bab iii metodologi penelitian

41
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A.
Metode Pengumpulan Data
Dalam penyusunan skripsi ini, penulis membutuhkan data sebagai input
untuk dianalisis lebih lanjut. Data yang diperoleh penulis adalah data sekunder
dari PT. Pertamina Geothermal Energy
1.
Data
5 (lima) stasiun MEQ di Lapangan panas bumi “X” telah beroperasi
(Gambar 3.4) telah merekam ratusan event gempa. Data yang digunakan pada
penelitian ini adalah data gempa yang terekam oleh seismometer pada stasiun
MEQ yang dipasang di sekitar daerah penelitian di Lapangan panas bumi “X”,
yaitu data gempa selama bulan September 2011-Mei 2012. Tercatat terdapat 430
event gempa yang terekam oleh seismometer di Lapangan panas bumi “X”. Dari
sejumlah gempa yang tercatat ada 235 event gempa regional (gempa jauh) dengan
selisih waktu tiba gelombang P dan S (
) berkisar 10 – 50 detik, dan 195
event gempa lokal (gempa mikro) dengan selisih waktu tiba gelombang P dan S
) berkisar 1 – 3 detik, dengan magnitudo berkisar 0 – 3 SR.
(
2.
Pemilihan Data
Data yang diperoleh dari PT. PGE terdapat data gempa lokal (gempa mikro)
dan regional (gempa jauh). Data gempa yang digunakan dalam penelitian ini
adalah gempa mikro. Gempa mikro (gempa lokal) mempunyai klasifikasi sebagai
berikut:
a.
Bentuk getaran gempa pendek
b.
Getaran tiba-tiba dan tidak begitu lama (karena jaraknya dekat, getaran
gelombang akan sampai di stasiun dalam waktu yang relatif cepat)
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
42
c.
Memiliki magnitudo yang kecil
3 SR
d.
Kedalaman hiposenter relatif dangkal
e.
Selisih arrival time (waktu tiba) gelombang primer (P-wave) dan
gelombang sekunder (S-wave) kecil, durasi pendek (
3sekon).
Series1; Noise;
41; 9%
Series1;
Gempa
lokal ; 195;
41%
Gempa regional
Series1;
Gempa
Gempa lokal
regional ;
Noise 235; 50%
Gambar 3.1 Diagram perbandingan jumlah data gempa lokal, gempa regional,
dan noise.
Sedangkan gempa regional (jauh) mempunyai klasifikasi sebagai berikut:
a. Bentuk getaran panjang
b. Getaran tiba-tiba dan lama (karena jaraknya jauh, getaran gelombang akan
sampai di stasiun dalam waktu relatif lambat)
c. Magnitudo relatif besar ( 3 SR)
d. Dikarenakan gempa jauh sebagian besar ditimbulkan oleh aktivitas
tektonik dalam bumi, maka kedalaman hiposenter relatif lebih dalam ( 4
km)
e. Selisih arrival time (waktu tiba) gelombang P dan gelombang S lama,
durasi panjang (
3 sekon)
Data gempa mikro yang masih berupa RAW data digabungkan dengan
koordinat stasiun MEQ dan model kecepatan 1-D kemudian diolah untuk
mengetahui letak dari hiposenter dari event gempa mikro yang terekam.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
43
2.
RAW Data
Pada Gambar 3.2 merupakan contoh dari RAW data yang dipakai dalam
penelitian ini. RAW data tersebut ditampilkan dalam display waveform dan pick
windows dalam software Seisplus. Pada Gambar 3.2 menunjukkan gelombang
gempa yang diterima oleh semua stasiun pengamat MEQ, sedangkan pada
Gambar 3.3 menunjukkan gelombang gempa pada salah satu stasiun pengamat
MEQ.
Gambar 3.2 Contoh display waveform dari event gempa mikro di semua stasiun
pada program Seisplus (Sumber: PT. PGE).
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
44
Gambar 3.3 Contoh pick windows pada software Seisplus (Sumber: PT.PGE).
3.
Koordinat Stasiun
Dibawah ini adalah lokasi stasiun monitoring microearthquake (MEQ)
yang terdapat di Lapangan panas bumi “X”.
