MATERI KULIAH GEOFISIKA EKSPLORASI (GS7442P) T. GEOLOGI STTNAS YOGYAKARTA

Transkripsi

1 MATERI KULIAH GEOFISIKA EKSPLORASI (GS7442P) T. GEOLOGI STTNAS YOGYAKARTA

2 METODE SEISMIK Metode geofisika yang memberikan informasi mengenai perubahan sifat elastis batuan berdasarkan pada kecepatan dan sifat gelombang

3 Dasar dikembangkannya metode seismik : GEMPABUMI Pada tahun 1846 : Robert Mallet melakukan eksperimen dengan membuat getaran dari ledakan bahan peledak GEMPABUMI : GETARAN DALAM BUMI YANG TERJADI SEBAGAI AKIBAT DARI TERLEPASNYA ENERGI YANG TERKUMPUL SECARA TIBA-TIBA DALAM BATUAN YANG MENGALAMI DEFORMASI 1. GEMPA TEKTONIK 2. GEMPA VOLKANIK 3. GEMPA SEBAGAI AKIBAT RUNTUHAN SEPERTI : GERAK TANAH (LONGSOR) ATAU AMBLESAN YANG BIASA TERJADI DI DAERAH-2 PENAMBANGAN DALAM) 4. GEMPA BUATAN SEPERTI LEDAKAN DINAMIT ATAU NUKLIR

4 AWAL ABAD 20, DICIPTAKAN ALAT UNTUK MENGUKUR CEPAT RAMBAT GELOMBANG, SEISMOGRAPH Measuring Earthquakes Science of seismology Use seismograph machine Produce a seismogram Measure P, S, (body-waves) and L (surface-waves)

5 Elastic Rebound Theory Friction impedes movement on fault plane Stress builds up in crust as plates move past each other stores energy. Amount energy stored = magnitude of earthquake Energy is released as fault finally ruptures earthquake Point of first rupture - focus of earthquake, epicentre is point on surface directly above focus

6 Kecepatan rambat gelombang pada batuan tidak selalu sama, tergantung pada : * jenis batuan * porositas * umur batuan * tekanan dsb

7 Macam-macam gelombang seismik 1. GELOMBANG DI DALAM LAPISAN BUMI a. gelombang longitudinal/gelombang primer/gelombang horisontal/compressional waves/p Gelombang ini bersifat : - arah getaran partikel sejajar dengan arah penjalaran gelombang - bergerak lebih cepat dan akan terakam pertama kali pada alat seismigraph (first to arrival time)

8 Kecepatan rambat gelombang longitudinal : = E. ( Vl k 2/3 2 )/( ) E : modulus young : modulus geser = E. ( 1 - )/(1-2 ) (1 + ) b. gelombang transversal/gelombang sekender/gelombang vertikal/shear waves/s Gelombang ini bersifat : Dimana : : rapat massa = E / 2 (1 + ) k = modulus benda k = E / 3 (1 2 ) - arah getaran partikel tegak lurus dengan arah penjalaran gelombang - bergerak lebih lamat dan akan terakam setelah gel P pada alat seismigraph (second to

9 Kecepatan rambat gelombang transversal : Vt = Vt = E. 1 / 2(1+ )

10 2. GELOMBANG PADA PERMUKAAN BUMI (SURFACE WAVE) a. gelombang rayleigh, bersifat : menjalar disepanjang benda padat elastik yang bebas Gerak partikel dalam bidang vertikal berbentuk elips Amplitudo berkurang terhadap kedalaman b. gelombang love, bersifat : - Gelombang permukaan yg hanya terjadi jika lapisan kecepatan rendah menutupi medium berkecepatan lebih tinggi (merambat pada batas formasi / litologi) - Gelombang menjalar dengan refraksi berkali-kali antara permukaan atas dan bawah lapisan dengan kecepatan rendah.

