SIMULASI GELOMBANG SEISMIK UNTUK MODEL SESAR DAN LIPATAN PADA MEDIUM AKUSTIK DAN ELASTIK ISOTROPIK TUGAS AKHIR Diajukan sebagai syarat meraih gelar Sarjana Teknik Strata Satu Di Program Studi Teknik Geofisika, Institut Teknologi Bandung Oleh: NURWAN HAKIM K 123 02 030 PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS ILMU KEBUMIAN DAN TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
HALAMAN PENGESAHAN SIMULASI GELOMBANG SEISMIK UNTUK MODEL SESAR DAN LIPATAN PADA MEDIUM AKUSTIK DAN ELASTIK ISOTROPIK Disusun oleh: Nurwan Hakim K. NIM. 12302030 Bandung, Juni 2007 Disetujui oleh : Pembimbing, Dr rer nat Moch Rachmat Sule, ST MT NIP. 132 137 900 ii
ABSTRAK Simulasi penjalaran gelombang seismik digunakan untuk memodelkan atau merekontruksikan penjalaran gelombang seismik di dalam suatu model geologi tertentu. Simulasi penjalaran gelombang seismik tersebut didapat dari solusi persamaan gelombang pada waktu ke waktu. Solusi persamaan gelombang pada penelitian ini didapat secara numerik menggunakan metode beda hingga. Solusi dari persamaan gelombang tersebut berbeda dari waktu ke waktu. Untuk tahapan waktu tertentu solusi tersebut berupa snapshot penjalaran gelombang seismik. Selain itu dari snaphot penjalaran gelombang, didapat juga sintetik seismogram yang merupakan produk samping (by product) dari pemodelan gelombang seismik. Melalui snapshot penjalaran gelombang seismik dan sintetik seismogram, kita dapat mengetahui dan memahami even-even gelombang yang terjadi pada model geologi tertentu. Model geologi yang dipakai pada penelitian ini adalah model sesar dan lipatan dengan asumsi medium akustik dan elastik isotropik. Pada medium akustik isotropik dimodelkan penjalaran gelombang P saja sedangkan pada medium elastik isotropik dimodelkan penjalaran gelombang seismik P dan S konversi. Dari model geologi sesar dan lipatan dapat dilihat berbagai macam even-even gelombang seperti gelombang refleksi dan transmisi. Selain itu juga di dapat fenomena gelombang berupa pola bow tie. Pada penelitian ini dilakukan rekontruksi model geologi sesar dengan membuat penampang brute stack nya. Penampang brute stack didapat dengan cara melakukan pengolahan standar data seismik pada beberapa sintetik seismogram hasil simulasi penjalaran gelombang seismik pada model sesar tersebut.. Dari hasil rekontruksi model sesar, dapat dilihat adanya gelombang - gelombang pantul pada penampang brute stack" yang menggambarkan bentuk geometri model sesar secara jelas. Kata kunci : Simulasi Gelombang Seismik, Medium Elastik Isotropik, Medium Akustik Isotropik, Persamaan Gelombang iii
ABSTRACT Simulation of seismic wave propagation is used for modeled or reconstruct seismic wave propagation in a certain geologic model. By solving wave equation using a numerical method one can simulate seismic wave propagation. Solution of the wave equation in a certain time are known as snapshot. Besides a snapshot, one can get a synthetics seismogram as a by product from seismic wave modeling. Using the snapshot of seismic wave propagation and synthetics seismogram we can know how the seismic wave travel and understand seismic events in a certain geologic model. Geologic model that is used for this research is a fault and fold model which is using an acoustic and elastic isotropic assumption. On an acoustic isotropic medium we can modeled P wave through certain model. On an elastic isotropic we can model not only P wave but also S converted wave. From fault and fold model we can see seismic events such as reflection waves, transmission wave etc. Besides a seismic wave events, a wave