Gambar 3.4 Konfigurasi pesebaran stasiun pengamat MEQ di Lapangan panas
bumi “X” (Sumber: PT. PGE).
Terdapat 5 (lima) buah stasiun pengamat yang beroperasi di Lapangan
panas bumi “X”. Penempatan stasiun monitoring MEQ disusun berdasarkan
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
45
metode lingkaran. Metode lingkaran ini menggunakan asumsi bahwa kasus
lapisan bawah permukaan adalah homogen, dan masih berlaku dalam medium
heterogen tapi harus berupa lapisan horizontal. Cara ini akan dengan mudah
diperluas dalam kasus bumi bulat (Afnimar, 2009).
3 (tiga) stasin pengamat dipasang didalam area Lapangan Panas Bumi “X”,
sedangkan 2 (dua) stasiun pengamat lainnya dipasang di luar area Lapangan Panas
Bumi “X”. Hal ini dimaksudkan supaya konfigurasi letak stasiun pengamat dapat
meng-cover (melingkupi) seluruh event yang terjadi di sekitar Lapangan Panas
Bumi “X”. Selain itu, diharapkan susunan ini dapat menangkap koreksi (error)
vertikal dan koreksi horizontal. Pada penelitian ini, gempa mikro terekam minimal
oleh 4 (empat) stasiun pengamat.
Gambar 3.5 Penentuan episenter dengan metode lingkaran
(edukasi.kompasiana.com).
Berikut ini adalah daftar stasiun pengamat MEQ yang beroperasi di
Lapangan panas bumi “X”.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
46
Tabel 3.1 Daftar Stasiun Pengamat MEQ di Lapangan panas bumi “X”
Koordinat Stasiun (UTM)
No
4.
Nama Stasiun
Latitude
Longitude
1
ST-01
806xxx.47xx
920xx.52xx
2
ST-02
808xxx.05xx
920xx.32xx
3
ST-03
809xxx.61xx
920xxx.73xx
4
ST-05
806xxx.23xx
920xxx.49xx
5
ST-06
812xxx.04xx
920xxx.61xx
Model Kecepatan 1-D
Dibawah ini adalah tabel data model kecepatan 1-D (satu dimensi) yang
diperoleh dari PT. Pertamina Geothermal Energy. Data ini sebagai input
(masukan) untuk metode penentuan lokasi hiposenter SED. Data ini berdasarkan
data petrofisik batuan rata-rata. Bisa dilihat pada diagram alir metode SED di
Gambar 2.12, model kecepatan 1-D dibutuhkan untuk menghitung
dan
dengan versi calculation (perhitungan) dengan melakukan forward modeling
(pemodelan ke depan). Persamaan gelombang dengan input hiposenter tebakan
(hipotesis) dan model kecepatan 1-D yang kemudian dibandingkan dengan data
observasi (data picking waktu kedatangan gelombang p dan s) dan diproses secara
iterasi sehingga menghasilkan nilai error residual yang terkecil. Proses iterasi
tidak akan bisa dilakukan bila tidak ada model kecepatan 1-D.
Berikut ini adalah tabel model kecepatan 1D (satu dimensi) dari Lapangan
panas bumi “X”
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
47
Tabel 3.2. Model Kecepatan 1-D
B.
Lapisan
Kecepatan (km/s)
Ketebalan (km)
1
2,95
0,5
2
3,20
0,2
3
3,50
0,3
4
3,82
0,5
5
4,50
0,5
6
4,80
0,9
7
5,80
2,5
8
6,70
20,0
9
8,00
30,0
Metode Pengolahan Data
Tahapan dalam pengolahan data gempa mikro dalam penelitian ini seperti
pada diagram alir penelitian pada Gambar 3.6 . Dari diagram tersebut terlihat
terdapat dua tahapan pengolahan data dan 1 tahapan verifikasi data yang nantinya
menjadi bagian dari interpretasi data. Dua tahapan pengolahan data tersebut
diantaranya tahapan metode SED dan DD. Kemudian 1 tahapan verifikasi data
adalah pemetaan struktur patahan 3D menggunakan software Petrel.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
48
Studi
Literatur
Klasifikasi RAW Data
Pemilihan Data
Pengolahan Data
RAW Data + Koordinat Stasiun + Model kecepatan 1-D
SEISPLUS
Lokasi SED
Penyusunan format input data hypoDD
Clustering
Parameter input hypoDD
ph2dt
Event terpilih
Koordinat lokasi event gempa yang sudah terelokasi
hypoDD
Lokasi DD
Lokasi (relatif) akhir hiposenter
Pemetaan 3D hiposenter hasil DD
PETREL
Interpretasi Struktur Patahan
Gambar 3.6 Diagram alur penelitian.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
49
1.