11 Gelombang Primer Gelombang Sekunder Arah perjalanan gelombang Arah pergerakan materi batuan (getaran) Gelombang Cinta Gelombang Rayleigh

12 Skema penjalaran gelombang gempabumi dari sumber ke permukaan

13 IND KERAK MANTEL INTI LUAR INTI DALAM

14 PEGUNUNGAN VULKANISMA 3. PROSES-2 YANG DIMOTORI ENERGI DARI DALAM BUMI KERAK MANTEL INTI LUAR INTI DALAM MERUBAH BENTUK STRUKTUR KULIT (KERAK) BUMI : 1.GEMPA BUMI 2.VULKANISMA 3.PEMBENTUKAN PEGUNUNGAN

15 Lempeng Eropa-Asia Lempeng Hindia-Australia Lempeng Pasifik

16

17

18 SLEMAN-YOGYAKARTA

19 Lokasi Pusat Gempabumi Yogyakarta : 27 Mei 2006 Jam 05:54:01 WIB Pusat : 8,007 LS 110,286 BT

20

21 Faktor yang mempengaruhi cepat /lambatnya penjalaran gelombang seismik : 1. Jenis dan macam batuan 2. Kedalaman : makin dalam dan makin rapat, maka gelombang elastis yang menjalar juga makin cepat 3. Porositas : makin porous batuan tersebut, maka gelombang yang melaluinya makin lambat 4. Umur batuan : semakin tua umur batuan, maka gelombang yang menjalar akan semakin cepat 5. Densitas batuan : makin besar densitasnya, maka gelombang yang menjalar juga semakin cepat

22 Beberapa hal yang perlu diperhatikan dari data seismik : 1. Ditampilkan dalam bentuk waktu bukan kedalaman 2. Ditampilkan dalam 2 D, padahal aslinya 3D 3. Tidak semua wavelet berasal dari data geologi, tetapi sebagian dari hasil prosesing

23 PENGAMBILAN DATA SEISMIK : 1. RECOGNISANCE 2. PEMILIHAN JALUR (LINE) 3. PEMASANGAN PATOK DAN PENGUKURAN TOPOGRAFI (KOORDINAT, ELEVASI, ARAH LINTASAN) 4. PEMBUATAN LUBANG DINAMIT (MELEWATI WEATRHERING ZONE/ ZONA LAPUK) 5. PEMASANGAN GEOPHON

24 Ada 2 metode pemasangan geophon : 1. FAN SHOOTING : kedudukan titik peledakan dan geophon tidak dalam 1 garis 2. LINE SHOOT/PROFIL SHOOT : titik peledakan dan geophon berada dalam 1 garis Akibat perbedaan jarak geophon terhadap titik tembak yang berbeda, mengakibatkan hasil rekaman seismik membentuk garis lengkung (parabolik) yang biasa disebut NMO (NORMAL MOVE OUT). Sehingga harus dilakukan koreksi dengan KOREKSI DINAMIK (NMO CORECTION)

25

26 Untuk mendapatkan rekaman seismik yang baik, maka dalam prosesing data bisa dialakukan dengan cara : 1. stacking velocities : penggabungan trace dengan tujuan mendapatkan trace yang lebih tajam dan bebas noise 2. statick correction : menghilangkan pengaruh topografi (elevasi), ketebalan zona lapuk, dan variasi kecepatan gelombang sesimik pada lapisan lapuk. 3. Deconvolution : mengurangi ground roll, memperbaiki bantuk wavelet yang kompleks akibat pengaruh noise

27 4. Migration : untuk mendapatkan reflektor pada posisi dan waktu pantul yang sebenarnya 5. Coherency filtering : menghilangkan sinyal yang inkoheren.

28

29

30

31

32

33 Beberapa hukum dasar geologi yang dipergunakan untuk interpretasi sesimik : 1. Hukum superposisi : pada suatu urutan lapisan batuan yang tidak terganggu, batuan yang lebih tua terdapat di bagian bawah batuan yang lebih muda 2. Hukum Uniformtarisme : proses yang dulu berlangsung, sampai sekarang masih terus berlangsung 3. Hukum Horisontal : batuan yang diendapkan pada suatu sistem pengendapan, pda mulanya keududukannya horisontal

34 Sebelum dilakukan interpretasi : 1. Periksa infromasi pada label 2. Cek skala 3. Plot posisi sumur 4. Pelajari velocity yang dipakai 5. Pilih reflektor yang dipakai 6. Ikat dengan garis lain dan diwarnai 7. Tandai struktur geologi yang ditemukan 8. Bangun sejarah geologinya 9. Pilih horison yang akan dipetakan 10. Buat peta

35 Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi. Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut : a. Anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain : 1. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda. 2. Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak. b. Anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah : 1. Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan setiap lapisan bumi akan terditeksi. 2. Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum Snellius dan prinsip Huygens. 3. Pada batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan di bawahnya. 4. Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

