Seismik Refraksi

PENERAPAN METODE SEISMIK REFRAKSI UNTUK

MENDUGA KONDISI BAWAH PERMUKAAN PADA

DAERAH MANIFESTASI PANAS BUMI TIRIS KABUPATEN

PROBOLINGGO

Disusun sebagai laporan akhir Praktikum Workshop Geofisika

Oleh:

SEPTIANDI AKHMAD PERDANA

115090700111012

PROGRAM STUDI GEOFISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2015

i

PENERAPAN METODE SEISMIK REFRAKSI UNTUK MENDUGA KONDISI BAWAH PERMUKAAN DI DAERAH

MANIFESTASI PANAS BUMI TIRIS KABUPATEN PROBOLINGGO

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pendugaan kondisi bawah permukaan di daerah

manifestasi panas bumi Kecamatan Tiris Kabupaten Probolinggo menggunakan

metode seismik refraksi. Pendugaan kondisi bawah permukaan ini bertujuan untuk

mengetahui litologi serta perannya dalam sistem panas bumi. Alat seismograf

yang digunakan adalah merk OYO McSeis 3 dengan 3 buah channel. Bentangan

seismik yang digunakan sepanjang 50 m dengan offset terpendek 2 m dan spasi

antar geophone sebesar 2 m. Lintasan seismik ditempatkan memotong sesar serta

ditempatkan disekitar singkapan batuan teralterasi. Pengolahan data menggunakan

software Microsoft Excel dan Matlab. Pemodelan 2D bawah permukaan

menggunakan metode Hagiwara-Masuda. Hasil pemodelan bawah permukaan

menunjukkan bahwa pada daerah penelitian memiliki litologi berupa batulempung

pada permukaan hingga kedalaman 5 s/d 15 m, dan litologi batupasir di bawahnya

hingga kedalaman 35 m. Dalam sistem panas bumi diduga lapisan batulempung

berperan sebagai lapisan penutup dan lapisan batupasir sebagai akuifer/reservoar.

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah

memberikan kelancaran selama pelaksanaan Praktikum Workshop Geofisika serta

penulisan laporan akhir ini. Sholawat serta salam selalu tercurahkan kepada

Baginda Rasulullah SAW yang telah membawa kita dari masa kebodohan menuju

masa terang benderang dengan penuh ilmu pengetahuan saat ini. Ucapan terima

kasih juga penulis ucapkan kepada pihak-pihak yang telah membantu

melancarkan dalam proses akuisisi data, prosesing, interpretasi, hingga penulisan

laporan akhir ini, terutama kepada Bapak Sukir Maryanto, Ph.D selaku Dosen

Pengampu dan kepada asisten-asisten praktikum.

Penulis menyadari bahwa laporan akhir ini masih memiliki banyak

kekurangan, sehingga sangat diharapkan masukan dan kritik membangun dari

pembaca, sehingga untuk karya-karya selanjutnya penulis dapat memberikan

tulisan yang lebih baik dan lebih baik lagi.

Malang, 14 Januari 2015

Penulis,

Septiandi Akhmad Perdana

iii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v

BAB I

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 4

2.1 Gelombang Seismik ................................................................................. 4

2.2 Konsep Dasar Metode Seismik Refraksi .................................................. 5

2.3 Geologi Regional Daerah Penelitian ........................................................ 8

BAB III

METODE PENELITIAN ...................................................................................... 10

3.2 Peralatan Penelitian ................................................................................ 10

3.3 Data Penelitian ....................................................................................... 11

3.4 Alur Penelitian ........................................................................................ 12

3.5 Prosedur Penelitian ................................................................................. 12

3.5.1 Akuisisi Data....................................................................................... 12

3.5.2 Pengolahan Data.............................................................................. 15

3.5.3 Interpretasi Data .............................................................................. 20

BAB IV

INTERPRETASI DAN PEMBAHASAN............................................................. 21

4.1 Interpretasi Kuantitatif ........................................................................... 21

4.2 Interpretasi Kualitatif ............................................................................. 23

BAB V

iv

PENUTUP ............................................................................................................. 26

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 26

5.2 Saran ....................................................................................................... 26

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 27

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Sketsa penjalaran gelombang seismik. Gelombang badan (atas) terdiri dari

gelombang P dan S. Gelombang permukaan (bawah) terdiri dari gelombang Rayleigh dan

gelombang Love (Refrizon, 2009) ...................................................................................... 4

Gambar 2. Lintasan gelombang bias untuk struktur dua lapis (Refrizon, 2009) ................ 6

