laporan wg metseis.pdf

7/25/2019 Laporan WG Metseis.pdf

1/46

LAPORAN WORKSHOP

PENENTUAN LITOLOGI BATUAN BAWAH PERMUKAAN DENGAN

MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI DI CANGAR BATU

Dosen Pengampu: Sukir Maryanto, Ph.D

Oleh:

Reditha Ayu Rositadewi

125090701111004

PROGRAM STUDI GEOFISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG2015


2/46

i

Kata Pengantar

Puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan

nikmat-Nya sehingga laporan Workshop Geofisika Metode Seismik ini dapat

diselesaikan tepat waktu. Pembuatan laporan ini merupakan pemenuhan tugas mata

kuliah Workshop Geofisika di Prodi Geofisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam. Diharapkan laporan ini dapat memberikan manfaat

bagi praktikan dan pembaca lainnya dalam memberikan wawasan dan ilmu

pengetahuan khususnya yang berkaitan dengan survey bawah permukaan dengan

menggunakan metode seismik.

Karena terwujudnya laporan ini tak lepas dari bantuan, bimbingan, dan

arahan beberapa pihak yang telah membantu, maka penulis mengucapkan

terimakasih kepada:

1.

Bapak Sukir Maryanto selaku dosen Workshop Geofisika di Prodi Geofisika

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

2. Teman-teman dari Bidang Minat Geofisika Jurusan Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

3. Semua pihak luar maupun dalam yang telah membantu baik secara langsung

dan tidak langsung demi terwujudnya laporan ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan pada

penulisan laporan ini. Oleh karenanya diharapkan kritik dan saran untuk perbaikan

laporan selanjutnya.

Malang, 22 Oktober 2015

Penulis


3/46

ii

Daftar Isi

Kata Pengantar ......................................................................................................... i

Daftar Isi.................................................................................................................. ii

Daftar Gambar ........................................................................................................ iv

Daftar Tabel ............................................................................................................ v

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2Rumusan Masalah .......................................................................................... 2

1.3Batasan Masalah ............................................................................................ 2

1.4 Tujuan ............................................................................................................ 2

BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 3

2.1 Penjalaran Gelombang Seismik ..................................................................... 3

2.1.1 Gelombang Badan (Body Wave) ............................................................ 3

2.1.2 Gelombang Permukaan (Surface Wave)................................................. 5

2.2 Mekanisme Penjalaran Gelombang Seismik ................................................. 7

2.2.1 Hukum Snellius....................................................................................... 7

2.2.2 Prinsip Huygens ...................................................................................... 8

2.2.3 Prinsip Fermat ......................................................................................... 8

2.3 Seismik Refraksi ............................................................................................ 8

2.3 Geologi Cangar ............................................................................................ 12

BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 14

3.1 Waktu dan Tempa Pelaksanaan ................................................................... 14

3.2 Rancangan Penelitian .................................................................................. 14

3.3 Materi Penelitian ......................................................................................... 15

3.4 Langkah Penelitian ...................................................................................... 15

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 17

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................................ 17

4.2 Litologi Bawah Permukaan ......................................................................... 18

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 31

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 31


4/46

iii

5.2 Saran ............................................................................................................ 31

Daftar Pustaka ....................................................................................................... 32

Lampiran ............................................................................................................... 34

Lampiran 1. Script modeling dengan persamaan Hagiwara Masuda ................ 34

Lampiran 2. Langkah Pengolahan Data ............................................................ 38


5/46

iv

Daftar Gambar

Gambar 2.1. Perambatan Gelombang Seismik ....................................................... 3

Gambar 2.2. Penjalaran Gelombang P dan Penjalaran Gelombang S.................... 4

Gambar 2.3. Gelombang P ...................................................................................... 4

Gambar 2.4. Gelombang S ...................................................................................... 5

Gambar 2.5. Gelombang Rayleigh .......................................................................... 6

Gambar 2.6 Gelombang Love ................................................................................. 6

Gambar 2.7 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang ............................................. 7

Gambar 2.8. Prinsip Huygens ................................................................................. 8

Gambar 2.9. Lintasan Gelombang Bias untuk Struktur Dua Lapis....................... 10

Gambar 2.10. Kurva Waktu Rambat dan Kurva Waktu Rambat Kecepatan ....... 11

Gambar 2.11. Peta Geologi Komplek Gunung Arjuno-Welirang ........................ 13

Gambar 3. 1 Desain Survei Penelitian .................................................................. 14

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 16

Gambar 4. 1 Model Lapisan Bawah Permukaan Kelompok 1 Line 1 .................. 19


Gambar 4. 3 Model Lapisan Bawah Permukaan Kelompok 1 Line 3 .................. 21Gambar 4. 4 Model Lapisan Bawah Permukaan Kelompok 2 Line 1 .................. 22






