentukan



Ditinjau



dari



kecepatan



gelombang P dan S pada seismogram dan



gelombangnya, maka mula-mula akan



menentukan waktu tiba gelombang pada



tercatat gelombang P, baru kemudian



data microseismic; dan dapat melakukan



disusul oleh gelombang S dan akhirnya



picking amplitude untuk penentuan nilai



gelombang permukaan.



amplitude.



Mikroseimik gelombang seismik mikro yang diakibatkan oleh adanya pergerakan di bawah permukaan bumi



LATAR BELAKANG Dalam



peristiwa



microseismic



dengan magnitudo rendah hampir tidak



terdapat istilah hiposenter yang merupakan



terasakan



pusat



menentukan



kejadianya lokal. Karena tempat kejadian



hiposenter maka diperlukan penentuan



sumber gelombang microseismic adalah



waktu tiba gelombang P dan gelombang S.



lokal, maka perbedaan waktu tempuh



Selain itu diperlukan juga penentuan



gelombang P dan S tidak akan terlalu lama



puncak amplitude dari gelombang P untuk



antara 0.02-2.6 detik dengan durasi kurang



bisa



dari 10 detik. Contoh pergerakan yang



gempa.



menentukan



Untuk



besar



magnitudo



di



permukaan



dan



sifat



dapat dikategorikan sebagai gelombang



Benioff, yang diinterpretasikan sebagai



seismik mikro adalah pergerakan rekahan,



event-event subducting slab. Beda waktu



proses injeksi fluida, aktivitas pemboran,



tiba gelombang S dan P (Ts-Tp) diplot



migrasi fluida, dll.



terhadap waktu tiba gelombang P. Karena



Berdasarkan posisi sumber terhadap



di hiposenter Ts-Tp akan menjadi nol,



lokasi seismograf, secara umum gempa



maka titik potong garis lurus dalam



bumi



diagram Wadati dengan sumbu Tp adalah



diklasifikasikan



menjadi



dua



kategori, yaitu: 1.



Gempa



pendekatan waktu terjadinya gempa (T0).



bumi



dekat



atau



Lokal



Setelah



T0



ditentukan,



maka



Seismik. Gempa lokal adalah gempa



hubungan nya dengan parameter gempa



dengan jarak episenternya terhadap



dapat dihitung seperti jarak episenter dari



stasiun pencatat tidak melebihi dari



setiap stasiun dengan mengalikan waktu



beberapa ratus kilometer, sehinggga



tempuh gelombang P dengan kecepatan



kelengkungan bumi dapat diabaikan.



gelombang rata-ratnya.



Gempa lokal dimanfaatkan untuk menyelidiki struktur permukaan bumi,



C. Parameter Gempa



termasuk didalam nya gempa buatan yang



2.



dilakukan



pada



seismik



Parameter



gempa



yang



akan



dibahas dalam laporan ini yaitu Magnitudo



eksplorasi.



dan Intensitas Gempa. Magnitudo adalah



Gempa bumi jauh atau Teleseismik.



ukuran logaritmik dari kekuatan gempa



Teleseismik adalah gempa dengan



bumi atau ledakan yang berdasarkan



jarak episenternya terhadap stasiun



pengukuran instrumen atau disebut juga



pencatat lebih dari 1000 kilometer.



berdasarkan



Kategori gempa ini memegang peran



maksimum



penting dalam penentuan struktur



magnitudo dihitung secara skala relatif



bagian dalam bumi



terhadap suatu kekuatan gempa bumi.



pengukuran fasa



amplitudo



seismik.



Kemudian



Skala logaritmik dipakai karena amplitude B. Diagram Wadati



gelombang seismik dari gempa variasinya



Waktu terjadinya gempa (Origin Time) dapat ditentukan dengan teknik



tinggi. Magnitudo



tidak



berhubungan



grafis yang disebut diagram Wadati. Ia



langsung dengan sumber gempa dan



menggunakan



bertujuan



metode



ini



untuk



untuk



menentukan gempa-gempa dalam suatu



perhitungan



cepat



zona, yang kemudian disebut zona Wadati-



Magnitudo



dipakai



pada yang untuk



penyediaan sederhana. analisis



peninjauan awal dari data gempa (katalog)



tetapi, sifat penjalaran gelombang seismik



untuk keperluan investigasi geofisika dan



dalam



keteknikan.



