Prinsip Kerja Penentuan Struktur
Bawah Permukaan Bumi menggunakan Metode Seismik Refraksi Gelombang seismik
merupakan gelombang mekanis yang terjadi dibumi baik yang bisa disebabkan
secara alam maupun oleh buatan manusia. Metode seismik refraksi merupakan salah
satu metode geofisika untuk mengetahui penampang struktur bawah permukaan.
Metode ini mencoba menentukan kecepatan gelombang seismik yang menjalar di
bawah permukaan bumi. Metode seismik refraksi didasarkan pada sifat penjalaran
gelombang yang mengalami refraksi dengan sudut kritis tertentu yaitu bila dalam
perambatannya, gelombang tersebut melalui bidang batas yang memisahkan suatu
lapisan dengan lapisan yang di bawahnya yang mempunyai kecepatan gelombang
lebih besar. Prinsip kerja penentuan struktur bawah permukaan bumi menggunakan
metode seismik refraksi melibatkan perlengkapan umum yang dapat digunakan dalam
eksplorasi dengan menggunakan metode seismik adalah: a. Perlengkapan Pribadi,
antara lain: 1) Baju lapangan 2) Sepatu lapangan, disesuaikan dengan medan yang
disurvei 3) Topi 4) Makanan dan minuman 5) Obat pribadi (P3K) 6) Payung 7)
Perlengkapan mandi (apabila survei yang dilakukan lebih dari satu hari dan
diharuskan menginap). b. Alat Komunikasi, seperti handy talky (HT), handphone
(HP)atau semaphore, peluit.Kompas c. Alat tulis d. Kertas berkotak disertai
tabel untuk memudahkan mencatat hasil survei. e. Meteran f. Papan sebagai alas
untuk menulis
Kamera untuk alat dokumentasi Alat
yang digunakan untuk survei darat adalah alat yang digunakan untuk membuat
sumber seismik dapat berupa palu seismik (hammer), ledakan (eksplosien), weigh
drop, watergun dan truk seismik. Sedangkan alat penerima gelombang seismiknya
adalah geophone. Alat lain yang digunakan dalam metode seismik adalah
seismometer. Seismometer adalah alat yang digunakan untuk merespon getaran
tanah akibat gempa bumi. Seismograf adalah gabungan antara seismometer dan alat
perekam yaitu alat untuk mendeteksi dan merekam getaran tanah. Alat perekam
merupakan serangkaian detektor (geophone) yang umumnya disusun membentuk garis
lurus dengan sumber ledakan (profil line), kemudian dicatat/direkam oleh suatu
alat seismogram. Seismogram adalah rekaman dari getaran kerak bumi dalam kurun
waktu tertentu, dari rekaman tersebut dapat diketahui seberapa besar getaran
yang ditimbulkan oleh kerak bumi. (a) (a) Seismometer (b) Seismogram, (c)
Seismograf Gambar 2.11 (a) Seismometer, (b) Seismogram, (c) Seismograf
Seismograf, alat pengukur gempa ada
2 jenis, yaitu: a. Seismograf Horizontal b. Seismograf Vertikal Seismograf
Horizontal berfungsi untuk mencatat getaran bumi pada arah mendatar. Pada
Seismograf Horizontal, massa stasioner digantung dengan sebuah tali. Di bagian
bawah terdapat jarum yang ujungnya menyentuh roll pita, yang selalu berputar
searah jarum jam. Tiang penompang roll pita terpancang pada tanah. Pada waktu
terjadi gempa, roll pita bergetar, sedangkan massa stasioner dan jarum jam
tetap. Maka terbentuklah goresan pada roll pita tersebut yang disebut Seismogram.