Gambar 4. 10 Model Lapisan Bawah Permukaan Kelompok 3 Line 4 ................ 27





http://f/KULIAH/Geo%20'7/Workshop%20Geofisika/Laporan%20WG%20Metseis.docx%23_Toc433879902http://f/KULIAH/Geo%20'7/Workshop%20Geofisika/Laporan%20WG%20Metseis.docx%23_Toc433879902http://f/KULIAH/Geo%20'7/Workshop%20Geofisika/Laporan%20WG%20Metseis.docx%23_Toc433879902


6/46

v

Daftar Tabel

Tabel 4. 1 Data Kecepatan Gelombang Seismik Refraksi ................................... 18

Tabel 4.2 Data Kecepatan Rambat Gelombang dari Berbagai Jenis Batuan ........ 19


7/46

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Geofisika adalah ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan

menggunakan parameter-parameter fisika. Dalam hal ini yang menjadi target

adalah bumi bawah permukaan. Parameter-parameter fisika yang digunakan adalah

parameter mekanika yang meliputi metode seismik, gravitasi (gravity) dan

magnetik.

Metode seismik adalah suatu metode dalam ilmu geofisika yang

dipergunakan untuk mendeteksi struktur bawah permukaan. Metode ini termasuk

metode geofisika aktif. Seismik di bagi menjadi dua yaitu seismik refraksi dan

seismik refleksi. Prinsip metode seismik dipermukaan ditimbulkan oleh sumber

menghasilkan gelombang mekanis. Sumber tersebut dapat berupa ledakan

(eksplosien), vibroseis, airgun, watergun, hammer, weigh drop, tergantung jenis

metode seismik yang dipergunakan. Seismik refleksi dipergunakan untuk

mendeteksi hidrokarbon. Sedang Seismik refraksi dipergunakan untuk mendeteksi

batuan atau lapisan yang letaknya cukup dangkal dan untuk mengetahui lapisantanah penutup (overburden).

Eksplorasi seismik 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.

Daerah Cangar merupakan salah satu daerah potensi panasbumi di Jawa

Timur. Cangar terletak di komplek Gunung Arjuno-Welirang. Di dekat sumber

mata air panas sudah terdapat Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Universitas

Brawijaya. Dari daerah Cangar ini dapat diamati puncak Gunung Welirang. Oleh

karena itu di sekitar Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya ini


8/46

2

juga akan dibangun Laboratorium Vulkanologi dan Geotermal Prodi Geofisika,

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Brawijaya. Untuk pembangunan

tersebut diperlukan survei keadaan tanah di lahan tersebut untuk kepentingan

pembagunan. Dalam penelitian ini dilakukan survei dengan menggunakan metode

seismik refraksi yang merupakan survei dangkal guna mendapatkan struktur bawah

permukaan di lahan dimana Laboratorium Vulkanologi dan Geotermal akan

dibangun.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1.

Bagaimana litologi bawah permukaan Kebun Percobaan Universitas

Brawijaya di Cangar?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.

1. Daerah yang dilakukan survei hanya daerah yang menjadi alternatif dimana

Laboratorium Vulkanologi dan Geotermal Universitas Brawijaya akan

dibangun

1.4 Tujuan

Tujuan dari dilaksanakannya praktikum Metode Seismik ini adalah sebagai berikut.

1. Mengetahui litologi lapisan bawah permukaan di daerah sekitar Kebun

Percobaan Universitas Brawijaya di Cangar.


9/46

3

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Penjalaran Gelombang Seismik

Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang merambat dalam bumi.

Bumi sebagai medium gelombang terdiri dari beberapa lapisan batuan yang antar

satu lapisan dengan lapisan lainnya mempunyai sifat fisis yang berbeda. Ketidak-

kontinuan sifat medium ini menyebabkan gelombang seismik yang merambatkan

sebagian energinya dan akan dipantulkan serta sebagian energi lainnya akan

diteruskan ke medium di bawahnya (Telford dkk, 1976).

Gelombang seismik merupakan rambatan energi yang disebabkan oleh adanyagangguan di dalam kerak bumi. Gelombang secara umum merupakan fenomena

perambatan gangguan dalam medium sekitarnya. Gelombang seismik juga

merupakan gelombang elastik karena partikel-partikel medium terjadi akibat

interaksi gaya gangguan melawan gaya-gaya elastik. Gelombang seismik terdiri

dari dua jenis gelombang, yaitu body wave dan surface waveseperti ditunjukkan

olehGambar 2.12.1.

Gambar 2.1. Perambatan Gelombang Seismik (Lilie, 1999)

2.1.1 Gelombang Badan (Body Wave)

Gelombang badan adalah gelombang yang menjalar dalam media elastik dan

arah perambatannya keseluruh bagian di dalam bumi. Berdasarkan gerak partikel

pada media dan arah penjalarannya gelombang dapat dibedakan menjadi

gelombang P dan gelombang S seperti yang tampak pada gambar 2.2.


10/46

4

Gambar 2.2. Penjalaran Gelombang P dan Penjalaran Gelombang S (Lilie, 1999)

2.1.1.1 Gelombang P

Gelombang P disebut juga gelombang longitudinal yaitu gelombang yang

arah getarannya sejajar dengan arah penjalarannya (lihat gambar 2.3). Sedangkan

gelombang S adalah gelombang transversal dimana arah getarannya tegak lurus

dengan arah penjalaran gelombang. Gelombang P memiliki kecepatan rambat

paling besar dibandingkan dengan gelombang seismik yang lain. Gelombang P

dapat merambat melalui medium padat, cair dan gas. Persamaan kecepatan

gelombang P adalah sebagai berikut.

= +2 (1)Dimana merupakan konstanta Lame, merupakan rigiditas dan merupakandensitas.

Gambar 2.3. Gelombang P (Elnashai & Sarno, 2008)


11/46

5

2.1.1.2 Gelombang S

Gelombang S disebut juga gelombang shear atau gelombang transversal.

Gelombang ini memiliki cepat rambat yang lebih lambat bila dibandingkan dengan

gelombang P dan hanya dapat merambat pada medium padat saja. Gelombang S

tegak lurus terhadap arah rambatnya. Visualisasi gelombang S ditunjukkan oleh

gambar 2.4. Persamaan dari kecepatan gelombang S adalah sebagai berikut

= (2)Dimana merupakan konstanta Lame, merupakan rigiditas dan merupakandensitas.

Gambar 2.4. Gelombang S (Elnashai & Sarno, 2008)

2.1.2 Gelombang Permukaan (Surface Wave)

Gelombang permukaan merupakan salah satu gelombang seismik selain

gelombang badan. Gelombang ini ada pada batas permukaan medium. Berdasarkan

pada sifat gerakan partikel media elastik, gelombang permukaan merupakan

gelombang yang kompleks dengan frekuensi yang rendah dan amplitudo yang

besar, yang menjalar akibat adanya efek free survace dimana terdapat perbedaan

sifat elastik (Susilawati, 2008).

Gelombang permukaan mempunyai frekuansi lebih rendah dari gelombang

badan, sehingga sifat gelombang tersebut merusak. Gelombang ini akan semakin

melemah amplitudonya bila semakin masuk ke dalam medium. Ada beberapa tipe

gelombang permukaan, yakni gelombang Rayleigh dan gelombang Love.


12/46

6

2.2.2.1 Gelombang Rayleigh

Gelombang Rayleigh adalah jenis gelombang permukaan yang terjadi akibat

adanya interferensi antara gelombang tekan dengan gelombang geser secara

konstruktif. Gerakan partikel pada wavefront gelombang Rayleigh terdiri atas

kombinasi gelombang P dan S pada bidang vertical (lihat gambar 2.5). Gelombang

Rayleigh merupakan salah satu jenis gelombang permukaan yang merambat pada

medium half space. Karakteristik lain dari gelombang Rayleigh adalah

amplitudonya menurun atau berkurang secara eksponensialterhadap kedalaman di

bawah permukaan. Umumnya memiliki frekuensi rendah dengan spektrum yang

tidak tajam. Gelombang Rayleigh merupakan jenis gelombang permukaan yang

dapat mencitrakan struktur bawah permukaan dengan mudah yang diaplikasikan

pada karakterisasi geoteknik. Sebab, gelombang Rayleigh mempunyai sifat yang

unik, yaitu setiap perambatan gelombang yang melewati batas lapisan material

bumi akan mengalami dispersi (Sholihan, 2009).

Gambar 2.5. Gelombang Rayleigh (Elnashai & Sarno, 2008)

2.2.2.2 Gelombang Love

Gelombang Love merupakan gelombang permukaan yang menjalar dalam

bentuk gelombang transversal yang merupakan gelombang S horizontal yang

penjalarannya paralel dengan permukaannya (Galladah & Fisher, 2009). Visualisasi

gelombang Love ditunjukkan oleh gambar 2.6.

Gambar 2.6 Gelombang Love (Elnashai & Sarno, 2008)


13/46

7

2.2 Mekanisme Penjalaran Gelombang Seismik

Mekanisme penjalaran gelombang seismik didasarkan pada hukum Snellius,

Prinsip Huygens dan Prinsip Fermat. Penjelasan dari hukum Snellius, Prinsip

Huygens dan Prinsip Fermat di jelaskan sebagai berikut :

2.2.1 Hukum Snellius

Ketika gelombang seismik melalui lapisan batuan dengan impedansi akustik

yang berbeda dari lapisan batuan yang dilalui sebelumnya, maka gelombang akan

terbagi. Gelombang tersebut sebagian terefleksikan kembali ke permukaan dan

sebagian diteruskan merambat dibawah permukaan. Penjalaran gelombang seismikmengikuti Hukum Snellius yang dikembangkan dari Prinsip Huygens, menyatakan

bahwa sudut pantul dan sudut bias merupakan fungsi dari sudut datang dan

kecepatan gelombang. Gelombang P yang datang akan mengenai permukaan

bidang batas antara dua medium berbeda akan menimbulkan gelombang refraksi

dan refleksi (Hutabarat, 2009).

