IDENTIFIKASI BATUAN DASAR (BEDROCK) MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI DI LOKASI PEMBANGUNAN RUMAH SAKIT PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET Disusun oleh: MURTEZA NUR ISNANI RAHMAWATI M0208043 SKRIPSI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Oktober, 2013
IDENTIFIKASI BATUAN DASAR (BEDROCK) MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI DI LOKASI PEMBANGUNAN RUMAH SAKIT PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET Disusun oleh: MURTEZA NUR ISNANI RAHMAWATI M0208043 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Oktober, commit 2013 user i
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul IDENTIFIKASI BATUAN DASAR (BEDROCK) MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI DI LOKASI PEMBANGUNAN RUMAH SAKIT PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelas kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi ini dan segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis. Surakarta, 30 Oktober 2013 Murteza Nur Isnani Rahmawati iii
MOTTO Bila kita berani mengambil sebuah keputusan, maka beranilah juga untuk mempertanggungjawabkan segala konsekuensinya. Selanjutnya biarlah Allah SWT yang menentukan akhirnya Dan bersabarlah dalam menunggu ketetapan Tuhanmu, maka sesungguhnya kamu berada dalam penglihatan Kami (Q.S Ath Thuur: 52)...Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sehingga mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri... (Q.S Ar-Ra d:11) PERSEMBAHAN: Ibu ~ you re my everything :) terima kasih telah menjadi ibu yang sempurna buat kami. Bapak ~ Cinta&Doa untukmu selalu... Te Nina, Mbak Tick, Mbak Antin ~ terima kasih untuk kesabarannya menghadapi adek Mas Memed ~ laki-laki yg tak pernah tergantikan oleh siapapun, love you so much terima kasih untuk semua kasih sayangnya Dek Nava ~ Jadilah lebih baik dari kakak2mu ini :) Keluarga Besar H.M. Ardjono dan commit Keluarga to user Besar Soelarno :) :) iv
IDENTIFIKASI BATUAN DASAR MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI DI LOKASI PEMBANGUNAN RUMAH SAKIT PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET MURTEZA NUR ISNANI RAHMAWATI Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta ABSTRAK Telah dilakukan penelitian menggunakan metode seismik refraksi di lokasi Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan Universitas Sebelas Maret pada tanggal 31 Oktober 2012 dengan menggunakan alat P.A.S.I Seismograph Mod. 16S24-P dengan 24 geophone. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kedalaman lapisan bedrock di wilayah rencana pembangunan Rumah Sakit Pendidikan oleh Universitas Sebelas Maret berdasarkan data seismik. Data yang diperoleh berupa waktu rambat sebagai fungsi jarak. Data tersebut kemudian diolah menggunakan Software WinSism 12 untuk memperoleh waktu tiba gelombang dari sumber menuju geophone (first arrival time). Dari pengolahan data tersebut kemudian diinterpretasi dengan menggunakan metode Intercept Time. Metode Intercept Time menggunakan konsep nilai intercept time dari kurva travel time. Dari hasil interpretasi data ini diperoleh kecepatan perambatan gelombang P pada medium dan ketebalan lapisan batuan di tiga lintasan yang terdapat di lokasi penelitian. Hasil interpretasi menunjukkan bahwa batuan dasar (bedrock) diindikasikan terdapat pada kedalaman 5,09 meter hingga 11,36 meter dibawah permukaan tanah dengan kecepatan berkisar antara 948 m/s hingga 1.761 m/s. Lapisan dibawahnya diinterpretasikan sebagai lapisan yang mengandung clay (lempung), saturated sand (pasir halus), saturated sand berampur gravel (pasir sedang) dan clayey sandstones (batu pasir lempungan). Kata kunci : seismik refraksi, batuan dasar, Metode Intercept Time, WinSism 12 v
