VARIASI METODE PENGOLAHAN DATA SEISMIK REFRAKSI UNTUK MENENTUKAN STRUKTUR BAWAH TANAH DI DAERAH X PULAU BANGKA PROVINSI BANGKA BELITUNG Disusun Oleh : ARDIYANTO SATRIYO ADHI M0208022 SKRIPSI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Agustus, 2013
VARIASI METODE PENGOLAHAN DATA SEISMIK REFRAKSI UNTUK MENENTUKAN STRUKTUR BAWAH TANAH DI DAERAH X PULAU BANGKA PROVINSI BANGKA BELITUNG Disusun Oleh : ARDIYANTO SATRIYO ADHI M0208022 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Agustus, 2013 i
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual skripsi saya yang berjudul VARIASI METODE PENGOLAHAN DATA SEISMIK REFRAKSI UNTUK MENENTUKAN STRUKTUR BAWAH TANAH DI DAERAH X PULAU BANGKA PROVINSI BANGKA BELITUNG 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, Agustus 2013 Ardiyanto S. A iii
VARIASI METODE PENGOLAHAN DATA SEISMIK REFRAKSI UNTUK MENENTUKAN STRUKTUR BAWAH TANAH DI DAERAH X PULAU BANGKA PROVINSI BANGKA BELITUNG ARDIYANTO SATRIYO ADHI Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta ABSTRAK Informasi mengenai struktur bawah tanah di daerah X Pulau Bangka Provinsi Bangka Belitung diperlukan untuk mendukung pembangunan sarana dan prasana di wilayah tersebut. Identifikasi struktur tanah dilakukan dengan menggunkan metode seismik refraksi sedangkan pengolahan data menggunakan beberapa metode, yaitu Metode Intercept Time lapisan datar, Metode Intercept Time lapisan miring, ABC dan Hagiwara. Keempat metode menghasilkan analisa kedalaman dan cepat rambat gelombang yang berbeda. Hasil perhitungan keempat metode secara umum menunjukkan bahwa lapisan pertama memiliki kedalaman dari 0-39,6 meter dari permukaan, ditemukan batupasir lempungan, batu lempungan dan lapisan lapuk dengan nilai cepat rambat gelombang sebesar 380 m/s-1972 m/s. Lapisan kedua terisi oleh batuan yang lebih kompak, berada pada kedalaman 25,4 m 60 m didominasi oleh batupasir, sedangkan lapisan ketiga terdapat medium yang dapat merambatkan gelombang dengan nilai cepat rambat sebesar 4032 m/s- 6172 m/s yaitu batupasir dan batu granit. Kata kunci :Seismik Refraksi,Struktur bawah tanah, Intercept Time,ABC, Hagiwara, Pulau Bangka iv
VARIATION OF DATA ANALYSING METHOD OF REFRACTION SEISMIC TO IDENTIFY UNDERGROUND STRUCTURE IN X AREA BANGKA ISLAND, BANGKA BELITUNG PROVINCE ARDIYANTO SATRIYO ADHI Physics Department, Faculty of Sciences, Sebelas Maret University Surakarta ABSTRACT The information about underground structure in X regency is needed to support the infrastructure development. Identification of underground structure was conducted using refraction seismic, while the data was analysed by means of some methods those are plane layer Intercept Time, sloping layer Intercept Time, ABC, and Hagiwara. Those methods yiels different depth analysis and wave propagation speed. The result of all methods generally showed that the first layer has a depth of 0-39,6 meters under the surface, consisted of clay sandstone, clay, and weathered layer by the value of wave propagation speed of 380 m/s-1972 m/s. The second layer was occupied by more compact rock, exist in the depth of 25,4 m 60 m, and dominated by sandstone. While the third layer present a certain medium which can propagate waves with propagation speed of 4032 m/s- 6172 m/s, that is sandstone and granitic rocks. Keywords: Refraction seismic, Underground Structure, Intercept time, ABC, Hagiwara,Bangka Island. v
MOTTO Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua (Aristoteles). Dia yang tahu, tidak bicara. Dia yang bicara, tidak tau (Loo Tse). Siapa yang kalah dengan senyum, dialah pemenangya (A. Hubard). PERSEMBAHAN Syukur Alhamdullilah kepada Allah SWT aku ucapkan, dengan segala kerendahan hati dan hormat, aku persembahkan karyaku ini kepada Bapak, Ibu, Budhe yang telah memberikan segalanya untuk aku, dari membuka mata hingga menutup mata kembali setiap harinya. Kakak, Sahabat, Keponakannku yang telah memberikan warna kehidupan dan emosi tersendiri setiap harinya. vi