Gambar 2.7 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang (Hutabarat, 2009)

Sebagian energi gelombang akan dipantulkan sebagai gelombang P dan

gelombang S, dan sebagian lagi akan diteruskan sebagai gelombang P dan

gelombang S (Hutabarat, 2009). Hukum Snellius dapat dinyatakan dalam

persamaan sebagai berikut :

si =

si =

si =

si =

si (3)


14/46

8

2.2.2 Prinsip Huygens

Prinsip Huygens menyatakan bahwa setiap titik pada muka gelombang

merupakan sumber bagi gelombang baru. Posisi dari muka gelombang dalam dapat

seketika ditemukan dengan membentuk garis singgung permukaan untuk semua

wavelet sekunder. Prinsip Huygens mengungkapkan sebuah mekanisme dimana

sebuah pulsa seismik akan kehilangan energi seiring dengan bertambahnya

kedalaman (Asparini, 2011).

Gambar 2.8. Prinsip Huygens

2.2.3 Prinsip Fermat

Gelombang menjalar dari satu titik ke titik lain melalui jalan tersingkat waktu

penjalarannya. Dengan demikian jika gelombang melewati sebuah medium yang

memiliki variasi kecepatan gelombang seismik, maka gelombang tersebut akan

cenderung melalui zona-zona kecepatan tinggi dan menghindari zona-zona

kecepatan rendah (Jamady, 2011).

2.3 Seismik Refraksi

Metode seismik refraksi merupakan salah satu metode geofisika untuk

mengetahui penampang struktur bawah permukaan, merupakan salah satu metode

untuk memberikan tambahan informasi yang diharapkan dapat menunjang

penelitian lainnya. Metode ini mencoba menentukan kecepatan gelombang seismik

yang menjalar di bawah permukaan. Metode seismik refraksi didasarkan pada sifat

penjalaran gelombang yang mengalami refraksi dengan sudut kritis tertentu yaitu


15/46

9

bila dalam perambatannya, gelombang tersebut melalui bidang batas yang

memisahkan suatu lapisan dengan lapisan yang di bawahnya yang mempunyai

kecepatan gelombang lebih besar. Parameter yang diamati adalah karakteristik

waktu tiba gelombang pada masing-masing geophone (Kartika, 2007).

Gelombang seismik berasal dari sumber seismik merambat dengan kecepatan

V1menuju bidang batas, kemudian gelombang dibiaskan dengan sudut datang kritis

sepanjang interface dengan kecepatan V2. Dengan menggunakan prinsip Huygens

pada interface, gelombang ini kembali ke permukaan sehingga dapat diterima oleh

penerima yang ada di permukaan (Nurdiyanto dkk, 2011).

Keterbatasan metode ini adalah tidak dapat dipergunakan pada daerah dengan

kondisi geologi yang terlalu kompleks. Metode ini telah dipergunakan untuk

mendeteksi perlapisan dangkal dan hasilnya cukup memuaskan. Menurut Sismanto

(1999), asumsi dasar yang harus dipenuhi untuk penelitian perlapisan dangkal

adalah:

1.

Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan setiap lapisan menjalarkan

gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda-beda.

2. Semakin bertambah kedalamannya, batuan lapisan akan semakin kompak.

3.

Panjang gelombang seismik lebih kecil daripada ketebalan lapisan bumi.

4. Perambatan gelombang seismik dapat dipandang sebagai sinar, sehingga

mematuhi hukum hukum dasar lintasan sinar.

5. Pada bidang batas antar lapisan, gelombang seismik merambat dengan

kecepatan pada lapisan dibawahnya.

6. Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Salah satu metode perhitungan waktu tiba gelombang seismik untuk

mencerminkan lapisan bawah permukaan adalah Metode Hagiwara. Metode inimerupakan metode waktu tunda (delay time) yang berdasarkan asumsi bahwa

undulasi bawah permukaan dapat ditampilkan mengikuti kontur bawah permukaan

tidak terlalu besar. Kelebihan dari metode Hagiwara adalah lapisan bawah

permukaan dapat ditampilkan mengikuti kontur bawah permukaan itu. Berbeda

dengan metode interceptime yang menganggap lapisan di bawah permukaan adalah

flat (bidang rata). Terutama untuk lapisan bawah permukaan yang harus detail,


16/46

10

maka metode Hagiwara adalah metode perhitungan yang menjadi pilihan utama

(Linus, 2006).