Disamping



Intensitas Gempa adalah adalah



batuan



seperti



selama gempa terjadi. Berlawanan dengan



bangunan.



konsep



pengukuran



itu,



dipertimbangkan.



besarnya



intensitas



tergantung pada bangunan itu sendiri,



suatu ukuran deskriptif akibat goncangan



Magnitudo



harus



rancangan,



tinggi



Intensitas



dan



gempa



bahan



memiliki



yang



berdasarkan



Skala Intensitas yang dinyatakan dalam



instrument,



intensitas



angka romawi yang sebenarnya sudah



berdasarkan penilaian dan klasifikasi dari



dibuat



kerusakan akibat goncangan gempa serta



European Macroseismic Scale (EPS) dan



persepsi manusia terhadap goncangan



skala



tersebut. Besarnya intensitas tergantung



(JMA).



pada energy yang diradiasikan yang dapat



secara luas adalah skala MMI (Modified



dinyatakan dalam magnitudo. Semakin



Mercalli Intensity) yang terdiri dari 12



jauh suatu tempat dari titik episenter, tentu



skala



saja energinya akan semakin kecil. Akan



di



beberapa



Japanese



Negara



Meteorogical



seperti



Agency



Skala intensitas yang dipakai



PENGOLAHAN DATA A. Langkah Pengolahan Data 1. Buka software Seisgram2K60.jar untuk dapat mengolah data gempa. Lalu pilih File dan klik Open File. Pilihlah data gempa yang diinginkan dan klik Open.



2. Tampilkan raw dari semua stasiun



3. Lakukan filtering data dengan menekan bar filter-butterworth. Atur frekuensi yang diinginkan dengan frekuensi terendah 1 Hz dan terbesar 40 Hz. Terapkan ke setiap stasiun



4. Lakukan proses Remove Mean untuk semua stasiun.



5. Urutkan berdasarkan kemunculan grup fasa gelombang yang menonjol



6. Pick waktu tiba gelombang P pada setiap stasiun



7. Pick waktu tiba gelombang S pada setiap stasiun.



a. Pada umumnya nilai ts-tp gempa akan semakin besar pada stasiun yang waktu tiba gelombang p lebih lambat.



b. Pada umumnya fasa gelombang P lebih jelas pada komponen vertical dan S pada komponen horizontal (NS atau EW). Tetapi pada kasus tertentu bisa terjadi hal sebaliknya. 8. Pick amplitudo maximum pada komponen z di setiap stasiun. Langkah awal, lakukan remove mean dan integrated pada semua stasiun terlebih dahulu agar hasil pickingan berupa amplitude displacement.



9. Gunakan 0-p max untuk melakukan picking amplitudo maksimum.



B. Hasil Pengolahan Data a. Tabel



Event 1



Event 2



Event 3



Event 4



Event 5



Station St1 St2 St3 St4 St5 St6 St7 Station St1 St2 St3 St4 St5 St6 St7 Station St1 St2 St3 St4 St5 St6 St7 Station St1 St2 St3 St4 St5 St6 St7 Station St1 St2 St3 St4 St5 St6



Date 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 Date 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 Date 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 Date 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 Date 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407 20130407



Minute 629 629 629 629 629 629 629 Minute 633 633 633 633 633 633 633 Minute 637 637 637 637 637 637 637 Minute 638 638 638 638 638 638 638 Minute 640 640 640 640 640 640



Tp 60.194 59.481 60.238 59.078 59.342 59.531 58.965 Tp 6.702 5.081 5.631 5.861 5.823 6.720 5.423 Tp 6.501 5.774 5.652 6.496 5.024 5.452 5.138 Tp 28.783 28.024 28.871 27.366 27.729 28.134 27.44 Tp 44.562 60.11 60.012 60.901 59.419 59.849



