APLIKASI METODE SEISMIK REFRAKSI UNTUK ANALISA LITOLOGI BAWAH PERMUKAAN PADA DAERAH BABARSARI, KABUPATEN SLEMAN, YOGYAKARTA Kevin Gardo Bangkit Ekaristi 115.130.094 Program Studi Teknik Geofisika, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta Jalan SWK 104 Condongcatur Yogyakarta kevin.gardo@gmail.com INTISARI Metode seismik refraksi adalah salah satu metode eksplorasi geofisika yang memanfaatkan salah satu sifat gelombang yaitu bahwa gelombang dapat dibiaskan. Dalam metode seismik refraksi ini terdapat banyak metode pengolahan data. Dalam penelitian ini digunakan metode ITM dan CDM. Penelitian ini bertujuan untuk analisa struktur bawah permukaan pada daerah Babarsari, Yogyakarta. Penelitian dilakukan di daerah Babarsari dengan koordinat easting 435612 UTM sampai 435639 UTM dan koordinat northing 9141447 UTM hingga 9141438 UTM. Pengambilan data dilakukan pada hari Minggu, 29 Maret 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai 10:00 WIB. Data yang diperoleh berupa data jarak offset pengukuran dan waktu rambat gelombang pada tiap geophone. Data lapangan yang telah didapatkan tersebut diolah dengan menggunakan software Microsoft Excel untuk memperoleh data kedalaman lapisan. Data lapangan diolah dengan menggunakan metode ITM dan CDM. Dari hasil pengolahan dan interpretasi data, diperoleh nilai kecepatan v1 sebesar 369,3182 m/s dan nilai kecepatan v2 sebesar 579,213 m/s. Litologi bawah permukaan adalah lapisan lapuk. Kedalaman lapisan lapuk pada titik terdalam sebesar 11,4 meter dan kedalaman lapisan lapuk pada titik terdangkal sebesar 3,178 meter. Kata kunci : Seismik Refraksi, Metode ITM, Metode CDM, Babarsari, Yogyakarta 1. PENDAHULUAN Metode Seismik adalah metode yang menggunakan gelombang seismik yang menjalar di dalam bumi untuk mengetahui keadaan lapisan bawah permukaan. Metode seismik sendiri ada dua macam, yaitu seismik refleksi dan seismik refraksi. Seismik refraksi memanfaatkan gelombang bias yang dibiaskan melalui bidang batas perlapisan batuan ke geophone. Sedangkan seismik refleksi memanfaatkan gelombang pantul yang memantul pada bidang batas perlapisan. Dalam mengolah data lapangan seismik yang telah didapatkan, terdapat beberapa metode untuk pengolahan. Dari berbagai macam metode tersebut, terdapat metode Intercept Time Method dan Critical Distance Method. Metode Intercept Time Method menggunakan waktu penjalaran gelombang dari sumber ke geophone secara tegak lurus pada zero offset sebagai fokus perhitungannya. Sedangkan metode Critical Distance Method menggunakan jarak kritis sebagai fokus perhitungannya. Jarak kritis adalah jarak offset di mana gelombang terbiaskan dan terpantulkan atau secara singkat saat critical refraction muncul pertama kali. 2. DASAR TEORI 2.1 GELOMBANG SEISMIK Gelombang seismik adalah gelombang mekanik yang merambat dengan bumi sebagai mediumnya. Interior bumi sendiri terdiri dari bermacam macam batuan. Batuan
batuan tersebut tentu saja mempunyai sifat fisis yang berbeda beda. Perbedaan sifat fisis inilah yang menyebabkan terjadinya variasi kecepatan rambat gelombang seismik. Gelombang seismik sendiri dapat dibedakan menjadi dua bagian besar, yaitu : 1. Gelombang badan (body wave). Body wave adalah gelombang yang merambat pada tubuh bumi sendiri. Gelombang badan ini ada dua macam, yaitu gelombang primer dan gelombang sekunder. Gelombang primer merambat secara longitudinal dan gelombang sekunder merambat secara transversal. 