Uploaded by nourmaindahrini07

GEOFISIKA METODE SEISMIK

advertisement
METODE GEOFISIKA SEISMIK
(Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Geofisika)
Disusun Oleh :
NOURMA INDAH RINI
170210102095
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2020
A. TEORI ELASTISITAS BATUAN
Elastisitas adalah kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam
bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu
disebabkan oleh gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan
bentuknya akan kembali seperti semula. Sehingga dari pengertian elastisitas diatas
dapat diketahui bahwa elastisitas batuan yaitu kecenderungan pada batuan untuk
berubah bentuk karena ada gaya yang bekerja pada batuan tersebut.
Benda yang diberi gaya akan mempunya tiga fasa yaitu fasa elastis,fasa plastis
dan fasa rapuh. Dimana fasa elastis yaitu fasa dimana suatu benda akan mempunyai
kecenderungan untuk kembali ke keadaan semula setelah diberi gaya dan fasa plastis
merupakan fasa dimana apabila suatu benda diberi gaya maka titik limit elastis inilah
yang disebut dengan fasa plastis. Sedangkan fasa pecah yaitu keadaan setelah suatu
benda melalui titik limit elastisnya maka benda tersebut akan pecah.
Sifat elastisitas batuan dinyatakan dengan modulus elastisitas atau modulus
Young (E), dan nisbah Poisson (υ). Modulus elastisitas merupakan faktor
kesebandingan antara tegangan normal dengan regangan relatifnya, sedangkan nisbah
Poisson merupakan kesebandingan antara regangan lateral dengan regangan
aksial. Sedangkan modulus elastisitas sangat tergantung pada komposisi mineral,
porositas, jenis perpindahan, dan besarnya beban yang diterapkan.
Sifat Elastisitas dan Kecepatan Batuan
Sifat elastis pada batuan, dipengaruhi oleh :

Sifat mineral dan unsur-unsurnya
Sifat mineral dan unsur-unsur batuan dapat diketahui dari Bentuk kristal
(crystall form), berat jenis, bidang belah,warna mineral batuan dan kekerasan.
1. Bentuk kristal
Apabila suatu mineral mempunyai kesempatan untuk berkembang tanpa
mendapat hambatan, maka ia akan mempunyai bentuk kristal yang khas.
Tetapi apabila dalam perkembangannya ia mendapat hambatan, maka
bentuk kristalnya juga terganggu. Setiap mineral akan mempunyai sifat
bentuk kristal yang khas. Dimana kekhasan tersebut merupakan
perwujudan kenampakan luar, yang terjadi sebagai akibat dari susunan
kristalnya didalam. Bentuk kristal antara lain adalah sebagai berikut.
Untuk dapat memberikan gambaran bagaimana suatu bahan padat
yang terdiri dari mineral dengan bentuk kristalnya yang khas dapat terjadi,
kita contohkan suatu cairan panas yang terdiri dari unsur-unsur Natrium
dan Chlorit. Selama suhunya tetap dalam keadaan tinggi, maka ion-ion
tetap akan bergerak bebas dan tidak terikat satu sama lain. Namun, begitu
suhu cairannya turun maka kebebasan bergeraknya akan berkurang dan
hilang, selanjutnya mereka mulai terikat dan berkelompok untuk
membentuk
persenyawaan
“Natrium
Chlorit”.
Dengan
semakin
menurunnya suhu serta cairan mulai mendingin, kelompok tersebut
semakin tumbuh membesar dan membentuk mineral yang padat. Mineral
“kuarsa”, dapat kita jumpai hampir disemua batuan, namun umumnya
pertumbuhan terbatas. Meskipun demikian bentuknya yang tidak teratur
tersebut masih tetap dapat memperlihatkan susunan ion-ionnya yang
ditentukan oleh struktur kristalnya yang khas, yaitu bentuknya yang
berupa prisma bersisi enam. Tidak peduli apakah ukurannya sangat kecil
atau besar karena pertumbuhannya yang sempurna, bagian dari prisma
segi enam dan besarnya sudut antara bidang-bidangnya akan tetap dapat
dikenali. Kristal intan dapat dikenali dari bentuknya yang segi delapan dan
mineral grafit dengan segi enamnya yang pipih, meskipun keduanya
mempunyai susunan kimiawi yang sama yaitu keduanya tersusun dari
karbon . Perbedaan bentuk kristal tersebut terjadi karena susunan atom C
yang berbeda.
2. Berat jenis
Setiap mineral mempunyai berat jenis tertentu. Besarnya
ditentukan oleh unsur-unsur pembentuknya serta kepadatannya dari ikatan
unsur-unsur tersebut dalam susunan kristalnya. Umumnya mineralminaral pembentuk batuan mempunyai berat jenis sekitar 2,7. Meskipun
berat jenis rata-rata unsur metal didalamnya antara 5. Misalnya Emas
murni mempunyai berat jenis 19,3.
3. Bidang belah
Mineral mempunyai kecenderungan untuk pecah melalui suatu
bidang yang mempunyai arah tertentu. Arah tersebut ditentukan dari atomatomnya. Dapat dikatakan bahwa bidang tersebut merupakan bidang
“lemah” yang dimiliki oleh suatu mineral.
4. Warna
Warna mineral memang bukan merupakan pencirian utama untuk
dapat membedakan antara mineral yang satu dengan yang lainnya. Namun
paling tidak ada warna-warna yang khas yang dapat digunakan untuk
mengenali adanya unsur tertentu yang ada di dalamnya. Misalnya warna
terang diindikasikan banyak mengandung aluminium.
5. Kekerasan
Salah satu kegunaan dalam mendiagnosa sifat mineral adalah
mengetahui kekerasan mineral. Kekerasan adalah sifat resistensi dari suatu
mineral terhadap kemudahan mengalami abrasi dan mudah tergores.
Kekerasan suatu mineral bersifat relatif, artinya apabila dua mineral saling
digoreskan satu sama lainnya, maka mineral yang tergores adalah mineral
yang relatif lebih lunak dibandingkan dengan mineral lawannya.

Sifat Ikatan
Mineral pembentuk batuan merupakan penyusun utama batuan dari kerak
dan mantel bumi. Mineral pembentuk batuan ini dapat dikelompokkan menjadi 4
yaitu silikat, oksida, sulfida, dan karbonat sulfat.
Sifat-sifat ikatan antara lain :
1. Ikatan Logam
Elemen logam merupakan elemen yang atom-atomnya mudah melepaskan
elektron valensinya.
2. Ikatan Kovalen
Merupakan konfigurasi elektron yang paling stabil karena elektron valensinya
terisi penuh.
3. Ikatan Ion
Memiliki konfigurasi elektron yang terdekat dengan konfigurasi elektron gas
mulia.
4. Ikatan Van deer Waals
Mempunyai gaya tarik menarik yang lemah antar atomnya.

Tekanan
Tekanan pada batuan didefinisikan sebagai tekanan antara fluida yang
membasahi batuan dengan fluida yang bersifat tidak membasahi batuan jika
didalam batuan tersebut terdapat dua atau lebih fasa fluida yang tidak
bercampur dalam kondisi statis.

Temperatur
Pada waktu terjadi pembekuan, turunnya suhu berjalan sangat lambat, maka
terjadilah pengkristalan yang sempurna dimana ukuran kristalnya besar-besar
dan kasar. Pengkristalan yang kurang sempurna disebut berstruktur porfiris,
terdiri dari feldspar, biotit, kwarsa, dan Kristal-kristal kecil yang halus disebut
masa dasar (ground massa), sedangkan kristar besar yang terdapat diantara
masa dasar disebut fenokris (Kristal sulung).
Batuan dapat dikategorikan elastis namun tidak semua batuan bersifat elastis.
Biasanya terdapat beberapa jenis batuan akan menampakan sifat elastisitasnya untuk
harga-harga tertentu,tergantung dari besarnya tegangan yang diberikan.
Teori elastisitas merupakan dasar dari perambatan gelombang. Proses
perambatan gelombang yang terjadi di dalam lapisan batuan dikontrol oleh sifat
elastisitas batuan. Artinya bagaimana suatu batuan terdeformasi ( mengalami
perubahan bentuk) itu disebabkan oleh gaya yang bekerja pada batuan tersebut. Teori
elastisitas berhubungan dengan deformasi yang disebabkan oleh tekanan yang
dikenakan pada batuan tertentu. Tekanan atau stress adalah gaya per satuan luas,
sedangkan strain adalah jumlah deformasi material per satuan luas. Jika stress
diterapkan pada batuan maka batuan tersebut akan terdeformasi yang menyebabkan
terjadinya strain.
B. PRINSIP FISIKA METODE SEISMIK
Metode seismik adalah salah satu metode eksplorasi yang didasarkan
pada pengukuran respon gelombang seismik (suara) yang dimasukkan ke dalam tanah
dan kemudian direleksikan atau direfraksikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau
batas-batas batuan. Sumber seismik umumnya adalah palu godam (sledgehammer)
yang dihantamkan pada pelat besi di atas tanah, benda bermassa besar yang
dijatuhkan atau ledakan dinamit. Respons yang tertangkap dari tanah diukur dengan
sensor yang disebut geofon, yang mengukur pergerakan bumi.
Metode seismik merupakan metode geofisika yang sering digunakan dalam
mencitrakan kondisi bawah permukaan bumi, terutama dalam tahap eksplorasi
hidrokarbon dengan menggunakan prinsip perambatan gelombang mekanik. Prinsip
metode seismik yaitu pada tempat atau tanah yang akan diteliti dipasang geophone
yang berfungsi sebagai penerima getaran. Sumber getar antara lain bisa ditimbulkan