Gambar 3. Kurva travel tme untuk pengukuran mode forward dan mode reverse. Titik-

titik hitam adalah hasil ekstrapolasi (Refrizon, 2009) ........................................................ 8

Gambar 4. Cuplikan peta geologi lembar Probolinggo yang menjelaskan gelogi daerah

Tiris (Suharsono & Suwarti, 1992). .................................................................................... 9

Gambar 5. Lokasi Kecamatan Tiris kabupaten Probolinggo Jawa Timur ........................ 10

Gambar 6. Seismograf OYO McSeis 3 (kiri) dan geophone (kanan) ............................... 11

Gambar 7. Sledge hammer (kiri) dan palu godam (kanan) ............................................... 11

Gambar 8. Alur Penelitian ................................................................................................ 12

Gambar 9. Area penelitian Praktikum Workshop Geofisika ............................................ 13

Gambar 10. Skema pengambilan data seismik refraksi dengan alat OYO McSeis 3 ....... 13

Gambar 11. Data Sheet Line K-1 ...................................................................................... 17

Gambar 12. Kurva 2 array line K-1 forward (biru) dan reverse (merah) yang akan

diekstrapolasi .................................................................................................................... 17

Gambar 13. Kurva travel time tunggal line K-1 forward (biru) dan reverse (merah) ....... 17

Gambar 14. Hasil inversi line K-1 dengan metode Hagiwara-Masuda ............................. 18

Gambar 15. Data sheet line K-3 ........................................................................................ 18

Gambar 16. Hasil ekstrapolasi line K-3 ............................................................................ 18




Gambar 20. Hasil interpolasi line K-4 .............................................................................. 19




Gambar 24.Hubungan antara kecepatan dan jenis batuan ................................................ 22

Gambar 25. Hasil pemodelan dengan refraction tomography (studi kasus) ..................... 24

Gambar 26. Hasil interpretasi berdasarkan model refraction tomography ....................... 24

Gambar 27. Interpretasi geologi penampang inversi 2D .................................................. 25

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Jawa Timur merupakan salah satu provinsi di Indonesia yang

memiliki barisan gunung api yang masih aktif. Barisan gunung api ini

(busur cincin api) terbentuk akibat proses subduksi antara lempeng

samudera Indo-Australia yang menunjam lempeng benua Eurasia. Proses

subduksi ini mengakibatkan adanya pergesekan batuan yang ada di kerak

bumi. Gesekan batuan pada kerak bumi menghasilkan lelehan-lelehan

magma yang berusaha menerobos ke permukaan. Terobosan batuan ini

menghasilkan banyak manfaat, antara lain sistem mineralisasi yang

menjadi sumber logam-logam ekonomis dan sistem panas bumi yang dapat

dimanfaatkan sebagai energi alternatif yang dapat dijadikan pembangkit

listrik.

Salah satu gunung api yang ada di Jawa Timur adalah Gunung

Lamongan. Walaupun aktivitas vulkaniknya sudah mulai stabil namun

dapur magma Gunung Lamongan masih menyimpan energi panas yang

biasa disebut energi panas bumi (geotermal). Energi panas bumi ini

apabila sudah dieksplorasi dan dikembangkan hingga menjadi pembangkit

listrik yang dapat menyuplai listrik rumah tangga dan juga industri. Maka

dari itu, potensi sumber daya panas bumi yang ada perlu diteliti dan

dieksplorasi agar dapat memberikan manfaat seluas-luasnya.

Tiris adalah suatu kecamatan di sekitar kaki Gunung Lamongan,

Kabupaten Probolinggo. Di kecamatan ini terdapat banyak manifestasi

panas bumi berupa mata air panas. Mata air panas ini hingga saat ini masih

dimanfaatkan sebagai rekreasi pemandian air panas, namun menurut

informasi dari warga sekitar pernah dilakukan penelitian terkait potensi

panas bumi oleh perusahaan energi. Apabila dilihat dari kondisi geologi,

dan banyaknya manifestasi serta temperatur air panas yang keluar dari

mata air di Tiis dapat diduga bahwa terdapat potensi panas bumi yang

masih tersembunyi yang perlu diteliti.

2

Metode Seismik Refraksi adalah salah satu metode geofisika aktif

yang dapat memberikan gambaran bawah permukaan. Prinsip metode ini

yaitu dengan membangkitkan sumber gempa buatan dan dari sumber

tersebut menjalar gelombang seismik ke bawah permukaan dan menuju ke

segala arah. Gelombang seismik yang menjalar melalui medium bumi akan

diterima oleh sensor yaitu geophone. Geophone ini mencatat waktu tiba

(travel time) gelombang seismik yang dibangkitkan tersebut. Waktu tiba

gelombang seismik ini merepresentasikan keadaan di bawah permukaan.

