BAB. 1. METODE SEISMIK REFRAKSI Deskripsi matakuliah Bab ini membahas mengenai i sejarah perkembangan sieismik refraksi dan bidang-bidang aplikasinya Sasaran Pembelajaran Setelah mengikuti perkuiahan pada bab ini.mahasiswa diharapkan mampu `menjelaskan berbagai applikasi dari metode seismic refraksi Pendahuluan 1.1 Latar belakang Metode Seismik adalah suatu metode eksplorasi Geofisika yang dipergunakan untuk investigasi sumber daya alam dan struktur bawah permukaan berdasar karakteristik propagasi gelombang. Metode ini termasuk metode geofisika aktif, karena sumber gelombang harus diciptakan. Metode Seismik di bagi menjadi dua yaitu Seismik Refraksi (Bias) dan Seismik Refleksi (Pantul). Prinsip Metode Seismik adalah penciptaan sumber gelombang dipermukaan bumi dan merambatkan gelombang tersebut kedalam lapisan dan mendeteksinya kembali dipermukaan bumi setelah mengalami refleksi atau refraksi. Sumber tersebut dapat berupa ledakan, vibroseis, airgun, watergun, hammer, weigh drop, tergantung jenis metode seismik yang dipergunakan. Seismik Refleksi umum dipergunakan untuk mendeteksi Hidrokarbon. Sedang Seismik Refraksi dipergunakan untuk mendeteksi batuan atau lapisan yang letaknya cukup dangkal dan untuk mengetahui lapisan tanah penutup (overburden) serta untuk keperluan geoteknik. Eksplorasi seismik 1
adalah istilah yang dipakai di dalam bidang geofisika untuk menerangkan aktifitas pencarian sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Hasil rekaman yang diperoleh dari survei ini disebut dengan penampang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya. Mekanisme pengambilan data lapangan yang dipergunakan dalam Seismik Refraksi adalah mengetahui jarak dan waktu yang terekam oleh alat Seismograf untuk mengetahui kedalaman dan jenis lapisan tanah yang diteliti. Dari getaran atau gelombang yang diinjeksikan dari permukaan tanah akan merambat kebawah lapisan tanah secara radial yang di mana pada saat bertemu lapisan dengan sifat elastik batuan di bawah permukaan yang berbeda. Maka gelombang yang datang akan mengalami pemantulan dan pembiasan. Gelombang yang melewati bidang batas dengan sifat lapisan yang berbeda akan terpantul dan terbiaskan kepermukaan kemudian di tangkap oleh alat reciver yaitu Geophone yang diletakkan di permukaan. Seismik adalah salah satu metode geofisika eksplorasi yang mumum digunakan dalam studi geologi teknik, geoteknik dan lain-lain. Studi tersebut mencakup penyelidikan ketebalam zona pelapukan,endapan alluvial,dan lain-lain. Dewasa ini berkembang aplikasi seismic refraksi untuk menghitung parameter mekanik batuan.seismik bias dikembangkan berdasarkan prinsip penjalaran gelombang yang terbiaskan. Gelombang tersebut seismic terbias akibat adanya 2
perbedaan cepat rambat atau perbedaan impedansi akustik medium yang dilewati gelombang tersebut. Kecepatan rambat gelombang seismik ditentukan oleh sifat elastisitas dan densitas dari medium yang dilaluinya. Parameter tersebut sangat dipengaruhi oleh kondisi geologi lokal daerah eksplorasi, antara lain, jenis batuan, derajat pelapukan, dan lain-lain Hasil dari suatu eksplorasi seismik refraksi pada umunya meliputi:keadaan geologi bawah permukaan seperti tebal, penipisan, penebalan,, patahan struktur geologi.sifat dan kwalitas batuan bawah permukaan, harga cepat rambat, derajat pelapukan,kekerasan dan lainlain. Sejarah Perkembangan Sejarah perkembangan eksplorasi dengan menggunakan metode seismic refraksi tadak dapat dipisahkan dari seismologi gempabumi, walaupun pada perkembangannya kedua bidang ilmu tersebut telah sangat jauh terpisah. Secara singkat beberapa event yang menentukan perkembangan seismologi sebagai berikut 1703 De Haute Femille membuat alat pencatat gempa yang terdiri dari piringan dengan beberapa tabung pada arah-arah tertentu.tabung tabung tersebut berisi air raksa, bila terjadi gempa dari satu arah,maka air raksa akan tumpah pada arah gempa tersebut 1761 John Michel menganggap perambatan gelombang seismik merupakan perambatan gelombang elastis. Dengan mengamati perbedaan waktu kejutan dari bebrapa sumber, dapat diperkirakan terjadinya gempa. 3