Perhitungan dengan metode Hagiwara dikembangkan untuk struktur bawah

permukaan yang terdiri dari dua lapisan. Bidang batas lapisan yang akan

diperlihatkan oleh hasil perhitungan merupakan rata-rata kedalaman yang memiliki

kerapatan yang berbeda. Bila kerapatan berbeda maka kecepatan gelombang

seismiknya juga akan berbeda, sehingga arah penjalaran gelombang seismik akan

mengalami pembiasan (refraksi), seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Lintasan Gelombang Bias untuk Struktur Dua Lapis (Hudha dkk, 2014)

Bila dinotasikan waktu perambatan gelombang bias dari titik tembak A ke titik

penerima P dengan , waktu perambatan dari B ke P dengan dengan danditunjukkan oleh persamaan :

= +2 (4) = cos

(5)

Pada persamaan di atas adalah linier terhadap , jika sebagai absis dan sebagai ordinat dan diplot titik-titik yang bersesuaian seperti gambar 2.10, maka

garis lurus tersebut merupakan suatu short (bentuk baru yang lebih pendek) dari

kurva travel time yang dikandung oleh titik-titik yang berhubungan. Nilai

dengan mudah dapat dihitung dari persamaan (5), dan kecepatan 2pada lapisanbawah diperoleh dari kemiringan garis lurus. yang diperoleh dari persamaan(4) merupakan suatu besaran yang menunjukkan kecepatan pada lapisan bawah.

Dengan cara yang sama dapat diperoleh:

= +2 (6)


17/46

11

Bila jarak ke titik penerima adalah , dengan mengambil titik B sebagai titik asal(referensi) maka diperoleh:

= cos (7)dengan kedalaman lapisan pada titik A () dan pada titik B () (Hudha dkk,2014).

Dalam persamaan (7), 1 dapat diperoleh dari kurva travel time darigelombang langsung dekat titik tembak. , ,dan diperoleh dengan caraobservasi. Tetapi cos i tidak dapat dicari karena V2biasanya tidak diketahui,

kedalaman dan titik penerima P dapat diperoleh dari : = 2cos ( ) (8)

Seperti pada gambar 2.9, harga atau yang berhubungan dengandan dapat dibaca dari ekstensi kurva atau . Jadi hargakedalaman dihitung dari persamaan (9) dan (10) (Hudha dkk, 2014).

=

cos( ) (9)atau

= cos( ) (10)

Gambar 2.10. Kurva Waktu Rambat dan Kurva Waktu Rambat Kecepatan (Hudha dkk,

2014)


18/46

12

2.3 Geologi Cangar

Cangar merupakan daerah yang terletak di kompleks Arjuno-Welirang.

Arjuno-Welirang sendiri merupakan salah satu area prospek panasbumi di Jawa

Timur, yang terletak di wilayah Kabupaten Malang, Mojokerto, Pasuruan, dan Kota

Batu. Daerah prospek ini berada di lingkungan geologi yang didominasi oleh batuan

vulkanik berumur kuarter (Lita, 2012).

Komplek G. Arjuno-Welirang mempunyai beberapa kerucut di puncaknya

yaitu : Kerucut G. Arjuno (3339 mdpl., kerucut tertua), Kerucut G. Bakal (2960

mdpl), Kerucut G. Kembar II (3126 mdpl), Kerucut G. Kembar I (3030 mdpl), dan

Kerucut G. Welirang (3156 mdpl). Kerucut-kerucut tersebut terbentuk akibat

perpindahan titik erupsi yang membentuk kelurusan berarah tenggara-barat lau dan

dikontrol oleh sesar normal. Selain kerucut-kerucut tersebut terdapat pula beberapa

kerucut parasit yang merupakan hasil letusan samping pada tubuh Kompleks G.

Arjuno-Welirang. Kerucut parasit tersebut adalah G. Ringgit (2477 mdpl) di bagian

timur laut, G.Pundak (1544 mdpl) dan G. Butak (1207 mdpl) di bagian utara, serta

dua buah kerucut lainnya yaitu G. Wadon dan G. Princi yang terdapat pada tubuh

bagian timur (VSI, 2014).

Hampir seluruh daerah panasbumi Gunung Arjuno-Welirang merupakan

batuan produk vulkanik Kuarter. Beberapa produk gunungapi di daerah ini terdiri

dari aliran lava dan piroklastik. Komponen stratigrafi dan struktur geologi

diperlihatkan pada gambar 2.11. Struktur yang berkembang di daerah ini cukup

komplek diantaranya berupa sesar normal, sesar mendatar, rim kaldera, dan

amblasan. Sesar-sesar ini secara umum memotong komplek Gunung Arjuno-

Welirang dan berarah utara-selatan, barat laut-tenggara, barat daya-timur laut, dan

barat-timur. Rim kaldera terletak di bagian tengah komplek Gunung Arjuno-Welirang, sedangkan sektor amblasan berada di bagian puncak Gunung Arjuno-

Welirang dengan bukaan ke arah tenggara dan timur laut (Tim Survey PSDG,

2010).