Dengan berbagai kekurangan dan kelebihan metode seismik

refraksi ini, penulis mencoba untuk menerapkan metode ini pada kawasan

potensi panas bumi Tiris, Kabupaten Probolinggo.

1.2 Perumusan Masalah

Rumusan masalah di dalam Praktikum Workshop Geofisika ini

adalah:

1. Bagaimana tahapan dari akuisisi data metode seismik refraksi?

2. Bagaimana tahapan dari prosesing data seismik refraksi?

3. Bagaimana hasil interpretasi dan gambaran bawah permukaan

berdasarkan data seismik refraksi?

4. Bagaimana kondisi geologi bawah permukaan daerah penelitian dan

perannya dalam sistem panas bumi?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang ada pada Praktikum Workshop Geofisika ini

adalah:

1. Daerah yang diteliti adalah sekitar kaki Gunung Lamongan di

Kecamatan Tiris, Kabupaten Probolinggo, Jawa Timur,

2. Lintasan (line) seismik refraksi yang digunakan masing-masing

berada pada lokasi yang berbeda,

3. Asumsi yang digunakan lapisan bawah permukaan terdiri dari 2

lapisan 1 refraktor, dan

4. Pemodelan bawah permukaan menggunakan metode Hagiwara-

Masuda dengan software Matlab, yang mana script programnya

dibuatkan oleh asisten praktikum.

3

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari dilaksanakannya Praktikum Workshop Geofisika ini

diantaranya:

1. Untuk mengaplikasikan metode seismik refraksi pada daerah

manifestasi panas bumi,

2. Untuk mengidentifikasi kondisi geologi bawah permukaan dangkal

pada daerah penelitian,

3. Memenuhi tugas terstruktur mata kuliah wajib Praktikum Workshop

Geofisika yang ada di Program Studi Geofisika Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Brawijaya.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dilaksanakannya Praktikum Workshop Geofisika ini

diantaranya:

1. Sebagai sarana implementasi ilmu yang didapatkan di kampus untuk

diaplikasikan di lapangan secara langsung,

2. Dapat memberikan pengalaman kerja di lapangan kepada praktikan,

3. Mendapatkan informasi terkait kondisi geologi bawah permukaan

dangkal daerah penelitian sebagai landasan penelitian yang lebih

lanjut di kemudian hari.

4. Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode seismik refraksi untuk

mengidentifikasi geologi bawah permukaan dangkal untuk daerah

manifestasi panas bumi.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gelombang Seismik

Gelombang seismik merupakan gelombang elastik yang dihasilkan

oleh sumber seismik. Sumber gelombang seismik dapat berasal dari

sumber alami (gempa bumi) maupun sumber buatan. Sumber gelombang

seismik buatan dapat berasal dari hantaman palu, ledakan dinamit,

tembakan air gun, weight drop, dan juga vibroseis. Gelombang seismik

disebut juga gelombang elastis karena perambatannya mengakibatkan

partikel-partikel medium berosilasi dengan memenuhi hukum-hukum

elastisitas. Dari interaksi ini menghasilkan gelombang longitudinal,

gelombang transversal dan kombinasi diantara keduanya sebagai

perpindahan (transportasi) energi (Triyoso, 1991).

Gambar 1. Sketsa penjalaran gelombang seismik. Gelombang badan (atas) terdiri dari gelombang P dan S. Gelombang permukaan (bawah) terdiri dari gelombang Rayleigh dan

gelombang Love (Refrizon, 2009)

Gelombang badan (body wave) merupakan gelombang yang

menjalar dalam media elastik dan arah perambatannya ke seluruh bagian di

5

dalam bumi. Berdasarkan gerak paertikel pada media dan arah

penjalarannya, gelombang badan dapat dibedakan atas Gelombang P dan

Gelombang S (Lillie, 1999).

Gelombang permukaan (surface wave) adalah gelombang yang

merambat pada permukaan bumi dan amplitudonya semakin ke dalam

bumi semakin melemah. Gelombang permukaan dibedakan menjadi 2,

yaitu Gelombang Rayleigh dan Gelombang Love (Aki & Richard, 1980).

2.2 Konsep Dasar Metode Seismik Refraksi

Seismik refraksi dihitung berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh

gelombang untuk menjalar pada batuan dari posisi sumber seismik

(seismic source) menuju penerima (receiver) pada berbagai jarak tertentu.

Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah usikan pertama (first

break) diabaikan, sehingga sinyal yang datang setelah first break diabaikan

karena gelombang refraksi merambat paling cepat dibandingkan dengan

gelombang lainnya kecuali pada jarak offset yang relatif dekat sehingga

yang dibutuhkan adalah sinyal first break yang diterima oleh setiap

geophone. Parameter jarak (offset) dan waktu penjalaran gelombang

dihubungkan dengan cepat rambat gelombang dalam medium. Besarnya

kecepatan rambat gelombang tersebut dikontrol oleh sekelompok

konstanta fisis yang ada dalam material yang dikenal sebagai parameter

elastisitas (Telford, 1990).

Metode seismik refraksi adalah metode geofisika yang digunakan

untuk mengidentifikasi kondisi bawah permukaan bumi berdasarkan waktu

tiba penjalaran gelombang seismik dari sumber menuju ke geophone.

Gelombang seismik yang diamati adalah gelombang seismik yang

terbiaskan pada batas perlapisan litologi. Kurva waktu tiba terhadap jarak

(offset) digunakan untuk menafsirkan kondisi bawah permukaan. Menurut

Sismanto (2006), asumsi dasar yang dipakai untuk penelitian dengat target

dangkal adalah:

1. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan setiap lapisan

menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-

beda,

6

2. Semakin bertambah kedalamannya, densitas batuan semakin tinggi,

3. Panjang gelombang seismik lebih kecil daripada ketebalan lapisan

batuan,

4. Perambatan gelombang seismik dapat dipandang sebagai sinar,

sehingga memenuhi 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.

Menurut Hukum Snellius, jika suatu gelombang elastik menjalar

dalam bumi kemudian bertemu dengan bidang batas perlapisan (interface)

dengan elasitisitas dan densitas yang berbeda, maka akan terjadi

pemantulan dan perambatan gelombang. Hukum Snellius pada bidang

batas dua medium saat terjadi sudut kritis i dirumuskan sebagai berikut:

sin � =��

Gambar 2. Lintasan gelombang bias untuk struktur dua lapis (Refrizon, 2009)

Bila dinotasikan waktu perambatan gelombang bias dari titik tembak

A ke titik penerima P dengan TAP, waktu perambatan dari B ke P dengan

TBP dan waktu perambatan dari A ke B dengan TAB.T’AP ditunjukkan oleh

persamaan 4:

(1)

7

Pada persamaan 3 T’AP adalah linier terhadap x, jika diambil x sebagai

absis dan T’AP sebagai ordinat dan diplot titik-titik yang bersesuaian, maka

garis lurus tersebut merupakan suatu short (bentuk baru yang lebih

pendek) dari kurva travel time yang dikandung oleh titik-titik yang

berhubungan (persamaan 5). Nilai T’AP dengan mudah dapat dihitung dari

persamaan 3, dan kecepatan v2 pada lapisan bawah diperoleh dari

kemiringan (slope) garis lurus. T’AP yang diperoleh dari persamaan 2

merupakan suatu besaran yang menunjukkan kecepatan pada lapisan

bawah (velocity-travel-time). Dengan cara yang sama, dapat diperoleh :

Bila jarak ke titik penerima adalah x, dengan mengambil titik B

sebagai titik asal (referensi), maka diperoleh :

Dengan kedalaman lapisan pada titik A (hA) dan pada titik B (hB).

Dalam persamaan 5, v1 dapat diperoleh dari kurva travel-time dari

gelombang langsung dekat titik tembak. TAP, TBP, dan TAB diperoleh

dengan cara observasi. Tetapi cos i tidak dapat dicari, karena v2 biasanya

tida diketahui. Jika harga v2 dapat diketahui, kedalaman hp dan titik

penerima P dapat diperoleh dari :

Sperti pada gambar 3 harga dari T’AP atau T’BP yang berhubungan

dengan TAP atau TBP dapat dubaca dari ekstensi (memperpanjang) kurva

T’AP atau T’BP. Jadi nilai kedalaman hp dapat dihitung dari persamaan 7

dan 8.

(2)

(4)

(3)

(5)

(6)

8

atau

Gambar 3. Kurva travel tme untuk pengukuran mode forward dan mode reverse. Titik-titik hitam adalah hasil ekstrapolasi (Refrizon, 2009)

2.3 Geologi Regional Daerah Penelitian

Daerah penelitian dalam Praktikum Workshop kali ini adalah

Kecamatan Tiris, Kabupaten Probolinggo. Secara astronomis Tiris terletak

pada 7,57 LS dan 113,23 BT dengan ketinggian sekitar 498 mdpl.