Ts 62.792 61.459 62.801 61.135 60.787 61.653 60.582 Ts 9.412 6.479 7.288 7.983 7.778 8.599 7.264 Ts 8.508 7.831 7.708 9.457 6.42 7.171 6.943 Ts 31.302 30.05 31.449 28.734 29.939 30.271 29.053 Ts 45.774 62.108 62.047 63.638 60.636 61.527



∆t 2.598 1.978 2.563 2.057 1.445 2.122 1.617 ∆t 2.71 1.398 1.657 2.122 1.955 1.879 1.841 ∆t 2.007 2.057 2.056 2.961 1.396 1.719 1.805 ∆t 2.519 2.026 2.578 1.368 2.21 2.137 1.613 ∆t 1.212 1.998 2.035 2.737 1.217 1.678



Amplitudo -70292.5 -252562 69970.29 -18407.6 -2505.86 16372.62 58556.77 Amplitudo 37504.73 6605.313 -20272.4 25051.04 -1050.08 -126396 -836.627 Amplitudo 3.535222 17.29343 16.09269 2.502381 27.34338 10.63463 14.44572 Amplitudo 3.433326 -19.0966 4.547874 31.0739 -15.323 -26.0193 23.83411 Amplitudo 1559.965 667.2665 2246.572 639.6433 -142.658 824.1006



St7 Station St1 St2 St3 St4 St5 St6 St7



Event 6



20130407 640 59.492 61.093 1.601 1924.154 Date Minute Tp Ts ∆t Amplitudo 20130622 14 41.077 42.809 1.732 -6929.27 20130622 14 30.232 30.478 0.246 1459.739 20130622 14 42.198 42.6 0.402 -4341.17 20130622 14 44.456 44.739 0.283 2255.594 20130622 14 17.769 18.106 0.337 2332.946 20130622 14 42.968 43.294 0.326 1257.521 20130622 14 41.474 42.006 0.532 2616.51



Event 1 3 y = 0.722x - 40.99



2.5 2 1.5



Station 1 Linear (Station 1)



1 0.5 0 58.5



59



59.5



60



60.5



Event 2 3 2.5



y = 0.491x - 0.956



2 1.5



Event 2 Linear (Event 2)



1 0.5 0 0



2



4



6



8



3.5



Event 3



3



2.5



y = 0.643x - 1.677



2 1.5



Event 3



Linear (Event 3)



1 0.5 0 0



1



2



3



4



5



6



7



Event 4 3 y = 0.678x - 16.96



2.5 2 1.5



Event 4 Linear (Event 4)



1 0.5 0 27



27.5



28



28.5



29



Event 5 3 2.5 2



y = 0.049x - 1.075



1.5



Event 5 Linear (Event 5)



1 0.5 0 0



20



40



60



80



Event 6 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1



Event 6



0.8



Linear (Event 6)



y = 0.011x + 0.108



0.6



0.4 0.2 0 0



10



20



30



40



50



waktu antara origin time dengan waktu



ANALISIS DATA



yang dicatat pada stasiun 07 adalah 2,265



Sidqi Maulana (12311016) Pada



umumnya,



detik. Dari hasil perbedaan tersebut, stasiun



yang



diperkirakan jarak antara gempa dengan



mencatat awal terjadinya gempa adalah



stasiun 07 berada pada jarak yang dekat.



stasiun dengan waktu tiba gelombang P



Selain itu, dengan mengetahui origin time,



lebih awal sehingga nilai selisih waktu



kita dapat mengetahui dimana tempat



datang gelombang S dan gelombang P (t s-



terjadinya gempa dengan menyesuaikan



tp) [∆t] lebih kecil dari stasiun lainnya.



pada data rekaman gempa USGS.



