Jurnal Gradien, Edisi Khusus - Januari 2009 : 30-33
Visualisasi Struktur Bawah Permukaan Dengan Metode Hagiwara Refrizon, Suwarsono, Kristin Natalia Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Bengkulu, Indonesia Diterima 29 Desember 2008; Disetujui 9 Januari 2009
Abstrak -- elah dilakukan penelitian di daerah Pantai Panjang Kota Bengkulu yang bertujuan untuk membuat program untuk memvisualisasikan kondisi lapisan bawah permukaan berdasarkan data penelitian geofisika dengan metode seismik refraksi. Penjalaran gelombang seismik di bawah permukaan diolah dengan metode Hagiwara. Perhitungan data travel time time dan visualisasi lapisan bawah permukaan dibuat suatu paket program berbasis Borland Delphi. Hasil yang diperoleh adalah gambaran visual bawah permukaan dengan ketebalan rata-rata sekitar 9,2 m, jenis batuan penyusunnya sand pada lapisan pertama dan sandstone dan sandstone di lapisan kedua.
Kata kunci : kunci : Seismik Refraksi, Metode Hagiwara, Sand, Sandstone, Borland Delphi 1. Pendahuluan
mengikuti kontur bawah permukaan itu. Berbeda dengan metode interceptime yang menganggap lapisan dibawah
Metode seismik refraksi (seismik bias) merupakan salah
permuaan adalah flat (bidang). Terutama untuk lapisan
satu metode yang banyak digunakan untuk menentukan
bawah permukaan yang harus detail, maka metode
struktur geologi bawah permukaan. Metode seismik bias
Hagiwara adalah metode perhitungan yang menjadi pilihan
menghasilkan data yang bila digunakan bersama-sama
utama [3].
dengan data geologi dan perhitungan dengan konsep fisika dapat menampilkan informasi tentang struktur bawah
Perhitungan dengan metode Hagiwara dikembangkan
permukaan dan distribusi tipe batuan. Metode seismik
untuk struktur bawah permukaan yang terdiri dari dua
refraksi merupakan metode yang umum digunakan dalam
lapisan. Bidang batas lapisan yang akan diperlihatkan oleh
bidang geoteknik seperti perencanaan pendirian bangunan,
hasil perhitungan merupakan rata-rata kedalaman yang
gedung, pabrik, bendungan, jalan raya, landasan bandara
memiliki kerapatan yang berbeda. Bila kerapatan berbeda
dan sebagaimya [1].
maka kecepatan gelombang seismiknya juga akan berbeda, sehingga arah penjalaran gelombang seismik akan
Prinsip utama metode seismik refraksi ini adalah
mengalami pembiasan (refraksi), seperti pada gambar 1.
penerapan waktu tiba pertama ( first first arrival time) time ) dari
Dengan hukum Snellius pada bidang batas dua medium
gelombang seismik. Apabila diketahui waktu tiba pertama
saat terjadi sudut kritis i adalah [4]:
dari gelombang seismik refraksi yang menjalar di lapisan bumi akan diperoleh kurva waktu tempuh (travel time) time)
sin i =
v1
(1)
v2
gelombang seismik tersebut. Dengan menganalisis kurva waktu tempuh tempuh ini, akan diperoleh diperoleh informasi mengenai kecepatan dan waktu tunda gelombang seismik di setiap lapisan sehingga dapat digunakan untuk menentukan ketebalan lapisan [2]. Salah satu metode perhitungan waktu tiba gelombang seismik untuk mencerminkan lapisan bawah permukaan adalah Metode Hagiwara. Metode ini merupakan metode waktu tunda yang berdasarkan asumsi bahwa undulasi bawah permukaan tidak terlalu besar [1]. Kelebihan dari metode Hagiwara adalah lapisan bawah permukaan dapat ditampilkan
Gambar 1. Lintasan gelombang bias untuk struktur dua lapis [4]
