PEMETAAN TINGKAT KEKERASAN BATUAN MENGGUNAKAN METODE...
Transcript of PEMETAAN TINGKAT KEKERASAN BATUAN MENGGUNAKAN METODE...
PEMETAAN TINGKAT KEKERASAN BATUAN MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI
Budi Setiawan NPM: 0302020216
Program Peminatan Geofisika Departemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia
Depok 2008
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
PEMETAAN TINGKAT KEKERASAN BATUAN MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh: Budi Setiawan
NPM: 0302020216
Program Peminatan Geofisika Departemen Fisika
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia
Depok 2008
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
i
LEMBAR PENGESAHAN
SKRIPSI : PEMETAAN TINGKAT KEKERASAN BATUAN
MENGGUNAKAN METODE SEISMIK
REFRAKSI
NAMA : : BUDI SETIAWAN
NPM : 0302020216
JURUSAN : FISIKA
SKRIPSI INI TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI
DEPOK, JUNI 2008
PEMBIMBING
Dr. SYAMSU ROSID
PENGUJI I
Dr. ABDUL HARIS
PENGUJI II
Dr. SUPRIYANTO
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
ii
KATA PENGANTAR
Bismillahir rohmanir rohim
Segala puji bagi Allah swt, yang telah melimpahkan banyak nikmat dan
rahmat serta hidayah yang diberikan kepada para hamba-Nya. Atas
pertolongan dan kehendak-Nya, penulis berhasil menyelesaikan skripsi ini.
Penulis sangat menyadari bahwa dalam mengerjakan skripsi ini tidak
lepas dari bantuan dan saran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini,
penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada :
• Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan doa maupun
finansial. Sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Kedua
adik-adik penulis juga secara tidak langsung memberikan kontribusi dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
• Bapak Dr. Syamsu Rosid yang telah bersedia membimbing penulis secara
bertahap dan juga memberikan nasihat kepada penulis agar berbuat ihsan
dalam mengerjakan skripsi.
• Ilhami (fisika 04) dan Hadi (fisika 04) yang telah membantu penulis dalam
mengerjakan penelitian yang pertama. Mohon maaf karena penelitian
tidak berhasil sehingga membuat Ilhami dan Hadi mengganti KP-nya.
• Susanto Jamil (fisika 99) yang telah membantu penulis terutama dalam
melakukan maintenance terhadap komputer yang penulis gunakan dalam
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
iii
mengerjakan skripsi. Sehingga kinerja komputer dalam kondisi baik dan
sangat membantu dalam menyelesaikan skripsi.
• Priyono (teknik sipil 03) yang meminjamkan monitornya karena dua
monitor sebelumnya yang penulis gunakan untuk skripsi rusak. Rusaknya
monitor disebabkan pemakaian yang hampir 24 jam setiap hari. Selain
berbaik hati meminjamkan monitor, bersama dengan Ardi (teknik sipil
2004) mau diajak berdiskusi tentang penelitian yang penulis lakukan dan
juga memberikan pinjaman buku referensi.
• Moko (farmasi 02) sebagai motivator konkrit. Dengan keyakinan dan
tanpa keraguan menanyakan perkembangan skripsi dalam frekuensi yang
relatif banyak setiap harinya. Dan mengingatkan penulis untuk tetap dekat
dengan penciptanya dengan cara membangunkan penulis dari tidur lelap
sebelum waktu subuh menjelang. Serta teman – teman ariesta dan alumni
ariesta ( Maki (kim 03), Gunawan (kim 03), Prima (Geo 03), dan lain-lain)
yang masih sering berkumpul minimal seminggu sekali dan memberikan
keceriaan sesaat.
• Bagus (FE 04) dan teman-teman SALAM 09 yang telah mengadakan
rihlah alumni SALAM 09 ditengah kejumudan mengerjakan skripsi ada
secercah semangat ketika mengingat masa-masa bersama di pengurusan
SALAM terutama dengan hadirnya empat Budi.
• Edi Purwoko, Erik Subahan S.Si, Agung Syahbudin (Al Hafidz), Dian
Purnama S.Psi, Dadang Suprianta S.Psi, Arif Aziyanto S.E, Wahyu S.T,
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
iv
Imam S.T, Bayu S.kom, Iyan N S.Si, Deni Adam S.T. M Febri sebagai
sahabat yang selalu mendampingi disaat suka dan duka, semoga
kebersamaan ini tetap bisa terjalin.
• Cepi, Fandi, Rifan, Doni, Budi W sebagai adik-adik dalam berbagi ilmu.
Mohon maaf tidak bisa menemani selama penelitian.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat
kekurangan, sehingga saran dan kritik akan sangat membantu dalam rangka
perkembangan dan perbaikan skripsi. Penulis berharap semoga skripsi ini
dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan.
Semoga Allah swt membalas kepada semua yang telah membantu
menyelesaikan skripsi ini dengan balasan yang sebaik-baiknya.
Depok, Mei 2008
Penulis
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
v
ABSTRAK
Kondisi lapisan batuan bawah permukaan memiliki sifat fisis yang
beragam. Tingkat kekerasan batuan bawah permukaan bumi merupakan
salah satu sifat fisika yang dapat diketahui melalui pengukuran di permukaan
bumi. Seismik refraksi merupakan salah satu metode geofisika yang
digunakan. Telah dilakukan pengukuran seismik refraksi di dua tempat yang
berbeda, BW17 dan BW27. Di wilayah BW17 didapatkan empat lapisan
batuan. Lapisan pertama dengan kecepatan 405 - 734 m/s memiliki tingkat
kekerasan very soft soil hingga firm cohesive soil, lapisan kedua dengan
kecepatan 1172 – 1721 m/s memiliki tingkat kekerasan stiff cohesive soil
hingga very soft rock. Lapisan ketiga dengan kecepatan 1721 – 1954 m/s
memiliki tingkat kekerasan very soft rock – moderately soft rock dan lapisa
keempat dengan kecepatan lebih dari 2764 m/s memiliki tingkat kekerasan
hard rock. Sementara di wilayah BW27 didapatkan tiga lapisan batuan.
Lapisan pertama dengan kecepatan 480 – 536 m/s memiliki tingkat
kekerasan very soft soil hingga firm cohesive soil, lapisan kedua dengan
kecepatan 647 – 924 m/s memiliki tingkat kekerasan stiff cohesive soil hingga
very soft rock dan lapisan ketiga dengan kecepatan lebih dari 1258 m/s
memiliki tingkat kekerasan very soft rock hingga moderately soft rock.
Kata kunci : seismik refraksi, tingkat kekerasan batuan
Xii + 98 hlm : lampiran
Referensi : 13 (1988 – 2007)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
vi
ABSTRACT
The subsurface rock layer has many physical properties. The hardness
of the earth’s subsurface rock is one of the physical properties that can be
calculated from measuring on the earth surface. Seismic refraction is one of
the geophysical methods that can be used for measurement. Seismic
refraction measurement had been done in two different places, BW 17 region
and BW 27 region. From the measurement, it is known that the BW 17 region
has four rock layers. The first layer with velocity between 405-734 m/s has
very soft soil to firm cohesive soil hardness. The second layer with velocity
between 1172-1721 m/s has stiff cohesive soil to soft rock hardness. The
third layer with velocity 1721-1954 m/s has very soft rock to moderate soft
rock hardness. The other one with velocity more than 2764 m/s has hard rock
hardness. Meanwhile, from the other measurement, the BW 27 region only
has three layers. The first layer with velocity between 480-536 m/s has very
soft soil to firm cohesive soil hardness. The second one with the velocity
between 647-924 m/s has stiff cohesive soil to very soft rock hardness. The
other one with velocity more than 1258 m/s has very soft rock to moderate
soft rock hardness.
Keyword : refraction seismic, rock materials hardness
Xii + 98 page : appendix
Reference : 13 (1988 – 2007)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
vii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………………………… i
KATA PENGANTAR ………………………………………………………………. ii
ABSTRAK ………………………………………………………………………….. v
DAFTAR ISI ………………………………………………………………………… vii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………….. ix
DAFTAR TABEL ………………………………………………………………….. xi
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………………….. xii
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………... 1
1.1. Latar Belakang………………………………..……………………. 1
1.2. Tujuan Penelitian ………………………………………………….. 3
1.3. Metode Penelitian dan Batasan Masalah……………………….. 3
1.4. Sistematika Penulisan ……………………………………………. 5
BAB II TEORI DASAR ……………………………………………………. 7
2.1. Konsep Dasar Gelombang Seismik Refraksi ………………….. 8
2.2. Penentuan Lapisan Batuan ……………………………………… 13
2.3. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Cepat Rambat
Gelombang Seismik Pada Batuan……………………………… 23
2.4. Peralatan Seismik ……………………………………………….. 28
BAB III ANALISA DAN PENGOLAHAN DATA…….………………… 29
3.1. Konversi Format Data Seismik ……………………………….. 30
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
viii
3.2. Memproses Data Seismik ……………………………………… 31
3.3. Analisa Kecepatan ……………………………………………… 33
3.4. Analisa Data Traveltime Dan Pemodelan Inversi……………. 36
3.5. Forward Modelling Dan Tomografi……………………………. 39
BAB IV PEMBAHASAN DAN INTERPRETASI DATA……………… 43
4.1. Interpretasi Data Seismik Refraksi Lokasi BW 17 …………. 43
4.1.1. Pemetaan Lapisan Bawah Permukaan Lokasi BW 17
Dengan Jarak Antar Geophone 3 Meter…………………….. 43
4.1.2. Pemetaan Lapisan Bawah Permukaan Lokasi BW 17 Dengan
Jarak Antar Geophone 5 meter ……………………………… 48
4.1.3. Interpretasi Terpadu Dengan Data Sumur …………………. 52
4.2. Interpretasi Data Seismik Refraksi Lokasi BW 27 ………… 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………… 62
5.1. Kesimpulan …………………………………………………… 62
5.2. Saran ………………………………………………………….. 63
REFERENSI
LAMPIRAN
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Diagram alir penelitian………………………………………….. 4
2. Pemantulan dan pembiasan gelombang……………………… 10
3. Pembiasan dengan sudut kritis………………………………… 11
4. Hubungan jarak dan waktu tempuh gelombang langsung,
refleksi dan refraksi ……………………………………………. 12
5. Lintasan penjalaran gelombang refraksi…………………….. 13
6. Grafik hubungan jarak dengan waktu tiba………………….. 14
7. Pengukuran dengan menggunakan metode delaytime
bolak-balik ……………………………………………………. 17
8. Grafik hubungan jarak dengan waktu tunda………………. 20
9. Contoh tampilan data seismik refraksi pada software Reflexw 30
10. Contoh forst arrival time………………………………………. 34
11. Contoh analisa kecepatan……………………………………. 34
12. Contoh picking first arrival time ……………………………… 35
13. Contoh analisa data traveltime………………………………. 37
14. Contoh model inversi BW 17………………………………… 38
15. Contoh model forward BW17………………………………… 39
16. Contoh reciprocal method yang dapat memberikan
gambaran bawah permukaan secara lateral……………….. 40
17. Contoh reciprocal methode pada BW 17…………………… 40
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
x
18. Contoh model tomografi BW 17………………………………. 41
19. Model inversi BW 17 dengan jarak antar geophone 3 meter 44
20. Model forward BW 17 dengan jarak antar geophone 3 meter 45
21. Tomografi BW 17 dengan jarak antar geophone 3 meter 45
22. Tingkat kekerasan batuan BW 17……………………………. 47
23. Model inversi BW 17 dengan jarak antar geophone 5 meter 49
24. Model forward BW 17 dengan jarak antar geophone 5 meter 49
25. Tomografi BW 17 dengan jarak antar geophone 5 meter 50
26. Tingkat kekerasan batuan BW 17 dengan jarak antar
geophone 5 meter…………………………………………….. 51
27. Peta tingkat kekerasan BW 17 terpadu……………………. 53
28. Lithologi BW 17……………………………………………….. 53
29. Model inversi BW 27 dengan jarak antar geophone 5 meter 55
30. Model forward BW 27 dengan jarak antar geophone 5 meter 56
31. Tomografi BW 27 dengan jarak antar geophone 5 meter….. 57
32. Tingkat kekerasan batuan BW 27…………………………….. 59
33. Lithologi BW 27…………………………………………………. 60
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Jadwal Penelitian……………………….……………………….. 5
2. Data kecepatan gelombang primer pada beberapa medium 10
3. Lithologi BW 17…………………………………………………. 90
4. Lithologi BW 27…………………...……………………………… 92
5. Hydraulic eradibility in earth spillway………………………….. 93
6. Karakteristik penggalian (excavation characteristics)………. 93
7. Kualitas konstruksi……………………………………………… 94
8. Stabilitas massa batuan……………………………………….. 94
9. Transmisi fluida………………………………………………… 95
10. Koralasi berbagai indikator excavatabilitas material bumi… 96
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Data analisa kecepatan BW 17 dengan jarak antar
geophone 3 meter……………..….…………………………….. 66
2. Data picking first arrival time BW 17 dengan jarak antar
geophone 3 meter…………………………..…………………… 71
3. Model lapisan batuan bawah permukaan BW17 dengan
jarak antar geophone 3 m…………………………………….. 74
4. Data analisa kecepatan BW17 dengan jarak antar
geophone 5 m………………………………………………….. 76
5. Data picking first arrival time BW17 dengan jarak antar
geophone 5 m ………………………………………………… 77
6. Model lapisan batuan bawah permukaan BW17 dengan
jarak antar geophone 5 m…………………………………….. 78
7. Data analisa kecepatan BW27 dengan jarak antar
geophone 5 m………………………………………………….. 80
8. Data picking first arrival time BW27 dengan jarak antar
geophone 5 m ………………………………………………… 85
9. Model lapisan batuan bawah permukaan BW27 dengan
jarak antar geophone 5 m…………………………………….. 88
10. Data lithologi…………………………………………………… 90
11. Sistem klasifikasi material batuan………………………….... 93
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyelidikan lapisan batuan atau tanah bawah permukaan yang
memadai perlu dilakukan oleh seorang insinyur sebelum melakukan
pembangunan proyek. Kegagalan mengenali persyaratan ini mengakibatkan
perlunya membuat rencana relokasi yang mahal atau pengeluaran uang
tambahan untuk menggunakan tempat yang kurang baik. Penyelidikan tanah
atau batuan di bawah permukaan dapat memberikan beragam informasi yang
dibutuhkan dalam membuat keputusan-keputusan desain pada berbagai
situasi proyek (Dunn, 1992). Misalnya dalam pembuatan fondasi bangunan
dibutuhkan informasi batuan bawah permukaan untuk mengetahui daya
dukung tanah, pembuatan jalan raya membutuhkan informasi lapisan batuan
yang memiliki tingkat kekakuan (stiffness level) tinggi yang digunakan
sebagai struktur dasar (base structure) jalan raya, dan lain-lain.