IDENTIFICATION OF BEDROCK USING SEISMIC REFRACTION METHOD IN ESTABILISHMENT LOCATION HOSPITAL EDUCATION SEBELAS MARET UNIVERSITY MURTEZA NUR ISNANI RAHMAWATI Physics Department, Faculty of Sciences, Sebelas Maret University Surakarta ABSTRACT A research of refraction methods in estabilishment location Hospital Education Sebelas Maret University has been done on October 31 2012 with P.A.S.I Seismograph Mod. 16S24 seismic refraction instrument with 24 geophone. This research in order to determine the depth of bedrock in the estabilishment location hospital education Sebelas maret University. In this data acquisition, the travel time data was a distance function. Processing and interpretation data used Intercept Time Method. Intercept Time Method used value of intercept time concept from travel time curve. This interpretation which resulted P wave velocities and layer rocks thickness in three-line which scattered in area of survey. The result was that we were able to obtain bedrock having the depth of 5,09 meters until 11,36 meters and heaving spreading velocity 948 m/s 1.761 m/s is interpreted as clay, saturated sand, saturated sand&gravel and clayey sandstones. Keywords: seismic refraction, bedrock depth, Intercept Time method, WinSism 12. vi
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Alloh SWT atas segala limpahan nikmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis sampaikan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar sarjana sains dengan judul Identifikasi Batuan Dasar (Bedrock) menggunakan Metode Seismik Refraksi di Lokasi Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan Universitas Sebelas Maret. Dalam penyusunan laporan ini, penulis tidak lepas dari bimbingan, pengarahan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Orang tua, mas, adik serta keluarga besar penulis yang selama ini memberikan dorongan moral, doa dan semangat kepada penulis. 2. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Bapak Budi Legowo, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing I yang telah sabar mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, memberi ide-ide dan saran dalam penyusunan skripsi. 4. Bapak Artono Dwijo Sutomo S.Si selaku Pembimbing II yang telah mendampingi selama penelitian, memberi motivasi, dan saran dalam penyusunan skripsi. 5. Bapak Drs. Suharyana, MsC., PhD. selaku pembimbing akademis atas motivasi dan saran-sarannya selama menjalani perkuliahan. 6. Bapak Sorja Koesoema yang telah banyak memberi masukan :) 7. Keluarga G In Act (Ardi, Bugar, Dian, Reza, Zulfa, Alm. Alam) terima kasih untuk perjuangannya. 8. Keluarga Dema 2010 & keluarga IPA4 terima kasih selalu siap mendengarkan keluh kesah setiap saat. 9. Keluarga Galaksi 08 yang telah memberi warna indah selama 5 tahun ini :). vii
10. Bapak-bapak Balai Bengawan Solo yang telah memudahkan dalam pencarian data. 11. Teman-teman GPS (Gilang, Kinayung, Tomo Elsa, Mas Nakif, Agus) yang telah banyak membantu di lapangan dan banyak memberi masukan. 12. Mbak Titik yang jadi temen berantem sekaligus penolong dirumah. 13. Bapak&Ibu Manahan yang ikut mendoakan dan menyemangati (terimakasih untuk kekeluargaannya) 14. Pihak-pihak yang telah membantu berjalannya skripsi ini dan tidak bisa dituliskan satu-persatu oleh penulis. Penulis menyadari akan banyaknya kekurangan dalam Skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi tambahan ilmu bagi pembaca. Aamiin. Surakarta, 30 Oktober 2013 Penulis viii
PUBLIKASI Skripsi saya yang berjudul Identifikasi Batuan Dasar (Bedrock) menggunakan Metode Seismik Refraksi di Lokasi Pembangunan Rumah Sakit Pendidikan Universitas Sebelas Maret akan dipublikasikan pada Jurnal Ilmiah IJAP (Indonesian Journal of Applied Physics) Vol 4/ No.1/ April Tahun 2014. ix
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL...i HALAMAN PENGESAHAN...ii HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN...iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN...iv HALAMAN ABSTRAK...v HALAMAN ABSTRACT...vi KATA PENGANTAR...vii HALAMAN PUBLIKASI...ix DAFTAR ISI...x DAFTAR TABEL...xii DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR SIMBOL...xv DAFTAR LAMPIRAN...xvi BAB I...1 PENDAHULUAN...1 1.1.Latar Belakang Masalah...1 1.2.Batasan Masalah...2 1.3.Perumusan Masalah...2 1.4.Tujuan Penelitan...2 1.5.Manfaat Penelitian...3 BAB II...4 TINJAUAN PUSTAKA...4 2.1.Batuan Dasar (Bedrock)...4 