Refrizon / Jurnal Gradien, Edisi Khusus - Januari 2009 : 30-33
Bila dinotasikan waktu perambatan gelombang bias dari
h P
titik tembak A ke titik penerima P dengan T AP , waktu
=
v1
cos i
(T BP − T ' BP ) m
(8)
perambatan dari B ke P dengan T BP dan waktu perambatan dari A ke B dengan T AB. T’AP ditunjukkan oleh persamaan [4]: '
T AP
=
T AP
(T AP + T BP − T AB )
detik
(2)
2
cos i
hA
T ' AP =
−
v1
x +
detik
(3)
v2
Pada pers (3) T’ AP adalah linier terhadap x, jika diambil x sebagai absis dan T’ AP sebagai ordinat dan diplot titik-titik yang bersesuaian (seperti pada gambar 2), maka garis lurus tersebut merupakan suatu short (bentuk baru yang lebih pendek) dari kurva travel time yang dikandung oleh titik-titik yang berhubungan [5]. Nilai T’ AP dengan mudah dapat dihitung dari pers (3), dan kecepatan v2 pada lapisan
Gambar 2. Kurva waktu rambat dan kurva waktu rambatkecepatan [1]
bawah diperoleh dari kemiringan (slope) garis lurus. T’ AP yang diperoleh dari pers (2) merupakan suatu besaran yang
Perhitungan yang harus dilakukan dapat dipermudah
menunjukkan kecepatan pada lapisan bawah (velocity-
dengan merancang suatu paket program yang dapat juga
travel-time). Dengan cara yang sama, dapat diperoleh :
menggambarkan visualisasi lapisan bawah permukaan.
T ' BP = T BP
−
(T AP + T BP − T AB )
Paket program ini disusun dengan berbasis Borland Delphi detik
(4)
2
Bila jarak ke titik penerima adalah x, dengan mengambil titik B sebagai titik asal (referensi), maka diperoleh : T ' BP =
hB
cos i v1
x +
detik
atau Delphi. Program ini merupakan sarana pemrograman aplikasi visual yang menggunakan bahasa pemrograman Pascal [6]. Program aplikasi ini bekerja di bawah sistem operasi Windows, memiliki antar muka visual yang user
(5)
v2
dengan kedalaman lapisan pada titik A (h A) dan pada titik B (h B).
friendly serta menggunakan bahasa pemrograman yang mampu menyediakan antar muka grafis (Graphical User Interface, GUI). Selain itu program ini juga dapat menghasilkan sebuah lingkungan pengembangan aplikasi
Dalam pers (5), v1 dapat diperoleh dari kurva travel-time dari gelombang langsung dekat titik tembak. T AP, T BP , dan T AB diperoleh dengan cara observasi. Tetapi cos i tidak dapat dicari, karena v2 biasanya tidak diketahui. Jika harga v2 dapat diketahui, kedalaman hp dan titik penerima P dapat diperoleh dari : h P
=
v1
2 cos i
yang berorientasi objek (Object Oriented Programming, OOP). Pengukuran seismik diakukan di daerah Pantai Panjang Bengkulu
menggunakan
seismometer
12
channel
(Seismometer MC Seis 160 S). Pantai ini direncanakan menjadi pusat wisata dan perdagangan. Saat ini telah
(T AP + T BP − T AB )
m
(6)
dimulai pembangunan hotel, restoran, tempat hiburan, pusat perbelanjaan dan lain-lain. Dalam pendirian suatu bangunan sangat penting mengetahui jenis tanah/batuan
Seperti pada gambar 2 harga dari T’ AP atau T’ BP yang
serta kedalaman untuk perancangan pondasi untuk
berhubungan dengan T AP atau T BP dapat dibaca dari ektensi
menopang bangunan tersebut. Penelitian seismik bias yang
(memperpanjang) kurva T’ AP atau T’ BP . Jadi harga
pernah dilakukan di Pantai Panjang telah dihitung dengan
kadalaman hp dapat dihitung dari pers (7) dan (8).
metode intercep time [7], hasilnya adalah lapisan bawah
h P
atau
=
v1
cos i
(T AP − T ' AP )
m
(7)
permukaan
yang
dianggap
flat,
sehingga
kurang
mencerminkan yang sebenarnya.
