Gambar 1.1 Cincin Newton didesain interferensi optik yang menunjukkan interferensi optik pada lensa udara dan udara kaca (Schuster, 2008).

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Telah lama ilmuwan menggunakan interferensi gelombang cahaya untuk mengakses sifat-sifat optik misalnya ketebalan lensa, geometri lensa, dan indeks bias lensa. Salah satu peristiwa interferensi pada optik adalah cincin Newton (Schuster, 2008). Pada cincin Newton terjadi interferensi yang dihasilkan dari refleksi cahaya antara dua ruang berbeda, yaitu lensa udara (ABA) dan udara kaca (ACA), yang menghasilkan pola lingkaran gelap dan terang yang tampak secara visual pada gambar 1.1. Oleh Schuster (2008), pola gelap (interferensi destruktif) terjadi jika kedua gelombang cahaya mempunyai beda fase Adapun pola terang (interferensi konstruktif) terjadi jika kedua gelombang cahaya sefase atau beda fasenya 0. Terbentuknya pola gelap dan terang pada cincin Newton ini mengindikasikan geometri lensa. Gambar 1.1 Cincin Newton didesain interferensi optik yang menunjukkan interferensi optik pada lensa udara dan udara kaca (Schuster, 2008). 1

2 2 Analogi interferensi pada optik tersebut diadaptasi untuk aplikasi di seismik yang dikenal dengan inteferometri seismik. Inteferometri seismik berguna untuk mengestimasi secara detail struktur bawah permukaan bumi dengan menganalisis pola-pola gelombang seismik yaitu pola konstruktif dan pola destruktif. Pola konstruktif ini didapat dengan mengkorelasi dan menjumlahkan antara gelombang yang terekam di stasiun satu dengan stasiun lainnya (Schuster, 2008) seperti gambar (1.2). Gambar 1.2 menggambarkan penjalaran gelombang seismik pada model bumi yang terekam di atas lensa pasir dengan lapisan penutup yang kompleks. Gambar 1.2.(a) menunjukkan event pada tiap seismogram, meliputi refleksi dari atas dan bawah lensa pasir. Gambar 1.2.b) menunjukkan penggeseran event-event dengan menghilangkan waktu tak beraturan sehingga menunjukkan geometri pada lensa pasir yang mirip dalam eksplorasi pada geofisika. Gambar 1.2. Seismogram refleksi jarak nol di atas lensa pasir dengan lapisan penutup kompleks. b) seismogram refleksi digeser dengan membuang waktu tak beraturan (Schuster, 2008). Salah satu metode geofisika yang umum digunakan untuk mengetahui struktur bawah permukaan bumi yaitu metode seismik aktif. Namun metode

3 3 seismik aktif memerlukan biaya yang tidak murah karena menggunakan sumber getaran gelombangnya dibuat oleh manusia. Selain itu, jika terjadi kesalahan interpretasi maka akan menyebabkan kerugian yang besar (Zakiyyan, dkk., 2016). Untuk meminimalisir kesalahan tersebut, maka dikembangkanlah metode alternatif yaitu interferometri seismik. Interferometri seismik merupakan sebuah teknologi baru yang dapat mengetahui bawah permukaan bumi seperti seismik aktif (Draganov, dkk., 2009). Sumber dari interferometri seismik berupa sumber dari alam yang jumlahnya tanpa batas (ambient noise) atau disebut seismik pasif sehingga mempunyai nilai ekonomis yang lebih rendah daripada seismik aktif (Schuster, dkk., 2004). Menurut Wapenaar, dkk., (2010), aplikasi interferometri seismik ada dua, yaitu untuk kasus sederhana dan kasus yang kompleks. Pada studi kasus sederhana, gelombang seismik yang menjalar pada medium homogen disebut interferometri gelombang langsung. Sedangkan pada studi kasus yang kompleks, gelombang seismik menjalar pada medium heterogen yang menggambarkan reflektor bawah permukaan, disebut interferometri gelombang pantul. Analisis interferometri gelombang pantul dilakukan dengan cara membandingkan respon refleksi antara seismik aktif dengan interferometri seismik pasif. Dalam mengaplikasikan interferometri seismik dapat menggunakan data sintetik yang dihasilkan dari pendekatan numerik. Cara ini digunakan karena dalam beberapa penelitian mengenai penjalaran seismik pada kasus-kasus tertentu sulit diselesaikan secara analitis. Pendekatan numerik merupakan pendekatan yang efisien dalam menyelesaikan simulasi penjalaran gelombang pada medium elastik. Salah satu metode numerik yang digunakan untuk menyelesaikan berbagai macam kasus dalam hal perambatan gelombang seismik dalam medium bumi, yaitu metode numerik beda hingga. Yee (1996) menjelaskan bahwa metode numerik beda hingga merupakan metode yang menggunakan turunan parsial dari persamaan gelombang dengan menghasilkan algoritma pemodelan yang sederhana dalam bentuk grid persegi.

4 4 Beberapa kajian pemodelan numerik terkait interferometri seismik sudah banyak dilakukan diantaranya, oleh Draganov, dkk. (2009), Wapenaar, dkk. (2010), dan Thorbecke dan Draganov (2011). Dari beberapa penelitian yang sudah dilakukan belum ada yang melakukan analisis interferometri seismik. Analisis interferometri seismik menjadi hal yang menarik untuk dilakukan dalam penelitian ini Perumusan Masalah 1. Bagaimanakah analisis kecepatan medium pada interferometri gelombang langsung dengan pemodelan numerik beda hingga? 2. Bagaimanakah pengujian secara visual pada interferometri gelombang pantul dengan pemodelan numerik beda hingga? 3. Bagaimana pengujian secara kuantitatif pada interferometri seismik pasif dan seismik aktif dengan pemodelan numerik beda hingga? 1.3. Batasan Masalah Dalam penelitian ini dilakukan analisis perbandingan secara kuantitatif yang meliputi perhitungan analitik kecepatan medium pada interferometri gelombang langsung, pengujian secara visual pola refleksi yang dihasilkan pada interferometri gelombang pantul, dan analisis kuantitatif berdasarkan nilai misfit waktu tiba gelombang P dan kemiripan sinyal pada interferometri seismik pasif dan seismik aktif Tujuan Penelitian Dari latar belakang masalah yang dipaparkan, maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Melakukan analisis kecepatan medium pada interferometri gelombang langsung dengan pemodelan numerik beda hingga. 2. Melakukan pengujian secara visual pada interferometri gelombang pantul dengan pemodelan numerik beda hingga.

5 5 3. Melakukan pengujian secara kuantitatif pada interferometri seismik pasif dan seismik aktif dengan pemodelan numerik beda hingga Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi dan memberikan kemudahan bagi penelitian berikutnya dalam mengkaji sinyal dari aplikasi interferometri seismik.