Single Event Determination (SED)
Tahapan pertama dalam penentuan hiposenter gempa mikro adalah metode
Single Event Determination (SED). Dalam metode SED ini penulis menggunakan
software (perangkat lunak) Seisplus. Pada tahapan SED, hal yang harus dilakukan
pada RAW data gempa mikro adalah melakukan picking data. Dalam hal ini
software Seisplus sebenarnya dapat melakukan autopicking, tetapi kualitas
picking yang dihasilkan dari autopicking tidak terlalu baik dan akurat. Saat
autopicking, program menganggap dalam satu RAW data hanya terdapat satu
kejadian gempa, padahal di lain hal, dalam satu RAW data bisa saja terdapat
beberapa event gempa yang bisa ditrimming (potong) menjadi beberapa gempa
mikro, maka dari itu penulis melakukan manual data picking dalam hal ini.
a.
Picking data
Tahapan dalam picking data diantaranya, trimming event, picking
penentuan jenis gelombang, dan penentuan pembobotan picking. Tahapan
pertama adalah trimming event yaitu, proses pemotongan durasi waktu sinyal
dari masing masing file event. Tujuannya agar seluruh sinyal yang telah dipilih
dari semua stasiun dapat dipotong durasinya sesuai durasi gempanya kemudian
dapat dilakukan analisis sinyal berdasarkan durasi gempa, juga mempermudah
saat melakukan manual picking. Dalam proses ini, pemilihan sinyal masih
sangat
subjektif,
yaitu berdasarkan bentuk
yang menyerupai
sinyal
mikroseismik (Geotech Instrument, 2003).
Tahapan selanjutnya adalah picking jenis gelombang gempa. Dalam
tahapan ini waveform gempa yang sudah di trimming harus ditentukan arrival
time (waktu tiba) gelombang P dan arrival time gelombang S nya. Pada
program Seisplus untuk picking arrival time gelombang P dilakukan pada
komponen vertikal (v) sedangkan untuk gelombang S dilakukan pada
komponen horizontal northing (n) atau easting (e).
Arrival time gelombang P lebih mudah diketahui dibanding gelombang S
dikarenakan gelombang P muncul pertama kali dan terlihat jelas ketika
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
50
munculnya fluktuasi gelombang dengan amplitudo yang besar dibanding
gelombang noise. Lain halnya dengan gelombang S, kedatangan gelombang S
lumayan sulit diidentifikasi karena fluktuasi amplitudo dari gelombang S tidak
signifikan seperti gelombang P, diperlukan ketelitian yang lebih besar saat
menentukan picking waktu kedatangan gelombang S. Sedangkan untuk
menentukan coda (akhir) dari gelombang event gempa mikro yaitu dengan
melihat satuan count peak pada display, bila satuan count peak/ amplitudo nya
semakin mengecil dan hampir sama dengan amplitudo sebelum datangnya
gelombang P, hal itu menandakan event gempa mikro sudah berakhir.
Tahapan terakhir adalah menentukan tingkat pembobotan dalam picking,
hal ini dibutuhkan untuk memberikan hasil yang memiliki nilai keyakinan
tinggi dalam menentukan waktu kedatangan gelombang, dalam program
Seisplus terdapat rentang pembobotan dari 0 sampai 4. Nilai 0 merupakan nilai
pembobotan tertinggi sedangkan 4 adalah nilai pembobotan terendah.
Gambar 3.7 Contoh pick windows gempa mikro pada program Seisplus (Sumber:
PT. PGE).