Seismograf Horisontal dan Seismograf Vertikal. Seismograf Vertikal berfungsi
untuk mencatat getaran gempa vertikal. Massa Stasioner pada Seismograf vertikal
ditahan oleh sebuah pegas (P) dan sebuah tangkai berengsel. Ujung massa
stasioner yang berjarum disentuhkan pada roll pita yang selalu bergerak searah
jarum jam. Jika terjadi getaran gempa, maka roll pita akan bergerak sehingga
akan terbentuk seismogram pada roll pita tersebut. Dengan menggunakan alat
pengukur gempa, seismograf vertikal dan seismograf horizontal gempa yang
terjadi baik gempa vertikal maupun gempa horizontal akan tercatat dan
terdeteksi.
keakuratan data gempa yang
diperoleh, maka lebih baik jika pada sebuah stasion BMG dipasang 3 alat
pengukur gempa atau Seismograf yaitu 2 pasang Seismograf Horizontal yang
dipasang arah utara-selatan dan arah timur–barat, serta satu seismograf
Vertikal. Hal ini dilakukan untuk mengetahui dari arah mana getaran gempa
terjadi. Peralatan yang digunakan oleh seismik drilling diantaranya adalah: a.
Mesin Power Rig Mesin Power Rig adalah mesin pemutar bor yang digunakan pada
pemboran. Mesin ini sesuai untuk melakukan pengeboran dengan kedalaman 22
sampai 30 m danmembutuhkan tenaga kerja yang lebih banyak, serta dapat menembus
batuan lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan rotari. b. Mesin Dephi Pump
Alat ini berfungsi untuk menyedot air dan mengalirkannya ke lokasi pengeboran.
c. Mesin Mud Pump Mud Pump berfungsi untuk menyedot air yang bercampur dengan
cutting pemboran dan mengalirkannya menuju pipa bor. Lumpur ini berfungsi untuk
menekan tanah agar gembur, mengangkat cutting hasil pengeboran dan melindungi
mata bor agar tidak bergesekan langsung dengan batuan. Jika lubang bor sangat
dalam, maka mesin mud pump dapat dirangkai secara seri untuk memperbesar
tekanan. d. King Swivel Alat ini digunakan untuk menyambung selang dari mud
pump ke pipa bor. King swivel tidak dilakukan pada pengeboran dengan
menggunakan power rig dan Jackro. King swivel digunakan pada pengeboran dengan
metode flushing. e. Pipa Bor .
Pipa bor berguna untuk mengalirkan
air atau lumpur ke dalam lubang bor selama pengeboran. Pipa bor memiliki
panjang 1,5 m dengan persambungan pada kedua ujungnya. f. Mata Bor Mata bor
berguna untuk mengikis tanah atau batuan pada lubang bor. Pada mata bor
terdapat lubang untuk mengalirkan air atau lumpur. g. Tripus Tripus adalah mata
bor khusus yang terbuat dari intan kasar. Mata bor ini digunakan untuk
menghancurkan batuan keras, tetapi tidak bisa bekerja pada batuan halus atau
tanah lembut. h. Kunci Inggris Alat ini digunakan untuk menyambung dan
melepaskan pipa bor. Selain itu juga difungsikan untuk mengangkat dan
melepaskan pipa bor. i. Fire Hose Fire Hose adalah selang air yang digunakan
untuk mengalirkan air ke tempat pengeboran. j. Polimer Polimer digunakan untuk
menghindari terjadinya keruntuhan pada dinding lubang bor. Cairan ini digunakan
dengan cara mencampurkannya dengan air atau lumpur yang akan dimasukkan ke
dalam pipa bor. Cairan ini sangat dibutuhkan terutama pada tanah yang berpasir.
k. Ginagol Alat ini digunakan untuk menyaring air atau lumpur yang akan
dimasukkan ke dalam pipa bor. l. Lastok Alat ini berupa pipa yang digunakan
untuk memasukkan bahan peledak ke dalam lubang pengeboran. Lastok terbuat dari
bahan alumunium untuk menghindari timbulnya api, yang dapat menyulut bahan
peledak, akibat gesekan.
Daya Gel meledak karena dipicu oleh
ledakan detonator p. Speedy Loader Speedy loader berupa plastik berbentuk
kerucut yang dipasang bersama Daya Gel dan detonator. Speedy loader berbentuk
kerucut di pasang di bagian depan Daya Gel yang berfungsi untuk mempermudah
bahan peledak untuk dimasukkan ke dalam lubang bor. q. O Ring O Ring adalah
cincin besar yang terbuat dari plastik untuk mengikat kabel detonator.