Sedangkan secara geografis Tiris terletak di antara lereng gunungapi

Argopuro dan Gunungapi Lamongan. Berdasarkan peta geologi lembar

Probolinggo (Suharsono dan Suwarti, 1992), Tiris berada pada perbatasan

antara 2 jenis endapan vulkanik yang berbeda. Di sebelah Barat

merupakan endapan vulkanik berumur kuarter yang berasal dari

Gunungapi Lamongan (Qvl) yang terdiri dari litologi seperti lava, tuf

halus-lapili, lahar dan breksi gunung api. Sedangkan di sebelah Timur

merupakan endapan vulkanik berumur kuarter yang berasal dari

Gunungapi Argopuro (Qva) yang terdiri dari litologi seperti lava andesit-

basal, breksi gunungapi, dan tuff. Tidak jauh dari Kecamatan Tiris terdapat

berbagai danau vulkanik yang menggambarkan tingginya tingkat aktivitas

(7)

(8)

9

vulkanik di masa lalu. Danau vulkanik tersebut adalah Ranu Segaran,

Ranu Agung, Ranu Segaranmerah, dan Ranu segaranduwas. Di antara

Gunungapi Lamongan dan Gunungapi Argopuro terdapat beberapa

struktur sesar. Sesar ini banyak menjadi perhatian peneliti terutama apakah

sesar ini memiliki peran atau tidak dalam sistem panas bumi yang ada di

daerah ini, mengingat di daerah ini banyak dijumpai manifestasi berupa

mata air panas.

Gambar 4. Cuplikan peta geologi lembar Probolinggo yang menjelaskan gelogi daerah Tiris (Suharsono & Suwarti, 1992).

10

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Pelaksanaan praktikum workshop geofisika dilaksanakan mulai

tanggal 8 November 2014 hingga 12 November 2014 di sekitar kaki

Gunung Lamongan, Kecamatan Tiris, Kabupaten Probolinggo. Penulis

melaksanakan akuisisi untuk data seismik refraksi pada tanggal 12

November 2014. Selanjutnya dilakukan pengolahan data dan penulisan

laporan dari bulan November 2014 hingga Desember 2014.

Gambar 5. Lokasi Kecamatan Tiris kabupaten Probolinggo Jawa Timur

3.2 Peralatan Penelitian

Peralatan penelitian yang digunakan dalam Praktikum Workshop

Geofisika ini meliputi:

1. Seismograf OYO McSeis 3digunakan untuk menampilkan trace

(rekaman) gelombang seismik,

2. Palu Godam digunakan sebagai pembuat sumber seismik,

3. Trigger Piezoelectric dipasang pada palu godam untuk

mengaktifkan geophone,

11

4. Seperangkat Geophone (3 channel) sebagai sensor penerima

gelombang seismik,

5. Plat besi sebagai landasan pukul palu godam,

6. Kabel-kabel penghubung digunakan untuk menghubungkan

peralatan,

7. Meteran digunakan untuk mengukur panjang lintasan akuisisi

serta titik station, dan

8. alat tulis menulis digunakan untuk mencatat data.

Gambar 6. Seismograf OYO McSeis 3 (kiri) dan geophone (kanan)

Gambar 7. Sledge hammer (kiri) dan palu godam (kanan)

3.3 Data Penelitian

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data primer dari

akuisisi data langsung di lapangan. Data-data tersebut meliputi:

1. Data waktu tiba first break tiap station,

2. Posisi setiap titik station, dan

3. Panjang offset tiap pengambilan data.

12

3.4 Alur Penelitian

Alur pelaksanaan penelitian di dalam Praktikum Workshop

Geofisika ini digambarkan pada diagram alir berikut:

Gambar 8. Alur Penelitian

3.5 Prosedur Penelitian

Penelitian dalam Praktikum Workshop Geofisika ini terdiri dari 3

tahapan utama, yaitu Akuisisi Data, Pengolahan Data, dan Interpretasi

Data.

3.5.1 Akuisisi Data

Akuisisi data seismik refraksi dilakukan dengan membentangkan

lintasan pengukuran dengan satu titik sumber seismik (shot point) dan tiga

geophone (receiver). Gambar di bawah merupakan area survei Praktikum

Workshop Geofisika (kotak kuning) beserta line akuisisi (garis lurus

merah).

13

Gambar 9. Area penelitian Praktikum Workshop Geofisika

Penentuan area survei didasarkan pada sesar yang memotong sungai, yang

mana sesar tersebut diindikasikan memiliki peran dalam sistem panas bumi sekitar

Gunungapi Lamongan. Pengolahan data dan interpretasi dilakukan di kampus

Universitas Brawijaya.