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
51
b.
Lokasi Hiposenter SED
Hasil dari picking data menggunakan metode SED menghasilkan sebuah
lokasi hiposenter yang terlihat pada Gambar 3.8. Pada tampilan windows
tersebut terdapat informasi origin time ( ), nilai hiposenter awal (
),
kedalaman (km), magnitudo, RMS, dan juga waktu kedatangan gelombang
gempa di tiap stasiun. Lokasi hiposenter hasil SED inilah yang kemudian di
plot di Software Petrel dan dicocokkan dengan faktor-faktor geologi setempat.
Berikut ini adalah salah satu contoh hasil prosessing model yang bermuatkan
informasi mengenai hiposenter gempa.
Gambar 3.8 Windows hasil picking data menggunakan metode SED pada
program Seisplus (Sumber: PT. PGE).
2.
Double Difference (DD)
Dalam penelitian ini, metode yang digunakan untuk merelokasi hiposenter
gempa mikro, Double Difference, menggunakan program hypoDD (Waldhauser
and Ellsworth, 2000). Program hypoDD merupakan program berbasis Fortran
yang dijalankan dalam operating system Linux/Unix. Input dari program
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
52
hypoDD ini adalah event-event gempa mikro hasil dari SED. Event-event gempa
mikro hasil SED disusun sesuai format hypoDD. Berikut format input dalam
program ph2dt dan hypoDD.
Gambar 3.9 Contoh format input yang digunakan untuk program ph2dt dan
hypoDD.
Sebelum memasuki program hypoDD, event-event MEQ yang telah
disusun seperti format pada Gambar 3.9 terlebih dahulu melalui proses
pemilihan event yang layak untuk di relokasi dengan program hypoDD
menggunakan program ph2dt. Ph2dt akan menyortir event-event yang
terlokalisasi dalam satu cluster yang sama berdasarkan jarak antar event-event
gempa. Perlu diingat, untuk memudahkan dalam proses pengolahan data,
pastikan event-event yang masuk ke dalam proses ph2dt berasal dari satu cluster
yang sama, sehingga pada output (keluaran) dari ph2dt tidak banyak event yang
terreduksi. Gambar 3.10 menunjukkan tampilan saat proses ph2dt.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
53
Gambar 3.10 Tampilan output windows dan prosessing ph2dt pada sistem
operasi Linux.
Hasil output menggunakan program ph2dt adalah file-file yang
dibutuhkan untuk mengolah data menggunakan program hypoDD, yaitu
diantaranya file dt.ct, event.dat, event.sel, dan ph2dt.log. Output ph2dt tersebut
kemudian dijadikan sebagai input untuk diproses menggunakan program
hypoDD.
Parameter input untuk hypoDD diantaranya adalah
1) WTCTP
Pembobotan yang berasal dari gelombang P, nilai pembobotan ini bisa diatur
supaya jumlah event yang terelokasi menjadi optimum.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
54
2) WTCTS
Pembobotan yang berasal dari gelombang S, nilai pembobotan ini bisa diatur
supaya jumlah event yang terelokasi menjadi optimum.
3) WDCT
Jarak antar event yang berdekatan dalam satu cluster, nilai WDCT ini dapat
diatur bergantung dari keadaan event tiap clusternya.
4) Model kecepatan 1-D
Nilai model kecepatan 1-D yang dipakai pada saat proses SED, kembali
digunakan sebagai parameter input untuk di dalam hypoDD.
Dikarenakan proses pengolahan data menggunakan ph2dt dan hypoDD
dilakukan tiap cluster, sehingga proses ph2dt dan hypoDD diulang kembali
sampai semua cluster terproses dan menghasilkan lokasi hiposenter yang baru.
Gambar 3.11 menunjukkan tampilan saat proses menggunakan program
hypoDD.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu
55
Gambar 3.11 Tampilan output windows dan prosessing hypoDD pada sistem
operasi Linux.
Almira Anissofira , 2013
Penentuan Struktur Patahan Di Lapangan Panas Bumi “X” Dengan Menggunakan Metode Relokasi
Relatif Kasus Gempa Mikro
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu