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

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 antar geophone sebesar 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 memili ki 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.

i

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

ii

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

iii

PENUTUP............................................................................................................. 26 5.1

Kesimpulan ............................................................................................. 26

5.2

Saran ....................................................................................................... 26

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

iv

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. Titiktitik 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 17. Hasil inversi line K-3 dengan metode Hagiwara-Masuda............................. 19 Gambar 18. Hasil ekstrapolasi line K-2 ............................................................................ 19 Gambar 19. Hasil inversi line K-2 dengan metode Hagiwara-Masuda............................. 19 Gambar 20. Hasil interpolasi line K-4 .............................................................................. 19 Gambar 21. Hasil inversi line K-4 dengan metode Hagiwara-Masuda............................. 20 Gambar 22. Hasil ekstrapolasi line K-5 ............................................................................ 20 Gambar 23. Hasil inversi line K-5 dengan metode Hagiwara-Masuda............................. 20 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

v

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 masi h 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.

1

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 HagiwaraMasuda dengan software Matlab, yang mana script programnya dibuatkan oleh asisten praktikum.

2

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.

3

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

4

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,

5

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  =



(1)



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 T AP, waktu perambatan dari B ke P dengan TBP dan waktu perambatan dari A ke B dengan T AB.T’AP ditunjukkan oleh persamaan 4:

6

(2)

(3)

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 : (4)

Bila jarak ke titik penerima adalah x, dengan mengambil titik B sebagai titik asal (referensi), maka diperoleh : (5)

Dengan kedalaman lapisan pada titik A (h A) dan pada titik B (h B). Dalam persamaan 5, v1 dapat diperoleh dari kurva travel-time dari gelombang langsung dekat titik tembak. T AP, TBP, dan TAB diperoleh dengan cara observasi. Tetapi cos i tidak dapat dicari, karena v2 biasanya tida diketahui. Jika harga v2 dapat diketahui, kedalaman h p dan titik penerima P dapat diperoleh dari : (6)

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.

7

(7)

atau (8)

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

8

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).

9

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,

10

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.

11

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).

12

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.

13

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

2m

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

14

3.5.2

Pengolahan Data Secara umum, tahapan pengolahan data seismik refraksi yang

dilakukan oleh penulis adalah sebagai berikut:

15

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.

16

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 r everse (merah)

17

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

18




Gambar 20. Hasil interpolasi line K-4

19




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.

20

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

21

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

22

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, K4, 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:

23

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

Gambar 26. Hasil interpretasi berdasarkan model refraction tomography

24

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.

Lapisan penutup (lempung)

Lapisan akuifer/resevoar (batu pasir)

Lapisan penutup (lempung) Lapisan akuifer/resevoar (batupasir)

Gambar 27. Interpretasi geologi penampang inversi 2D

Namun unutuk membuktikannya perlu diklarifikasi dengan metode lain seperti resistivity, MT, atau sample coring.

25

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 metodemetode 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.

26

Seismik Refraksi

Recommend Documents