36 Hukum Snellius pada Gelombang Seismik Gelombang seismik yang melewati bidang batas antara dua medium dengan densitas dan kecepatan yang berbeda, maka sebagian gelombang tersebut akan dipantulkan (reflected) dan sebagian lagi akan dibiaskan (refracted). Jika suatu gelombang P melintasi bidang batas antara dua medium isotropik, maka gelombang tersebut sebagian dipantulkan sebagai gelombang P dan S dan sebagian dibiaskan sebagai gelombang P dan S

37 Metode seismik sering digunakan dalam eksplorasi hidrokarbon, batubara, pencarian airtanah (ground water), kedalaman serta karakterisasi permukaan batuan dasar (characterization bedrock surface), pemetaan patahan dan stratigrafi lainnya dbawah permukaan dan aplikasi geoteknik

38 Seismic stratigraphy dikembangkan oleh Vail et al, mula-mula di Carter Oil Company baru kemudian di Exxon, sekitar 1960an. Metoda ini dibuat sebagai aplikasi Sequence Stratigraphy dalam seismic interpretation. Perubahan sea level merupakan pengontrol utama bagi perkembangan sequence dalam teori ini. Baru tahun 1985, unsur perubahan tektonik diimplementasikan pada teori ini. Seismic stratigraphy biasanya dipakai lebih untuk skala regional dengan asumsi tektonik dan sea level change mempunyai pengaruh regional juga. Dengan demikian bisa dipakai untuk mengkorelasikan satu basin dengan basin lainnya. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui basin framework. Basin framework study biasanya dipakai untuk menentukan potential, petroleum habitat study, basin ranking, etc. Berbeda dengan seismik interpretasi yang umumnya dengan skala prospect/field. Tujuannya mengidentifikasi structure dan trap, kemudian dihitung volumenya. Detail seismic stratigraphy bisa dipakai untuk depositional environment study yang berlanjut ke reservoir prediction.

39 Dalam mempelajari seismik stratigrafi dan sequence stratigraphy ada istilah onlap, toplap dan downlap, erosional trancation. Pada model sequence stratigraphy milik Exxon (sering disebut "slug model"), - Onlap dapat terbentuk di atas sequence boundary, saat transgresi mulai terjadi dan muka air laut relatif naik. -Toplap dapat terbentuk di bawah sequence boundary atau pada bagian atas/awal progradasi, - Downlap dapat terbentuk di bagian bawah/ujung progradasi. - Erosional trancation

40 Bentuk-bentuk "lap-out" tersebut (onlap, toplap dan download) pertama kali dideskripsi dari data seismik (oleh para pakar seismic stratigraphy Exxon). Karena resolusi vertikal seismik pada waktu itu tidak diperhitungkan maka onlap, toplap dan downlap itu digambarkan "berhenti" pada sebuah "reflektor" lain (entah itu refleksi dari sequence boundary atau bidang lain). Padahal, jika resolusi vertikal seismik lebih tinggi, ada kemungkinan ujung onlap yang katanya berhenti pada sequence boundary/bidang onlap itu sebenarnya masih menerus ke atas (tapi tipis dan tidak dapat dibedakan di seismik yang resolusinya rendah).

41 Hidrokarbon (minyak dan gas) terdapat di dalam batuan sediment yang terbentuk dalam berbagai lingkungan pengendapan seperti channel sungai, sistem delta, kipas bawah laut (submarine fan), carbonate mound, dan reef. Batuan sedimen yang terbentuk pada berbagai lingkungan pengendapan tersebut dikenal dengan benda geologi. Terdapat 8 jenis bentuk eksternal benda geologi: sheet, sheet drape, wedge, bank, lens, mound, fan dan fill.

