bab i pendahuluan

1
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Seismologi merupakan salah satu teknik yang efektif untuk mendapatkan
informasi struktur internal bawah permukaan. Lokasi gempa bumi inilah yang
mengidentifikasikan adanya struktur bawah permukaan. Di samping itu,
penentuan lokasi kejadian gempa dengan picking arrival time (penentuan waktu
tiba) gelombang gempa secara manual atau otomatis dapat memberikan gambaran
mengenai aktivitas tektonik di bawah permukaan. Menurut Kuwano dan Takashi
(Kamah, 2006 dalam Sahara, 2009), hal-hal yang menimbulkan ketidakstabilan di
dalam reservoir dapat menyebabkan terbentuknya rekahan-rekahan yang menjadi
salah satu penyebab timbulnya gempa mikro di dalam reservoir.
Metode mikroseismik atau microearthquake (yang kemudian populer
dengan nama gempa mikro) adalah salah satu metode geofisika yang digunakan
untuk mengidentifikasi adanya gempa-gempa kecil (≤ 3 SR) yang umumnya
disebabkan oleh simulasi hidraulik, kegiatan produksi atau injeksi, dan
pengeboran. Metode ini dapat menunjukkan sebaran zona-zona kejadian gempa
melalui letak hiposenter dan episenter. Dalam industri panas bumi, informasi
lokasi hiposenter gempa mikro dapat digunakan untuk melihat kecenderungan
arah aliran air injeksi dan menggambarkan sesar yang merupakan zona dengan
permeabilitas relatif tinggi untuk penentuan sumur produksi baru.
Di lapangan panas bumi studi seismologi pun digunakan untuk menunjang
interpretasi struktur patahan akibat adanya aktivitas seismik dibawah permukaan.
Adanya rekahan atau patahan, menyebabkan adanya daerah permeabel di bawah
permukaan Lapangan panas bumi “X”. Patahan atau rekahan di lapangan panas
bumi dapat berperan sebagai penghubung ataupun pembatas (barrier) fluida
geothermal dan di lain pihak sesar dapat bertindak sebagai zona uap bagi sirkulasi
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
2
air meteorik yang bergerak ke bawah untuk dipanaskan oleh heat source (sumber
panas) untuk dirubah menjadi uap. Hal ini sangat bergantung pada posisi dan
pola-pola sesar yang ada. Adanya patahan di lapangan panas bumi dapat
meningkatkan
porositas
batuan
reservoir
yang
mengakibatkan
semakin
meningkatnya jumlah uap yang terjebak di celah batuan. Dengan semakin
meningkatnya jumlah uap yang terperangkap di batuan reservoir, maka semakin
tinggi nilai permeabilitas patahan tersebut.
Dikarenakan peranan patahan yang sangat penting di lapangan panas bumi,
membuat ketepatan dalam penentuan lokasi hiposenter gempa mikro sangat
diperlukan untuk menunjang interpretasi penentuan struktur patahan bawah
permukaan. Ketepatan lokasi hiposenter dikendalikan oleh beberapa faktor,
termasuk, geometri stasiun pengamat, pembacaan waktu tiba yang tepat, model
kecepatan bawah permukaan, dan pengetahuan tentang struktur geologi daerah
studi (Gomberg et al, 1990 dalam Waldhauser dan Ellsworth, 2000).
Waldhauser dan Ellsworth (2000) memperkenalkan suatu metode relokasi
Double Difference (DD) untuk menentukan posisi relatif hiposenter dengan
akurat. Jika jarak persebaran hiposenter antara dua gempa sangat kecil dibanding
jarak antara stasiun – sumber, maka ray path dan waveform kedua gempa dapat
dianggap mendekati sama. Dengan asumsi tersebut, maka selisih waktu tempuh
antara kedua gempa yang terekam pada satu stasiun yang sama dapat dianggap
hanya sebagai fungsi jarak antara kedua hiposenter. Sehingga kesalahan model
kecepatan bisa diminimalisasi tanpa menggunakan koreksi stasiun. Metode
distance-based clustering pun diterapkan dalam pengolahan data Double
Difference agar data gempa yang direlokasi akan lebih terkonstrasi pada pusat
cluster setelah proses relokasi.