phenomenon such as bow tie can occur. In this research the reconstruction of a fault model also has been done by create a Brute Stack seismic section. Brute stack seismic section is made by doing a standard seismic data processing on the synthetics seismograms from the results of a simulation seismic wave. From the results of the reconstruction on a fault plane, a reflection seismic events can be seen on Brute Stack section which is describe a geometry of fault model very clear. Keyword : simulation of seismic wave, elastic isotropic medium, acoustic isotropic medium, wave equation iv
KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Allah SWT karena hanya dengan rahmat dan hidayahnya maka penulisan tugas akhir ini ini dapat selesai sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Dalam penulisan tugas akhir ini ini banyak sekali pihak-pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini sehingga selesai pada waktunya. Pada kesempatan ini penulis ingin sekali menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr Darharta Dahrin, selaku Ketua Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral Institut Teknologi Bandung. 2. Bapak Dr M. Rachamat Sule S. T., M.Si. selaku dosen pembimbing tugas akhir ini atas segala bantuannya dalam membimbing penulisan tugas akhir. 3. Bapak Alfian M.T. selaku dosen wali selama kuliah di Institut Teknologi Bandung. 4. Semua Staff Pengajar Teknik Geofisika Institut Teknologi Bandung. 5. Semua teman seangkatan Teknik Geofisika 2002. 6. Akyas a.k.a babeh atas sumbang saran dan tukar pikiran selama penulisan tugas akhir ini. 7. Kang Andri atas segala bantuannya selama mengerjakan tugas akhir ini. 8. Teman2 di GTV andri, toru,afan, dan semua kru thanx for saving my boring time. 9. Maya dan Indah di Jatinangor atas segala dukunganya. 10. Yatni atas segala doa dan dukungannya. 11. Semua lagu yang ada di playlist atas supportnya menemani saya kala mengerjakan Tugas Akhir. Rasa terima kasih yang tak terhingga juga penulis haturkan kepada Ibu dan Bapak tercinta, serta Kakak atas semua doa, dorongan moral dan material dan pengertian selama v
ini. Semoga segala bantuan dalam bentuk apapun, dijadikan amal soleh dan mendapat balasan dari Allah SWT. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, maka penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun demi kesempurnaanya laporan ini. Akhir kata semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya. Amin. Bandung, Juni 2007 Penulis Nurwan Hakim K v
DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL iii iv v vii ix xi BAB 1 PENDAHULUAN... 1 I.1 Latar Belakang Masalah... 1 I.2 Tujuan... 2 I.3 Batasan Masalah... 3 I.4 Sistematika Pembahasan... 4 BAB II TEORI DASAR... 5 II.1 Hukum Hooke s... 5 II.2 Hubungan Empirik antara Strain dan Displacement... 6 II.3 Persamaan Gerakan... 7 II.4 Percobaan Awal Model Dua Lapis... II.4.1 Persiapan Pembuatan Model Dua Lapis Akustik dan Elastik isotropik... 12 II.4.2 Hasil Keluaran Percobaan Awal Model Dua Lapis... 13 BAB III STUDI KASUS 1 : Model Geologi dengan Struktur Lipatan... 18 III.1 Persiapan Pembuatan Model Lipatan... 20 III.2 Penentuan Parameter Simulasi Gelombang Seismik... 21 III.3 Hasil Keluaran Simulasi Gelombang Seismik melalui Model Lipatan 24 vii
BAB IV STUDI KASUS II : Model Geologi dengan Stuktur Sesar... 31 IV.1 Persiapan Pembuatan Model Sesar... 33 IV.2 Penentuan Parameter Simulasi Gelombang Seismik... 35 IV.3 Hasil Keluaran Simulasi Gelombang Seismik melalui Model Sesar... 37 IV.4 Pembuatan Penampang Brute Stack dengan Input Sintetik Seismogram Hasil Simulasi Gelombang... 45 IV.5 Pengolahan Data Hasil Pembuatan Penampang Brute Stack... 47 IV.6 Analisis Penampang Brute Stack...... 52 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 56 DAFTAR PUSTAKA 59 viii