Pada Event 1, stasiun yang seharusnya



Untuk



mencatat awal terjadinya gempa adalah stasiun 07, karena stasiun ini mencatat datangnya gelombang P pada waktu yang lebih awal dari stasiun lainnya yaitu sebesar 58,965 detik . Akan tetapi, dalam pengolahan data, didapatkan nilai ∆t yang terkecil pada stasiun 05 yaitu sebesar 1.445 detik dengan waktu tiba gelombang



ketidaktelitian



dalam



stasiun



yang



stasiun 02 dengan tp 5.081 detik dan nilai ∆t sebesar 1,398 detik. Waktu terjadinya gempa (t0) atau origin time pada Event 2 terjadi pada pukul 06.33 pada 1,33 detik. Persamaan yang didapat dari metoda grafis yaitu sebesar : y=0.4912 x-0.9564



picking



gelombang S atau gelombang P sehingga



2,



mencatat awal terjadinya gempa adalah



P pada 59.342 detik. Kesalahan ini terjadi karena



event



sehingga nilai



𝑉𝑝 𝑉𝑠



didapatkan sebesar



awal



1,4912. Dari hasil ini, perkiraannya gempa



terjadinya gempa. Waktu terjadinya gempa



dengan stasiun berjarak dekat karena



(t0) atau origin time pada Event 1 terjadi



selisih waktu sebesar 0,068 detik.



dapat



mempengaruhi



waktu



pada pukul 06.29 pada detik ke 56.70.



Sandhy Muhammad Akbar (12311032)



Persamaan yang didapat dari metoda grafis Dalam



yaitu sebesar :



peristiwa



mikroseismik



terdapat istilah hiposenter yang merupakan y=0.7229 x-40.993 sehingga nilai



𝑉𝑝 𝑉𝑠



didapatkan sebesar



1,7229. Dari data event 1, maka dapat dianalisis bahwa gempa yang terjadi termasuk gempa lokal karena perbedaan



pusat



gempa.



Untuk



menentukan



hiposenter maka diperlukan penentuan waktu tiba gelombang P dan gelombang S. Selain itu diperlukan juga penentuan puncak amplitude dari gelombang P untuk bisa



menentukan



besar



magnitudo



gelombang seismik. Pada umumnya nilai



mendapatkan



ts-tp gempa akan semakin besar pada



akurat.



stasiun dengan waktu tiba gelombang P lebih lambat. Berdasarkan diagram wadati,



lokasi



hiposenter



yang



Iqbal Fauzi Aditama (12311056)



pada event 3 yang terjadi pada tanggal 7



Pada event 5 didapatkan T0 =



April 2013 mempunyai slope 0.643 dan



0.0460 s data Vp dan Vs maka slope yang



pada event 4 yang terjadi pada tanggal



didapat



yang sama mempunyai slope 0.678. Origin



menunjukkan gelombang P datang terlebih



time didapatkan dengan membuat nol ts-tp



dahulu dibanding gelombang S meskipun



karena gempa bersumber pada hiposenter.



dengan perbedaan waktu yang kecil. Hal



Setelah itu titik potong garis lurus dalam



tersebut sesuai teori bahwa gelombang P



diagram



lebih cepat dibanding gelombang S.



wadati



dengan



sumbu



tp



adalah



0.0495.



Hal



ini



Pada suatu stasiun di event 5



merupakan pendekatan waktu terjadinya Pada event 3, origin time dari



terdapat rekaman gelombang seismik yang



gempa yaitu t0 = 2.608087092. Dan pada



berbeda dibanding yang lain. Diperkirakan



even



Dengan



peristiwa seismik yang terjadi adalah



mengetahui t0 kita dapat mengetahui



teleseismik atau jarak antara episenter



dimana tempat terjadinya gempa bumi



dengan stasiun pencatat lebih dari 1000



tersebut.



km. Hal tersebut mempengaruhi hasil



gempa.



4



t0



=



25.01474926.