Lapisan batuan bawah permukaan bumi memiliki variasi sifat fisis yang
beragam. Sifat - sifat fisis yang terdapat di dalam bumi diantaranya densitas,
resistivitas, elastisitas dan lain-lain. Sifat-sifat fisis yang terdapat di bawah
permukaan bumi ini dapat diketahui dengan menggunakan alat geofisika
yang digunakan di permukaan bumi. Salah satu metode geofisika yang dapat
digunakan untuk mengetahui lapisan batuan bawah permukaan adalah
metode seismik. Metode seismik merupakan metode geofisika aktif yang
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
2
memanfaatkan gelombang mekanik yang merambat ke dalam bumi.
Gelombang tersebut berasal dari sumber seismik yang direncanakan seperti
palu, weightdrop, dan lain-lain.
Metode seismik yang digunakan untuk mengetahui kondisi lapisan
bawah permukaan terdiri dari dua jenis yaitu metode seismik refleksi dan
metode seismik refraksi. Metode seismik refleksi biasa digunakan untuk
mengetahui lapisan bawah permukaan pada kedalaman yang cukup dalam
sedangkan metode seismik refraksi biasa digunakan untuk mengetahui
kedalaman yang relatif dangkal.
Prinsip yang digunakan dalam metode seismik refraksi adalah dengan
menentukan waktu pertama kali gelombang seismik tiba pada setiap
geophone. Dengan mengetahui waktu tiba gelombang seismik maka
kecepatan rambat gelombang seismik pada setiap batuan dan kedalaman
refraktor dapat diketahui. Nilai cepat rambat gelombang seismik pada setiap
batuan inilah yang akan memberikan informasi lapisan batuan bawah
permukaan. Tingkat kekerasan batuan (hardness) merupakan salah satu
informasi lapisan bawah permukaan yang dapat diketahui dengan metode
seismik refraksi.
Manfaat yang dapat diperoleh dengan mengetahui tingkat kekerasan
batuan bawah permukaan sangat banyak, diantaranya dengan mengetahui
tingkat kekerasan suatu batuan (hardness) maka dapat diperkirakan ukuran
peralatan minimum yang dibutuhkan untuk menggali (excavate) batuan
tersebut. Tingkat kekerasan suatu batuan bawah permukaan berhubungan
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
3
dengan sulit mudahnya suatu batuan untuk dihancurkan (ripping). Semakin
keras suatu batuan dapat ditandai dengan semakin besarnya nilai ripping
index. Dengan mengetahui kedalaman lapisan batuan keras yang diharapkan
dan peralatan penggalian yang dibutuhkan maka biaya pun dapat
diperkirakan dengan lebih teliti.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
a) Melakukan pengolahan data seismik refraksi di wilayah BW 17 dan
BW 27
b) Membuat model perlapisan batuan bawah permukaan daerah
penelitian
1.3. Metode Penelitian dan Batasan Penelitian
Dalam melakukan penelitian ini, penulis memulainya dengan
melakukan studi literatur. Dalam studi literatur ini, penulis melakukan
pengumpulan bahan untuk keperluan penelitian baik dari buku - buku, artikel
yang berasal dari internet, paper - paper yang berhubungan dengan
penelitian, hingga skripsi - skripsi terdahulu yang berhubungan dengan topik
penelitian.
Pada tahapan selanjutnya, penulis melakukan pengolahan data. Data
yang diolah oleh penulis adalah data yang digunakan oleh peneliti
sebelumnya dalam melakukan penelitian menggunakan metode
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
4
seismoelektrik. Penulis menggunakan metode seismik refraksi dalam
melakukan pengolahan data. Hasil pengolahan data tersebut berupa model
perlapisan batuan bawah permukaan.
Gambar 1. Diagram alir tahapan penelitian
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
5
Penulis memberikan batasan terhadap penelitian yang dikerjakan
dengan tujuan agar pembahasan menjadi lebih terfokus. Penelitian ini
menitikberatkan pada pemetaan tingkat kekerasan batuan. Dengan
mengetahui tingkat kekerasan suatu batuan bawah permukaan diharapkan
dapat bermanfaat khususnya untuk aplikasi geoteknik seperti pembuatan
jalan raya, pembuatan terowongan, pembuatan fondasi bangunan, dan
sebagainya.
Tabel 1. Jadwal penelitian Feb Maret April Mei
No Keterangan 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Studi Literatur
2
Pembuatan
Proposal
3 Pengujian Alat
4 Pengambilan Data
5 Data Processing
6 Interpretasi Data
7 Penulisan Skripsi
1.4. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan penelitian ini
sebagai berikut:
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
6
Bab 1 Pendahuluan, menjelaskan latar belakang, tujuan, metode
penelitian dan batasan masalah, serta sistematika penulisan laporan
penelitian.
Bab 2 Teori Dasar , berisi penjelasan tentang prinsip dasar metode
seismik refraksi, parameter fisis yang diukur, peralatan yang digunakan,
penentuan lapisan batuan dan faktor – faktor yang mempengaruhi cepat
rambat gelombang seismik dalam batuan.
Bab 3 Pengolahan dan Analisa Data, berisi tahapan – tahapan
pengolahan data seismik refraksi yang meliputi : mengkonversi format data
yang digunakan oleh seismograf menjadi format data yang dibutuhkan oleh
software, melakukan pemfilteran data jika diperlukan, melakukan analisa
kecepatan sehingga dapat menghasilkan model perlapisan batuan bawah
permukaan 1 dimensi, melakukan analisa data traveltime untuk mendapatkan
model inversi untuk selanjutnya dilakukan forward modelling yang akan
menjadi gambaran model lapisan bawah permukaan 2 dimensi, dan yang
terakhir melakukan tomografi.
Bab 4 Interpretasi Data, menjelaskan tentang interpretasi dari model
yang didapatkan melalui pengolahan data dengan membandingkannya
dengan data sumur bor.
Bab 5 Kesimpulan dan Saran: Menjelaskan tentang kesimpulan hasil
penelitian serta rekomendasi yang dapat diberikan penulis dari hasil
penelitian.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
7
BAB II
TEORI DASAR
Gelombang seismik merupakan gelombang yang merambat melalui
bumi. Perambatan gelombang ini bergantung pada sifat elastisitas batuan.
Gelombang seismik ada yang merambat melalui interior bumi yang disebut
sebagai body wave, dan ada juga yang merambat melalui permukaan bumi
yang disebut surface wave. Body wave dibedakan menjadi dua berdasarkan
pada arah getarnya. Gelombang P (Longitudinal) merupakan gelombang
yang arah getarnya searah dengan arah perambatan gelombang sedangkan
gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatannya
disebut gelombang S (transversal). Surface wave terdiri atas Rayleigh wave
(ground roll) dan Love wave (Telford, et.al, 1990).
Metode seismik merupakan salah satu bagian dari seismologi
eksplorasi yang dikelompokkan dalam metode geofisika aktif, dimana
pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik (palu, ledakan,
dan lain-lain). Setelah usikan diberikan, terjadi gerakan gelombang di dalam
medium yaitu batuan yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala
arah dan akan mengalami pemantulan atau pembiasan akibat munculnya
perbedaan kecepatan, kemudian pada suatu jarak tertentu gerakan partikel
tersebut direkam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat
diperkirakan bentuk lapisan / struktur di bawah permukaan bumi.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
8
Dalam menentukan lithologi batuan dan struktur geologi, metode
seismik dikategorikan menjadi dua bagian yaitu metode seismik refleksi dan
seismik refraksi. Metode seismik refleksi biasanya digunakan untuk
menentukan lithologi batuan dan struktur geologi pada kedalaman yang
dalam sedangkan metode seismik refraksi digunakan untuk menentukan
lithologi dan struktur geologi yang relatif dangkal.
2.1. Konsep Dasar Gelombang Seismik Refraksi
Seismik refraksi dihitung berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh
gelombang untuk menjalar pada batuan dari posisi sumber seismik (seismic
source) menuju penerima (receiver) pada berbagai jarak tertentu. Pada
metode ini, gelombang yang terjadi setelah usikan pertama (first break)
diabaikan, sehingga data yang dibutuhkan hanya data first break saja.
Gelombang yang datang setelah first break diabaikan karena gelombang
seismik refraksi merambat paling cepat dibandingkan dengan gelombang
lainnya kecuali pada jarak offset yang relatif dekat sehingga yang dibutuhkan
adalah waktu pertama kali gelombang diterima oleh setiap geophone.
Parameter jarak (offset) dan waktu penjalaran gelombang dihubungkan
dengan cepat rambat gelombang dalam medium. Besarnya kecepatan
rambat gelombang tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta fisis yang
ada dalam material yang dikenal sebagai parameter elastisitas.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
9
Untuk memahami penjalaran gelombang seismik pada batuan bawah
permukaan digunakan beberapa asumsi. Beberapa asumsi yang digunakan
antara lain :
1. Panjang gelombang seismik yang digunakan jauh lebih kecil
dibandingkan ketebalan lapisan batuan. Dengan kondisi seperti ini
memungkinkan setiap lapisan batuan akan terdeteksi.