oleh ledakan dinamit atau suatu pemberat yang dijatuhkan ke tanah (Weight Drop).
Gelombang yang dihasilkan menyebar ke segala arah. Ada yang menjalar di udara,
merambat di permukaan tanah, dipantulkan lapisan tanah dan sebagian juga ada yang
dibiaskan, kemudian diteruskan ke geophone-geophone yang terpasang dipermukaan
(lihat Gambar 3.1). Gambar 3.1. Sketsa survei seismik (Landmark, 1995).
Hukum Fisika Gelombang Seismik
1. Hukum Snellius
Perambatan gelombang seismik dari satu medium ke medium lain yang
mempunyai sifat fisik yang berbeda seperti kecepatan dan densitas akan
mengalami perubahan arah ketika melewati bidang batas antar medium. Suatu
gelombang yang datang pada bidang batas dua media yang sifat fisiknya
berbeda 22 akan dibiaskan jika sudut datang lebih kecil atau sama dengan
sudut kritisnya dan akan dipantulkan jika sudut datang lebih besar dari sudut
kritis. Sudut kritis adalah sudut datang yang menyebabkan gelombang
dibiaskan 900 . Jika suatu berkas gelombang P yang datang mengenai
permukaan bidang batas antara dua medium yang berbeda, maka sebagian
energi gelombang tersebut akan dipantulkan sebagai gelombang P dan
gelombang S, dan sebagian lagi akan dibiaskan sebagai gelombang P dan
gelombang S, seperti yang diilustrasikan pada gambar dibawah ini :
Lintasan gelombang tersebut mengikuti hukum Snell, yaitu :
dengan,
1 = sudut datang gelombang P, 1’ = sudut pantul gelombang P,
1 = sudut pantul gelombang S,
2 = sudut bias gelombang P,
2’ = sudut bias gelombang S,
VP1= kecepatan gelombang P pada medium pertama,
VP2= kecepatan gelombang P pada medium kedua,
VS1 = kecepatan gelombang S pada medium pertama,
VS2 = kecepatan gelombang S pada medium kedua,
p = parameter gelombang, dan
1 = 1’ 1, 2 = lapisan 1 dan lapisan 2
2. Prinsip Huygens
Huygens mengantakan bahwa gelombang menyebar dari sebuah titik sumber
gelombang ke segala arah dengan bentuk bola. Prinsip Huygens mengatakan
bahwa setiap titik-titik penganggu yang berada didepan muka gelombang
utama akan menjadi sumber bagi terbentuknya gelombang baru. Jumlah
energi total dari gelombang baru tersebut sama dengan energi utama. Pada
eksplorasi seismik titiktitik di atas dapat berupa patahan, rekahan, pembajian,
antiklin, dll. Sedangkan gelombang baru tersebut disebut sebagai gelombang
difraksi.
3.
Prinsip Fermat
Prinsip Fermat menyatakan bahwa gelombang yang menjalar dari satu titik ke
titik yang lain akan memilih lintasan dengan waktu tempuh tercepat. Prinsip
Fermat dapat diaplikasikan untuk menentukan lintasan sinar dari satu titik ke
titik yang lainnya yaitu lintasan yang waktu tempuhnya bernilai minimum.
Dengan diketahuinya lintasan dengan waktu tempuh minimum maka dapat
dilakukan penelusuran jejak sinar yang telah merambat di dalam medium.
Penelusuran jejak sinar seismik ini akan sangat membantu dalam menentukan
posisi reflektor di bawah permukaan. Jejak sinar seismik yang tercepat ini
tidaklah selalu berbentuk garis lurus.
C. KECEPATAN GELOMBANG SEISMIK
1. Gelombang Badan/ Body Wave
Gelombang badan adalah gelombang yang menjalar dalam media elastik
dan arah perambatannya keseluruh bagian di dalam bumi. Berdasarkan