Tahapan sebelum melakukan metode relokasi Double Difference terlebih
dahulu dilakukan metode Single Event Determination (SED). Metode SED
mampu memberikan kemudahan dalam proses inversi penentuan lokasi
hiposenter, namun masih dihadapkan dengan permasalahn akurasi yang kurang
baik (Sahara, 2009). Oleh karena itu, sangat diperlukan metode relokasi relatif
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
3
pada kasus gempa mikro di lapangan panas bumi khususnya, untuk mendapatkan
lokasi dari hiposenter gempa yang lebih presisi.
Sahara, Kusumo, Widiyantoro, dan Sule (2009) menyimpulkan bahwa
histogram kesalahan penentuan hiposenter
menggunakan metode
DD lebih baik dibandingkan menggunakan metode SED, hasil relokasi hiposenter
dengan metode DD menunjukkan bahwa hiposenter dapat lebih terkonsentrasi
pada suatu trend struktur seismisitas yang jelas. Sedangkan Balfour (2012)
menyimpulkan bahwa studi yang dilakukannya menunjukkan relokasi relatif pada
gempa dapat membuktikan adanya struktur dibawah permukaan.
Salah satu cara untuk menentukan struktur patahan yang belum
teridentifikasi adalah dengan melihat pola kecocokan lineament (kelurusan) dari
hiposenter gempa hasil relokasi dengan pola lineament yang terlihat oleh citra
satelit. Didukung pula oleh Olgen (2004:52) yang menyimpulkan bahwa episenter
gempa yang menunjukkan pola kelurusan yang diduga sebagai patahan baru yang
mana patahan tersebut belum teridentifikasi sebelumnya.
Bertolak dari tiga penelitian tersebut, penulis memutuskan bahwa metode
relokasi relatif Double-Difference merupakan metode yang krusial digunakan
untuk mendukung interpretasi penentuan struktur patahan di Lapangan Panas
Bumi “X”.
B.
Rumusan Masalah
Merujuk dari latar belakang masalah, penulis merumuskan beberapa
masalah dalam skripsi ini yaitu:
1.
Bagaimana pola sebaran event (kejadian) gempa
mikro menggunakan metode relokasi relatif Double Difference (DD) ?
2.
Bagaimanakah perbandingan sebaran event gempa
mikro sebelum mengalami relokasi (SED) dan setelah mengalami relokasi
(DD) ?
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
4
3.
Bagaimanakah
interpretasi
struktur
patahan
berdasarkan pola lineament (kelurusan) dari hiposenter hasil metode
relokasi relatif gempa mikro di Lapangan Panas Bumi “X”?
C.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk
1.
Menentukan lokasi hiposenter menggunakan metode Double Difference
(DD).
2.
Mengetahui perbedaan hasil sebaran event gempa mikro sebelum
mengalami relokasi (SED) dan setelah mengalami relokasi (DD).
3.
Menentukan struktur patahan di Lapangan Panas Bumi “X” berdasarkan
pola lineament (kelurusan) menggunakan hasil analisis hiposenter dari
metode relokasi relatif Double Difference.
D.
Batasan Masalah
Dalam penulisan skripsi ini penulis menuliskan beberapa batasan masalah
dalam pengerjaan penelitian dan penulisan skripsi ini, diantaranya yaitu:
1.
Data gempa yang digunakan adalah gempa mikro atau gempa
lokal di terekam oleh alat MEQ milik PT. Pertamina Geothermal Energy
selama 9 bulan, dimulai dari bulan September 2011 hingga bulan Mei 2012.
2.
Model kecepatan gelombang 1 Dimensi yang digunakan
diasumsikan model homogen isotropis dan dibatasi hanya sampai 9 lapis
sesuai dengan data petrofisik yang diperoleh dari PT. Pertamina Geothermal
Energy.
3.
Metode clustering yang digunakan adalah metode distancebased clustering, sehingga pengelompokkan event gempa mikro ditinjau
hanya berdasarkan faktor jarak antar event.
4.
Faktor pendukung yang diidentifikasi berdasarkan interpretasi
distribusi lokasi hiposenter hanya sebatas sesar lokal dan sumur-sumur
injeksi di sekitar lokasi penelitian.
E.
Manfaat 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
5
Hasil dari penelitian ini bisa memberikan suatu asumsi atau data pendukung
untuk memetakan struktur yang mempunyai permeabilitas relatif tinggi yang
berasal dari aktivitas struktur patahan aktif. Sehingga untuk kepentingan lebih
lanjut hasil penelitian ini bisa digunakan untuk menentukan target pengeboran
sumur produksi yang baru di Lapangan panas bumi “X”.
F.