2. Gelombang seismik dipandang sebagai sinar yang memenuhi hukum
Snellius dan prinsip Huygens. Menurut Snellius, gelombang akan
dipantulkan atau dibiaskan pada bidang batas antara dua medium
yang berbeda sedangkan dalam prinsip Huygens, titik-titik yang
dilewati gelombang akan menjadi sumber gelombang baru. Muka
gelombang (wavefront) yang menjalar menjauhi sumber adalah
superposisi dari beberapa muka gelombang yang dihasilkan oleh
sumber gelombang baru tersebut.
3. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan
gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda.
4. Pada bidang batas antar lapisan (interface), gelombang seismik
menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan di bawahnya.
5. Makin bertambahnya kedalaman lapisan batuan maka semakin
kompak batuannya sehingga kecepatan gelombang pun bertambah
seiring bertambahnya kedalaman.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
10
Menurut Hukum Snellius, jika ada gelombang elastik yang menjalar
dalam bumi kemudian bertemu dengan bidang batas perlapisan (interface)
dengan elastisitas dan densitas yang berbeda, maka akan terjadi pemantulan
dan pembiasan gelombang.
………………………………….(1)
Jika gelombang P (kompresi) menjalar ke dalam bumi kemudian
melalui batas perlapisan batuan maka akan terjadi empat gelombang yang
berbeda yaitu gelombang P refleksi (P1), gelombang P refraksi (P2),
gelombang S refleksi (S1) dan gelombang S refraksi (S2) (Susilawati, 2004).
Sehingga menurut hukum Snellius :
………………….(2)
2
1
sinsin
vv
ri
=
s
s
s
s
p
p
p
pp
rvv
rvv
iv
sinsinsinsinsin2121 ====
θθ
Gambar 2. Pemantulan dan pembiasan gelombang
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
11
Metode seismik refraksi menerapkan waktu tiba pertama gelombang
dalam perhitungannya. Gelombang P memiliki kecepatan lebih besar
dibandingkan dengan kecepatan gelombang S sehingga waktu datang
gelombang P yang digunakan dalam perhitungan. Gelombang seismik
refraksi yang dapat terekam oleh receiver pada permukaan bumi hanyalah
gelombang seismik refraksi yang merambat pada batas antar lapisan batuan.
Hal ini hanya dapat terjadi jika sudut datang merupakan sudut kritis atau
ketika sudut bias tegak lurus dengan garis normal (r = 900 sehingga sin r = 1).
Dan hal ini sesuai dengan asumsi diawal bahwa kecepatan lapisan dibawah
interface lebih besar dibandingkan dengan kecepatan di atas interface.
Gelombang seismik berasal dari sumber seismik (seismic source)
merambat dengan kecepatan v1 menuju bidang batas (A), kemudian
gelombang dibiaskan dengan sudut datang kritis sepanjang interface dengan
kecepatan v2 (Gambar 3). Dengan menggunakan prinsip Huygens pada
Gambar 3. Pembiasan dengan sudut kritis
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
12
interface, gelombang ini kembali ke permukaan sehingga dapat diterima oleh
receiver yang ada di permukaan.
Gelombang yang dapat ditangkap oleh receiver dapat berupa
gelombang langsung (direct wave), gelombang refleksi (reflection wave)
ataupun gelombang refraksi (refraction wave). Untuk jarak offset (jarak
geophone dengan sumber seismik) yang relatif dekat, gelombang yang paling
cepat diterima oleh receiver adalah gelombang langsung dan gelombang
yang paling lama diterima adalah gelombang refleksi. Sedangkan untuk jarak
offset yang relatif jauh, gelombang yang paling cepat diterima oleh receiver
adalah gelombang refraksi dan yang paling lama adalah refleksi.
Berdasarkan grafik hubungan antara jarak dan waktu tempuh
gelombang, penulis membuat asumsi untuk jarak yang relatif dekat waktu
tempuh gelombang refraksi sama dengan waktu tempuh gelombang
Gambar 4. Hubungan jarak dan waktu tempuh gelombang langsung, refleksi dan refraksi
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
13
langsung. Penulis berpendapat jika terjadi perbedaan waktu tempuh sangat
kecil. Sehingga dalam perhitungan, untuk jarak yang relatif dekat ataupun
jauh, waktu tempuh yang digunakan adalah waktu tempuh tercepat yang
diterima oleh geophone / receiver.
2.2. Penentuan Ketebalan Lapisan Batuan
Perhitungan yang digunakan dalam metode seismik refraksi adalah
dengan menghitung waktu pertama kali gelombang yang berasal dari sumber
seismik diterima oleh setiap receiver. Dengan mengetahui jarak setiap
receiver dengan sumber seismik dan waktu penjalaran gelombang yang
pertama kali sampai receiver kemudian dibuat grafik hubungan antara jarak
dengan waktu. Dengan mengetahui kemiringan / gradien dari grafik tersebut
maka akan didapatkan nilai kecepatan. Kedalaman lapisan batuan dapat
ditentukan dengan menggunakan dua cara yaitu berdasarkan waktu penggal
(intercept time ti) dan berdasarkan jarak kritis (X0).
Gambar 5. Lintasan penjalaran gelombang refraksi
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
14
Jika di bawah permukaan bumi terdapat dua lapisan batuan yang
dibatasi oleh interface datar (horizontal) maka waktu tempuh gelombang
refraksi (t) untuk merambat dari sumber seismik menuju receiver akan melalui
lintasan A-B-C-D (Dobrin & Savit, 1988).
……………………………….(3)
…………………........(4)
Dengan mencari waktu penggal (ti), maka :
…………….(5)
CDBCAB tttt ++=
CDV
BCV
ABV
t121
111++=
( ) ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+−+⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
ih
Vihx
Vih
Vt
cos1tan21
cos1
121
Gambar 6. Grafik hubungan jarak dengan waktu tiba
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
15
………………………(6)
……………………….(7)
…………………………………(8)
Dengan menggunakan intercept time didapatkan kedalaman interface 1 untuk
2 lapisan :
……………………………(9)
…………………………..(10)
Dengan cara yang hampir sama didapatkan kedalaman interface ke 2 untuk 3
lapisan:
………….(11)
Dengan menggunakan jarak kritis (x0) dapat diketahui kedalaman interface
yaitu :
……………………...(12)
221 cossin2
cos21
Vx
iVih
ih
Vt +−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
( ) ( )21
22
212
2 VVVVh
Vxt −+=
itVxt +=2
( ) ( )21
22
211
2 VV
VVth i
−=
( ) ( )( ) ( )2
22
3
3221
22
31
122
2
2
VV
VVVVVVhth i
−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−=
( ) ( )21
22
21
12 VVVVhti −=
( ) ( )21
22
21
1
2
2 VVVVh
Vxt −+=
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
16
……………………..(13)
……………………..(14)
…………………..(15)
………………………..(16)
Dengan menggunakan jarak kritis (x0)didapatkan kedalaman interface
pertama untuk dua lapisan dan interface kedua untuk tiga lapisan :
……………………………(17)
..(18)
Untuk sejumlah n refraktor data, secara umum didapat waktu gelombangnya
sebagai :
……………………….(19)
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−+−
+= 2
12
231
121
22
31
1
3
2
2
22
22
3
322 )()(2)()(2
)()(2VV
VVhVV
VVh
VXc
VXc
VVVVh
∑−
+=1 cos2n
i i
ii
nn V
hVxt θ
12
1201 2 VV
VVxh+−
=
( ) ( )21
22
21
1
2
0
1
0 2 VVVVh
Vx
Vx
−+=
( ) ( )21
22
21
1
2
0
1
0 2 VVVVh
Vx
Vx
−=−
( ) ( )21
22
21
10
21
12 2 VVVVhx
VVVV
−=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −
( )( ) ( )
021
22
121 2
1 xVV
VVh−
−=
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
17
Dan kedalaman lapisan datar :
…………………(20)
Kondisi lapisan bawah permukaan tidak selamanya horizontal atau
datar, mungkin saja kondisi lapisan bawah permukaan berupa lapisan miring.
Lapisan miring dapat berupa downdip (pengukuran kearah perlapisan turun)
atau pun berupa updip (pengukuran kearah lapisan naik). Untuk mengetahui
ketebalan lapisan yang tidak kita ketahui kondisi interface-nya biasanya
menggunakan metode waktu tunda (delay time).
Dengan mendefinisikan waktu tunda dari geophone dan waktu tunda
dari sumber gelombang sebagai :
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−= ∑
−1 cos2cos2
n
i i
iin
n
nn V
htVh θθ
Gambar 7. Pengukuran dengan menggunakan metode delaytime bolak balik
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
18
………………….(21)
…………………(22)
Gambar 7. menunjukkan refraktor pada kedalaman di bawah
geophone dengan menggunakan metode waktu tunda. Dengan
menggunakan persamaan (22) dapat dihitung Δtg dan hg, dengan
mensubstitusi sin i = V1/ V2 , sehingga :
....................(23)
………..(24)
……………………………(25)
Atau
……………………………(26)
Sebelum menghitung hg, terlebih dahulu menghitung Δtg dengan
menggunakan grafik hubungan jarak dengan waktu pada pengukuran
menggunakan metode “waktu tunda” dan pengukuran dilakukan bolak-balik.
ABV
SBV
ttt ABSBs21
11−=−=Δ
CDV
CGV
ttt CDCGg21
11−=−=Δ
ii
Vh
ih
Vi
Vh
iVh
t ggggg cos
sincos
1tancos 2121
−=−=Δ
[ ]iiV
hi
VV
iVh
t ggg
2
12
1
1
sin1cos
sin1cos
−=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−=Δ
iVh
t gg cos
1
=Δ
21
22
21
VV
Vth g
g−
Δ=
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
19
Berdasarkan gambar 7 didapat :
……….(27)
…………….……(28)
Sehingga besarnya waktu perambatan gelombang seismik dari
sumber getar ke geophone adalah tt.
………………………(29)
Untuk menentukan harga Δtg digunakan metode pengukuran bolak-
balik sebagaimana terdapat pada gambar 7. tg-1 adalah waktu tiba dari S1 dan
tg-2 adalah waktu tiba dari S2, dengan menggunakan persamaan (29)
diperoleh :
……………………….(30)
……………………….(31)
Dengan menjumlahkan persamaan (30) dan (31), didapat :
……………..(32)
….……(33)
…..……(34)
( ) CGCDABADSBCGBCSBt ttttttttt +−−+=++=
( ) ( ) ADCDCGABSBt tttttt +−+−=
xV
ttt gSt2
1+Δ+Δ=
xV
ttt gSg2
111
+Δ+Δ= −−
222
'V
xxttt gSg−
+Δ+Δ= −−
22121
'2Vxttttt gSSgg +Δ+Δ+Δ=+ −−−−
( ) ( ) AHgFHFSABBSgg tttttttt +Δ+−+−=+ −− 22121
( ) gFSFHABAHBSgg tttttttt Δ++−−+=+ −− 22121
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
20
…………..(35)
…….…………………..(36)
Atau
…………..…………….(37)
Menggunakan grafik hubungan jarak dengan waktu seperti pada
gambar 8, dapat ditentukan tt, tg-1 dan tg-2. Setelah semua harga tersebut
diperoleh, maka dengan menggunakan persamaan (37) dapat dihitung Δtg.
Dengan menggunakan grafik hubungan jarak dan waktu didapat pula besar
gFSBFBSgg tttttt Δ+++=+ −− 22121
gtgg tttt Δ+=+ −− 221
221 tgg
g
tttt
−+=Δ −−
Gambar 8. Grafik hubungan jarak dengan waktu tunda
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
21
v1 dan v2, dan dengan menggunakan persamaan (26) dapat ditentukan tebal
lapisan di bawah geophone (hg).
