IMPLEMENTASI METODE DEKOMPOSISI GROOM-BAILEY PADA TENSOR IMPEDANSI MAGNETOTELLURIK TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana di Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung Disusun oleh: Ruddy Kurnia 10205069 KELOMPOK KEAHLIAN FISIKA SISTEM KOMPLEKS PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
IMPLEMENTASI METODE DEKOMPOSISI GROOM-BAILEY PADA TENSOR IMPEDANSI MAGNETOTELLURIK Disusun oleh: Ruddy Kurnia 10205069 Disetujui dan disahkan: Pembimbing Dr. Wahyu Srigutomo NIP. 132164037 KELOMPOK KEAHLIAN FISIKA SISTEM KOMPLEKS PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2009
ABSTRAK Metode dekomposisi Groom-Bailey merupakan suatu dekomposisi tensor magnetotellurik yang mempertimbangkan adanya pengaruh dari distorsi galvanik di dekat permukaan. Distorsi galvanik ini direpresentasikan dalam suatu tensor distorsi yang difaktorisasi menjadi empat parameter yang mempengaruhi medan regional yaitu gain, shear, twist dan anisotropi. Implementasi metode dekomposisi Groom-Bailey pada tensor impedansi magnetotellurik diharapkan mampu meningkatkan kualitas data magnetotellurik sehingga dapat memperoleh gambaran struktur bawah permukaan yang lebih detail. Secara umum penulisan tugas akhir ini terdiri dari tiga bagian utama, yaitu pembahasan tinjauan teoritik, proses pengolahan data, dan analisis hasil dekomposisi yang diperoleh. Pada tinjauan teoritik, akan dijelaskan mengenai konsep dasar metode magnetotellurik, tinjauan hamburan medan yang disebabkan adanya distorsi galvanik, model distorsi, faktorisasi tensor distorsi, penentuan strike regional dan strike lokal. Pada proses pengolahan data dibahas mengenai prosedur perhitungan, diagram alir program dekomposisi Groom-Bailey, dan representasi hasil perhitungan terhadap suatu data magnetotellurik. Pada pembahasan akhir akan dibahas mengenai analisis parameter distorsi, analisis strike regional dan lokal, serta analisis resistivitas semu dan fasa impedansi. Hasil akhir yang diperoleh dari penelitian ini adalah implementasi dekomposisi groom bailey pada tensor impedansi magnetotellurik dapat meningkatkan kualitas data. Hal ini tampak jelas dari nilai rms error yang dihasilkan lebih kecil. Strike regional yang dihasilkan sesuai dengan arah strike yang ditunjukkan dengan vektor induksi. iii
ABSTRACT Groom-Bailey decomposition method is a decomposition of magnetotelluric tensor that consider effect of galvanic distortion at shalow subsurface. Galvanic distortion is represented in a distortion tensor which factorized into gain, shear, twist, and anisotropy. The purpose of implementation Groom-Bailey decomposition is to have increasing quality of magnetotelluric data in order to obtain the best representation of subsurface structures. Generally, this final project consists of three main parts, which are explanation of theoretical overview, data processing, analysis of Groom-Bailey decomposition result. In theoretical overview part will explain about basic concept of magnetoteluric method, electromagnetic scattering, distortion model, factorization of distortion tensor, determination of regional and local strike. Data processing part will explain about procedure of calculation, flowchart of decomposition Groom-Bailey codes and representation of decomposition result of magnetotelluric data. Finally, the last part will explain about analysis of distortion parameter, analysis of regional and local strike, and analysis of apparent resistivity and phase impedance. It can be concluded this research that implementation of decomposition Groom-Bailey method to impedance tensor of magnetotelluric will increasing data quality. It means that value of rms error is more less than obtained using conventional method. Result of regional strike decomposed is compatible with regional strike of inducton vector. iv