gerak partikel pada media dan arah penjalarannya gelombang dapat
dibedakan menjadi gelombang P dan gelombang S. Gelombang P disebut
dengan gelombang kompresi/gelombang longitudinal. Gelombang ini
memiliki kecepatan rambat paling besar dibandingkan dengan gelombang
seismik yang lain, dapat merambat melalui medium padat, cair dan gas.
Persamaan dari kecepatan gelombang P adalah sebagai berikut :
Gelombang S disebut juga gelombang shear/ gelombang transversal.
Gelombang ini memiliki cepat rambat yang lebih lambat bila
dibandingkan dengan gelombang P dan hanya dapat merambat pada
medium padat saja. Gelombang S tegak lurus terhadap arah rambatnya.
Persamaan dari kecepatan Gelombang S ( adalah sebagai berikut :
2. Gelombang Permukaan Gelombang permukaan merupakan salah satu
gelombang seismik selain gelombang badan. Gelombang ini ada pada
batas permukaan medium. Berdasarkan pada sifat gerakan partikel media
elastik, gelombang permukaan merupakan gelombang yang kompleks
dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang besar, yang menjalar
akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan sifat elastik
(Susilawati, 2008). Jenis dari gelombang permukaan ada dua yaitu
gelombang Reyleigh dan gelombang Love. Gelombang Reyleigh
merupakan gelombang permukaan yang Orbit gerakannya elips tegak
lurus dengan permukaan dan arah penjalarannya. Gelombang jenis ini
adalah gelombang permukaan yang terjadi akibat adanya interferensi
antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara konstruktif.
Persamaan dari kecepatan gelombang Reyleigh ( adalah sebagai berikut :
Gelombang Love merupakan gelombang permukaan yang menjalar dalam
bentuk gelombang transversal yang merupakan gelombang S horizontal
yang penjalarannya paralel dengan permukaannya (Gadallah and Fisher,
2009).
D. METODE INTERCAPT TIME
Metode Intercept Time adalah metode T-X (waktu terhadap jarak) yang
merupakan metode yang paling sederhana dan hasilnya cukup kasar, seperti yang
digambarkan pada gambar(1). Dengan z1 adalah kedalaman pada lapisan 1,adalah
sudut antara garis gelombang datang dengan garis normal serta dapat diartikan
sudut antara garis gelombang bias dengan garis normal dan variabel x adalah
jarak antara titik tembak (A) dengan geophone (D).
Metode Intercept Time adalah metode T-X (waktu terhadap jarak) yang
merupakan metode yang paling sederhana dan hasilnya cukup kasar, seperti
yang digambarkan pada gambar (2a) (Sismanto, 1999).
E. PENGERTIAN SEISMIK REFRAKSI DAN SEISMIK REFLEKSI
 Seismik Refraksi
Seperti namanya yaitu seismik refraksi yang berarti bias, metoda
seismik refraksi adalah
mengukur gelombang
datang yang
dibiaskan
sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah. Seismik refraksi
digunakan berdasarkan waktu jalar dari getaran medium/tanah yang
dibangkitkan oleh sebuah sumber pada jarak yang bervariasi. Data yang
direkam terdiri dari deretan data fungsi waktu dan kedalaman. kemudian data
tersebut diinterpretasi untuk menentukan kedalaman bidang batas di bawah
permukaan dan kecepatan penjalaran gelombang masing-masing lapisan.
Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling
atas formasi bantalan batuan cadas. Grafik waktu datang gelombang pertama
seismik pada masing-masing geofon memberikan informasi mengenai
kedalaman dan lokasi dari horizon-horizon geologi ini. Informasi ini
kemudian digambarkan dalam suatu penampang silang untuk menunjukkan
kedalaman dari muka air tanah dan lapisan pertama dari bantalan batuan
cadas.
 Seismik Refleksi
Metode
seismik refleksi mengukur
waktu
yang
diperlukan
suatu impuls suara untuk melaju dari sumber suara, terpantul oleh batasbatas formasi geologi, dan kembali ke permukaan tanah pada suatu geophone.
Analisis yang dipergunakan dapat disamakan dengan echo sounding pada
teknologi bawah air, kapal, dan sisitem radar. Informasi tentang medium juga
dapat diekstrak dari benuk dan amplitudo gelombang pantul yang direkam.
Metode seismik refleksi banyak dimanfaatkan untuk keperluan Explorasi
perminyakan, penetuan sumber gempa ataupun mendeteksi struktur lapisan
tanah.
Seismic refleksi hanya mengamati gelombang pantul yang datang dari
batas-batas formasi geologi. Gelombangpantul ini dapat dibagi atas beberapa
jenis gelombang yakni: Gelombang-P, Gelombang-S, Gelombang Stoneley,
dan Gelombang Love.
F. PERBEDAAN METODE SEISMIK REFRAKSI DAN REFLEKSI
REFRAKSI
AKUISI
DATA
1. Sumber Getaran (Palu, Weight
Drop atau Dinamit)
2. Trigger (Penghubung sumber
getaran dan pencatat getaran)
REFRLEKSI
1. Offset Terjauh dan
Terdekat
2. Grup Interval
3. Ukuran Sumber Listrik
3. Perekam dan Display
4. Kedalaman Sumber
4. Geophone
5. Kelipatan Liputan (Fold
5. Alat Ukur satuan Panjang
Coverage)
6. Peta Lapangan
6. Laju Pencuplikan
7. Peralatan Komunikasi
7. Tapis Potong Rendah (Low
8. Kompas
9. Lembar Data Lapangan
Cut Filter)
8. Frekuensi Geophone
9. Panjang Rekaman
10. Rangkaian Geophone
11. Larikan Bentang Geophone
12. Panjang, Arah, dan Spasi
Lintasan
INTERPRE
1. Metode Intercept Time
TASI
2. Metode Plus/Minus
DATA
3. Metode Hagiwara
1. Indentifikasi Perubahan
Amplitudo dan Struktur
2. Garis Kontur
3. Interpretasi Stratigrafi
4. Interpretasi 3D, VSP, AVO
5. Interpretasi Tomografi
PENERAP
menentukan kedalaman batuan dasar,
mengetahui sifat-sifat batuan yang
AN
litologi batuan dasar (bed rock), sesar,
ada di bawah permukaan bumi
dan kekerasan batuan.
DAFTAR PUSTAKA
Asparini Dewi. 2011. Penerapan Metode Stacking dalam Pemrosesan Sinyal
Seismik Laut di Perairan Barat Aceh. Bogor. IPB
Elnashai, S.A. dan Sarno, D.L. 2008. Fundamental of Earthquake
Engineering. Wiley. Hongkong
Gadallah, R.M dan Fisher, R. 2009. Exploration Geophysics. Springer. Berlin
Hutabarat, R.G. 2009. Integrasi Inversi Seismik dengan Atribut Amplitudo
Seismik untuk Memetakan Distribusi Reservoar pada Lapangan Blackfoot.
Jakarta. Universitas Indonesia
Jamady Aris. 2011. Kuantifikasi Frekuensi dan Resolusi Menggunakan
Seismik Refleksi di Perairan Maluku Utara. Bogor. IPB
Susilawati. 2004. Seismik Refraksi (Dasar Teori dan Akuisisi Data). Sumatera
Utara : USU Digital Library
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

Tarbiyah

2 Cards oauth2_google_3524bbcd-25bd-4334-b775-0f11ad568091

English Training Melbourne

2 Cards Einstein College of Australia

Create flashcards