2.3. Faktor - Faktor Yang Mempengaruhi Cepat Rambat Gelombang
Seismik Pada Batuan
Gelombang seismik yang menjalar ke dalam bumi (body wave) terdiri
dari dua jenis yaitu gelombang P dan gelombang S. Sheriff dan Geldart
(1995) menuliskan besarnya kecepatan gelombang P (α) dan gelombang S
(β) sebagai :
……………………………..(38)
………………………………(39)
Dimana : α = kecepatan rambat gelombang P
β = kecepatan rambat gelombang S
λ dan μ = konstanta elastisitas (Lame Constant)
ρ = densitas
Berdasarkan persamaan tersebut, besarnya cepat rambat gelombang
seismik pada batuan dipengaruhi oleh elastisitas batuan dan densitas batuan.
Elastisitas batuan menunjukkan kemampuan suatu batuan untuk
mengembalikan bentuk dan ukurannya seperti semula ketika diberikan gaya
kepada batuan tersebut. Ketika suatu batuan diberikan gaya atau stress
ρμλα 2+
=
ρμβ =
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
22
maka akan terjadi perubahan bentuk dan dimensi batuan relatif terhadap
keadaan sebelum diberikan gaya. μ merupakan konstanta elastisitas yang
berhubungan dengan shearing strain sedangkan λ merupakan konstanta
elastisitas yang berhubungan dengan impresibilitas.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi cepat rambat gelombang seismik
dalam batuan antara lain : Lithologi, Densitas batuan, porositas, kedalaman
batuan, tekanan, umur batuan, dan temperatur (Sheriff dan Geldart, 1995).
2.3.1. Lithologi
Lithologi mungkin merupakan faktor yang paling nyata yang
mempengaruhi kecepatan gelombang seismik. Jenis batuan yang berbeda
akan menunjukkan range nilai kecepatan yang berbeda walaupun jenis
batuan yang berbeda terkadang menunjukkan overlap nilai kecepatan
gelombang seismiknya. Setiap lapisan batuan memiliki tingkat kekerasan
yang berbeda-beda. Tingkat kekerasan yang berbeda-beda ini yang
menyebabkan perbedaan kemampuan suatu batuan untuk mengembalikan
bentuk dan ukuran seperti semula ketika diberikan gaya padanya. Elastisitas
batuan yang berbeda-beda inilah yang menyebabkan gelombang merambat
melalui lapisan batuan dengan kecepatan yang berbeda-beda.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
23
Tabel 2. Data kecepatan gelombang primer pada beberapa medium
(Burger, 1992)
Material P wave velocity (m/s)
Air 331,5
Water 1400 – 1600
Weathered layered 300 – 900
Soil 250 – 600
Alluvium 500 – 2000
Clay 1000 – 2500
Sand (Unsaturated) 200 – 1000
Sand (saturated) 800 – 2200
Sand and gravel unsaturated 400 – 500
Sand and gravel saturated 500 - 1500
Glacial till unsaturated 400 - 1000
Gracial Till (saturated) 1500 – 2500
Granite 5000 – 6000
Basalt 5400 – 6400
Metamorphic rock 3500 – 7000
Sandstone and shale 2000 – 4500
Limestone 2000 - 6000
Selain memiliki tingkat kekerasan yang berbeda-beda, lapisan batuan
juga memiliki kerapatan yang berbeda-beda sehingga setiap lapisan batuan
juga memiliki densitas yang berbeda-beda. Perbedaan densitas juga dapat
menyebabkan perbedaan cepat rambat gelombang seismik pada setiap
batuan.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
24
2.3.2. Densitas
Densitas atau kerapatan batuan umumnya bertambah dengan
bertambahnya kedalaman karena dengan bertambahnya kedalaman tekanan
hidrostatik juga semakin bertambah besar. Semakin besarnya tekanan
menyebabkan batuan mengalami kompresi sehingga semakin rapat lapisan
suatu batuan yang menyebabkan semakin besar densitas suatu batuan.
Besarnya densitas suatu batuan juga bergantung pada besarnya
porositas suatu batuan. Semakin besar porositas suatu batuan
mengindikasikan semakin besar massa suatu batuan yang hilang atau
rongga batuan makin besar. Hal ini menyebabkan densitas batuan semakin
berkurang. Sheriff dan Geldart (1995) menuliskan hubungan antara densitas
dengan kecepatan perambatan gelombang dalam batuan yang dibuat oleh
Gardner. Rumusan empirik ini tidak mengikutsertakan evaporite (anhydrit,
gypsum, salt) dan batuan carbonacous (coal, peat, lignite). Perumusan ini
dikenal dengan sebutan hukum Gardner :
……………………………………(40)
Dimana : ρ = densitas dalam gr/cm3
a = konstanta yang besarnya 0,31
V = kecepatan dalam m/s
Dengan menggunakan hukum Gardner ini dapat diketahui bahwa
besarnya cepat rambat gelombang seismik dari formasi batuan sebanding
41
aV=ρ
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
25
dengan pangkat empat dari besarnya densitas batuan atau dengan kata lain
semakin besar densitas suatu formasi batuan maka semakin besar cepat
rambat gelombang dalam batuan tersebut.
2.3.3. Porositas
Porositas merupakan faktor paling penting dalam menentukan
kecepatan gelombang seismik dalam batuan. Semakin besar porositas suatu
batuan maka semakin kecil nilai densitas suatu batuan sehingga
menyebabkan gelombang seismik akan merambat dengan kecepatan yang
lebih lambat juga. Suatu zat yang mengisi pori juga dapat memberikan
pengaruh terhadap cepat rambat gelombang seismik pada formasi batuan
tersebut. Pori-pori batuan yang terisi oleh air lebih besar densitasnya
dibandingkan dengan pori-pori batuan yang terisi minyak. Pori-pori batuan
yang terisi minyak lebih besar densitasnya dibandingkan dengan pori batuan
yang terisi dengan udara. Hal ini disebabkan karena densitas dari air lebih
besar dibandingkan dengan minyak dan densitas minyak lebih besar
dibandingkan dengan densitas udara (gas). Oleh karena itu, besar cepat
rambat gelombang dalam batuan berpori yang berisi air lebih besar
dibandingkan dengan cepat rambat batuan yang berisi minyak ataupun gas.
2.3.4. Kedalaman Batuan dan Tekanan
Secara umum, porositas berkurang dengan bertambahnya kedalaman.
Berkurangnya porositas karena batuan mengalami kompresi. Batuan yang
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
26
berada pada lapisan bawah akan mengalami kompresi atau tekanan dari
lapisan diatasnya sehingga batuan yang berada paling bawah akan
mengalami tekanan paling besar dari lapisan diatasnya. Dengan kata lain,
semakin dalam posisi lapisan suatu batuan maka semakin besar tekanan
yang akan dialaminya. Akibat adanya tekanan yang semakin besar
menyebabkan semakin rapatnya suatu batuan yang ditandai dengan semakin
kecilnya porositas suatu batuan. Semakin kecilnya porositas suatu batuan
menyebabkan semakin besar densitasnya sehingga gelombang seismik akan
merambat dengan kecepatan yang semakin cepat pada formasi batuan
tersebut. Hal ini berarti besarnya kecepatan seismik akan bertambah seiring
dengan bertambahnya kedalaman dan bertambahnya tekanan.
2.3.5. Umur, Frekuensi dan Temperatur
Batuan yang lebih tua umumnya berada pada lapisan bawah. Semakin
tua usia suatu batuan maka semakin dalam pula posisi lapisan batuan
tersebut dari permukaan bumi. Selain berada pada posisi yang semakin
dalam, dengan bertambahnya usia suatu batuan maka batuan tersebut
memiliki waktu yang lebih lama dalam cementation, lapisan tersebut juga
memiliki waktu yang lebih lama dalam mengalami tekanan tektonik sehingga
memiliki densitas yang semakin besar karena porositas yang semakin kecil.
Kondisi seperti ini menyebabkan semakin cepat gelombang seismik
merambat pada batuan yang memiliki umur semakin tua.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
27
Data eksperimen secara umum mendukung kesimpulan bahwa
dispersi (variasi kecepatan terhadap frekuensi) terjadi dalam range Hz
sampai MHz. Kecepatan berubah terhadap frekuensi karena mekanisme
absorpsi (penyerapan). Dispersi terjadi pada batuan yang mengandung fluida
tersaturasi, tetapi tidak pada dry rock. Dispersi terjadi pada pergerakan fluida
sepanjang permukaan berpori. Dispersi berkurang dengan meningkatnya
porositas dan meningkat dengan kandungan clay dalam batuan, dispersi juga
berkurang dengan berkurangnya tekanan, dipersi meningkat dengan
meningkatnya viskositas fluida. Kecepatan gelombang P meningkat 15%
dengan frekuensi antara 2 – 200 KHz (Sheriff dan Geldart, 1995).
Kecepatan gelombang seismik bervariasi sangat kecil dengan
temperatur. Semakin besar temperatur suatu lapisan batuan menyebabkan
pada lapisan tersebut terjadi pemuaian. Pemuaian ini menyebabkan porositas
batuan semakin besar sehingga densitas batuan semakin kecil. Semakin
kecilnya densitas suatu batuan menyebabkan cepat rambat gelombang pada
lapisan tersebut semakin kecil. Kesimpulannya semakin besar temperatur
suatu lapisan batuan maka semakin kecil cepat rambat gelombang pada
lapisan tersebut. Semakin besar kedalaman suatu lapisan maka semakin
besar temperaturnya akan tetapi kecepatan seismik akan semakin besar. Hal
ini terjadi karena berkurangnya kecepatan akibat bertambahnya temperatur
jauh lebih kecil dibandingkan bertambahnya kecepatan akibat bertambahnya
densitas suatu lapisan akibat tekanan, sementasi, dan lain-lain. Kecepatan
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
28
gelombang seismik berkurang 5 - 6 % dengan peningkatan temperatur 100 C
(Sheriff dan Geldart , 1995).
2.4. Peralatan Seismik
Peralatan yang digunakan untuk melakukan survey seismik refraksi
antara lain : Seismograf MC Seis-SX Model-1125M dengan 24 Channel,
Geophone 24 buah, kabel take out untuk menempatkan geophone, sumber
tegangan DC 12 Volt untuk alat seismograf, weight drop atau sledge hammer
untuk sumber seismik, dan disket untuk menyimpan data pengukuran
(Djuhana, 2005).
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
29
BAB III
ANALISA DAN PENGOLAHAN DATA
Metode seismik merupakan metode geofisika yang memanfaatkan
perambatan gelombang seismik ke dalam bumi. Energi seismik yang berasal
dari sumber seismik dalam bentuk gelombang mekanik akan diterima oleh
receiver untuk selanjutnya diubah menjadi data seismik yang dapat dibaca
dalam seismograf. Data seismik yang terbaca oleh seismograf sudah dalam
bentuk digital sehingga data tersebut dapat disimpan dalam format data
digital. Format data yang biasa digunakan antara lain SEG2, SEGY, RAMAC,
dan lain lain. Format data tersebut tergantung pada jenis alat yang
digunakan.
Dalam pengolahan data seismik refraksi dengan menggunakan
software dikenal ada beberapa tahap. Pada tahapan pertama penulis harus
bisa menampilkan data seismik pada komputer. Pada tahapan berikutnya,
penulis mencari first break dari data yang ditampilkan. First break merupakan
saat awal energi gelombang mencapai penerima. Dengan melakukan picking
first break dan membuat grafik traveltime, maka cepat rambat gelombang
seismik dan kedalaman refraktor dapat diketahui sehingga gambaran lapisan
bawah permukaan dapat diketahui. Dengan menggunakan perhitungan
secara komputerisasi maka akan didapatkan gambaran lapisan bawah
permukaan yang tidak diskrit (nonlinear).
