Jurnal Gradien Vol.4 No.2 Juli 2008 : 337-34 Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Pantai Panjang Kota Bengkulu Dengan Metode Seismik Refraksi Refrizon, Suwarsono, Herno Yudiansyah Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Uniersitas Bengkulu, Indonesia Diterima 3 Juni 2008; Disetujui 20 Juni 2008 Abstrak - Penelitian ini dilakukan di Pantai Panjang Kota Bengkulu yang saat ini sedang dilakukan engembangan untuk usat wisata dan erdagangan. Telah mulai dilakukan embangunan gedung bertingkat sehingga dibutuhkan enoang ondasi yang kuat, mengingat Bengkulu adalah daerah rawan gema bumi. Penelitian ini bertujuan untuk mendaatkan informasi kondisi bawah ermukaan. Pada enelitian ini digunakan Metode Seismik Refraksi dan diolah dengan erhitungan Intercet Time. Pada enelitian ini didaatkan keceatan rambat gelombang P untuk laisan ertama 894 m/s samai 299 m/s, untuk laisan kedua 607 m/s samai 2230 m/s, dan untuk laisan ketiga 2095 m/s samai 3232 m/s. Berdasarkan keceatan tersebut laisan ertama diinterretasikan sebagai asir leas (sand loose) dengan ketebalan sekitar 3 m samai 5 m, laisan kedua lemung (clay) dengan ketebalan laisan 5 m samai 8 m, dan laisan ketiga batu asir (sandstone). Kata Kunci : Pantai Panjang, Metode Seismik, Intercet Time. Pendahuluan Kota Bengkulu meruakan daerah dataran rendah yang sebagian besar meruakan daerah esisir antai serta berbatasan langsung dengan Samudra Hindia. Daerah antai Kota Bengkulu, khususnya Pantai Panjang akan dikembangkan menjadi daerah usat wisata dan erdagangan. Saat ini telah dimulai embangunan hotel, restoran, temat hiburan, usat erbelanjaan dan lain sebagainya yang bangunannya umumnya bertingkat. Dalam endirian suatu bangunan sangat enting mengetahui jenis tanah/batuan dan kedalaman untuk erancangan embuatan fondasi yang akan menoang kekuatan bangunan tersebut. Jenis dan kedalaman laisan batuan/tanah ditentukan melalui suatu enyelidikan dengan metode geofisika. Untuk mendeteksi keadaan bawah ermukaan daat diterakan beberaa metode geofisika, diantaranya metodologi yang didasarkan ada karakter kelistrikan, kemagnetan mauun karakter fisik lainnya. Metode ini bisa dikelomokkan menjadi dua yaitu metode geofisika dinamis dan statis. Metode geofisika dinamis adalah dengan memberikan gangguan ke bumi seerti memberikan aliran listrik (ada metode geolistrik) atau memberikan getaran (ada metode seismik), untuk kemudian membaca reson yang diberikan bumi. Sedangkan ada metode statis (graity, geomagnet, VLF), tidak memberikan gangguan aaun. Penelitian ini menggunakan metode seismik refraksi, metode ini memanfaatkan enjalaran gelombang di bawah ermukaan dengan menggunakan sumber seismik. Metode seismik meruakan salah satu metode yang aling banyak digunakan dalam bidang geofisika ekslorasi. Disaming diakai untuk melokalisir keberadaan sumber daya alam, metode seismik khususnya metode seismik refraksi juga daat dialikasikan dalam bidang geoteknik (rekayasa) dan lingkungan. Prinsi dasar metode seismik adalah menganalisa reson dari enjalaran gelombang seismik yang merambat ada media elastik, sehingga gelombang seismik disebut juga gelombang elastik, karena osilasi artikel-artikel medium terjadi akibat interaksi antara gaya gangguan (gradien stress) melawan gaya-gaya elastik. Dari interaksi tersebut muncul gelombang longitudinal yang sering disebut gelombang P (ressure) dan gelombang transersal yang disebut juga gelombang S (shear) [5]. Gelombang ini akan direkam dalam fungsi waktu di dalam seismogram, dari data seismogram daat dibaca waktu dan amlitudo secara isual. Dengan mengetahui jarak antara masing-masing geohone ke sumber gelombang seismik, maka akan didaatkan besar keceatan berdasarkan kura trael time []. Berdasarkan nilai keceatan inilah daat dierkirakan struktur laisan