Gambar 10. Skema pengambilan data seismik refraksi dengan alat OYO McSeis 3

Namun dalam praktek di lapangan desain survei di atas tidak digunakan,

dikarenakan keadaan medan line yang telah diplot pada google earth tidak

memungkinkan untuk dilakukan akuisisi, sehingga penempatan line menjadi

optional mengikuti keadaan di lapangan.

Panjang line akuisisi sepanjang 50 m. Teknik pengambilan data yang

dilakukan yaitu degan mode forward dan reverse. Spasi antar geophone 2 meter

mengikuti keadaan instrumen (Asisten, 2014). Shot Point berada pada stasiun 0

dan 20 untuk mode forward, serta pada stasiun 50 dan 30 untuk mode reverse.

14

Pemindahan titik shot ponit ini bertujuan untuk dapat menjangkau seluruh station

sepanjang line, karena panjang maksimum kabel yang ada hanya menjangkau 30

meter. Data yang didapatkan dari hasil akuisisi adalah wakt tiba first break untuk

mode forward (Tf) dan mode reverse (Tr).

Observer Report:

Tanggal 12 November 2014

Lokasi ± 100 m timur sungai, Kecamatan Tiris, Kab.

Probolinggo

Kondisi geologi Tanah basah di dominasi lempung. Terdapat

beberapa batuan beku teralteasi di dekat lintasan

akuisisi

Cuaca Cerah berawan

Jumlah station 25

Spasi antar geophone 2 m

Panjang lintasan 50 m

Filter geophone 250 Hz

Gain 100 – 200 X

Laju pencuplikkan 500 μs

Dugaan noise Langkah-langkah kaki selama perekaman data dan

getaran tanah dari sumber air panas

15

3.5.2 Pengolahan Data

Secara umum, tahapan pengolahan data seismik refraksi yang

dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:

16

Pengolahan data seismik refraksi ini menggunakan software

microsoft excel dan software keluaran MATLAB buatan asisten Rizky

Gustiansyah. Data yang didapatkan dari akuisisi berupa data waktu tiba

sinyal first break untuk masing-masing station dan untuk mode forward

dan reverse. Data tersebut dimasukkan ke sofware microsoft excel untuk

diplot kurva travel time. Kurva travel time pada saat ini masih kurva dari

data mentah, yang mana masih terdiri dari 2 dua buah array tiap mode.

Dua buah array ini dihasilkan dari 2 posisi shot point yang berbeda. Untuk

mendapatkan suatu kurva travel time yang kontinyu perlu dilakukan proses

ekstrapolasi. Ekstrapolasi adalah proses memperkirakan suat nilai variabel

melampaui interval pengamatan aslinya berdasarkan hubungannya dengan

variabel lainnya. Proses ekstrapolasi dilakukan dengan bantuan software

MATLAB. Sebelum melakukan picking ekstrapolasi data dari excel

dipindah ke dalam format txt agar bisa dibaca oleh MATLAB. Proses

ekstrapolasi pada Matlab, data pertama dan terakhir pada data refraktor

dipick untuk forward maupun reverse, sehingga didapatkan ekstrapolasi

data refraktor. Picking ini tidak dilakukan pada data pertama karena pada

data pertama hingga akhir masih tercampur dengan data gelombang

langsung, sedangkan informasi yang dibutuhkan adalah data refraksi.

Setelah data diekstrapolasi, maka secara otomatis MATLAB akan

melakukan output data tersebut dalam txt. Kemudian data tersebut menjadi

input ketika akan membuat model bawah permukaan dengan metode

Hagiwara-Masuda. Pada proses ini, tahap terpenting adalah picking break

point. Picking break point ini menentukan kecepatan 2 lapisan dan model

perlapisannya. Bila model yang didapatkan kurang make sense dengan

logika geologi maka perlu diulangi lagi pickingnya, bisa jadi dalam

menentukan break point kurang tepat.

17

Gambar 11. Data Sheet Line K-1

Gambar 12. Kurva 2 array line K-1 forward (biru) dan reverse (merah) yang akan diekstrapolasi

Gambar 13. Kurva travel time tunggal line K-1 forward (biru) dan reverse (merah)

18

Gambar 14. Hasil inversi line K-1 dengan metode Hagiwara-Masuda

Gambar 15. Data sheet line K-3

Gambar 16. Hasil ekstrapolasi line K-3

19




Gambar 20. Hasil interpolasi line K-4

20




3.5.3 Interpretasi Data

Interpretasi data adalah tahapan setelah dilakukan pengolahan data.