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
30
Tahapan yang digunakan dalam melakukan pengolahan data seismik,
antara lain :
3.1 Konversi Format Data Seismik
Pengolahan data seismik dengan menggunakan software
mengharuskan pengguna software tersebut untuk mengkonversikan format
data dalam seismograf menjadi format data yang dapat dibaca oleh software
yang digunakan. Dalam software REFLEXW, seorang pengolah data harus
mengkonversikan datanya menjadi format reflex. Jika hal ini tidak dilakukan
maka data tersebut tidak dapat dibaca sehingga untuk proses selanjutnya
tidak dapat dilakukan.
Gambar 9. Contoh tampilan data seismik pada software REFLEXW
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
31
3.2 Memproses Data Seismik
Pada tahapan ini, penulis harus mengetahui tipe-tipe noise dan cara
mengatasinya. Berdasarkan sumbernya, noise dapat dibedakan menjadi tiga,
yaitu gerakan tanah yang tidak terkontrol (uncontrolled ground motion), noise
yang berasal dari peralatan elektronik (electronic noise) dan noise yang
berasal dari stuktur geologi bawah permukaan (geologic noise).
Jenis noise yang paling jelas kehadirannya adalah uncontrolled ground
motion. Jenis noise seperti ini ada dua macam (Susilawati, 2004) yaitu noise
yang timbul sesaat kemudian lenyap dan noise yang timbul terus menerus.
Noise yang timbul sesaat kemudian lenyap misalnya orang yang sedang
berjalan dekat pengukuran, kendaraan yang sedang melintas, dan lain-lain.
Noise seperti ini dapat diatasi dengan mengkondisikan lokasi pengukuran
sehingga pada saat sumber gelombang seismik ditimbulkan tidak ada orang
atau kendaraan yang melintas. Noise yang timbul terus menerus biasanya
disebabkan oleh angin, pohon yang bergoyang, aliran sungai dan lain-lain.
Untuk menghindari keadaan semacam ini sebaiknya setiap kali mengadakan
pengukuran seismik, diadakan terlebih dahulu “tes noise”. Jika noise yang
timbul cukup kecil dibandingkan dengan signal yang dihasilkan maka
pengukuran dapat dilaksanakan. Tetapi jika noise cukup besar dibandingkan
dengan signal, maka sebaiknya pengukuran ditunda beberapa saat hingga
noise menjadi kecil. Selain cara tersebut, dengan mengetahui bahwa noise
bersifat acak, maka untuk menghindari noise, signal yang masuk dapat
ditumpuk (di-stack) beberapa kali, sehingga data yang diperoleh lebih baik
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
32
dan jelas. Dengan melakukan stacking maka signal dijumlahkan sedangkan
noise ditiadakan.
Electronic noise biasanya berasal dari peralatan seismik. Geophone
bertugas mengkonversi pergerakan tanah yang terdeteksi menjadi signal
listrik. Signal listrik ini ditransmisikan melalui kabel dan diperkuat signal-nya
dengan recording system kemudian direkam. Segala sesuatu yang dapat
menyebabkan perubahan signal listrik pada kabel atau recording system
mengakibatkan noise pada data yang terekam. Misalnya kondisi penghubung
antara geophone dengan kabel yang kotor atau loose connection, kondisi
kabel penghubung antara geophone dengan kabel yang basah atau wet
connection, kondisi kabel yang bertumbuk atau cross talking juga dapat
menyebabkan noise, atau karena adanya signal frekuensi tinggi yang hadir di
sekitar daerah pengukuran. Untuk mengatasi kondisi noise seperti ini maka
penghubung antara geophone dengan kabel ataupun kabel dengan recording
system dijaga kebersihannya dan usahakan dalam kondisi kering. Untuk
mengatasi noise frekuensi tinggi dapat dilakukan dengan cara memfilter data.
Penulis dapat menganggap banyaknya tipe stuktur geologi bawah
permukaan yang tidak mudah diinterpretasikan menjadi sumber noise. Dalam
survey seismik refraksi, penulis akan berasumsi bahwa struktur bawah
permukaan bervariasi secara lateral hanya sepanjang line yang
menghubungkan sumber seismik dengan geophone. Jika bumi benar-benar
bervariasi secara signifikan jauh dari line maka sangat mungkin terjadi
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
33
kesalahan interpretasi gelombang seismik yang ditangkap geophone sebagai
struktur di bawah geophone sebagai ganti struktur di luar geophone.
3.3 Analisa Kecepatan dan Picking First Arrival Time
Pada tahapan analisa kecepatan dan picking first arrival time, penulis
harus dapat melihat first break dari setiap geophone. First break merupakan
saat awal energi gelombang mencapai penerima. Kondisi ini sangat
bergantung dari wavelet (bentuk dasar) gelombang yang dipancarkan sumber
seismik. Dalam seismik dikenal 3 macam wavelet yaitu minimum phase,
maksimum phase dan zero phase. Minimum phase adalah sebuah wavelet
yang puncak (peak) maksimumnya berada di depan sedangkan maksimum
phase memiliki peak maksimum di belakang. Zero phase adalah bentuk
gelombang yang ideal dimana amplitudo maksimum berada di tengah. Dalam
pengolahan seismik refraksi, analisa bentuk gelombang yang digunakan
adalah minimum wavelet (minimum phase) sehingga penulis melakukan
picking first break atau picking first arrival time. Kesalahan dalam melakukan
picking first break akan berpengaruh terhadap analisa kecepatan medium.
Setelah mengetahui first break, penulis tidak langsung melakukan
picking first break, melainkan melakukan analisa kecepatan. Analisa
kecepatan dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui berapa banyak lapisan
batuan bawah permukaan yang terdeteksi dan kecepatan rambat gelombang
seismik pada setiap interface. Dalam melakukan analisa kecepatan, penulis
membuat garis lurus yang akan menghubungkan first break dari setiap
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
34
geophone. First break dari setiap geophone yang berada pada satu garis
dengan kemiringan yang sama diasumsikan berada pada lapisan yang sama.
Dengan mengetahui kemiringan garis tersebut maka dapat diketahui
besarnya kecepatan. Dengan perhitungan kecepatan dan intercepttime dapat
diketahui kedalaman refraktor.
Gambar 10. Contoh first arrival time
Gambar 11. Contoh analisa kecepatan
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
35
Pengolahan data dengan menggunakan software, misalnya
REFLEXW, penulis tidak perlu menghitung besarnya kecepatan,
intercepttime , ataupun kedalaman refraktor. Penulis cukup membuat garis
yang menghubungkan first break dari setiap geophone maka besarnya
kecepatan, intercepttime maupun kedalaman refraktor dapat diketahui.
Dengan menggunakan analisa kecepatan, pemetaan lapisan bawah
permukaan sudah dapat dilakukan, walaupun hanya untuk 1 dimensi.
Dalam pengolahan data seismik refraksi secara digital, pengolahan
data tidak berhenti hanya pada pemetaan data 1 dimensi tetapi dilanjutkan
dengan pengolahan data 2 dimensi. Untuk dapat melakukan pengolahan data
2D, penulis harus menampilkan data seismik yang berbentuk gelombang
menjadi data seismik yang berbentuk garis dan titik (grafik data traveltime).
Oleh karena itu, penulis melakukan picking first break atau picking first arival
Gambar 12. Contoh picking first arrival time pada data
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
36
time yaitu dengan menandai pada data seismik yang berbentuk gelombang
yang dianggap sebagai first break dari setiap geophone (trace). Hasil
penandaan itu selanjutnya akan ditampilkan pada grafik data traveltime
berupa beberapa titik. Beberapa titik tersebut merupakan data dari setiap
trace yang ditandai pada saat picking first arrival time dan antara satu titik
dengan titik lainnya yang berada pada satu shot point dengan sendirinya
dihubungkan dengan garis.
3.4 Analisa Data Traveltime dan Pemodelan Inversi
Data seismik dalam seismograf ataupun dalam software ketika
pertama kali terbaca masih dalam bentuk gelombang – gelombang vertikal
(ripple) dalam setiap trace. Tetapi setelah dilakukan picking first arrival time,
data seismik tersebut berubah menjadi bentuk titik dan garis yang
menghubungkan setiap titik. Titik-titik tersebut merupakan data first arrival
time dari gelombang seismik yang dipilih. Data traveltime dari shot point yang
berbeda yang ingin dianalisa harus ditempatkan secara bersama-sama.
Analisa data traveltime dilakukan dengan tujuan untuk
mengkombinasikan peta bawah permukaan satu dimensi yang dihasilkan dari
setiap shot point menjadi peta bawah permukaan dua dimensi. Analisa data
traveltime dilakukan dengan cara mengkombinasikan data traveltime yang
berasal dari shot point yang berbeda tetapi masih dalam line yang sama
(Sandmeier,2006). Maksudnya posisi shot point boleh berubah tetapi posisi
dan konfigurasi dari geophone tidak boleh berubah.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
37
Dalam melakukan analisa data traveltime ini, penulis harus menandai
traveltime dari setiap shot point yang ditempatkan secara bersama-sama.
Tujuan penandaan ini untuk menentukan lapisan yang spesifik. Dengan
mengkombinasikan data yang telah ditandai mulai dari shot point pertama
hingga shot point yang terakhir maka akan didapatkan model inversi lapisan
bawah permukaan. Model inversi ini berupa interface atau refraktor dari
setiap lapisan disertai dengan besarnya kecepatan pada interface tersebut.
Ada tiga metode yang digunakan untuk membuat model perlapisan
bawah permukaan (Dibiase, 2005) yaitu metode pemodelan inversi (time-
term inversion methode), metode pemodelan forward (reciprocal methode)
dan metode tomografi (tomographic methode).
Metode pemodelan inversi (time-term inversion model) merupakan
metode yang cepat dan mudah untuk memperkirakan kedalaman refraktor.
Metode ini hanya membutuhkan penandaan lapisan untuk setiap first break
Gambar 13. Contoh analisa data traveltime
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
38
(analisa data traveltime). Minimal dibutuhkan dua shot point yang
ditempatkan secara bersama dalam analisa data traveltime. Dua shot point
yang dipilih adalah shot point yang memiliki jarak terjauh satu dengan yang
lainnya karena semakin jauh jarak shot point didukung dengan energi seismik
yang mencukupi maka penetrasinya pun semakin dalam. Untuk mendapatkan
gambaran refraktor yang lebih riil biasanya diantara dua shot point tersebut
ditambahkan beberapa shot point yang diikutsertakan dalam analisa data
traveltime. Model inversi yang dihasilkan merupakan model penyederhanaan
lapisan bawah permukaan.
Dalam model inversi ini (Gambar 14), refraktor akan digambarkan
dibawah geophone pertama sebelah kanan dari shot point pertama hingga
geophone pertama sebelah kiri dari shot point terakhir. Penggambaran
Gambar 14. Contoh model inversi BW17
V = 1506,8 m/s
V = 1979,7 m/s
V = 600 m/s
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
39
refraktor ini diakibatkan adanya kombinasi antara forward dari shot point
pertama dengan reverse dari shot point terakhir. Oleh karena itu, untuk
mendapatkan gambaran refraktor tepat di bawah geophone pertama hingga
geophone terakhir maka posisi shot point pertama dan terakhir harus
ditempatkan di luar susunan geophone (Gambar 15).
3.5 Forward Modelling dan Tomografi
Metode pemodelan forward (reciprocal method) menyediakan struktur
bawah permukaan yang detail dan dapat menginterpretasikan perbedaan
kecepatan secara lateral (lateral velocity contrast). Dalam rangka
menggunakan metode reciprocal secara efektif pada penjalaran gelombang,
overlap yang signifikan dari refraktor dibutuhkan dalam analisa data
traveltime. Penulis tidak mendapati overlap refraktor yang signifikan pada
Gambar 15. Contoh model forward BW17
V = 1979,7 m/s
V = 1506,8 m/s
V = 600 m/s
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
40
penelitian ini sehingga dalam menyesuaikan atau mencocokkan antara data
perhitungan komputer (calculation data) dengan data traveltime menjadi lebih
mudah.