Fungsinya adalah untuk mempermudah dalam mengambil kabel detonator yang ditanam
di dalam lubang bor. Detonator meladak akibat arus listrik tersebut · Kabel detonator diberikan arus listrik · Detonator dimasukkan ke dalam Daya Gel ·24 m.Dummie Load Dummie load berfungsi untuk memeriksa
kebersihan dan kedalaman lubang bor. Dummie load memiliki bentuk silinder
panjang yang memiliki diameter hanya sedikit lebih kecil dari pada diameter
lubang bor. n. Daya Gel Daya Gel adalah salah satu jenis bahan peledak yang
berbentuk gel. Daya Gel berbentuk batang dengan panjang 0,25 m, diameter 3
inci, dan berat 0,5 kg. Daya Gel dikemas dalam plastik dan diberikan lapisan
lilin agar terlindungi dari air. Daya Gel merupakan bahan peledak pasif karena membutuhkan
stimulan dari detotator agar dapat meledak. o. Detonator Detonator adalah bahan
peledak aktif yang berfungsi sebagai sumbu ledak. Detonator dapat meledak
apabila diberikan tegangan di atas 6 volt. Proses peledakannya adalah sebagai
berikut:
Anchor Anchor adalah besi yang dipasang di
bagian luar bahan peledak yang berfungsi untuk menahan bahan peledak agar tidak
terdorong kelaur lubang bor. Gambar 2.13 Speedy Loader dan Anchor (Sumber:
Ulla, 2008) Prinsip kerja penentuan struktur bawah permukaan bumi menggunakan
metode seismik refraksi 1. Survei lapangan Tahap pertama dari suatu perencanaan
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. Rekaman titik penerima
kedatangan pertama (first arrival) merupakan gelombang langsung dan kedatangan
pertama (first break) dari gelombang refraksi tidak muncul (Parasnis, D.S,
1973). 2. Pengambilan data/ akuisisi data seismik a. Topografi Dalam survei
seismik posisi koordintat SP (shot point) dan TR (trace) sangat penting sekali
diperhatikan, karena hal ini menyangkut dengan kualitas data yang akan
dihasilkan. Dalam membuat desain survei seismik terdapat beberapa parameter
lapangan yang harus diperhatikan : 1) Trace interval : Jarak antara tiap trace
Shot point interval: jarak antara
satu SP dengan SP yang lainnya 3) Far Offset: Jarak antara sumber seismik
dengan trace terjauh terjauh 4) Near Offset: Jarak antara sumber seismik dengan
trace terdekat 5) Jumlah shot point: Banyaknya SP yang digunakan dalam satu
lintasan 6) Jumlah Trace: Banyaknya trace yang digunakan dalam satu SP 7)
Record length lamanya merekam gelombang seismik 8) Fold coverage: Jumlah atau
seringnya suatu titik di subsurfece terekam oleh geophone di permukaan b.
Pengukuran Titik Kontrol Langkah pertama dalam pembuatan titik kontrol adalah
mendistribusikan pilar-pilar GPS pada seluruh area. Kemudian BM GPS ini
dipasang pada area survei sesuai dengan distribusi di mana pilar tersebut
dipasang. Titik BM yang telah diketahui digunakan untuk menentukan
koordinat-koordinat lain yang belum diketahui, misalnya koordinat shoot point
atau koordinat receiver. Pada dasarnya pengukuran GPS selalu diikatkan dengan
titik dari Bakosurtanal yang bertujuan untuk mengikatkan titik koordinat secara
global sehingga titik koordinat tersebut dapat dikorelasikan dengan titik
koordinat peta yang lain. Gambar 2.14 Pengukuran Titik Kontrol
Pengukuran Lintasan Seismik 1)
Pengukuran Lintasan Seismik & Pemasangan patok SP dan TR Pengukuran
lintasan seismik yang meliputi pengukuran titik tembak (SP) dan titik rekam
(TR) dilakukan dengan menggunakan peralatan total station. 2) Pembuatan Titian
dan Rintisan Titian dibuat untuk mempermudah dan memperlancar kerja ketika
survei menemukan lokasi yang tidak bisa dilewati sepeti: irigasi, parit, sungai
atau rawa Sehingga mengefektifkan waktu dan kerja crew baik drilling maupun
recording. Pengukuran Lintasan Seismik d.