Pada tahap interpretasi data-data yang berupa model 2 dimensi (2D)

bawah permukaan diterjemahkan menjadi suatu kondisi geologi yang

mendekati keadaan sebenarnya. Penampang 2D hasil inversi terdiri dari

bagian offset pada sumbu horisontal, kedalaman pada sumbu vertikal,

warna biru untuk lapisan pertama, warna merah untuk lapisan kedua, dan

keterangan kecepatan gelombang seismik pada masing-masing lapisan.

21

BAB IV

INTERPRETASI DAN PEMBAHASAN

4.1 Interpretasi Kuantitatif

Hasil inversi dengan metode Hagiwara-Masuda menampilkan

gambaran kondisi perlapisan bidang lapuk (biru) dan lapisan bedrock

(merah) yang diplot dengan sumbu horizontal merupakan panjang offset

dan sumbu vertikal sebagai kedalaman.

Penampang bawah permukaan untuk line K-1 menunjukkan tren

bahwa ketebalan lapisan lapuk relatif merata di sepanjang offset, namun

terdapat sedikit perbedaan pada titik-titik tertentu. Hal yang sama juga

ditemui pada line K-3, yaitu ketebalan lapisan lapuk cenderung merata di

sepanjang offset. Ketebalan lapisan lapuk pada kedua ofeset ini berkisar

antara 3 s/d 5 m, dengan kecepatan rambat sebesar 984 m/s dan 995 m/s.

Dibawah lapisan lapuk pada kedua line ini terdapat bedrock dengan

kecepatan rambat 3681 m/s dan 4024 m/s. Lapisan bedrock ini belum

diketahui ketebalannya dikarenakan pengambilan data dan pemodelan

mengasumsikan 2 lapisan saja.

Sedangkan pada penampang bawah permukaan line K-2, K-4 dan

K-5 diperoleh struktur bawah permukaan yang identik. Hal ini disebabkan

karena pada waktu akuisisi di lapangan terkendala dengan alat yang error,

sehingga pengambilan data tidak dapat dilakukan dengan maksimal. Maka

dari itu, untuk pengolahan data kelompok yang mendapati alatnya rusak

menggunakan data kelompok lain yang dapat melaksanakan akuisisi

sampai selesai. Setelah itu, penentuan titik breakpoint saat pemodelam

Hagiwara-Masuda juga pada titik yang sama.

Penampang bawah permukaan line K-2, K4, dan K-5 terdiri atas

lapisan lapuk (biru) dengan kecepatan rambat sekitar 1500 km/s dan

lapisan bedrock dengan kecepatan rambat sekitar 1700 km/s. Menurut

penampang bawah permukaan, lapisan bedrock tersingkap pada offset-

offset awal yaitu 0 m hingga 5,5 m. Kemudian, lapisan bedrock mengalami

22

penambahan kedalaman sepanjang offset hingga kedalaman mencapai 20

m di atas permukaan tanah.

Agar dapat menentukan litologi pada penampang bawah

permukaan diperlukan suatu referensi penelitian sebelumnya. Penulis

mengunakan referensi hubungan antara kecepatan rambat gelombang P

dengan jenis batuan yang diambil dari buku Telford. Secara umum

kecepatan lapisan yang didapatkan dari penelitian ini dirangkum dalam

tabel berikut:

Tabel 1. Nilai kecepatan rambat gelombang seismik pada line survei

Line Lapisan Lapuk (km/s) Lapisan Bedrcok (km/s)

K-1 984 3681

K-2 1526 1713

K-3 995 4024

K-4 1521 1709

K-5 1523 1708

Gambar 24.Hubungan antara kecepatan dan jenis batuan

23

4.2 Interpretasi Kualitatif

Berdasarkan referensi tersebut dapat diprediksi litologi sebagai

penyusun lapisan bawah permukaan yang ada pada area survei adalah

lapisan lempung (mud) sebagai lapisan lapuk dan lapisan batupasir sebagai

bedrock. Dengan mempertimbangkan kondisi geologi di lapangan maka

litologi yang diidentifikasi adalah lapisan lapuk berupa tanah lempung dan

lapisan bedrock berupa batupasir dengan sisipan kerikil-kerikil, yang mana

endapan batupasir ini penulis duga berasal dari endapan fluvial, mengingat

lokasi penelitian berada tidak jauh dari bantaran sungai. Ketebalan lapisan

lapuk untuk line K-1 dan K-3 setebal 3 s/d 5 meter dan untuk line K-2, K-

4, dan K-5 setebal mulai dari 0 meter hingga 20 meter.