DAFTAR GAMBAR 2.1 Diagram yang menunjukkan karakter sumber eksplosif beserta snapshot penjalaran gelombang pada medium akustik dan elastik... 11 2.2 Model dua lapis pada medium akustik isotropik... 12 2.3: Model dua lapis pada medium elastik isotropik... 12 2.4 Tipe wavelet pada model dua lapis medium akustik dan elastik isotropik... 13 2.5 Spektrum sumber model dua lapis... 14 2.6 Snapshot penjalaran gelombang model dua lapis medium akustik dan elastik i- sotropik (a) medium akustik t=0.25, (b) medium akustik t=0.5 s, (c) medium e- lastik Z t=0.25 s, (d) medium elastik Z t=0.5 s, (e) medium elastik X t=0.25 s, (f) medium elastik X t=0.5 s... 15 2.7 Sintetik seismogram (a) model akustik (b) model elastik arah Z (c) model elastik arah X... 16 3.1 Model lipatan... 19 3.2 Perangkap struktur antiklin... 20 3.3 Parameter fisik model lipatan... 20 3.4 Tipe wavelet pada model lipatan medium akustik dan elastik isotropik... 23 3.5 Spektrum frekuensi sumber model lipatan... 23 3.6 Snapshot gelombang pada model lipatan (a) akustik saat t = 1.05 s (b) elastik komponen Z saat t=1,05 s (c) elastik komponen X saat t = 1,05 s (d) akustik saat t=1,29 s (e) elastik komponen Z saat t=1,29 s (f) elastik komponen X saat t=1,29 s (g) akustik saat t=1,59 s (h) elastik komponen Z saat t=1,59 s (i) elastik komponen X saat =1,59 s... 25 3.7 Sintetik seismogram model lipatan (a) akustik (b) elastik komponen Z (c) elastik komponen X... 26 4.1 Geometri sesar... 32 4.2 Jenis-jenis sesar (a) kondisi tak terdeformasi (b) sesar normal (c) sesar naik (d) sesar geser... 32. 4.3 Perangkap struktur sesar... 33 ix
4.4 Parameter fisik model sesar... 34 4.5 Tipe wavelet pada model sesar medium akustik dan elastik isotropik... 36 4.6 Spektrum frekuensi sumber model sesar... 37 4.7 Snapshot gelombang pada model sesar (a) akustik saat t=1.44 s (b) elastik komponen Z saat t = 1,44 s (c) elastik komponen X saat t = 1,44 s (d) akustik saat t = 1,92 s (e) elastik komponen Z saat t = 1,92 s (f) elastik komponen X saat t =1,92 s... 38 4.8 Snapshot gelombang pada model sesar (a) akustik saat t=2,64 s (b) elastik komponen Z saat t = 2,64 s (c) elastik komponen X saat t=2,64 s (d) akustik saat t = 2,85 s (e) elastik komponen Z saat t = 2,85 s (f) elastik komponen X saat t=2,85 s... 39 4.9 Sintetik seismogram model sesar (a) akustik (b) elastik komponen Z (c) elastik komponen X... 40 4.10 Geometri akusisi pembuatan penampang Brute Stack model sesar... 47 4.12 Diagram alur pengolahan data penampang Brute Stack model sesar... 48 4.13 Near common offset model sesar... 49 4.14 Stacking chart model sesar... 49 4.15 Sintetik seismogram model sesar komponen Z (sumber X= 7360 m Z=30 m) (a) Sebelum proses mute (b) Setelah proses mute... 50 4.16 Sintetik seismogram model sesar komponen Z hasil sorting (sumber X= 7360 m Z=30 m)... 50 4.17 Analisis Kecepatan (a) CMP 175 (b) CMP 200... 51 4.18 CMP 175 (a) sebelum NMO (b) setelah NMO... 51 4.19 CMP 200 (a) sebelum NMO (b) setelah NMO 52 4.20 Penampang seismik Brute Stack model sesar... 53 x
DAFTAR TABEL 3.1 Parameter fisik tiap lapisan model lipatan... 21 3.2 Parameter simulasi gelombang seismik model lipatan... 22 4.1 Parameter fisik tiap lapisan model sesar... 34 4.2 Parameter simulasi gelombang seismik model sesar... 35 4.3 Parameter pembuatan penampang Brute Stack model sesar (akusisi data)... 45 4.4 Hasil pembuatan penampang Brute Stack (akusisi 1 dan 2 )... 46 xi