31
Refrizon / Jurnal Gradien, Edisi Khusus - Januari 2009 : 30-33
memiliki tiga cara menginputkan data. Pertama dari data
2. Metode Penelitian
image sismogram, kedua dari data file dalam format ”txt” Penelitian ini dilakukan di kawasan Pantai Panjang Kota
(notepad ) dan ketiga dengan mengetikkan langsung nilai
Bengkulu. Tahap pertama adalah penentuan posisi lintasan
travel time pada tampilan input. Pengambilan nilai travel
dan arah orientasinya. Lintasan pengukuran dibuat sejajar
time dari data image seismogram untuk memperoleh
dengan garis pantai dengan langkah-langkah sebagai
ketelitian pembacaan yang lebih tinggi dibandingkan
berikut : 1. Menentukan panjang lintasan 2. Menentukan
dengan pembacaan langsung. Pembacaan seismogram
spasi jarak antar geophone, pada penelitian ini jarak antar
secara langsung diperoleh ketelitian maksimum ½ nst
geophone adalah 7 meter dan jarak sumber dari geophone
(nilai skala terkecil) atau sebesar ½ x (20 ms/3 mm), yaitu
pertama 14 meter. 3. Hasil pengukuran di lapangan
sekitar 3,33 ms/mm, sedangkan ketelitian yang diperoleh
ditampilkan pada tabel yang berisi waktu penjalaran
dari data image adalah sebesar ½ x (20 ms/37 pixel), yaitu
gelombang sampai ke geophone dan jarak masing-masing
sekitar 0,54 ms/pixel. Ketelitian ini dapat ditingkatkan
sumber ke geophone.
dengan cara memperbesar ukuran image ( zooming ), akan tetapi pembesaran yang berlebihan akan membuat image
Paket program berdasarkan metode Hagiwara yang
menjadi kabur dan susah untuk dibaca.
dirancang memiliki menu utama yang terbagi menjadi empat sub menu yang mewakili fungsi tertentu, yaitu input
Tabel perhitungan metode Hagiwara meliputi dua bagian
data angka, input data image, input data travel time dan
yaitu data teknis lapangan dan data lapangan yang
proses perhitungan metode Hagiwara. Selain itu pada
kemudian
tampilan ini dapat ditampilkan output hasil perhitungan
menggunakan rumus metode Hagiwara. Data teknis
program.
lapangan
dimasukkan meliputi
Observer, T AB
=
kedalam
Nomor
tabel
Lintasan,
dengan
Hari/tanggal,
T BA yaitu nilai travel time v1 (kecepatan
gelombang langsung) dan v2 (kecepatan gelombang bias),
3. Hasil Dan Pembahasan
sin i didapatkan dari pembagian v1 dan v2 kemudian Menu Utama yang dirancang merupakan satu kesatuan
didapat nilai cos i.
sistem yang terintegrasi dalam bentuk tampilan yang interaktif dengan fungsi sebagai interface terhadap aplikasi
Sebagaimana input data, program ini juga memiliki tiga
yang dikehendaki. Menu utama adalah menu induk yang
cara mengoutputkan data, yang pertama tabel perhitungan
memuat sub-sub menu. Menu utama terbagi menjadi
metode Hagiwara, grafik travel time dan interpretasi
empat sub menu yang mewakili fungsi tertentu. Sub menu
lapisan bawah permukaan. Grafik travel time didapatkan
pertama
untuk
dari hubungan antara jarak geophone dan nilai waktu
memasukkan data-data teknis lapangan seperti nomor
perambatan gelombang bias dari titik tembak A ke titik
lintasan, hari/tanggal pengambilan data dan observer. Sub
penerima P (T AP ) dan nilai waktu perambatan gelombang
menu kedua berfungsi untuk memasukkan data berupa
bias dari titik tembak B ke titik penerima P (T BP ).
image. Sub menu ketiga berfungsi sebagai tampilan input
Berdasarkan
untuk memasukkan data travel time, sedangkan sub menu
ditentukan nilai kecepatan lapisan kedua (v2) dengan
keempat berfungsi sebagai tampilan proses perhitungan
menggunakan pendekatan kuadrat terkecil ( Least square).
metode Hagiwara.