19/46

13

Gambar 2.11. Peta Geologi Komplek Gunung Arjuno-Welirang (Tim Survey PSDG, 2014)


20/46

14

BAB III

METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempa Pelaksanaan

Pengambilan data pada penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 30

September 2015 hingga 4 Oktober 2015 di Kebun Percobaan Fakultas Pertanian

Universitas Brawijaya, Cangar, Desa Sumber Brantas, Kecamatan Bumiaji, Kota

Batu.

3.2 Rancangan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan analisa data primer yang

didapatkan dari akuisisi data secara langsung di Kebun Percobaan Fakultas

Pertanian Universitas Brawijaya Cangar Batu. Data primer yang digunakan

merupakan data picking first break yang terekam oleh geophone dengan

menggunakan alat OYO McSeis dengan menggunakan lintasan sejauh 25m dengan

jarak antar geophone 2 m. Daerah penelitian dibagi menjadi 5 area dimana setiap

area dilakukan akuisisi oleh satu kelompok (gambar 3.1). Dari data tersebut

kemudian dilakukan prosesing, pemodelan 2 dimensi dan interpretasi sehingga

didapatkan litologi batuan bawah permukaan di Kebun Percobaan FakultasPertanian Universitas Brawijaya Cangar Batu.

Gambar 3. 1 Desain Survei Penelitian


21/46

15

3.3 Materi Penelitian

Pada penelitian ini digunakan beberapa materi yang berupa alat dansoftware

(perangkat lunak) sebagai berikut.

1.

OYO McSeis 3 Model 1817 untuk menampilkan sinyal seismik yang

terekam olehgeophone.

2. Geophone sebagai receiver untuk merekam gelombang seismik yang

merambat di bawah permukaan bumi.

3. Palu dan lempengan besi (piezoelektrik) sebagai pemicu getaran yang

menghasilkan gelombang seismik sehingga gelombang tersebut

merambat di bawah permukaan bumi.

4.

Meteran untuk mengukur panjang lintasan dan membantu pengukuranjarak penempatangeophone.

5. Baterai sebagai sumber arus untuk menghidupkan OYO McSeis 3 Model

1817.

6. Global Positioning System (GPS) untuk menandai lokasi penelitian

sehingga lokasi penelitian dapat ditampilkan pada peta.

7. Kabel untuk menghubungkan OYO McSeis 3 Model 1817 dengan palu

dangeophone.

8.

Alat tulis untuk mencatat data hasil pengukuran saat di lapangan yang

berupa offset dan hasilpicking first break.

9. Software Ms. Exceluntuk mencatat data hasil percobaan sehingga dapat

dilakukan proses pemodelan

10.Software Notepad untuk menyimpan data dalam ekstensi *.txt sehingga

data dapat digunakan sebagai inputdalam pemodelan 2 dimensi

11.Software Matlab untuk melakukan pemodelan 2 dimensi lapisan bawah

permukaan bumi.

3.4 Langkah Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan dasar pengolahan data seismik

refraksi yaitu dengan melakukanpicking first break sehingga diketahui waktu tiba

gelombang baik pada mode forward maupun reverse. Setelah dilakukan picking

kemudian data dicatat dalamsoftware Ms. Excel untuk dapat mencatat data tersebut


22/46

16

dengan rapi dan menyimpannya sebagai data mentah. Kemudian data yang telah

dicatat disimpan dalam ekstensi *.txt dengan menggunakan software Notepad

sehingga data tersebut dapat digunakan sebagai input dalam pemodelan lapisan

bawah permukaan 2 dimensi. Kemudian dilakukan pemodelan lapisan bawah

permukaan bumi menggunakan software Matlab dengan memakai persamaan

Hagiwara-Masuda. Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh gambar 3.2 berikut.

Selesai

Interpretasi

Hasil

Pemodelan

Data dalam

ekstensi *.txt

Formating data

Datafirst

break

Picking

Mulai

Akuisisi

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian


23/46

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Dalam penelitian ini, tahap akuisisi data seismik refraksi dilaksanakan dengan

menggunakan desain survei seperti yang tercantum pada gambar 2.3 dimana area

survei dibagi menjadi 5 area sehingga 1 kelompok melakukan akuisisi pada tiap

area yang berbeda. Kelompok 1 melakukan survei dengan menggunakan 3 lintasan.

Kelompok 2 melakukan survei dengan menggunakan 3 lintasan. Kelompok 3

melakukan survei dengan menggunakan 5 lintasan. Kelompok 4 melakukan survei

dengan menggunakan 2 lintasan. Kelompok 5 melakukan survei dengan

menggunakan 2 lintasan. Panjang lintasan yang digunakan paling pendek adalah 12

meter sedangkan lintasan yang paling panjang sejauh 30 m. Panjang lintasan yang

berbeda-beda dikarenakan menyesuaikan dengan area survei tiap kelompok. Dalam

survei ini digunakan 3geophone dengan jarak antargeophone 2 m.