Pemboran dangkal/Drilling Drilling adalah pemboran dangkal pada survei Seismik
yang bertujuan untuk membuat tempat penanaman dinamit sebagai sumber energi
(source) pada perekaman. Kedalaman lubang bor biasanya 30 m dengan diameternya
sekitar 11 cm. Penentuan kedalaman lubang bor ini berdasarkan tes percobaan
yang dilakukan sebelumnya. Kedalaman ini terletak di bawah lapisan lapuk
(weathering zone).
Pemasangan dinamit/Preloading Pada
survei seismik digunakan sumber energi dinamit untuk di darat. Dinamit yang
digunakan dalam tabung plastik dan dapat disambung- sambung sesuai dengan berat
yang diinginkan untuk ditanam. Di dalam tabung ini dinamit diisi dengan
detenator atau ‘cap’ sebagai sumber ledakan pertama, serta dipasang pula anchor
agar dinamit tertancap kuat di dalam tanah. Pemasangan dinamit (preloading) dilakukan
langsung setelah pemboran selesai, dengan tujuan untuk menghindari efek
pendangkalan dan runtuhan di dalam lubang. Pengisian dinamit dilakukan oleh
regu loader yang dipimpin oleh seorang shooter yang telah mempunyai pengetahuan
keamanan yang berhubungan dengan bahan peledak dan telah memiliki lisensi
tertulis dari MIGAS.
Perekaman /Recording Perekaman
merupakan pekerjaan akhir dari akuisisi data seismik, yaitu merekam data
seismik ke dalam pita magnetik (tape) yang nantinya akan diproses oleh pusat
pengolahan data (processing centre). Sebelum melakukan perekaman kabel
dibentangkan sesuai dengan posisi dan lintasannya berdasarkan desain survei 2D.
Pada saat perekaman, yang memegang kendali adalah observer dengan memakai
perlengkapan alat recording yang disebut LABO. Gambar 2. 18 Peralatan yang
digunakan dalam proses recording antara lain: 1. Kabel Trace: Kabel penghubung
antar trace. 2. Geophone: Penerima getaran dari gelombang sumber yang berupa
sinyal analog. 3. SU (Stasiun Unit): Pengubah sinyal analog dari trace ke dalam
digital yang akan ditransfer ke LABO. 4. PSU (Power Stasiun Unit): Berfungsi
memberikan energi pada SU 70 A / 16 Volt. Penembakan (Shooting) Saat peledakan dan
perekaman tidak semua data terekam sempurna, kadang-kadang dinamit tidak
meledak, Up Hole tidak terekam dengan baik, banyak noise, dsb. Kejadian ini
disebut misfire, beberapa istilah misfire yang sering digunakan di lapangan: 1)
Cap Only : dinamit tidak meledak, detenator meledak 2) Dead Cap : hubungan
pendek, dinamit tidak meledak
Loss wire : kabel deto tidak
ditemukan 4) Weak Shot : tembakan lemah, frekuensi rendah 5) Line Cut : kabel
terputus saat shooting 6) Parity Error : instrumen problem 7) No CTB : no
confirmation time break 8) Loss Hole : lubang dinamit tidak ditemukan 9)
Reverse Polaritty : polaritas terbalik 10) Bad/No Up Hole : UpHole jelek atau
tidak ada (pada monitor record atau blaster) 11) Dead Trace : trace mati 12)
Noise Trace : terdapat noise pada trace Survei Seismik) 3. Pengolahan Data Pengolahan
data seismik bertujuan untuk mendapatkan gambaran struktur geologi bawah
permukaan yang mendekati struktur yang sebenarnya. Hal ini dapat dicapai
apabila rasio antara sinyal seismik dengan sinyal gangguan (S/N ratio) cukup