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Skripsi yang penulis susun sebagai bagian dari syarat untuk mendapatkan gelar sarjanan sains ini penulis beri judul Identifikasi Struktur Bawah Tanah Di Daerah X Pulau Bangka Provinsi Bangka Belitung Dengan Metode Seismik Refraksi. Terselesaikannya skripsi ini adalah suatu kebahagiaan bagi saya. Setelah sekitar satu tahun penulis harus berjuang untuk bisa menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Dengan segala suka dan dukanya, pada akhirnya skripsi ini terselesaikan juga. Kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini penulis ucapkan terima kasih. Atas bantuannya yang sangat besar selama proses pengerjaan skripsi ini, ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaiakan kepada: 1. Bapak Ahmad Marzuki selaku ketua jurusan fisika FMIPA UNS 2. Bapak Budi Legowo S.Si, M.Si. selaku Pembimbing Akademik 3. Bapak Sorja Koesuma S.Si, M.Si. selaku Pembimbing I Skripsi. 4. Bapak Mohtar Yunianto S.Si, M.Si. selaku Pembimbing II Skripsi. 5. Bapak Sampe H. Gultom S.Si, M.Si. selaku Pimpinan P.T. Mitra Selaras Insani. 6. Rekan-rekan Fisika angkatan 2008, Murteza, Bugar, Agus, Dian, Zulfa, Reza, Zuhdi, Alm. Bakti Alam, Defi, Lila. 7. Keluarga Fisika, Fatoni, Mukhlis, Dewan, Hasto, Ari Yuni, Nakif, Kinayung, Iwan, Kiki. 8. Rekan-rekan eksplorasi geofisika dari Universitas Pembangunan Nasional Jogjakarta ( Rubi, Adit, Masnur, Romi, Kholis ). 9. Teman-teman di luar kampus MIPA, Bhirawa, Tito, Lutfi, Bayu. vii
Kepada semua pihak yang telah membantu penulis baik dalam pelaksanaan Tugas Akhir maupun dalam penyusunan laporan Skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amiin. Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran guna perbaikan di masa datang. Semoga laporan penelitian ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada. Amiin Yaa Robbal Alamin. viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii HALAMAN ABSTRAK... iv HALAMAN ABSTRACT... v HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Masalah... 2 1.2. Batasan Masalah... 3 1.3. Perumusan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1. Geografis Provinsi Bangka Belitung... 4 2.2. Kondisi Geologi Provinsi Bangka Belitung... 5 2.3. Gelombang Seismik... 6 2.4. Tipe Gelombang Seismik... 11 2.4.1. Gelombang Badan (Body Wave)... 11 2.4.2. Gelombang Permukaan (Surface Wave)... 12 2.5. Mekanisme Penjalaran Gelombang Seismik... 13 2.6. Seismik Refraksi... 15 2.7. Metode TX... 17 2.7.1. Metode Intercept Time Lapisan Datar... 17 2.7.2. Metode Intercept Time Lapisan Miring... 21 2.8. Metode Delay... 24 2.8.1. Metode ABC... 24 2.8.2. Metode Hagiwara... 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 29 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 29 3.2 Alat Penelitian... 29 3.3 Metode Penelitian... 31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 44 4.1. Kurva Travel Time... 44 4.2. Hasil Pengolahan Data... 45 4.2.1. Identifikasi 3 Lapisan... 44 4.2.2. Identifikasi 2 Lapisan... 63 4.3. Korelasi Informasi Geologi commit... to user 76 ix
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 79 5.1. Kesimpulan... 79 5.2. Saran... 81 DAFTAR PUSTAKA... 82 LAMPIRAN... 84 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1. Posisi Shot Point Pada Spread Seismik... 34 Tabel 4.1. Perbandingan Nilai Nedalaman Antara MS. Excel dan Winsism Lintasan A1-A6... 46 Tabel 4.2. Perbandingan Nilai Kedalaman Antara Ms. Excel dan Winsism Lintasan A7-A11... 49 Tabel 4.3. Perbandingan Nilai Kedalaman Antara Ms. Excel dan Winsism Lintasan A12-A17... 52 Tabel 4.4. Perbandingan Nilai Kedalaman antara Ms. Excel dan Winsism Lintasan A18-A23... 55 Tabel 4.5. Perbandingan Nilai Kedalaman antara Ms. Excel dan Winsism Lintasan B1-B6... 58 Tabel 4.6. NIlai Kedalaman Pada Titik Temu Lintasan A dan Lintasan B... 60 Tabel 4.7. Perbandingan Nilai Kedalaman antara Ms. Excel dan Winsism Lintasan C1-C5... 61 Tabel 4.8. Nilai Kedalaman Pada Titik Temu Lintasan A dan Lintasan C... 63 Tabel 4.9. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan A1-A6... 64 Tabel 4.10. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan A7-A11... 66 Tabel 4.11. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan A12-A17... 68 Tabel 4.12. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan A18-A23... 70 Tabel 4.13. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan B1-B6... 72 Tabel 4.14. Perbandingan velocity dan Kedalaman Lintasan C1-C5... 74 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Peta Provinsi Bangka Belitung... 4 Gambar 2.2. Peta Geologi Daerah Penelitian (Lembar Bangka Utara)... 