Pada grafik kemudian ditarik garis lurus yang mendekati
berfungsi
sebagai
tampilan
input
kurva
waktu
rambat-kecepatan
dapat
data-data. Proses penghitungan dengan metode Hagiwara dilakukan secara otomatis. Data yang digunakan adalah hasil dari
Hasil perhitungan terhadap data penelitian didapatkan
pengambilan data pada tampilan input data. Tampilan
visualisasi lapisan dengan struktur dua lapis. Pada lapisan
output adalah tampilan dimana hasil-hasil perhitungan
pertama biru terang dan pada lapisan kedua biru gelap,
metode Hagiwara diletakkan. Pada tampilan ini dapat
dengan kecepatan lapisan pertama (v1 ) = 1367 m/s dan
diakses tabel perhitungan, grafik travel time dan
kecepatan lapisan kedua (v2) = 2015 m/s. Berdasarkan peta
visualisasi lapisan bawah permukaan. Program aplikasi ini
geologi Bengkulu dan pengamatan di lapangan, batuan
32
Refrizon / Jurnal Gradien, Edisi Khusus - Januari 2009 : 30-33
penyusun pada lapisan pertama adalah pasir (sand) dan batuan penyusun pada lapisan kedua adalah batu pasir ( sandstone). Kedalaman rata-rata lapisan pertama 9,2 m. Visualisasi lapisan bawah permukaan yang dihasilkan sebesar 60% artinya 20% dari kiri lapisan dan 20% dari kanan lapisan tidak digunakan.
[4]
Susilawati, 2004, Seismik Refraksi (Dasar Teori dan Akuisisi Data), FMIPA Jurusan Fisika USU. http://:library.usu.ac.id/seismik+refraksi [5] Hartantyo, E., 2004, Metode Seismik Bias dan Pantul , Universitas Gajah Mada. http://www.elisa.ac.id [6]. Antony, P., 2005, Pemrograman Borland Delphi, edisi 4, Andi Yogyakarta [7] Refrizon, Suwarsono dan Yudiansyah H., 2008, Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah antai Panjang Kota Bengkulu dengan Metode Seismik Refraksi, Jurnal Gradien, vol 4 No 2.
Gambar 3. Visualisasi Hasil Perhitungan Metode Hagiwara
4. Kesimpulan
Penelitian dengan metode seismik refraksi di daerah Pantai Panjang ini telah dapat memvisualisasikan lapisan bawah permukaan
berdasarkan
metode
Hagiwara.
Untuk
memudahkan perhitungan dan dapat dipergunakan untuk penelitian selanjutnya telah dihasilkan juga paket program berbasis Delphi. Daerah Pantai Panjang berdasarkan visualisasi dua lapis tersusun atas pasir ( sand ) dilapisan atas dengan kecepatan penjalaran gelombang seismik 1367 m/s. Sedangkan di bawahnya tersusun oleh lapisan batu pasir ( sandstone) dengan kecepatan penjalaran gelombang seismik 2015 m/s. Berdasarkan visualisasi program dapat diketahui bentuk lapisan bawah permukaan dengan kedalaman rata-rata 9,1625 m. Batas kedalaman lapisan pertama dan kedua berkisar antara 6,5 m sampai dengan 10,94 m. Daftar Pustaka [1] [2]
[3]
Sismanto, 1999, Eksplorasi Dengan Menggunakan Sesimik Refraksi, Laboratorium Geofisika, UGM Hendra, P. S., 2006, Aplikasi Pemrograman Windows Untuk Pengolahan Data Seismik Refraksi Dengan Metode Hagiwara Yang Diperbaharui, Depertemen Fisika, ITB. http ://fi.iib.itb.ac.id Linus, A. P., 2006, Penafsiran Data Seiamik Bias Dangkal dengan Metode Hagiwara, Jurusan Fisika, ITB
33