338 Refrizon / Jurnal Gradien Vol. 4 No. 2 Juli 2008 : 337-34 di bawah ermukaan. Untuk mengetahui kedalaman laisan daat digunakan beberaa metode erhitungan, ada enelitian ini digunakan metode erhitungan Intercet Time, yaitu metode erhitungan yang didasarkan ada titik otong antara gelombang antul dengan gelombang bias ada kura waktu terhada jarak geohone [4]. Gambar 2. Gelombang elastik saat menemui bidang batas dengan ρ berbeda Gambar. Gelombang datang ada sudut kritis dan gelombang antul Metode seismik refraksi ada dasarnya memanfaatkan gejala enjalaran gelombang yang terbiaskan ada bidang batas. Rambatan gelombang yang terbiaskan ada kondisi kritis akan menjalar di seanjang bidang batas. Setia titik ada bidang batas tersebut, sesuai dengan hukum Huygens, berfungsi sebagai sumber gelombang baru yang merambat ke segala arah, gelombang ini disebut sebagai headwaes, seerti yang ditunjukkan ada Gambar. Alikasi gelombang seismik refraksi dalam enentuan struktur bawah ermukaan berdasarkan waktu enjalaran gelombang ada tanah/batuan dari osisi sumber ke enerima ada berbagai jarak tertentu. Gelombang yang terjadi setelah usikan ertama (first break) saja yang dibutuhkan. Parameter jarak (off-set) dan waktu jalar berhubungan dengan ceat rambat gelombang dalam medium. Jadi dalam alikasi seismik refraksi untuk memodelkan struktur bawah ermukaan hanya usikan ertama atau trael time gelombang P saja yang digunakan karena gelombang ini yang ertama tercatat ada seismograh. Gelombang P (P-wae) meruakan gelombang longitudinal yang arah gerak artikel searah atau sejajar dengan arah erjalaran gelombang. Gelombang ini daat menjalar dalam segala medium (adat, cair mauun gas). Gelombang elastik yang menjalar dalam medium bumi, ada saat menemui bidang batas dengan elastisitas dan densitas yang berbeda, sebagian akan terantul dan sebagian lainnya akan terbiaskan. Bila yang datang adalah gelombang komresi (gelombang P) maka akan menghasilkan dua gelombang antul (P dan S) dan dua gelombang bias (P dan S), seerti ada Gambar 2. Dari eneraan hukum Snellius, maka untuk kasus ini dieroleh: sin i sin R sin R s s sin r 2 sin rs s2 Dengan R : sudut antul, r : sudut bias, : keceatan gelombang seismik, : arameter gelombang (slowness) Gambar 3. Hubungan jarak dengan trael time gelombang langsung, antul, dan bias Dalam metode seismik refraksi yang terenting adalah trael time ertama kali gelombang samai ke detektor (geohone). Dari kura waktu (T) terhada jarak (x) jelas untuk jarak geohone ke sumber yang relatif dekat, ()
Refrizon / Jurnal Gradien Vol. 4 No. 2 Juli 2008 : 337-34 339 gelombang langsung akan diterima lebih dulu dari ada gelombang antul dan bias. Sedangkan untuk jarak yang relatif jauh gelombang bias akan diterima lebih dulu. Jelas bahwa gelombang antul akan samai di titik enerima dalam waktu yang aling lama, seerti ada Gambar 3. Metode Intercet Time meruakan metode erhitungan yang biasanya digunakan untuk menentukan kedalaman laisan tanah/batuan. Laisan tersebut diangga sebagai bidang yang rata. Metode ini memanfaatkan waktu otong antar gelombang langsung dan gelombang bias dari kura T s x. Pada sistem dua lais seerti ada gambar 4, lintasan rambat gelombang bias ABCD yaitu AB + BC + CD, dan AB CD z /cos α serta serta BC x-2z tan α, dengan z adalah ketebalan laisan ertama dan α adalah sudut kritis dari gelombang datang. dengan menuliskan ersamaan di atas dalam bentuk seerti berikut: z T i 2 (4) 2 2 2 2 2. Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan di kawasan Pantai Panjang Kota Bengkulu. Taha ertama adalah enentuan osisi lintasan dan arah orientasinya. Lintasan engukuran dibuat sejajar dengan garis antai dengan langkah-langkah sebagai berikut :. Menentukan anjang lintasan, 2. Menentukan sasi jarak antar geohone, ada enelitian ini jarak antar geohone adalah 7 meter dan jarak sumber dari geohone ertama 4 meter, 3. Hasil engukuran di laangan ditamilkan ada tabel yang berisi waktu enjalaran gelombang samai ke geohone dan jarak masing-masing sumber ke geohone. Gambar 4. Sistem dua lais dengan bidang batas ararel dan kura T s x Waktu rambat gelombang bias tersebut diberikan oleh: AB+ CD BC 2z x 2z tanα 2 sinα x T + + 2z + 2 cos 2 2cos α α 2 Menurut hukum Snellius, ada sudut kritis berlaku sin α / 2, sehingga ersamaan tersebut daat dituliskan menjadi: 2 (2) 2z cosα x T + (3) Bila x 0, maka akan dieroleh T i ( x 0) dan nilai tersebut daat dibaca ada kura T-X yang disebut intercet time. Keceatan laisan ertama daat dihitung langsung dari sloe gelombang langsung, sedangkan untuk keceatan laisan kedua dieroleh dari sloe gelombang bias ertama [6]. Kedalaman laisan ertama ditentukan Gambar 5. Kurfa trael time lintasan Data ada tabel waktu enjalaran gelombang dan jarak, selanjutnya dianalisis menggunakan software Winsism 7 buatan W-Geosoft Geological & Geohysical Software yang selanjutnya akan didaatkan kura trael time seerti ada Gambar 5. Dari kura tersebut akan didaatkan keceatan gelombang ada masing-masing laisan. Berdasarkan nilai keceatan gelombang seismik setia
340 Refrizon / Jurnal Gradien Vol. 4 No. 2 Juli 2008 : 337-34 laisan, maka daat dihitung kedalaman bidang batas antar laisan. 3. Hasil Dan Pembahasan Grafik waktu enjalaran gelombang terhada jarak masing-masing geohone digunakan untuk mendaatkan kemiringan kura yang menunjukkan keceatan gelombang P ada setia laisan. Besar keceatan enjalaran gelombang P ada setia laisan diengaruhi oleh karakter struktur setia laisan, sehingga dengan mengetahui keceatan gelombang P ada suatu medium dan enamakan geologi diermukaan daat dierkirakan jenis laisan tersebut. Analisis terhada waktu enjalaran gelombang seismik (gelombang P) digunakan software Winsism ersi 8. Perotongan kura yang memiliki kemiringan berbeda ada suatu nilai T tertentu adalah waktu bertemunya gelombang langsung dengan gelombang bias, sehingga daat ditentukan kedalaman bidang batas laisan. ada engambilan data dilakukan melalui dua kali enembakan yaitu off-end forward dan reerse. Aabila kura trael time yang dihasilkan simetris maka bidang batas adalah horizontal sedangkan bila bila tidak bidang batas agak miring dengan bidang yang lebih tinggi yang memiliki sudut lebih besar [6]. Dari erhitungan Intercet Time ada lintasan (satu) didaatkan keceatan gelombang P untuk laisan ertama adalah 894 m/s samai dengan 963 m/s, untuk laisan kedua 607 m/s samai dengan 2230 m/s, dan untuk laisan ketiga 2596 m/s samai dengan 2885 m/s. Hasil erhitungan dieroleh ketebalan