Gambar 16 . Contoh reciprocal method yang dapat memberikan gambaran bawah permukaan secara lateral (Sandmeier,2006)
Gambar 17. Contoh reciprocal method pada BW17
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
41
Pada gambar 17 terdapat dua grafik, grafik pertama (bagian atas)
merupakan garfik hubungan antara offset dengan kedalam sedangkan grafik
kedua (bagian bawah) merupakan grafik hubungan offset dengan waktu.
Pada grafik pertama terdapat data berupa titik dan garis yang dianggap
sebagai refraktor pada kondisi riil, sedangkan pada grafik kedua terdapat
data traveltime berupa titik dan garis yang berwarna hitam dan juga terdapat
data perhitungan (calculation data) yang berwarna hijau, biru dan ungu. Data
traveltime pada grafik kedua bersifat tetap atau tidak dapat berubah
sedangkan data kalkulasi dapat berubah-ubah. Dengan mengubah posisi titik
pada grafik pertama maka akan merubah data kalkulasi pada grafik kedua.
Posisi titik pada grafik pertama terus-menerus dilakukan perubahan hingga
data kalkulasi dengan data traveltime pada grafik kedua cocok.
Gambar 18. Contoh model tomografi pada BW17
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
42
Metode reciprocal membutuhkan input berupa model inversi dan untuk
menghasilkan model reciprocal hanya dengan melakukan pencocokan
(adjustment). Metode tomografi membutuhkan input berupa model reciprocal
atau biasa disebut first model dan untuk menghasilkan model tomografi,
selain harus melakukan pencocokan juga harus mungubah-ubah parameter
tomografi seperti iterasi, space increment, dan lain-lain. Nilai parameter yang
harus dimasukkan tidak unik, maksudnya setiap melakukan tomografi harus
memasukkan input yang berbeda. Model tomografi yang dihasilkan harus
dicocokkan dengan model reciprocal. Jika hasil tomografi mirip dengan model
reciprocal maka hasil tomografi dapat dikatakan benar.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
43
BAB IV
PEMBAHASAN DAN INTERPRETASI
4.1 Interpretasi Data Seismik Refraksi Lokasi BW 17
Pengambilan data seismik refraksi pada lokasi BW 17 menggunakan
geophone 24 chanel yang dirangkai seri. Jarak antar geophone yang
digunakan adalah 3 meter dan 5 meter. Data seismik refraksi pada lokasi BW
17 ini didukung oleh adanya data lithologi dari sumur pemboran.
4.1.1 Pemetaan Lapisan Bawah Permukaan Lokasi BW 17 dengan jarak
antar geophone 3 meter
Lokasi BW 17 memiliki topografi yang cukup datar (flat). Pada lokasi
ini, kondisi permukaan atau topografi yang cukup datar ini ternyata tidak jauh
berbeda dengan kondisi lapisan batuan dibawahnya . Informasi ini didapatkan
setelah penulis melakukan pengolahan data seismik refraksi pada lokasi
BW17 dengan menggunakan tomografi.
Hasil pengolahan data yang penulis lakukan menunjukkan bahwa
dengan menggunakan jarak antar geophone 3 meter dan jarak antar shot
point terjauh 48 meter, penulis mendapatkan 2 refraktor. Dengan
menggunakan model inversi, refraktor pertama berada pada kedalaman 1
hingga 2 meter dari permukaan bumi. sedangkan refraktor kedua berada
pada kedalaman 3,5 – 6 meter dari permukaan bumi (Gambar 19).
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
44
Dengan menggunakan model forward, refraktor pertama berada pada
kedalaman kurang dari 2 meter sedangkan refraktor kedua berada pada
kedalaman kurang dari 6 meter (Gambar 20). Model perlapisan batuan
bawah permukaan yang didapat melalui model inversi maupun model forward
menunjukkan nilai yang diskrit. Lapisan pertama memiliki nilai cepat rambat
gelombang P sekitar 600 m/s, lapisan kedua memiliki kecepatan sekitar 1506
m/s sedangkan lapisan ketiga memiliki cepat rambat gelombang P sekitar
1979 m/s. Dengan menggunakan pemodelan forward, lapisan batuan bawah
permukaan sudah dapat diinterpretasikan. Penulis menginterpetasikan
lapisan pertama sebagai lapisan top soil atau sering dikenal sebagai zona
pelapukan. Lapisan kedua maupun ketiga dapat diinterpretasikan sebagai
lapisan clay.
V = 1506,8 /
V = 1979,7 m/s
V = 600 m/s
Gambar 19. Time term model atau model inversi BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
45
Agar dapat memetakan lapisan batuan bawah permukaan yang dapat
memberikan gambaran nilai kecepatan yang kontinu pada setiap lapisan
batuan maka tomografi perlu dilakukan.
Jarak (meter)
Gambar 21 Tomografi BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
V = 1979,7 m/s
V = 1506,8 m/s
V = 600 m/s
Gambar 20. Reciprocal model atau model forward BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
46
Hasil tomografi (Gambar 21) menunjukkan bahwa lapisan pertama
dengan kedalaman kurang dari 2 meter dari permukaan bumi memiliki nilai
cepat rambat gelombang P antara 405 m/s hingga 734 m/s. Lapisan kedua
berada pada kedalaman antara 2 hingga 5 meter memiliki nilai cepat rambat
gelombang P antara 1172 m/s hingga 1721 m/s. Lapisan ketiga berada pada
kedalaman lebih dari 5 meter dengan nilai cepat rambat gelombang P lebih
dari 1721 m/s.
Lapisan pertama dengan kedalaman kurang dari 2 meter dari
permukaan bumi diinterpretasikan sebagai lapisan tanah teratas (top soil)
atau zona pelapukan (weathering zone). Lapisan ini merepresentasikan
material organik pada tanah.
Lapisan kedua berada dalam interval cepat rambat gelombang P
dalam clay. Data gelombang seismik pada batuan (Tabel 2) menunjukkan
bahwa cepat rambat gelombang P dalam clay berada pada interval
kecepatan 1100 m/s hingga 2600 m/s. Karena lapisan kedua berada pada
interval kecepatan 1172-1721 m/s maka penulis menginterpretasikan lapisan
kedua sebagai lapisan clay.
Lapisan ketiga dapat diinterpretasikan sebagai clay. Ketebalan clay ini
belum dapat diketahui. Untuk mengetahui ketebalannya diperlukan interval
geophone yang lebih jauh dan jarak shot point yang jauh juga disertai dengan
energi seismik yang mencukupi.
Untuk mengetahui tingkat kekerasan batuan, penulis membutuhkan
data klasifikasi kekerasan material bumi (USDA, 2002). Berdasarkan data
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
47
tersebut (Lampiran 11), lapisan pertama berada pada tingkat kekerasan
terendah sedangkan lapisan kedua berada satu tingkat diatas tingkat
kekerasan lapisan pertama. Lapisan pertama berada pada tingkat kekerasan
very soft soil hingga firm cohesive soil. Lapisan kedua berada pada tingkat
kekerasan stiff cohesive soil hingga very soft rock.
Dengan mengetahui tingkat kekerasan (hardness) suatu lapisan
batuan bawah permukaan maka dapat pula diketahui mudah atau tidaknya
suatu lapisan batuan digali (excavatability) dan peralatan yang dibutuhkan
untuk menggali (Leeds, 2002). Lapisan pertama merupakan lapisan yang
paling mudah untuk dilakukan penggalian. Untuk melakukan penggalian
lapisan pertama hanya membutuhkan hand tools (USDA, 2002). Sedangkan
untuk lapisan kedua membutuhkan peralatan untuk penggalian dengan
Gambar 22 Tingkat kekerasan batuan BW 17
Jarak (meter)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
48
tenaga minimum 100 tenaga kuda (100 horse power) atau setara dengan
74,5 KiloWatt (Lampiran 11).
Berbeda dengan lapisan pertama dan kedua, lapisan ketiga berada
pada tingkat kekerasan very softrock hingga moderately softrock. Untuk
melakukan penggalian lapisan ini dibutuhkan peralatan dengan tenaga
minimal 150 tenaga kuda (150 horse power) atau setara dengan 110
KiloWatt. Dalam sistem kelas RMFC (Rock Material Field Classification),
lapisan ini berada dalam kelas paling rendah yaitu kelas 3 (Class III). Material
batuan kelas tiga ini memiliki ciri – ciri antara lain: memiliki kemampuan yang
tinggi untuk mentransmisikan fluida, tidak stabil untuk aplikasi konstruksi, dan
lain-lain (Lampiran 11)
4.1.2 Pemetaan Lapisan Bawah Permukaan Lokasi BW 17 dengan jarak
antar Geophone 5 meter
Pada lokasi ini, jarak antar geophone yang digunakan adalah 5 meter
sedangkan jarak antara 2 shot point terjauh adalah 177 meter. Refraktor pada
lokasi ini berada pada kedalaman sekitar 10 meter dari permukaan bumi.
Model inversi maupun pemodelan forward tidak ada perbedaan dalam
menentukan kedalaman refraktor. Dengan menggunakan model inversi
(Gambar 23) dan model forward (Gambar 24) didapatkan model perlapisan
batuan yang diskrit. Dengan dua model ini didapatkan perlapisan batuan
bawah permukaan dengan jumlah lapisan batuan yang didapatkan sebanyak
dua lapisan batuan. lapisan batuan pertama memiliki kecepatan yang diskrit
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
49
sebesar 1100 m/s. sedangkan pada lapisan batuan kedua didapatkan cepat
rambat gelombang P pada batuan sebesar 2744,3 m/s
V = 2744,3 m/s
V = 1100 m/s
Gambar 23. Time term model atau model inversi BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
V = 2744,3 m/s
V = 1100 m/s
Gambar 24. Reciprocal model atau model forward BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
50
Dengan menggunakan tomografi, penulis juga mendapatkan refraktor
pada kedalaman sekitar 10 meter. Refraktor ini ditandai dengan batas antara
lapisan berwarna hijau dengan lapisan berwarna merah jambu. Lapisan
pertama berada pada kedalaman kurang dari 6 meter dengan interval cepat
rambat gelombang P antara 1009 m/s hingga 1279 m/s. lapisan kedua
berada pada kedalaman 6 hingga 10 meter. Lapisan kedua ini memiliki
interval cepat rambat gelombang P antara 1279 m/s hingga 1954 m/s.
sedangkan lapisan ketiga berada pada kedalaman lebih dari 10 meter.
Gelombang P merambat pada lapisan ini dengan kecepatan lebih dari 2764
m/s. Lapisan pertama dan kedua berada pada interval cepat rambat
gelombang P pada medium clay. Sedangkan lapisan ketiga berada pada
interval cepat rambat gelombang P pada medium sandstone dan shale.
Gelombang P merambat pada lapisan sandstone dan shale dengan
kecepatan antara 2000 m/s hingga 4500 m/s (Tabel 2).
Gambar 25 Tomografi BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
51
Berdasarkan data klasifikasi kekerasan material bumi (USDA, 2002),
lapisan pertama berada pada tingkat kekerasan stiff cohesive soil hingga very
soft rock. Lapisan kedua dengan kedalaman antara 6 hingga 10 meter
memiliki tingkat kekerasan very soft rock hingga moderately soft rock.
Lapisan ketiga dengan kedalaman lebih dari 10 meter memiliki tingkat
kekerasan hard rock (Lampiran 11).