Berdasarkan akuisisi dilapangan diperoleh data penjalaran waktu gelombang

seiamik. Data tersebut kemudian diplot ke dalam kurva travel time dengan

menggunakansoftware matlab. Untuk melakukan pemodelan digunakan persamaan

Hagiwara-Masuda sehingga diperoleh visualisasi 2D dari tiap-tiap lintasan.

Visualisasi yang didapatkan menggambarkan profil bawah permukaan tiap-tiap

lintasan dimana akan terlihat lapisan pertama dan lapisan kedua dari masing-masing

lintasan.

Hasil yang diperoleh berupa nilai kecepatan rambat gelombang refraksi dan

nilai kedalaman batas lapisan. Nilai kecepatan rambat gelombang refraksiditunjukkan oleh tabel 4.1


24/46

18

Tabel 4. 1 Data Kecepatan Gelombang Seismik Refraksi

Line V1 (m/s) V2 (m/s)

Kel 1 line 1 395 728

Kel 1 line 2 345 469Kel 1 line 3 455 824

Kel 2 line 1 359 584

Kel 2 line 2 547 728

Kel 2 line 3 392 659

Kel 3 line 1 230 421

Kel 3 line 2 618 1613

Kel 3 line 3 245 728

Kel 3 line 4 476 484

Kel 3 line 5 478 493

Kel 4 line 1 417 666

Kel 4 line 2 269 530

Kel 5 line 1 461 472

Kel 5 line 2 310 340

4.2 Litologi Bawah Permukaan

Dari hasil penelitian didapatkan visualisasi 2 dimensi dari setip lintasan

sehingga dapat dilakukan interpretasi dengan membandingkan nilai kecepatan

rambat gelombang yang didapatkan dengan nilai cepat rambang gelombang seismik

refraksi pada batuan menurut literatur. Berikut ini data kecepatan gelombang

seismik refraksi menurut Susilawati (2004).


25/46

19

Tabel 4. 2 Data Kecepatan Rambat Gelombang dari Berbagai Jenis Batuan (Susilawati,

2004)

Dari gambar profil 2D lapisan bawah permukaan kelompok 1 line 1 (gambar

4.1) diperoleh 2 lapisan. Lapisan pertama mempunyai kecepatan rambat gelombang

395 m/s. Lapisan pertama ini mempunyai kedalaman 0 hingga 7 m di bawah

permukaan tanah. Lapisan pertama ini setelah dikorelasikan dengan data cepat

rambat gelombang dapat diinterpretasikan sebagai lapisan tanah atau material

permukaan tanah hasil erosi. Lapisan kedua mempunyai cepat rambat gelombang

728 m/s dengan kedalaman 7 m hingga 15 m di bawah permukaan tanah. Lapisan

ini dapat diinterpretasikan sebagai lapisan pasir dan kerikil.

Gambar 4. 1 Model Lapisan Bawah Permukaan Kelompok 1 Line 1


26/46

20






permukaan tanah hasil erosi (terpengaruh cuaca). Lapisan kedua mempunyai cepat

rambat gelombang 469 m/s dengan kedalaman 5 m hingga 12 m di bawah

permukaan tanah. Lapisan ini dapat diinterpretasikan sebagai lapisan batu kerikil

atau pasir.









ini dapat diinterpretasikan sebagai lapisan batu kerikil atau pasir.


27/46

21











28/46

22



4.5) diperoleh 2 lapisan. Lapisan pertama mempunyai kecepatan rambat

gelombang 547 m/s. Lapisan pertama ini mempunyai kedalaman 0 hingga 7 m di

bawah permukaan tanah. Lapisan pertama ini setelah dikorelasikan dengan data

cepat rambat gelombang dapat diinterpretasikan sebagai lapisan tanah atau material





29/46

23











30/46

24








421 m/s dengan kedalaman 2 m hingga 5 m di bawah permukaan tanah. Lapisan ini

dapat diinterpretasikan sebagai lapisan batu kerikil atau pasir.


31/46

25








1613 m/s dengan kedalaman 10m hingga 20 m di bawah permukaan tanah. Lapisan

ini dapat diinterpretasikan sebagai lapisan tanah basah.



32/46

26







728 m/s dengan kedalaman 2 m hingga 6 m di bawah permukaan tanah. Lapisan ini

dapat diinterpretasikan sebagai lapisan batu kerikil atau pasir.











33/46

27












34/46

28



















35/46

29












36/46

30










Dari interpretasi keseluruhan lintasan didapatkan bahwa lapisan bawah

permukaan Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Cangar Batu terdiri dari material

hasil erosi atau pasir yang masih terpengaruh oleh kondisi cuaca dan lapisan batu

kerikil atau pasir. Rata-rata lapisan tanah hasil erosi berada pada kedalaman 0

hingga 7 m sedangkan lapisan pasir dan kerikil berada pada kedalaman 10 hingga

15 m. Struktur lapisan tanah yang kebanyakan merupakan lapisan pasir ini sesuai

dengan keadaan daerah cangar yang merupakan daerha dekat dengan gunung api

sehingga material lapisan bawah permukaannya didominasi oleh pasir dan kerikil

yang merupakan hasil erupsi Gunung Welirang.