1829 Seismon Dnis Poisson menemukan adanya gelombang longitudinal dan transversal pada gelombang elastis 1851 Robert Mallet, sebagai orang pertama menggunakan gelombang gempa buatan 1855,palmiery, memulai menggunakan system elektromagnetik recording pada seismograph untuk merekam jejak gempa 1876, Jenderal H.L Abbot, Jenderal U.S Army, mengukur cepat rambat gelombang permukaan bumi menggunakan dinamit sebanak 20 ton yang diledakkan pada jarak 20 km. Dan selama perang dunia pertama sesmik refraksi banyak digunakan untuk melokasikan meriam meriam musuh. 1919 L.Mintrop pertama menggunakan metode seismic refrakasi di Mexico-shell untuk menduga patahan Balcones Texas. Dan sejak saat itu pamor seismikc refraksi sebagai alat eksplorasi minyak bumi terus meningkat.sampai tahun 1930an metode seismik refraksi banyak sekali memberi sumbangan dalam pencarian minak bumi. Dibidang lain seperti engeneering, mining dan lain sebagainya,metode seismic refraksi masih merupakan alat yang mumpuni dan lebih berkembang kahususnya dalam bidang geoteknik. Applikasi Seismik Refraksi Eksplorasi Minyak /Gas bumi Pada awalnya,metode seismic refraksi meruapakan alat yang ampuh pada industry perminyakan, akan tetapi kedudukan saat ini digantikan oleh seismik refleksi. Penggunaan seismic refraksi dalam ekplorasi masih sering digunakan sebagai pelengkap pada hal-hal yang tidak dapat diperoleh dengan seismik refleksi. Pengukuran cepat rambat 4
gelombang pada lapisan yang sulit ditembus oleh seismic refleksi. Pengukuran dilakukan dengan well velocity survey. Harga cepat rambat ini digunakan dalam melakukan interpretasi zona horizon pada penampang seismic refleksi. Penyelidikan sifat-sifat fisik batuan bawah permukaan, pengukuran harga cepat rambat v p dan v s dan lain-lain pada penyelidikan Basmen, pengukuran harga v dan zona pelapukan pada perhitungan koreksi datum Geologi Teknik Penyelidikan dengan seismic refraksi disini sama seperti pada geolistrik, dan metode geologi teknik lainnya. Akan dipakai sebagai data dasar suatu daerah yang meliputi tebal lapisan, penafsiran kualitas kekerasan batuan bawah permukaan.penyelidikan Seismik refraksi digunakan dalam :Pondasi dan Hidroulik untuk membantu memecahkan masalah :Penggalian Batuan yng cukup kuat untuk peletakan pondasi Lokasi batuan pengisi (filling) atau Building material,pekerjaan ini meliputi studi pondasi,untuk Bendungan, kanal, shefy, Tunnel, water Way,Power House,pelabuhan dan lain-lain. Sanitasi :membantu memecahkan masalah-masalah studi akifer bawah permukaan dranaise dan lain-lain Transportasi : Pondasi Jalan raya,jalan kereta Api, terowongan Struktur :bangunan beton pondasi, Jembatan, dan evalusi kerusakan struktur Geoteknik 5
Penyelidikan seismic refraksi pada biasanya dilakukan pada tahapan site investigation untuk melengkapi data yang tidak didapatkan dari, test insitu maupun laboratory test. Biasanya untuk mengetahui kualitas batuan bawah permukaan,data-data tersebut meliputi data-data tentang kualitas, batuan bawah permukaan misalnya, kekuatan,tingkat kekerasan atau rigiditas, kompressibilitas, modulus elastis, poisson ratio, modulus punter, penyebaran, porositas, derajat isotrophy batuan dasar dan lainlain. Letakan (lay out ) yang digunakan bisanya profiling, sounding up hole shoting, down hole shoting,cross hole shoting 1.3.4.Pertambangan(mining) Seismik refraksi digunakan pada eksplorasi tambang untuk untuk evaluasi awal pertambang, untuk mendeteksi tebal lapisan yang mengandung biji, struktur geologi. Pemakaian terutama pada lapisan semi horizontal.seperti endapan plaser, tebal lapisan alluvial, tebal lapisan penutup,,tebal zona residual. 1.3.5 Air tanah Pemakaian seismic refraksi dalam penyelidikan air tanah dilakukan untuk mendapatkan data untuk simulasi model, yang meliputi bentuk geometri, penyebaran serta ketebalan akifer, urutan stratigrafi, dalam batuan dasar 6
7