2.2.Teori Dasar Gelombang Seismik...5 2.2.1.Gelombang Badan (Body Wave)...16 2.2.1.1.Gelombang Primer (Gelombang P)...16 2.2.1.2.Gelombang Sekunder (Gelombang S)...17 2.2.2.Gelombang Permukaan (Surface wave)...17 2.2.2.1.Gelombang Rayleigh...18 2.2.2.2.Gelombang Love...18 2.3. Metode Seismik Refraksi...19 2.4.Asumsi Dasar...20 2.5.Hukum Dasar Gelombang Seismik Refraksi...21 2.5.1.Prinsip Fermat...21 2.5.2.Hukum Snellius...22 2.5.3.Prinsip Huygen...23 2.6.Akuisisi Data...23 2.7.1.Dua Lapisan Datar...24 2.7.2.Tiga Lapisan Datar...26 2.7.Geologi Regional Daerah Kartasura...27 BAB III...30 METODOLOGI PENELITIAN...30 3.1.Tempat dan Waktu Penelitian commit...30 to user x
3.2.Alat Penelitian...30 3.3.Metode Penelitian...31 3.3.1.Survei pendahuluan...31 3.3.2.Pengambilan data...32 3.3.3.Pengolahan data...34 3.3.4.Interpretasi data...35 3.3.5.Kesimpulan...35 3.4.Diagram Alir Penelitian...36 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...37 4.1.Hasil Penelitian...37 4.1.1Line 1...37 4.1.2.Line 2...42 4.1.3.Line 3...45 4.2.Pembahasan...47 BAB V...46 KESIMPULAN DAN SARAN...50 5.1.Kesimpulan...50 5.2.Saran...50 DAFTAR PUSTAKA...51 LAMPIRAN...55 xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Hasil pengolahan data Line 1...39 Tabel 4.2. Perbandingan data Line 1 dan data pendukung...40 Tabel 4.3. Hasil pengolahan data Line 2...43 Tabel 4.4. Perbandingan data Line 2 dan data pendukung...44 Tabel 4.5. Hasil pengolahan data Line 3...46 Tabel 4.6. Perbandingan data Line 3 dan data pendukung...47 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 4.1. Kurva travel time line commit 1... to user 38 xiii Halaman Gambar 2.1. Komponen stress... 7 Gambar 2.2. Analisis strain dua dimensi... 8 Gambar 2.3. Arah Rambat Gelombang Primer.... 16 Gambar 2.4. Arah Rambat Gelombang Sekunder.... 17 Gambar 2.5. Arah Rambat Gelombang Rayleigh... 18 Gambar 2.6. Arah Rambat Gelombang Love... 18 Gambar 2.7. Skema Survei Seismik Refraksi... 19 Gambar 2.8. Skema penjalaran... 20 Gambar 2.9. Ilustrasi Hukum Fermat... 21 Gambar 2.10. Pemantulan dan Pembiasan Gelombang... 22 Gambar 2.11. Hukum Snellius (a) Dua lapisan (b) Banyak lapisan.... 23 Gambar 2.12. Ilustrasi Prinsip Huygen... 23 Gambar 2.13. (a)penjalaran gelombang seismik refraksi dua lapisan (b) Kurva Travel time... 24 Gambar 2.14. (a)penjalaran Gelombang Seismik Refraksi tiga lapisan datar (b) Kurva Travel time... 26 Gambar 2.15. Geologi Regional daerah Penelitian... 28 Gambar 3.1. Peta lokasi penelitian... 30 Gambar 3.2. Peralatan yang digunakan... 31 Gambar 3.3. Posisi lintasan seismik... 32 Gambar 3.4. Skema lintasan seismik... 33 Gambar 3.5. Rekaman data seismik... 33 Gambar 3.6. (a) Sinyal seismik yang menghasilkan noise (b) Sinyal seismik yang bersih dari noise... 34 Gambar 3.7. Diagram Alir Penelitian... 36
Gambar 4.2. Hasil profil seismik Line 1... 38 Gambar 4.3. Kurva travel time Line 2... 42 Gambar 4.4. Hasil profil seismik line 2... 42 Gambar 4.5. Kurva travel time line 3... 45 Gambar 4.6. Hasil profil seismik line 3... 45 Gambar 4.7. Profil seismik 3 line... 48 xiv
DAFTAR SIMBOL σ : Stress : N/m 2 : Strain : Sudut putar : Konstanta Lame : Shear modulus : Delta : u x v y w z : Nabla : x y z : Densitas : Kg/m 3 : Cepat rambat gelombang P : m/s : Cepat rambat gelombang S : m/s v : Kecepatan : m/s T : Waktu : Sekon Z : Kedalaman : Meter xv
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data Kecepatan Gelombang Primer pada Beberapa Medium... 55 Lampiran 2. Data Well Log Lokasi Penelitian... 56 Lampiran 3. Peta Geologi Surakarta...57 Lampiran 4. Tampilan pada software WinSism 12...58 Lampiran 5. Form Pengambilan Data...59 Lampiran 6. Dokumentasi Kegiatan...60 Lampiran 7. Penjabaran Persamaan Metode Intercept Time...61 Lampiran 8. Contoh Pengolahan Manual Metode Intercept Time Line 1...68 Lampiran 9. Hasil Perhitungan Manual Metode Intercept Time Line 1... 78 Lampiran 10. Hasil Perhitungan Manual Metode Intercept Time Line 2... 79 Lampiran 11. Hasil Perhitungan Manual Metode Intercept Time Line 3... 80 Lampiran 12. List Program Matlab... 81 xvi