Dengan mengetahui tingkat kekerasan (hardness) suatu lapisan
batuan bawah permukaan maka dapat pula diketahui mudah atau tidaknya
suatu lapisan batuan digali (excavatability) dan peralatan yang dibutuhkan
untuk menggali. Peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan penggalian
pada lapisan pertama harus memiliki minimal 100 hp (horse power) atau
setara dengan 74,5 KiloWatt. Penggalian lapisan kedua membutuhkan
Jarak (meter)
Gambar 26 Tingkat kekerasan batuan BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
52
tenaga minimal 150 hp atau setara dengan 110 KiloWatt. Penggalian lapisan
ketiga membutuhkan tenaga minimal 500 hp atau setara dengan
372 KiloWatt (Lampiran 11).
4.1.3. Interpretasi Terpadu Data BW17 dengan Data Sumur
Dengan menggabungkan model perlapisan batuan bawah permukaan
BW 17 dengan menggunakan jarak antar geophone 3 meter dan 5 meter,
penulis dapat melakukan interpretasi terpadu dengan data sumur bor. Penulis
menginterpretasi data BW 17 dengan jarak antar geophone 3 meter dan 5
meter menjadi empat lapisan berdasarkan tingkat kekerasan batuannya (lihat
lampiran 11). Lapisan pertama berada pada kedalaman kurang dari 2 meter
memiliki tingkat kekerasan very soft soil – firm cohesive soil, lapisan kedua
dengan ketebalan 4 meter yang berada pada kedalaman 2 hingga 6 memiliki
tingkat kekerasan stiff cohesive soil – very soft rock. Lapisan ketiga berada
pada kedalaman 6 hingga 10 meter memiliki tingkat kekerasan very soft rock
– moderately soft rock.
Berdasarkan jenis batuannya, penulis menginterpretasikan terdapat 3
lapisan batuan. Lapisan pertama berada pada kedalaman kurang dari 2
meter diinterpretasikan sebagai top soil, lapisan kedua berada pada
kedalaman 2 hingga 10 meter diinterpretasikan sebagai lapisan clay dan
lapisan ketiga dengan kedalaman lebih dari 10 m diinterpretasikan sebagai
clay dengan tingkat kekerasan tinggi.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
53
Gambar 28 . Lithologi BW17 (Rosid & Kepic, 2005)
Gambar 27. Peta tingkat kekerasan batuan BW17 terpadu
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
54
Hal ini tidak terlalu berbeda dengan data sumur bor. Pada data sumur
bor didapatkan pada kedalaman kurang dari 3 meter diinterpretasikan
sebagai clay / laterate yang sangat kasar dengan warna cokelat tua, lapisan
kedua berada pada kedalaman 3 hingga 9 meter yang diinterpretasikan clay /
laterate yang mengandung jejak pasir yang bagus dengan warna abu-abu
terang. Lapisan ketiga berada pada kedalaman 9 hingga 12 meter yang
diinterpretasikan sebagai clay yang mengandung pasir mulai dari yang bagus
hingga yang berbutir kasar. Lapisan keempat berada pada kedalaman 12
hingga 15 meter yang diinterpretasikan sebagai clay keras yang memiliki
warna abu-abu gelap. Pada lapisan ini masih terdapat laterate 15% dan
sangat sedikit sekali pasir (Tabel 3).
Berdasarkan peta tingkat kekerasan batuan dan data sumur bor,
penulis mencoba untuk memadukan interpretasi data seismik refraksi dengan
data sumur bor. Lapisan pertama yang memiliki tingkat kekerasan very soft
soil – firm cohesive soil merupakan lapisan clay yang mengandung laterate
yang memiliki butiran sangat kasar dan berwarna cokelat tua. Lapisan kedua
yang memiliki tingkat kekerasan stiff cohesive soil – very soft rock merupakan
lapisan clay ber-laterate yang mengandung jejak pasir mulai dari yang bagus
dengan warna abu-abu terang. Lapisan ketiga yang memiliki tingkat
kekerasan very soft rock hingga moderately soft rock merupakan lapisan clay
yang keras (Gambar 27).
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
55
4.2 Interpretasi Data Seismik Refraksi Lokasi BW 27
Pada lokasi ini, jarak antar geophone yang digunakan adalah 5 meter
sedangkan jarak antara 2 shot point terjauh adalah 90 meter. Refraktor pada
lokasi ini berada pada kedalaman sekitar 14 meter dari permukaan bumi.
Model inversi maupun pemodelan forward terdapat perbedaan yang tidak
signifikan dalam menentukan kedalaman refraktor. Dengan menggunakan
model inversi dan model forward didapatkan model perlapisan batuan yang
diskrit. Lapisan pertama berada pada kedalaman hingga 14 meter.
Gelombang P pada lapisan ini merambat dengan kecepatan sekitar 600
m/s. Lapisan kedua berada pada kedalaman lebih dari 14 meter. Gelombang
P merambat pada lapisan ini dengan kecepatan sekitar 1502 m/s. lapisan
pertama sangat tebal dan memiliki nilai kecepatan yang sangat kecil. Hal ini
Gambar 29. Time term model atau model inversi BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
V = 1502 m/s
V = 600 m/s
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
56
bukan menunjukkan kedalaman weathering layer atau top soil hingga 14
meter, akan tetapi berkaitan dengan adanya batuan yang memiliki porositas
tinggi. Nilai porositas yang tinggi ini menyebabkan besarnya densitas batuan
menjadi rendah. Rendahnya nilai densitas akan mempengaruhi cepat rambat
gelombang P pada lapisan tersebut karena besar kecepatan gelombang P
bergantung pada densitas dan elastisitas.
Untuk mendapatkan hasil pemetaan yang lebih baik, penulis
melakukan tomografi. Dengan menggunakan tomografi, adanya refraktor
ditandai dengan warna kuning. Sesuai dengan model inversi ataupun model
forward. Adanya refraktor pada tomografi juga terdapat pada kedalaman
sekitar 14 meter. Dengan menggunakan tomografi, penulis
menginterpretasikan terdapat 3 lapisan batuan. lapisan pertama berada pada
Gambar 30. Reciprocal model atau model forward BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
V = 1502 m/s
V = 600 m/s
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
57
kedalaman kurang dari 2 meter. Pada lapisan ini, gelombang P merambat
dengan kecepatan antara 480 m/s hingga 536 m/s. Lapisan kedua berada
pada kedalaman 2 hingga 14 meter. Gelombang P merambat pada lapisan ini
dengan kecepatan antara 647 m/s hingga 924 m/s. lapisan ketiga memiliki
kedalaman lebih dari 14 meter. Pada lapisan ini, gelombang P merambat
dengan kecepatan lebih dari 1258 m/s
Lapisan pertama dengan ketebalan sekitar 2 meter diinterpretasikan
sebagai top soil . lapisan top soil ini berukuran sangat kasar atau memiliki
ukuran butiran yang besar. Hal ini disebabkan karena data seismik yang
didapat memiliki noise yang besar selain itu signal tidak begitu terlihat. Top
soil yang kasar atau memiliki butiran yang besar akan memiliki porositas yang
besar. Porositas yang besar dan tingkat kepadatan batuan yang rendah
Gambar 31 Tomografi BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
58
menyebabkan energi seismik diabsorbsi pada lapisan tersebut sehingga
menyebabkan signal tidak terlalu terlihat. Noise yang besar pada daerah ini
disebabkan adanya pergerakan butiran batuan pada lapisan ini. Maksudnya,
ketika ada pergerakan pohon atau angin maka akan terjadi deformasi pada
lapisan batuan. Adanya deformasi ini memaksa butiran batuan yang berada
pada lapisan batuan berusaha mencari tempat yang lebih rendah atau
mengisi kekosongan pada rongga antar batuan. semakin besar ukuran
butiran batuan maka akan menyebabkan semakin banyak kemungkinan
adanya pori-pori. Semakin banyaknya pori-pori maka semakin banyak
kemungkinan bagi batuan untuk bergerak mengisi kekosongan tersebut.
Lapisan kedua berada pada kedalaman antara 2 hingga 14 meter.
Lapisan ini berada dalam range kecepatan sand atau pasir. Penulis mencoba
untuk menginterpretasikan lapisan kedua sebagai siltstone. Penulis tidak
memiliki data kecepatan rambat gelombang P dalam Siltstone, tetapi penulis
memiliki data kecepatan rambat gelombang P dalam sand dan clay. Ukuran
butiran siltstone lebih besar dari ukuran butiran clay tetapi lebih kecil dari
ukuran butiran sand. Dengan mengetahui ukuran butiran ini, penulis dapat
memperkirakan bahwa kecepatan rambat gelombang P pada lapisan siltstone
lebih besar dari cepat rambat gelombang P pada sand tetapi lebih kecil dari
cepat rambat gelombang P pada clay. Sehingga penulis berkesimpulan
bahwa lapisan kedua merupakan lapisan siltstone.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
59
Lapisan ketiga berada pada kedalaman lebih dari 14 meter berada
dalam interval kecepatan rambat gelombang P pada clay sehingga penulis
menginterpretasikan lapisan ketiga sebagai lapisan clay.
Berdasarkan tingkat kekerasan batuan (Lampiran 11), lapisan pertama
memiliki tingkat kekerasan batuan very soft soil hingga firm cohesive soil.
Sedangkan lapisan kedua dan ketiga berada dalam tingkat kekerasan batuan
stiff cohesive soil hingga very soft rock.
Berdasarkan data lithologi dengan menggunakan sumur bor
didapatkan secara umum, lapisan pertama berada pada kedalaman hingga 2
meter terdapat lapisan siltstone yang mengandung kerikil (gravel). Lapisan
kedua berada pada kedalaman 2 hingga 5 meter diinterpretasikan sebagai
siltstone. Lapisan ketiga dengan kedalaman 5 hingga 13 meter
Gambar 32 Tingkat kekerasan batuan BW27
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
60
diinterpretasikan sebagai clay. Lapisan keempat dengan interval kedalaman
antara 13 hingga 14 meter diinterpretasikan sebagai batubara (coal). Lapisan
kelima dengan kedalaman antara 14 hingga 17,5 meter diinterpretasikan
sebagai clay yang memiliki plastisitas rendah dan sangat kaku.
Gambar 33. Lithologi BW 27 (Rosid, 2007)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
61
Berdasarkan interpretasi terpadu data seismik dan sumur bor, penulis
membuat kesimpulan lapisan pertama berada pada kedalaman hingga 2
meter dari permukaan bumi diinterpretasikan sebagai lapisan siltstone yang
memiliki kerikil. Lapisan ini memiliki tingkat kekerasan stiff cohesive soil
hingga very soft rock. Lapisan kedua dengan kedalaman antara 2 hingga 14
meter diinterpretasikan sebagai lapisan clay yang bercampur dengan
siltstone dengan tingkat kekerasan batuan very soft rock hingga moderately
soft rock. Lapisan ketiga dengan kedalaman 14 hingga 17,5 meter
diinterpretasikan sebagai lapisan clay dengan kekakuan tinggi dan plastisitas
rendah (gambar 32). Lapisan ini memiliki tingkat kekerasan very soft rock
hingga moderately soft rock. Sehingga untuk menggali hingga kedalaman 14
meter membutuhkan tenaga minimal 100 hp atau sekitar 372,8 KiloWatt
(Lampiran 11).
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
62
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian, penulis mendapatkan kesimpulan bahwa :
1. Data seismik refraksi di wilayah BW 17 yang memiliki sedikit noise dan
wilayah BW 27 yang memiliki relatif banyak noise dapat diolah datanya
selama first break atau first arrival time masih dapat dilihat. Pengolahan
data ini berhasil dilakukan dengan menggunakan software ReflexW.
2. Perlapisan batuan bawah permukaan untuk lokasi BW 17 dan BW 27
dapat dideteksi dengan menggunakan metode seismik refraksi. Model
perlapisan batuan bawah permukaan yang dihasilkan berupa model
inversi dan model forward yang memberikan gambaran kecepatan yang
diskrit pada setiap lapisan batuan serta model tomografi yang
memberikan gambaran kecepatan yang kontinu (nonlinear atau tidak
diskrit) pada setiap lapisan. Baik model inversi, forward ataupun
tomografi menunjukkan bahwa dengan bertambahnya kedalaman maka
semakin besar kecepatannya. Semakin besar kecepatan gelombang P
pada setiap lapisan batuan menunjukkan semakin kompak suatu
lapisan batuan. semakin kompak suatu lapisan batuan maka semakin
tinggi tingkat kekerasan batuan tersebut.