2. Gelombang permukaan (surface wave). Surface wave adalah gelombang yang hanya merambat pada permukaan bumi dan beberapa lapisan dangkal lainnya. Gelombang permukaan ini juga mempunyai dua macam gelombang, yaitu gelombang Rayleigh dan gelombang Love. 2.2 SEISMIK REFRAKSI Metode seismik sendiri dibagi menjadi dua macam, yaitu seismik refleksi dan seismik refraksi. Seismik refraksi memanfaatkan waktu tempuh dari gelombang yang telah terbiaskan untuk menuju ke penerima. Dalam penelitian ini, metode seismik yang digunakan adalah metode seismik refraksi. Dalam akuisisi data dan pengolahan data seismik refraksi, terdapat beberapa asumsi yang perlu diperhatikan. Menurut Sismanto (1999), asumsi asumsi tersebut antara lain : 1. Bumi dianggap sebagai benda berlapisa yang pada tiap lapisannya dapat merambatkan gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda. 2. Kecepatan gelombang bertambah seiring bertambahnya kedalaman. 3. Panjang gelombang seismik harus tidak lebih besar dari seperempat tebal lapisan. 4. Perambatan gelombang seismik dapat dipandang sebagai perambatan sinar dan mematuhihukum hukum pembiasan cahaya. 5.Pada bidang batas lapisan, gelombang merambat dengan kecepatan pada lapisan di bawahnya. Asumsi asumsi di atas digunakan untuk mempermudah pengolahan data. Dikarenakan sulitnya membuat interpretasi yang akurat tentang analisa bawah permukaan. 2.3 METODE INTERCEPT TIME Metode ITM adalah metode T-X yang paling sederhana dan hasilnya hanya sebagai gambaran kasar akan survei bawah permukaan. Gambar 1 (a) Kurva travel time pada bidang dua lapis sederhana dengan bidang batas sejajar (Sismanto, 1999) Gambar 2 Skema perambatan gelombang dari titik A ke D. (Sismanto, 1999) Gambar 1 dan Gambar 2 tersebut menunjukkan grafik pembiasan gelombang seismik dan skema penembakan gelombang seismik di bawah permukaan. Persamaan travel time untuk gambar di atas adalah : Tt = (II.1) AB V 1 + BC V 2 +CD V 1
Yang kemudian dapat disederhanakan menjadi X 2Z cosic Tt = + V 2 V 1 (II.2) Dengan mengasumsikan X= 0 karena definisi ITM pada zero offset, maka 2 Z cosic Tt = V 1 (II.3) Maka ketebalan lapisan Z dapat ditentukan dengan persamaan 1 t 1 v 1 Z = 2 cosi c (II.4) Persamaan waktu tempuh pada ITM sendiri dinyatakan dengan persamaan x x 1 t = = y y 1 x 2 x 1 y 2 y 1 Sehingga, dari persamaan (II.8) di atas dapat ditentukan ketebalan lapisan h dengan persamaan xc V2 V1 h 2 V2 V1 (II.9) Persamaan (II.6) dan (II.7) hanya berlaku pada penembakan forward dengan m1 dan m2 adalah kemiringan waktu gelombang langsung dan gelombang refraksi. 2.4 METODE CRITICAL DISTANCE Metode CDM bisa digunakan juga untuk menentukan kedalaman lapisan pada lapisan datar, banyak lapisan, dan lapisan miring seperti metode ITM dengan asumsi asumsi yang sama dengan metode ITM. Jarak kritis didapatkan saat critica refraction muncul pertama kali dan waktu pembiasan sama dengan waktu pemantulan, dan sudut bias sama dengan sudut pantul (II.5) Kecepatan lapisan pertama v1 dan kecepatan lapisan kedua v2 dapat dinyatakan dengan persamaan 1 V1 = m 1 dengan m1 = y 1 y 0 x 1 x 0 (II.6) dan V2 = y 2 y 0 x 2 x 0 (II.7) 1 m 2 dengan m2 = Dari gambar 2 di atas, waktu rambat gelombang dapat ditentukan dengan persamaan x 2h 2 2 t V2 V1 V2 V1V 2 (II.8) Gambar 2 Atas. Gambar grafik pembiasan gelombang pada lapisan satu. Bawah. Skema penembakan gelombang seismik. 3. METODOLOGI Pengolahan data seismik refraksi dilakukan dengan menggunakan metode ITM dan CDM. Penelitian dilaksanakan pada hari Minggu, 29 Maret 2015 pada pukul 09:00 WIB hingga pukul 10:00 WIB. Bertempat di