5 Gambar 2.3. Komponen Stress pada Elemen Volum... 6 Gambar 2.4. Strain pada Dua Dimensi... 7 Gambar 2.5. Ilustrasi Gelombang P... 11 Gambar 2.6. Ilustrasi Gelombang S... 12 Gambar 2.7. Ilustrasi Gelombang Reyleigh... 12 Gambar 2.8. Ilustrasi Gelombang Love... 13 Gambar 2.9. Ilustrasi Hukum Huygen... 14 Gambar 2.10. Skema Metode Seismik Refraksi... 15 Gambar 2.11. Perbandingan Waktu Tiba Gelombang pada Geophone... 16 Gambar 2.12. Lintasan Gelombang Refraksi Metode Intercept Time Lapisan Datar... 17 Gambar 2.13. Kurva Travel Time 2 Lapis... 18 Gambar 2.14. Kurva Travel Time 3 Lapis... 20 Gambar 2.15. Ilustrasi Metode ITM Lapisan Miring... 21 Gambar 2.16. Ilustrasi Penembakan Bolak Balik pada Metode ABC... 24 Gambar 2.17. Ilustrasi Penjalaran Gelombang Metode Hagiwara... 26 Gambar 3.1. Lokasi Penelitian di Daerah X Pulau Bangka Provinsi Bangka Belitung... 29 Gambar 3.2. Seperangkat Alat Akusisi Data Seismik Refraksi... 30 Gambar 3.3. Katrol dan Beban Sebagai Sumber Gelombang... 31 Gambar 3.4. Diagram Alir Penelitian Seismik Refraksi... 32 Gambar 3.5. Ilustrasi Lintasan Akuisisi Data... 33 Gambar 3.6. Skema Akuisisi Data Seismik Refraksi... 34 Gambar 3.7. Ilustrasi Konfigurasi Multi Spread... 35 Gambar 3.8. Wiggle seismik hasil recording dengan PA.S.I Seismograph Mod. 16S24-P 24 channel... 36 Gambar 3.9. Diagram Alir Pengolahan Data Seismik Refraksi... 38 Gambar 3.10. First Break Picking pada Wiggle Seismic... 39 Gambar 3.11. Tab Menu FBP pada software Winsism... 40 Gambar 3.12. Icon Menu Velocity/linier regresion pada software Winsism. 40 Gambar 3.13. Contoh Profil Seismik dengan metode ITM... 41 Gambar 4.1 Kurva Travel Time Single Spread... 44 Gambar 4.2. Kurva Travel Time Lintasan A1-A6... 45 Gambar 4.3. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan A1-A6... 47 Gambar 4.4. Kurva Travel Time Lintasan A7-A11... 48 Gambar 4.5. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan A7-A11... 50 Gambar 4.6. Kurva Travel Time Lintasan A12-A17... 51 Gambar 4.7. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan commit A12-A17 to user... 53 xii
Gambar 4.8. Kurva Travel Time Lintasan A18-A23... 54 Gambar 4.9. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan A18-A23... 56 Gambar 4.10. Kurva Travel Time Lintasan B1-B6... 57 Gambar 4.11. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan B1-B6... 59 Gambar 4.12. Kurva Travel Time Lintasan C1-C5... 60 Gambar 4.13. Profil Seismik Metode ITM 3 Lapis (A) Winsism (B) Ms. Excel Lintasan C1-C5... 62 Gambar 4.14. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan A1-A6... 65 Gambar 4.15. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan A7-A11... 67 Gambar 4.16. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan A12-A18... 69 Gambar 4.17. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan A18-A23... 71 Gambar 4.18. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan B1-B6... 73 Gambar 4.19. Profil Seismik (A) ITM Lapisan Miring (B) ABC (C) Hagiwara Lintasan C1-C5... 75 Gambar 4.20. Ilustrasi Penampang Bawah Tanah Daerah X... 77 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Peta Geologi Lembar Bangka Utara (1:250000)... 84 Lampiran 2. Tabel Nilai Cepat Rambat Batuan Dalam Medium... 85 Lampiran 3. Dokumentasi Kegiatan... 86 Lampiran 4. Log Seismik Refraksi... 87 Lampiran 5. Penjabaran Persamaan Metode Intercept Time Lapisan Datar... 88 Lampiran 6. Penjabaran Persamaan Metode ABC... 91 Lampiran 7. Penjabaran Persamaan Metode ITM Lapisan Miring... 93 Lampiran 8. Penjabaran Persamaan Metode Hagiwara... 96 Lampiran 9. Hasil Perhitungan Metode ABC dan Hagiwara Lintasan A... 99 Lampiran 10. Hasil Perhitungan Metode ABC dan Hagiwara Lintasan B... 113 Lampiran 11. Hasil Perhitungan Metode ABC dan Hagiwara Lintasan C... 117 Lampiran 12. Hasil Perhitungan Metode Intercept Time Lapisan Miring Lintasan A... 120 Lampiran 13. Hasil Perhitungan Metode Intercept Time Lapisan Miring Lintasan B... 121 Lampiran 14. Hasil Perhitungan Metode Intercept Time Lapisan Miring Lintasan C... 122 Lampiran 15. Contoh Pengolahan Metode Intercept Time Lapisan Datar... 123 Lampiran 16. Contoh Pengolahan Metode Intercept Time Lapisan Miring... 124 Lampiran 17. Contoh Pengolahan Metode Hagiwara... 125 Lampiran 18. Contoh Pengolahan Metode ABC... 127 xiv