Metode Penelitian
Berikut adalah runutan dari metode penelitian yang dilakukan dalam
penulisan skripsi ini, yaitu diantaranya :
1.
Studi Pustaka
Sebelum melakukan penelitian memerlukan secara literatur seputar:
a.
Sistem panas bumi terutama di Indonesia
b.
Konsep gempa mikro di lapangan panas
bumi
c.
Peranan patahan di lapangan panas bumi
d.
Teori metode penentuan hiposenter
2.
Pengumpulan data
Kegiatan pengumpulan data diawali dengan menyortir dan memilih gempa
yang akan digunakan dalam pengolahan data, dalam hal ini adalah data gempa
mikro, yaitu gempa yang memiliki nilai magnitudo
3 SR serta durasi gempa
yang tidak terlalu lama, yaitu hanya berkisar 10-30 sekon.
3.
Pengolahan data
Pada kegiatan ini, RAW data gempa mikro dari bulan September 2011
hingga Mei 2012 milik PT. Pertamina Geothermal Energy. koordinat stasiun
pengamat MEQ, dan model kecepatan 1-D menjadi input software (perangkat
lunak) Seisplus (milik PT. PGE) untuk membantu menampilkan display
waveform yang telah dikonversi dari digital menjadi analog untuk kemudian
memudahkan dalam proses penentan waktu
kedatangan gelombang P dan
gelombang S hingga didapatkan lokasi hiposenter dengan metode SED (Single
Event Determination). Setelah itu, data hasil SED memasuki tahap relokasi
relatif hiposenter menggunakan software hypoDD yang berbasis linux/unix
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
6
dengan metode DD (Double Difference). Lokasi hiposenter hasil relokasi DD
menjadi lokasi akhir hiposenter.
4.
Uji kelayakan data
Data hasil relokasi relatif gempa mikro diuji kelayakannya dengan membuat
histogram nilai RMS residual time dari data selisih waktu tempuh observasi dan
waktu tempuh kalkulasi dengan menggunakan program matlab.
5.
Studi kasus
Studi kasus menerapkan data real (nyata) gempa mikro Lapangan Panas
Bumi “X” bulan September 2011 hingga Mei 2012 milik PT. PGE menggunakan
metode SED dan DD.
6.
Data Modelling
Proses penggabungan data lokasi hiposenter hasil SED dan data relokasi
relatif hiposenter hasil DD dengan data struktur geologi berupa sesar/patahan
serta data sumur injeksi dalam bentuk 3D dan 2D menggunakan software Petrel.
Kemudian pola lineament (kelurusan) yang dihasilkan oleh hiposenter gempa
hasil DD di Lapangan Panas Bumi “X” dalam software Petrel, dicocokkan
dengan kenampakan citra satelit.
G.
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian skripsi ini dilakukan di PT. Pertamina Geothermal Energy
(PT.PGE) dengan jangka waktu selama 2 (dua) bulan, dimulai dari pertengahan
Maret 2013 hingga pertengahan Mei 2013. Selama jangka waktu 2 bulan tersebut
penelitian yang dilakukan mencakup pengambilan data sekunder, pengolahan
data, dan interpretasi data.
H.
Sistematika Penulisan
Dalam penulisan skripsi ini, dibagi menjadi beberapa urutan pembahasan
materi yang saling berkesinambungan, yaitu:
Bab I : Pendahuluan
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
7
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, tujuan penelitian,
batasan masalah, manfaat penelitian, metode penelitian, lokasi dan waktu
penelitian, serta sistematika penulisan.
Bab II : Dasar Teori
Pada bab ini dibahas mengenai sekilas tentang konsep dasar panas bumi,
panas bumi di Indonesia, tinjauan geologi dan geofisika di daerah
penelitian,
sekilas
mengenai
konsep
gelombang
seismik,
konsep
microearthquake (gempa mikro), peranan zona patahan di lapangan panas
bumi, perekaman gelombang seismik, metode penentuan lokasi hiposenter,
dan metode distance-based clustering.
Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini berisi metode penelitian yang digunakan untuk mengolah sumber
data yang diperoleh dari PT. Pertamina Geothermal Energy.
Bab IV : Hasil dan Pembahasan
Berisi hasil penelitian beserta pembahasan, interpretasi, dan analisisnya.
Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian mengenai
penentuan struktur patahan di daerah penelitian dengan menggunakan
relokasi relatif gempa mikro beserta saran guna menyempurnakan penelitian
kedepannya.
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