PRAKATA Puji syukur kehadirat Tuhan atas setiap anugrah dan pimpinannya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul "Implementasi Metode Dekomposisi Groom-Bailey Pada Tensor Impedansi Magnetotellurik ". Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Program Studi Fisika Institut Teknologi Bandung. Tugas akhir ini bertemakan dekomposisi tensor magnetotellurik yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas data magnetotellurik sehingga dapat menggambarkan struktur bawah permukaan yang lebih teliti. Secara khusus tujuan penelitian ini adalah memahami proses implementasi metode dekomposisi Groom-Bailey untuk menganalisa tensor impedansi magnetotellurik akibat pengaruh dari distorsi galvanik di dekat permukaan. Hal yang akan dibahas pada tugas akhir ini mencakup teori dasar meode magnetotellurik, konsep dari dekomposisi Groom-Bailey, proses pengolahan data yang meliputi pembuatan program numerik untuk memperoleh solusi dari dekomposisi Groom-Bailey, dan analisis hasil perhitungan dari program numerik pada suatu data magnetotellurik di suatu daerah. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Sehingga, dengan kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca sebagai koreksi untuk menyempurnakan penelitian ini. Dan, penulis juga berharap agar tugas akhir ini dapat dijadikan sebagai referensi dalam pengembangan penelitian dekomposisi tensor magnetotellurik di kemudian hari. Bandung, 19 Juni 2009 Penulis v
DAFTAR ISI ABSTRAK... iii PRAKATA... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR.. viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah 1.1.1 Latar belakang... 1 1.1.2 Rumusan masalah... 2 1.2 Ruang Lingkup Kajian... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Anggapan Dasar... 2 1.5 Hipotesis... 3 1.6 Metode dan Teknik Pengumpulan Data 1.6.1 Metode... 3 1.6.2 Teknik Pengumpulan Data... 4 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TEORI DASAR IMPLEMENTASI METODE DEKOMPOSISI GROOM-BAILEY PADA TENSOR IMPEDANSI MAGNETOTELLURIK 2.1 Konsep Awal Metode Magnetotellurik... 5 2.2 Persoalan Studi Metode Elektromagnetik..... 6 2.3 Asumsi-asumsi Untuk Metode Magnetotellurik.... 7 2.4 Konsep Gelombang MT dan Fungsi Transfer... 8 2.5 Konsep Polarisasi Medan Listrik dan Medan Magnet. 15 2.6 Arah Induksi 18 2.7 Tensor Impedansi dan Tinjauan Dimensionalitas... 19 vi
2.8 Pendahuluan Dekomposisi Groom-Bailey... 21 2.9 Hamburan Elektromagnetik 3-D Skala Kecil... 25 2.10 Model Distorsi... 27 2.11 Faktorisasi Tensor Distorsi. 30 2.12 Dekomposisi Tensor Impedansi.. 38 2.13 Tinjauan Tensor Impedansi Bersifat Isotropi dan Anisotropi.... 40 2.14 Distorsi 2-D atau Distorsi Kuat.. 43 2.15 Indikator Induksi 3-D 43 BAB III PENGOLAHAN DATA 3.1 Prosedur Perhitungan... 44 3.2 Diagram Alir Program Dekomposisi Groom-Bailey. 46 3.3 Hasil Perhitungan.. 47 BAB IV ANALISIS IMPLEMENTASI METODE DEKOMPOSISI GROOM-BAILEY PADA TENSOR IMPEDANSI MAGNEOTELLURIK 4.1 Analisis Parameter Distorsi. 53 4.2 Analisis Strike Regional dan Lokal... 54 4.3 Analisis Resistivitas Semu dan Fasa Impedansi... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan... 56 4.2 Saran... 56 DAFTAR PUSTAKA... 57 LAMPIRAN... 59 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 2.1 Ilustrasi polarisai E dan B... 15 2.2 Perbandingan resistivitas semu dari polarisasi E dan B dan fasa sebagai fungsi dari jarak dari kontak vertical 17 2.3 Arah induksi. 18 2.4 Persoalan dimensionalitas. 21 2.5 Model superimposisi Larsen dan Bahr. 22 2.6 Model distorsi dan regional.. 28 2.7 Pengaruh parameter distorsi terhadap medan regional. 32 3.1 Diagram alir program dekomposisi Groom-Bailey.. 46 3.2 Grafik parameter distorsi, azimuth regional dan lokal, resistivitas semu dan fasa, rms error dan diagram rose metode dekomposisi Groom-Bailey terkendala.... 49 3.3 Diagram rose strike regional dekomposisi Groom-bailey tidak terkendala.. 50 3.4 Diagram rose strike regional dekomposisi Groom-bailey dengan shear dan twist terkendala untuk seluruh data.. 51 3.5 Vektor induksi untuk seluruh titik pada frekuensi 320 Hz, 1 Hz dan 0.01 Hz.. 52 A.1 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik A01... 62 A.2 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik A02 65 A.3 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik A03.. 68 A.4 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik A04 71 A.5 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas viii
semu, fasa impedansi, dan rms error data titik A05.. 74 A.6 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik B01 77 A.7 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik B02 80 A.8 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik B04.. 83 A.9 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik B05.. 86 A.10 Grafik parameter distorsi, strike regional dan lokal, resistifitas semu, fasa impedansi, dan rms error data titik B06.. 89 ix