.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
63
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, penulis mencoba untuk memberikan
beberapa usulan berkaitan dengan seismik refraksi, diantaranya :
1. Sebelum melakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan
terhadap noise yang ada sehingga dapat diperkirakan besar sumber
seismik yang harus digunakan. Karena jika first arrival time tidak terlihat
maka data tidak dapat diolah kecuali jenis noise diketahui dan dapat
dihilangkan sehingga first arrival time dapat terlihat.
2. Untuk mendapatkan gambaran lapisan batuan bawah permukaan yang
optimal secara lateral maka shot point pertama dan shot point terakhir
berada di luar rangkaian geophone atau tidak diletakkan diantara dua
geophone. Hal ini dilakukan agar gambaran lapisan batuan bawah
permukaan yang dihasilkan dengan menggunakan komputer dimulai
tepat di bawah geophone pertama dan berakhir di bawah geophone
terakhir.
3. Untuk mendapatkan gambaran lapisan batuan bawah permukaan yang
optimal secara vertikal maka jarak shot point pertama dan shot point
terakhir diperbesar begitu juga dengan jarak antar geophone. Besar
kecilnya jarak tersebut harus tetap memperhitungkan energi sumber
seismiknya agar gelombang yang berasal dari sumber seismik tersebut
dapat mencapai geophone terakhir.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
64
REFERENSI
Burger, H. R.,1992, Exploration geophysics of the Shallow Subsurface,
Prentice Hall P T R.
Dibiase, R., 2005, Seismic Refraction Analysis of Sediment Fill in Cyclone
Graben, Needles District, Canyonlands National Park : 18th Annual
Keck Symposium.
Djuhana, D., 2005, Panduan Pengukuran Seismik Refraksi, Depok :
Laboratorium Geofisika Universitas Indonesia.
Dobrin, M. B., & Savit, C. H., 1988, Introduction To Geophysical Prospecting,
Newyork : McGraw-Hill, Inc
Dunn, I. S.,1992, Dasar-dasar Analisis Geoteknik, IKIP Semarang Press.
Leeds, D. K., 2002, Repeatability of Pre- and Post-Excavation Seismic
Refraction Data at the New Benicia-Martinez Bridge Toll Plaza,
Northern California : Geophysics and Geology Branch, California
Department of Transportation.
Rosid, M. S. dan Kepic, A. W., 2005, Hydrogeological Mapping Using The
Seismo Electric Method, Exploration Geophysics, 36, 245-249.
Rosid, M. S., 2007, Groundwater Investigation Using The Seismo Electric
Method, Ph.D Thesis, Curtin University.
Sandmeier, K. J., 2006, Reflexw 4.0 , Program for The Processing of Seismic,
Acoustic or electromagnetic reflection, refraction and transmission
Data, Germany : Sandmeier, Inc.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
65
Sheriff, R. E. dan Geldart, L. P., 1995, Exploration Seismology, New York :
Cambridge University Press.
Susilawati, 2004. Seismik Refraksi (Dasar Teori dan Akuisisi Data), USU
digital Library.
Telford, W. M., Geldart, L. P., and Sheriff, R. E., 1990, Applied Geophysics,
2nd ed, Cambridge University Press.
United States Department Of Agriculture (USDA), 2002, Rock Material Field,
Chapter 12 of Part 631 Of The National Engineering Handbook,
Washington, DC : Natural Resources Conservation Service.
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
66
Lampiran 1 : Data Analisa Kecepatan BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 3 m
Gambar 1a. Data analisa kecepatan FILE0134 bagian kanan shot point
Gambar 1b. Data analisa kecepatan FILE0134 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
67
Gambar 1d. Data analisa kecepatan FILE0129 bagian kiri shot point
Gambar 1c. Data analisa kecepatan FILE0129 bagian kanan shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
68
Gambar 1e. Data analisa kecepatan FILE0118 bagian kanan shot point
Gambar 1f. Data analisa kecepatan FILE0118 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
69
Gambar 1g. Data analisa kecepatan FILE0125 bagian kanan shot point
Gambar 1h. Data analisa kecepatan FILE0125 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
70
Gambar 1i. Data analisa kecepatan FILE0130 bagian kanan shot point
Gambar 1j. Data analisa kecepatan FILE0130 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
71
Lampiran 2 : Data Picking First Arrival Time BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 3m
Gambar 2a.Data picking first arrival time FILE0134
Gambar 2b. Data picking first arrival time FILE0129
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
72
Gambar 2d. Data picking first arrival time FILE0125
Gambar 2c. Data picking first arrival time FILE0118
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
73
Gambar 2e. Data picking first arrival time FILE0130
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
74
Lampiran 3 : Model Lapisan Batuan Bawah Permukaan BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 3 m
V = 1506,8 m/s
V = 1979,7 m/s
V = 600 m/s
Gambar 3a. Time term model atau model inversi BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
V = 1979,7 m/s
V = 1506,8 m/s
V = 600 m/s
Gambar 3b. Reciprocal model atau model forward BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
75
Jarak (meter)
Gambar 3c Tomografi BW17 dengan jarak antar geophone 3 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
76
Lampiran 4 : Data Analisa Kecepatan BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 5 m
Gambar 4a. Data analisa kecepatan FILE0037 bagian kiri shot point
Gambar 4b. Data analisa kecepatan FILE0040 bagian kanan shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
77
Lampiran 5 : Data Picking First Arrival Time BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 5 m
Gambar 5a. Data picking first arrival time FILE0037
Gambar 5b. Data picking first arrival time FILE0040
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
78
Lampiran 6 : Model Lapisan Batuan Bawah Permukaan BW17
Dengan Jarak Antar Geophone 5 m
V = 2744,3 m/s
V = 1100 m/s
Gambar 6a. Time term model atau model inversi BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
V = 2744,3 m/s
V = 1100 m/s
Gambar 6b. Reciprocal model atau model forward BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
79
Jarak (meter)
Gambar 6c. Tomografi BW17 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
80
Lampiran 7 : Data Analisa Kecepatan BW 27
Dengan Jarak Antar Geophone 5 m
Gambar 7a. Data analisa kecepatan FILE0181 bagian kanan shot point
Gambar 7b. Data analisa kecepatan FILE0181 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
81
Gambar 7c. Data analisa kecepatan FILE0177 bagian kanan shot point
Gambar 7d. Data analisa kecepatan FILE0177 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
82
Gambar 7e. Data analisa kecepatan FILE0172 bagian kanan shot point
Gambar 7f. Data analisa kecepatan FILE0172 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
83
Gambar 7g. Data analisa kecepatan FILE0167 bagian kanan shot point
Gambar 7h. Data analisa kecepatan FILE0167 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
84
Gambar 7i. Data analisa kecepatan FILE0163 bagian kanan shot point
Gambar 7j. Data analisa kecepatan FILE0163 bagian kiri shot point
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
85
Lampiran 8 : Data Picking First Arrival Time BW27
Dengan Jarak Antar Geophone 5 m
Gambar 8a. Data picking first arrival time FILE0181
Gambar 8b. Data picking first arrival time FILE0177
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
86
Gambar 8c. Data picking first arrival time FILE0172
Gambar 8d. Data picking first arrival time FILE0167
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
87
Gambar 8e. Data picking first arrival time FILE0163
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
88
Lampiran 9 : Model Lapisan Batuan Bawah Permukaan BW27
dengan Jarak Antar Geophone 5 m
Gambar 9a. Time term model atau model inversi BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
Gambar 9b. Reciprocal model atau model forward BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
89
Gambar 9c Tomografi BW27 dengan jarak antar geophone 5 meter
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
90
Lampiran 10 : Data Lithologi
Tabel 3. Lithologi BW 17 (Rosid & Kepic, 2005)
Depth (m) Description
0 - 3 CLAY/LATERITE. Dark reddish brown (10R, 5/4). Laterite
very coarse, angular grains.
3 – 9 CLAY/LATERITE. Moderate orange pink ( 10R, 7/4) to light
grey (N7). Clay contains trace of fine sand.
9 – 12 CLAY/SAND. Light to medium grey (N7 to N5). Sand fine to
coarse grained, sub-rounded to sub-angular, quartz and
feldspar (30%).
12 – 15 CLAY. Dark grey (N5), clay hard, 5% laterite present, minor
sand.
Gambar 10a. Lithologi BW17 (Rosid & Kepic, 2005)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
91
Gambar 10b. Lithologi BW 27 (Rosid, 2007)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
92
Depth (m) Description
0 – 1 CLAY/GRAVEL. Greyish orange (10YR 7/4), soft, moderate
plasticity clay, with 2-30mm lateritic gravels, minor medium
grained, sub angular quartz sands.
1 – 2 SILTSTONE/GRAVEL. Very pale orange (10YR 7/4), very
fine, moderately cemented, white siltstone with 2-30mm
lateritic gravels.
2 – 3 SILTSTONE/SILT. White (N9), moderately cemented, white
silt and siltstones.
3 – 5 SILTSTONE/SILT/CLAY. Light grey (N7), moderately
cemented, white silt and siltstone with light grey, stiff, low
plasticity clays.
5 – 6 CLAY/SILT. Moderate red (5R 5/4), very stiff, low plasticity,
red-brown clays with silts.
6 – 7 CLAY. Dark grey (N3), soft, moderate plasticity, mottled.
7 – 8 SILT and CLAY. Pale brown (5YR 5/2), soft, very low
plasticity clay, very silty.
8 – 9.5 CLAY. Dusky yellowish brown (10YR 2/2), very stiff, low
plasticity.
9.5 – 11 SILT and CLAY. Moderate brown (5YR 4/4), soft, low
plasticity, very silty.
11 – 12 SILT and CLAY. Dusky yellowish brown (10YR 2/2), soft,
low plasticity, very silty, minor coal band (Black N1).
12 – 13 CLAY. Dusky yellowish brown (10YR 2/2), very stiff, low
plasticity.
13 – 14 COAL. Black (N1), silty, minor pyrites.
14 – 17.5 CLAY. Greyish Black (N2), very stiff, low plasticity.
Tabel 4. Tabel Lithologi BW 27 (Rosid, 2007)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
93
Lampiran 11: Sistem Klasifikasi Material Batuan
Tabel 6. Karakteristik penggalian (excavation characteristics) (USDA, 2002)
Tabel 5. Hydraulic eradibility in earth spillway (USDA, 2002)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
94
Tabel 8. Stabilitas massa batuan (USDA, 2002)
Tabel 7. Kualitas konstruksi (USDA, 2002)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
95
Tabel 9. Transmisi fluida (USDA, 2002)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
96
Tabel 10. Koralasi berbagai indikator excavatabilitas material bumi (USDA, 2002)
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
97
Lampiran 12. Contoh pengolahan data BW17 (5 meter) dengan excell
Gambar 12a. Analisa kecepatan lapisan pertama FILE0037
Gambar 12b. Analisa kecepatan lapisan kedua FILE0037
y = 0,8711x + 0,1994
05
101520253035
0 10 20 30 40
offset (m)
wak
tu (m
s)
V1 = 1147 m/s
y = 0,3576x + 17,282
01020304050607080
0 50 100 150
offset (m)
wak
tu (m
s)
V2 = 2796 m/s
mxx
vvvvth i 878,10
114727962
279611471000
282,17
2 2221
22
21 =−
=−
=
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008
98
Lampiran 13. Contoh pengolahan data BW27 (5 meter) dengan excell
Gambar 13a. Analisa kecepatan lapisan pertama FILE0181
Gambar 13b. Analisa kecepatan lapisan kedua FILE0181
y = 1,5717x - 18,688
01020304050607080
0 20 40 60
offset (m)
wak
tu (m
s)
V1=636 m/s
y = 0,663x + 35,292
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
offset (m)
wak
tu (m
s)
V2=1508 m/s
mxx
vvvvth i 383,12
63615082
15086361000
292,35
2 2221
22
21 =−
=−
=
Pemetaan tingkat..., Budi Setiawan, FMIPA UI, 2008