daerah Babarsari, Daerah Istimewa Yogyakarta. Cuaca saat pengambilan data cerah berawan. Alat - alat yang digunakan saat pengambilan data antara lain GPS, kompas geologi, geofon, OYO McSeis, palu seismik, meteran, dan bantalan pemukul Gambar 3 Gambar alat yang digunakan untuk akuisisi data seismik. (sumber : Pandito Adinegara) III.1 Diagram Alir Pengambilan Data Gambar 5 Diagram Alir Pengolahan Data Gambar 4 Diagram Alir Pengambilan Data Berdasarkan gambar 4 di atas, pengambilan data diawali dengan : 1. Memasang (geophone) sesuai bentangan lintasan 2. Menentukan nilai azimuth. 3. Mempersiapkan alat 4. Pengambilan data yang dilakukan dengan memukulkan palu ke bantalan. 5. Mencatat first break yang dihasilkan. 6. Pengukuran secara reverse dilakukan setelah pengukuran forward selesai. Berdasarkan gambar 5 di atas, pengolahan data diawali dengan : 1. Penentuan titik refraktor pada data. 2. mencari nilai V rata rata dan sudut pembiasan (teta). 3. Mencari kedalaman titik refraktor forward dan reverse. 4. Membuat, profil kedalaman, dan grafik T-X. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN III.2 Diagram Alir Pengolahan Data
Grafik T-X Metode ITM Time (ms) 0 10 20 30 40 Offset (m) Gelombang Forward Gelombang Forward Bias Gelombang Reverse Gelombang Reverse Bias didapatkan nilai v1 forward sebesar 426,136 m/s dan nilai v1 reverse sebesar 312,5 m/s. Nilai v2 forward sebesar 580,93 m/s dan nilai v2 reverse sebesar 577,5 m/s. Litologi pada saat v1 dan v2 adalah batupasir lapuk. Nilai kedalaman terdalam didapatkan sebesar 11,4 meter dan nilai kedalaman terdangkal didapatkan sebesar 3,17 meter. Lapisan bawah permukaan tersusun atas lapisan lapuk (Weatherby, 1936). Gambar 6 Grafik T-X Metode ITM Dari hasil pengukuran menggunakan metode ITM, didapatkan nilai v1 forward sebesar 577,5m/s dan nilai v1 reverse sebesar 580,9 m/s. Nilai v2 forward 577,496 m/s dan nilai v2 reverse sebesar 580,929 m/s. nilai v1 dan v2 didapatkan pada litologi batupasir lapuk. Nilai kedalaman z sebesar 38 cm pada kedalaman terdangkal dan 8,5 meter pada kedalaman terdalam. Lapisan di bawah permukaan tersusun atas lapisan lapuk (Weatherby, 1936) Grafik T-X Metode CDM Time (ms) 0 10 20 30 40 Offset (m) Gelombang Forward Gelombang Forward Bias Gelombang Reverse Gelombang Reverse Bias Gambar 8 Peta Kedalaman Lapisan Metode ITM Peta di atas adalah peta kedalaman lapisan pada daerah penelitian dengan menggunakan metode ITM. Terlihat bahwa terdapat kedalaman yang cukup bervariasi. Kedalaman dengan rentang nilai rendah ditandai dengan kontras warna ungu hingga biru pada nilai -18 meter hingga -11 meter. Kedalaman sedang ditandai dengan kontras warna hijau dengan nilai antara -11 meter hingga -6 meter. Dan nilai kedalaman yang tinggi berada pada rentang nilai -6 meter hingga 1 meter ditandai dengan warna merah. Gambar 7 Grafik T-X Metode CDM Dari hasil pengukuran menggunakan metode CDM di atas,
ditandai dengan warna hijau dengan rentang nilai -6 meter hingga -3,5 meter. Sedangkan nilai kedalaman dangkal ditandai dengan warna merah dengan rentang nilai -3,5 meter hingga 1 meter. Gambar 9 Peta Kedalaman Lapisan Metode CDM Peta di atas adalah peta kedalaman lapisan pada daerah penelitian dengan menggunakan metode CDM. Terlihat perbedaan dengan peta kedalaman lapisan dengan menggunakan metode ITM. Perbedaan tersebut berada pada pola kontur dan nilai pada skala warna. Pada peta di atas, kedalaman dalam ditandai dengan kontras warna ungu hingga biru dengan rentang nilai antara -10 meter hingga -6 meter. Kedalaman sedang 5. KESIMPULAN Kesimpulan dari penelitian ini antara lain : 1. Nilai kecepatan v1 rata-rata pada metode ITM adalah 369,318 m/s dengan nilai kedalaman terdangkal 38 cm dan nilai kedalaman terdalam sebesar 8,5 meter. 2. Nilai kecepatan v1 rata-rata pada metode CDM adalah 369,318 m/s dan nilai kecepatan v2 rata-rata pada metode CDM adalah 579,213 m/s. Nilai kedalaman terdangkal didapatkan pada kedalaman 3,17 meter dan nilai kedalaman terdalam didapatkan sebesar 11,4 meter. 3. Terdapat perbedaan nilai kedalaman pada kedua metode. Tetapi profil yang dihasilkan serupa. Dengan arah kemiringan yang sama. 6. DAFTAR PUSTAKA Staff Asisten Praktikum Seismik Refraksi.2015.Buku Panduan Praktikum Seismik Refraksi.Yogyakarta.