Seismik Refraksi Pendahuluan Seismik refraksi adalah metoda geofisika eksplorasi yang menggunakan sifat pembiasan gelombang seismik untuk mempelajari keadaan bawah permukaan. Asumsi dasar yang digunakan menggunakan pendekatan bahwa batas-batas perlapisan batuan merupakan bidang datar dan miring, terdiri dari satu lapis atau banyak lapis, serta kecepatan seismik bersifat seragam pada setiap lapisan. Umumnya seismik refraksi digunakan untuk memperkirakan kedalaman lapisan batuan yang lapuk, tetapi dapat pula digunakan untuk mendeteksi lapisan lain di bawah zona pelapukan tersebut. Pada eksplorasi minyak & gas bumi, penentuan kedalaman zona pelapukan berguna untuk mengetahui kedalaman geophone pada metode seismik refleksi. Metode seismik refraksi banyak digunakan pada studi geologi teknik, ekplorasi
mineral,
penyelidikan
air
tanah,
pertambangan,
geodinamik,
arkeologi, pertanian dan studi regional geologi lainnya.
Teori Dasar Prinsip Gelombang Prinsip dasar metoda seismik refraksi mengikuti prinsip fisika tentang perambatan gelombang antara lain : 1. Prinsip Fermat
: Penjalaran gelombang dari suatu titik ke titik
lainnya akan melewati lintasan dengan waktu minimum. 2. Prinsip Huygen
: Setiap titik yang dilalui muka gelombang akan
menjadi sumber gelombang baru. 3. Prinsip Snellius
: Gelombang yang dibiaskan atau dipantulkan akan
memenuhi persamaan sebagai berikut
sin θ1 V = 1 sin θ2 V2
untuk θ2 = 90ο (sudut kritis) maka : sin θ1 =
θ1 θ2
V1 V2
V1 V2
Gb. Gelombang yang direfraksikan
Gelombang Refraksi Metode seismik refraksi menggunakan analisis muka gelombang ‘head wave’ untuk pendugaan sifat fisis batuan. Metoda ini memiliki keterbatasan yaitu bahwa metode ini dapat berhasil baik bila harga cepat rapat gelombang seismik makin besar kearah lapisan bawah, sehingga selalu terdapat gelombang yang terbiaskan ke permukaan. Kelemahan lainnya bahwa tebal suatu lapisan harus memenuhi criteria tertentu supaya tidak menghasilkan “Blind Zone”, yang diakibatkan oleh lapisan tipis. Seismik refraksi dilakukan dengan menimbulkan sumber getaran di suatu titik dan menerima getaran tersebut menggunakan serangkaian geophone. Waktu tempuh gelombang dari setiap geophone dibaca dan diplot dalam grafik waktu tempuh Vs jarak. Ketebalan lapisan batuan dan harga cepat rambat gelombang didapatkan dari analisa grafik tersebut. Interpretasi gelombang seismik refraksi tersebut dapat dilakukan dengan bermacam-macam cara antara lain Reciprocal metods, Hagiwara, Kakeno, dll. Metoda Hagiwara
Metode ini memanfaatkan persamaan snellius untuk gelombang yang mengikuti sudut kritis yaitu saat sudut dating (sin i) =
V 1/V2. Hagiwara
membuktikan bahwa kedalaman reflektor pada geophone adalah : TAP + TBP = hp =
2h p cos i V1
+TAB
V1 (T AB + TBP − T AB ) 2 cos i
Perencanaan Survey Tahap pertama dari survei seismik refraksi adalah memilih lokasi dan panjang
lintasan
survei
dengan
menggunakan
peta
topografi
daerah
penyelidikan. Lokasi lintasan survei harus di set untuk mencapai tujuan survei secara efisien, yaitu menggunakan informasi yang ada pada peta topografi dan peta geologi. Pada dasarnya, akan lebih baik bila memilih lintasan survei pada permukaan yang datar. Akan tetapi pada suatu penyelidikan, untuk terowongan misalnya, lintasan survei harus di set sepanjang lintasan terowongan tanpa melihat pola topografinya. Panjang lintasan survei bergantung pada kedalaman eksplorasi yang diinginkan. Bila menggunakan metoda Hagiwara sebagai metoda interpretasi, diperlukan suatu pasangan kurva travel time bolak-balik (reciprocal travel time curve) yang direfraksikan dari suatu lapisan pada kedalaman penyelidikan. Panjang survei (spread) dapat diestimasi dengan mengasumsikan model struktur dua lapis paralel seperti yang terlihat pada gambar 1. Jarak, AXa (dari A ke Xa) dapat ditulis sebagai :
AXa = 2ha dimana
( V2 + V1 ) ( V2 − V1 )
h
: ketebalan lapisan permukaan
V1
: kecepatan lapisan permukaan
V2
: kecepatan refraktor
Rekaman titik penerima A ke Xa, kedatangan pertama (first arrival) merupakan gelombang langsung dan kedatangan pertama (first break) dari
gelombang refraksi tidak muncul. Jarak BXb (titik-titik penerima untuk gelombang refraksi) dapat diturunkan dengan cara yang sama, yaitu:
( V2 + V1 ) ( V2 − V1 )
AXb = 2hb
Jarak XaXb, harus cukup panjang untuk menentukan kecepatan refraktor, biasanya dipilih 20 sampai 30 kali jarak antar penerima. Akhirnya, panjang lintasan L dapat digambarkan sebagai berikut, L ≥ AXa + BXb + XaXb
Dalam upaya mendapatkan kedalaman eksplorasi yang cukup untuk mmenuhi tujuan penyelidikan, panjang survei (spread) harus lebih besar dari L.
Akuisisi & Pengolahan Data Akuisisi Akuisisi data dilakukan dari tanggal 22-23 Juni 2007, di desa Sambeng Kecamatan Seling, Kabupaten Kebumen. Berdasarkan data geologi dari pusat penelitian geoteknologi-LIPI, daerah ini merupakan daerah yang sangat rentan mengalami longsor. Terdapat
tiga
lintasan
pengukuran
(tiga
spread),
masing-masing
bentangan terdapat 24 geophone. Source yang digunakan adalah palu dengan jumlah tembakan sebanyak lima kali pada setiap spread dengan spasi antar geophone adalah 5 meter. Tujuan akuisisi ini adalah mendapatkan batas lapisan yang merupakan bidang longsornya. Peralatan yang digunakan dalam akuisisi menggunakan metode seismik refraksi adalah : 1. McSeis-170 model 1119 2. Geophone (26 buah) 3. Palu 4. Meteran
5. Kabel, dll. Pengolahan Data Data yang didapatkan kemudian diolah menggunakan Software SeisRefa. Software ini mengolah data gelombang ‘first time arrival’ menggunakan metoda Hagiwara. Langkah-langkah pengolahan data sebagai berikut : a. Data lapangan yang diperoleh kemudian diproses dengan secara manual yaitu dengan mem’picking’ data lapangan tersebut sehingga didapat waktu datang ‘head wave’ untuk selanjutnya dihitung delay-time serta kecepatan dari masing-masing lapisan. b. Masukan data hasil picking sebagai
input untuk diproses sampai keluar
model bawah permukaannya.
Model bawah permukaan
Interpretasi Dari model bawah permukaan yang dihasilkan, terlihat bahwa terdapat