laisan ertama adalah 3,55 meter samai dengan 4,7 meter dan ketebalan laisan kedua didaatkan 5,77 meter samai dengan 6,86 meter. Walauun nilai keceatan gelomabng P ada suatu laisan batuan memiliki range yang cuku jauh, yaitu ada laisan asir leas (sand loose) adalah 200 m/s samai dengan 2000 m/s, untuk lemung (clay) adalah 000 m/s samai dengan 2500 m/s, dan keceatan gelombang P untuk batu asir (sandstone) adalah 400 m/s samai dengan 4500 m/s [2], tetai di laangan daat dirujuk berdasarkan kenamakan geologi di ermukaan dan eta geologi Kota Bengkulu (Gambar 6). Oleh sebab itu, berdasarkan nilai keceatan gelombng P ada setia laisan, laisan ertama dinterretasikan sebagai laisan asir leas (sand loose), untuk laisan kedua laisan lemung (clay), dan untuk laisan ketiga batu asir (sandstone). Asumsi yang digunakan adalah batas antara satu laisan dengan yang lain adalah bidang, tetai bidang tersebut bisa datar (horizontal) atau bidang yang agak miring. Untuk itu Gambar 6. Geologi Kota Bengkulu Pada lintasan kedua, ketiga, keemat dan kelima dilakukan engolahan dan ineterretasi terhada nilai keceatan gelombang P dan kedalaman bidang batas antar laisan. Secara umum kelima lintasan yang dilakukan engukuran dan interretasi hasil engolahan data memerlihatkan struktur yang miri, namun memiliki kedalaman yang sedikit berbeda serta bidangnya miring (Gambar 7). Pada setia lintasan kedalaman bidang batas laisan ertama dengan kedua serta laisan kedua dengan ketiga berturutturut adalah berada ada kisaran : 3 m samai 5 m dan 5 m samai 8 m. Pembuatan fondasi untuk bangunan bertingkat, yang tingginya mencaai 30 m (6 tingkat) harus mencaai ada laisan sandstone, yaitu laisan ketiga. Pada laisan ini sudah cuku kuat untuk menoang bangunan yang berat dan elastisitas terhada gelombang seismik telah cuku rendah. Daerah antai anjang memiliki laisan ini yang kedalamannya sekitar 5 m.
Refrizon / Jurnal Gradien Vol. 4 No. 2 Juli 2008 : 337-34 34 [6]. Susilawati, 2004, Seismik Refraksi (Dasar Teori dan Akuisisi Data), FMIPA Jurusan Fisika USU. htt://:library.usu.ac.id/seismik+refraksi Gambar 7. Gambaran struktur bawah ermukaan ada salah satu lintasan 4. Kesimulan Berdasarkan besar keceatan rambat gelombang seismik (dalam hal ini gelombang P) jenis batuan ada laisan ertama diinterretasikan sebagai asir leas (sand loose), laisan kedua adalah lemung (clay). Jenis batuan ini sama untuk setia lintasan tetai memunyai kedalaman/ketebalan yang berbeda-beda. Kedalaman bidang batas laisan ertama dan kedua berkisar 3 samai 5 meter dan laisan kedua dengan ketiga berkisar 5 samai 8 meter. Untuk endirian suatu bangunan bertingkat tinggi di daerah ini (Pantai Panjang) disarankan kedalaman fondasi tiang ancang yang dibuat harus melebihi kedalaman laisan kedua atau sekitar 8-5 meter. Daftar Pustaka []. Hartantyo, E., 2004, Metode Seismik Bias dan Pantul, Uniersitas Gajah Mada. htt://www.elisa.ac.id [2] Raynold, J.M., 997, Introdution to Alied and Eiromental Geohysics, John Willey and Soon Ltd. [3]. Robert, J.L., 999, Whole Earth Geohysics (An Introductory Textbook For Geologists and Geoysicists), Oregon State Uniersity. New Jersey [4]. Sismanto, 999, Ekslorasi Dengan Menggunakan Sesimik Refraksi, Laboratorium Geofisika, UGM [5]. Sutoo dan Awali P., 2004, Studi Faktor Kualitas (Q- Faktor) dari Gelombang Elastik (QP, QSH) ada Batuan Komak dan Tidak Komak, Deartemen Geofisika dan Metereologi, FIKTM ITB, Bandung.