tinggi. Karena proses pengolahan data akan mempengaruhi seseorang interpreter
dalam melakukan interpretasi, maka diperlukan proses pengolahan data yang baik,
tepat dan akurat. Kesalahan sedikit dalam processing akan menyebabkan seorang
interpreter menginterpretasikan yang salah juga. Urutan Pengolahan data seismik
dapat berbeda-beda tergantung dari perangkat lunak yang digunakan. Namun secara
garis besar urutan pengerjaan pengolahan data adalah sama. Secara umum tahap
pengolahan data seismik adalah sebagai berikut: a. Field Tape Data seismik
direkam ke dalam pita magnetik dengan standar format tertantu. Standarisasi ini
dilakukan oleh SEG (Society of Exploration Geophysics) b. Demultiplex
Data seismik yang tersimpan dalam
format multiplex dalam pita magnetik lapangan sebelum diperoses terlebih dahulu
harus diubah susunannya. c. Gain Recovery Akibat adanya penyerapan energi pada
lapisan batuan yang kurang elastis dan efek divergensi sferis maka data
amplitudo (energi gelombang) yang direkam mengalami penurunan sesuai dengan
jarak yang ditempuh. Untuk menghilangkan efek ini maka perlu dilakukan
pemulihan kembali energi yang hilang sedemikian rupa sehingga pada setiap titik
seolah-olah datang dengan jumlah energi yang sama. Proses ini dikenal dengan
istilah Automatic Gain Control (AGC) sehingga nantinya menghasilkan kenampakan
data seismik yang lebih mudah diinterpretasi. d. Editing dan Muting Editing
adalah proses untuk menghilangkan semua rekaman yang buruk, sedangkan mute
adalah proses untuk menghilangkan sebagian rekaman yang diperkirakan sebagai
sinyal gangguan seperti ground roll, first break dan lainnya yang dapat
mengganggu data. e. Koreksi statik Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan
pengaruh topografi (elevasi shot dan receiver) sehingga shot point dan receiver
seolah- oleh ditempatkan pada datum yang sama. f. Dekonvolusi Dekonvolusi
dilakukan untuk menghilangkan atau mengurangi pengaruh ground roll, multiple,
reverberation, ghost serta memperbaiki bentuk wavelet yang kompleks akibat
pengaruh noise. Dekonvolusi merupakan proses invers filter karena konvolusi
vmerupakan suatu filter. Bumi merupakan low pass
Filter yang baik sehingga sinyal
impulsif diubah menjadi wavelet yang panjangnya sampai 100 ms. Wavelet yang
terlalu panjang mengakibatkan turunnya resolusi seismik karena kemampuan untuk
membedakan dua event refleksi yang berdekatan menjadi berkurang. g. Analisis
Kecepatan Tujuan dari analisis kecepatan adalah untuk menentukan kecepatan yang
sesuai untuk memperoleh stacking yang terbaik. Pada grup trace dari suatu titik
pantul, sinyal refleksi yang dihasilkan akan mengikuti bentuk pola hiperbola.
Prinsip dasar analisa kecepatan pada proses stacking adalah mencari persamaan
hiperbola yang tepat sehingga memberikan stack yang maksimum. h. Koreksi
Dinamik/Koreksi NMO Koreksi ini diterapkan untuk mengoreksi efek adanya jarak
offset antara shot point dan receiver pada suatu trace yang berasal dari satu
CDP (Common Depth Point). Koreksi ini menghilangkan pengaruh offset sehingga
seolah-olah gelombang pantul datang dalam arah vertikal (normal incident). i.