Nilai dari magnitude suatu gempa ditentukan dari amplitude maksimum dari setiap stasiun perekam. Pada even 3 amplitude



maksimum



terdapat



pada



stasiun 2 dan pada even 4 nilai amplitude maksimum terdapat pada stasiun 6. Pada



Pada event 6 didapatkan T0= 0.1097 s. Berdasarkan data Vp dan Vs maka slope yang didapat adalah 0.0119. Sama seperti event 5, hanya dengan perbedaan waktu yang lebih kecil. Dengan mengetahui T0, maka kita



biasanya terdapat noise yang membuat



bisa mengetahui lokasi terjadinya gempa.



keliru



data



Data T0 dicocokkan dengan rekaman data



meminimalisir



yang ada, misalnya dari situs perekam



mikroseismik. pembacaan



perekaman



S.



gempa,



saat



hasil



picking data arrival time gelombang P dan



melakukan Untuk noise



picking



dilakukan



proses



filtering. Ketelitian penentuan waktu tiba gelombang P dan S sangat penting untuk



gempa.



S,



KESIMPULAN Intensitas



berbeda



dengan



magnitude karena intensitas adalah hasil pengamatan visual pada suatu tempat tertentu sedangkan, magnitude adalah hasil pengamatan instrumental menggunakan seismograf.



Pada



suatu



gempabumi



besarnya



kejadian



Intensitas



karena



mendapatkan



sangat



penting



untuk



lokasi



hiposenter



yang



akurat. Nilai tp dan ts didapatkan setelah kita menentukan waktu tiba gelombang P dan S. Pada umumnya nilai ts-tp gempa akan semakin besar pada stasiun dengan waktu tiba gelombang P lebih lambat



pada



Skala kekuatan gempa atau skala



tempat yang berbeda dapat sama atau



magnitudo



berlainan sedangkan besarnya magnitude



ukuran logaritmik kekuatan gempa bumi



selalu



atau



atau ledakan bom berdasarkan pengukuran



dirasakan di tempat yang berbeda. Skala



amplitudo maksimum gelombang gempa.



kekuatan gempa atau skala magnitudo



Amplitudo tersebut tentu saja berdasarkan



gempa



hasil



sama



walaupun



merupakan



dicatat



sebuah



ukuran



gempa



rekaman



merupakan



peralatan



perekam



logaritmik kekuatan gempa bumi atau



gelombang



ledakan bom berdasarkan pengukuran



sebuah gempa akan bergantung terhadap



amplitudo maksimum gelombang gempa.



nilai dari amplitude maksimum dari hasil



Amplitudo tersebut tentu saja berdasarkan



picking pada data mikroseismik.



hasil



rekaman



peralatan



perekam



gelombang gempa.



gempa.



sebuah



Nilai



magnitude



UCAPAN TERIMAKASIH Pertama tama kami ucapkan syukur



Parameter-parameter gempa yaitu



pada Tuhan Yang Maha Esa yang telah



episenter, origin time, magnitudo gempa,



memberikan nikmat Nya sehingga kami



dan hiposenter memiliki keterkaitan satu



dapat menyelesaikan penulisan laporan ini.



sama lain. Dengan mula-mula melakukan



Tak lupa pula penulis mengucapkan



picking data microseismic gelombang P



terimakasih



dan S, maka akan didapatkan origin time



kami, Pak Afnimar, sehingga kami dapat



dan besarnya magnitudo gempa. Origin



memahami bagaimana cara menentukan



time merupakan waktu awal gempa terjadi



waktu tiba gelombang. Kami juga ingin



sehingga dengan data tersebut kita bias



mengucapkan terimakasih kepada asisten



mendapatkan hiposenter dan episenter.



kami karena telah membimbing kami



Dibutuhkan



ketelitian



untuk



menentukan waktu tiba gelombang P dan



kepada



dosen



seismologi



dalam proses pembuatan laporan ini yaitu Riskiray Ryannugroho dan Luthfi Naufal.



DAFTAR PUSTAKA  Modul Praktikum Seismologi 2013  Afnimar, 2009, Seimologi, Penerbit ITB, Bandung  http://www.esgsolutions.com



(diakses



pada 30 Oktober 2013 jam 12.30 WIB)  http://www.hagi.or.id (diakses pada 30 Oktober 2013 jam 12.30 WIB)