42 Gelombang seismik yang menembus dan terefleksikan kembali ke permukaan akan memberikan gambaran bentuk eksternal dan tekstur internal dari benda-benda geologi tersebut. Analisis bentuk eksternal dan tekstur internal benda geologi dari penampang rekaman seismik dikenal dengan analisa fasies seismik atau seismic facies analysis. Didalam analisis fasies seismik, batas dari benda-benda geologi diatas disebut dengan reflection terminations. Pemetaan reflection terminations merupakan kunci didalam analisis fasies seismik. Umumnya terminasi tesebut memiliki karakter refleksi yang kuat (amplitudo refleksi yang cukup dominan). Terdapat dua jenis batas benda geologi: batas atas dan batas bawah, selanjutnya istilah batas benda geologi tersebut dikenal dengan batas sekuen seismik (sequence seismic boundary),

43 Batas tersebut : erosional truncation dan top lap sebagai batas atas, Erosional Truncation atau dikenal dengan unconformity (ketidakselaraasan) diakibatkan oleh peristiwa erosi karena terekspos ke permukaan. Toplap diakibatkan karena tidak adanya peristiwa sedimentasi dan tidak ada peristiwa erosi. onlap dan downlap sebagai batas bawah. Onlap, pada lingkungan shelf (shelfal environment) disebabkan karena kenaikan muka air laut relatif, pada lingkungan laut dalam akibat sedimentasi yang perlahan, dan pada channel yang tererosi akibat low energy fill. Downlap, diakibatkan oleh sedimentasi yang cukup intensif.

44 Prinsip tekstur seismik

45 Parallel: disebabkan oleh pengendapan sedimen dengan rate yang seragam (uniform rate), atau pada paparan (shelf) dengan subsiden yang uniform atau sedimentasi pada stable basin plain. Subparallel: terbentuk pada zona pengisian, atau pada situasi yang terganggu oleh arus laut. Subparallel between parallel: terbentuk pada lingkungan tektonik yang stabil, atau mungkin fluvial plain dengan endapan berbutir sedang. Wavy parallel: terbentuk akibat lipatan kompresi dari lapisan parallel diatas permukaan detachment atau diapir atau sheet drape dengan endapan berbutir halus. Divergent: terbentuk akibat permukaan yang miring secara progresif selama proses sedimentasi.

46 Chaotic: pengendapan dengan energi tinggi (mounding, cut and fill channel) atau deformasi seteah proses sedimentasi (sesar, gerakan overpressure shale, dll.) Reflection free: batuan beku, kubah garam, interior reef tunggal. Local chaotic: slump (biasanya laut dalam) yang diakibatkan oleh gempabumi atau ketidakstabilan gravitasi, pengendapan terjadi dengan cepat.

47 Tekstur yang terprogradasi

48 Sigmoid: tekstur ini dapat terbentuk dengan suplai sediment yang cukup, kenaikan muka laut relatif cepat, rejim pengendapan energi rendah, seperti slope, umumnya sediment butir halus. Oblique tangential: suplai sediment yang cukup sampai besar, muka laut yang konstan seperti delta, sediment butir kasar pada delta plain, channel dan bars. Oblique parallel: oblique tangensial varian, sediment terpilah lebih baik. Complex: lidah delta dengan energi tinggi dengan slope terprogradasi dalam energi rendah. Shingled: terbentuk pada zona dangkal dengan energi rendah. Hummocky: terbentuk pada daerah dangkal tipikal antar delta

49 Tekstur Pengisian Channel

50 Onlap Fill: sedimentasi pada channel dengan energi relative rendah. Mounded Onlap Fill: sedimentasi dengan energi tinggi. Setidaknya terdapat dua tahap sedimentasi. Divergent Fill: shale prone yang terkompaksi dengan sedimenatsi energi rendah, juga sebagai tipikal tahap akhir dari pengisisan graben. Prograded Fill: transport sediment dari ujung atau pada lengkungan channel. Chaotic Fill: sedimenatsi pada channel dengan energi yang sangat tinggi. Complex Fill: terdapat perubahan arah sedimentasi atau perubahan aliran air.

51 Tekstur Karbonat

52 Reflection free Mound: patch reef atau pinnacle reef; strata menunjukkan sedimen miring yang lebih terkompaksi (mungkin shale). Pinnacle with Velocity Pull-Up: patch reef atau pinnacle reef, dengan pertumbuhan beberapa tahap (multi stage), mungkin cukup poros. Bank-Edge with Velocity Sag: Shelf edge reef dengan porositas yang sangat bagus, sediment penutupnya mungkin carbonate prone. Bank-Edge Prograding Slope: shelf edge reef yang bertumpuk, tertutup oleh klastik, mengalami perubahan suplai sediment.

53 Tekstur Mounded

54 Volcanic Mound: margin konvergen pada tahap awal; pusat aktivitas rifting pada rift basin Compound Fan Complex: superposisi dari berbagai kipas. Migrating wave: diakibatkan oleh arus laut, laut dalam.

55

56