Stacking Stacking adalah proses penjumlahan trace-trace dalam satu gather data
yang bertujuan untuk mempertinggi sinyal to noise ratio (S/N). Proses ini
biasanya dilakukan berdasarkan CDP yaitu trace- trace yang tergabung pada satu
CDP dan telah dikoreksi NMO kemudian dijumlahkan untuk mendapat satu trace yang
tajam dan bebas noise inkoheren. j. Migrasi Migrasi adalah suatu proses untuk
memindahkan kedudukan reflektor pada posisi dan waktu pantul yang sebenarnya
berdasarkan lintasan gelombang. Hal ini disebabkan karena
Penampang seismik hasil stack belumlah
mencerminkan kedudukan yang sebenarnya, karena rekaman normal incident belum
tentu tegak lurus terhadap bidang permukaan, terutama untuk bidang reflektor
yang miring. Selain itu, migrasi juga dapat menghilangkan pengaruh difraksi
gelombang yang muncul akibat adanya struktur-struktur tertentu (patahan,
lipatan). 4. Interpretasi Data Interpretasi seismik itu terdiri dari dua
bagian, yaitu interpretasi kualitatif dan interpretasi kuantitatif. Tahapan
interpretasi biasanya diawali dengan kualitatif lalu kemudian ke kuantitatif.
Interpretasi merupakan suatu cara analisis menafsirkan keadaan bawah permukaan
dari data geofisika. Interpretasi geofisika merupakan cara menafsirkan dan
menyimpulkan sebaran data geofisika yang dikaitkan dengan cara analisis serta batasan
fisis yang digunakan, sedangkan interpretasi geologi adalah cara menafsirkan
data hasil interpretasi geofisika menjadi model geologi bawah permukaan.
Interpretasi seismik refraksi memiliki keterbatasan yang berarti banyak
alternatif model yang dibuat untuk satu set data tertentu yang tergantung
asumsi, parameter, serta cara pendekatan yang dipakai. Analisis kuantitatif
diturunkan dari kurva travel time untuk mendapatkan parameter bawah permukaan.
Metode ini menggunakan analisis gelombang pandu yang umumnya disebut first
break dan akan berhasil dengan baik jika kecepatan gelombangnya semakin ke
bawah semakin besar (Taib, M. I. T, 2000).
Kesimpulan Berdasarkan pembahasan yang
telah dikemukakan di depan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Metode
seimik refraksi Metode seismik refraksi adalah metode geofisika yang
mempelajari bumi berdasarkan kecepatan penjalaran gelombang getar/gempa dalam
permukaan bawah permukaan bumi yang menggunakan prinsip pembiasan. 2. Prinsip
Dasar Penentuan Struktur Bawah Permukaan Bumi menggunakan Metode Seismik
Refraksi Seismik refraksi dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada
tanah/batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu.
Setelah usikan diberikan, terjadi gerakan gelombang di dalam medium
(tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan
mengalami pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu
jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu.
Berdasarkan data rekaman ini dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur di
dalam tanah. 3. Prinsip Kerja Penentuan Struktur Bawah Permukaan Bumi
menggunakan Metode Seismik Refraksi a. Survei lapangan Merupakan tahap pertama
dari suatu perencanaan 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, b. Pengambilan data/ akuisisi data seismik 1) Topografi 2) Pengukuran
titik control 3) Pengukuran lintasan seismik .
Pemboran dangkal/Drilling 5)
Pemasangan dinamit/Preloading 6) Perekaman/Recording 7) Penembakan/Shooting c.
Pengolahan data Pengolahan data seismik bertujuan untuk mendapatkan gambaran
struktur geologi bawah permukaan yang mendekati struktur yang sebenarnya. d.
Interpretasi data. Interpretasi merupakan suatu cara analisis menafsirkan
keadaan bawah permukaan dari data geofisika B. Saran Selain pembahasan mengenai
eksplorasi permukaan struktur bawah permukaan bumi menggunakan metode seismik
refraksi, penulis menyarankan: 1. Dapat dilakukan kajian lebih lanjut tentang
metode geofisika yang lain yang berguna untuk mengetahui sumber daya alam yang
tersimpan di dalam lapisan bawah permukaan bumi. 2. Untuk menambah wawasan,
pembaca disarankan untuk membaca aplikasi lain dari metode seismik refraksi
sebagai upaya untuk eksplorasi lapisan bawah permukaan bumi. 3. Untuk
membandingkan hasil litologi batuan bawah permukaan perlu adanya pengujian
batuan lebih lanjut.