Untuk mendapatkan informasi geotermal yang didapat dari metode

seismik refraksi penulis mencoba untuk studi pustaka dengan penelitian

lain yang juga menggunakan metode seismik refraksi pada kawasan

geotermal. Penulis mencoba studi kasus dari (Sultan, Lantu, Sabrianto, &

Hasanuddin, 2011), dengan judul Aplikasi Metode Seismik Refraksi Untuk

Menentukan Ketebalan Lapisan Penutup (Overburden) Lapangan Panas

Bumi Panggo Kabupaten Sinjai.

Hal yang sama antara praktikum workshop ini dengan studi kasus

tersebut adalah metode yang sama, asumsi 2 lapisan yang sama, ketebalan

lapisan lapuk yang sama dan prediksi litologi yang sama, yaitu lapisan

lempung sebagai weathering zone dan batupasir sebagai lapisan bedrock.

Perbedaan yang ada adalah studi kasus menggunakan pemodelan

refraction tomography. Dengan menggunakan pemodelan refraction

tomography, distribusi kecapatan pada bawah permukaan dapat

ditampilkan dengan distribusi warna. Sehingga distribusi kecepatan

menjadi lebih detail.

Hasil yang diperoleh pada studi kasus tersebut adalah sebagai

berikut:

24

Gambar 25. Hasil pemodelan dengan refraction tomography (studi kasus)

Gambar 26. Hasil interpretasi berdasarkan model refraction tomography

25

Tabel 2. Tabel hasil interpretasi litologi (studi kasus)

Tabel 3. Ketebalan lapisan overburden

Jika menurut studi kasus tersebut, lapisan atas yaitu lapisan

lempung berperan sebagai lapisan penutup dan lapisan batupasir sebagai

akuiver pembawa air. Untuk kondisi di Tiris bisa jadi sepert itu juga.

Namun unutuk membuktikannya perlu diklarifikasi dengan metode

lain seperti resistivity, MT, atau sample coring.

Lapisan penutup (lempung)

Lapisan akuifer/resevoar (batu pasir)

Lapisan penutup (lempung)

Lapisan akuifer/resevoar

(batupasir)

Gambar 27. Interpretasi geologi penampang inversi 2D

26

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Area survei memiliki kondisi litologi berupa lempung sebagai lapisan

lapuk dan batupasir sebagai bedrock. Ketebalan lapisan lapuk sebesar 3 meter s/d

5 meter untuk line K-1 dan K-3, dan 0 meter hingga 20 meter untuk line K-2, K-4,

dan K-5. Diduga keberadaan batupasir pada lapisan bedrock terjadi pada

lingkungan pengendapan fluvial. Lapisan lempung diduga menjadi lapisan

penutup dan lapisan batupasir sebagai lapisan akuifer. Metode seismik refraksi

dapat digunakan pada kawasan geotermal, namun perlu didukung dengan metode-

metode lain, seperti resistivity, MT, atau sample coring.

5.2 Saran

Alat dipersiapkan lebih matang agar ketika di lapangan tidak terjadi error

pada alat sehingga akuisisi berjalan dengan lancar dan mendapatkan data semua

line.

27

DAFTAR PUSTAKA

Aki, K. I., & Richard, P. G. (1980). Quantitative Seismology. New York: W. H.

Freeman and CO.

Asisten, P. W. (2014). Modul Praktikum Workshop Geofisika. Malang:

Universitas Brawijaya.

Lillie, R. J. (1999). Whole Earth Geophysics. United State of America: Prentice-

Hall.

Refrizon. (2009). Visualisasi Struktur Bawah Permukaan Dengan Metode

Hagiwara. Jurnal Gradien.

Sismanto. (2006). Dasar-Dasar Akuisisi dan Pengolahan Data Seismik.

Yogyakarta: Laboratorium Geofisika FMIPA UGM.

Suharsono, & Suwarti, T. (1992). Peta Geologi Lembar Probolinggo, Jawa.

Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.

Sultan, R., Lantu, Sabrianto, A., & Hasanuddin. (2011). Aplikasi Metode Seismik

Refraksi Untuk Menentukan Ketebalan Lapisan Penutup (Overburden)

Lapangan Panasbumi Pango Kabupaten Sinjai. Jurnal Skripsi Geofisika.

Telford. (1990). Applied Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press.

Triyoso, W. (1991). Konsep-Konsep Dasar Seismologi. Karya Ilmiah Universitas

Hasanudin.

Seismik Refraksi

Documents