37/46

31

BAB V

PENUTUP

5.1 KesimpulanDari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa litologi bawah

permukaan Kebin Percobaan Fakultas Pertanian Cangar Batu adalah sebagai

berikut.

1. Lapisan tanah permukaan hasil erosi dengan kecepatan rambat

gelombang 305 m/s hingga 610 m/s dengan kedalaman rata-rata antara 0

hingga 7 m.

2.

Lapisan tanah bercampur pasir dan kerikil dengan kecepatan rambat

gelombang antara 468 m/s hingga 915 m dengan kedalaman rata-rata 9 m

hingga 15 m.

Hasil tersebut sesui dengan kondisi daerah Cangar yang masih dalam komplek

Gunung Arjuno-Welirang dan merupakan daerah pertanian. Lapisan tanahnya

didominasi oleh pasir yang kemungkinan merupakan hasil erupsi dari Gunung

Welirang.

5.2 Saran

Hasil penelitian seismik refraksi ini masih belum dapat digunakan sebagai

landasan penentuan lokasi pembangunan Laboratorium Vulkanologi dan

Geotermal Prodi Geofisika, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Brawijaya

dikarenakan survei yang dilakukan belum dapat mengidentifikasi adanya bedrock.

Oleh karena itu perlu dilakukan interpretasi dengan mengkompilasi hasil penelitian

metode seismik refraksi ini dengan metode lain seperti metode geolistrik, GPR dan

MT.


38/46

32

Daftar Pustaka

Asparini, Dewi. 2011. Penerapan Metode Stacking dalam Pemrosesan SinyalSeismik Laut di Perairan Barat Aceh. Bogor: IPB

Elnashai, S., & Sarno, D. 2008. Fundamental of Earthquake Engineering.

Hongkong: Wiley.

Hudha, S.A, Udi H., Sugeng W., Yusuf D.H., Gatot Y., Sahid. 2014. Penentuan

Struktur Bawah Permukaan dengan Menggunakan Metode Seismik

Refraksi di Lapangan Panas Bumi Diwak dan Derekan, Kecamatan

Bergas, Kabupaten Semarang. Youngster Physics Journal Vol 3, No 3,

Juli 2014, Hal 263-268.

Hutabarat, R.G. 2009.Integrasi Inversi Seismik dengan Atribut Amplitudo Seismik

untuk Memetakan Distribusi Reservoar pada Lapangan Blackfoot.

Jakarta: Universitas Indonesia

Jamady Aris. 2011. Kuantifikasi Frekuensi dan Resolusi Menggunakan Seismik

Refleksi di Perairan Maluku Utara. Bogor: IPB.

Kartika, A.U. 2007.Penentuan Struktur Bawah Permukaan dengan Menggunakan

Metode Seismik Refraksi di Desa Pleret, Kecamatan Pleret, Kabupaten

Bantul. Semarang: Universitas Diponegoro.

Linus, A.P. 2006. Penafsiran Data Seismik Bias Dangkal dengan Metode

Hagiwara. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Lita, Fristy. 2012. Identifikasi Anomali Magnetik di Daerah Prospek Panasbumi

Arjuna-Welirang. Skripsi Program Studi Geofisika Universitas

Indonesia. Jakarta.

Nurdiyanto,B.,N, Drajat.,S, Bambang., S, Pupung. 2011. Penentuan Tingkat

Kekerasan Batuan Menggunakan Metode Seismik Refraksi. Jurnal

Meteorologi dan GeofisikaVolume 12 Nomor 3-Desember 2011: 211

220

Sismanto. 1999. Eksplorasi dengan Menggunakan Seismik Refraksi. Yogyakarta:

Gajah Mada University Press.

Susilawati. 2004. Seismik Refraksi .Medan: Universitas Sumatera Utara.


39/46

33

Telford, M.W., Geldart, L.P., Sheriff, R.E, Keys,D.A. 1976.Applied Geophysics.

New York, Cambridge University Press.

Tim Survey Terpadu Geologi dan Geokimia PSDG. 2010. Laporan Akhir Survey

Geologi dan Geokimia Daerah Panasbumi Arjuno-Welirang Kabupaten

Mojokerto dan Malang Provinsi Jawa Timur. Laporan Akhir Pusat

Sumber Daya Geologi. Bandung

VSI. 2014. Gunung Arjuno-Welirang. Retrieved from VSI ESDM Web Site:

http://www.vsi.esdm.go.id/index.php/gunungapi/data-dasar-

gunungapi/544-g-arjuno-welirang?start=2


40/46

34

Lampiran

Lampiran 1. Script model ing dengan persamaan Hagiwara Masuda

clear allload kel3lin4.txt-ascii;DATA=kel3lin4;x=DATA(:,1);ofst=DATA(:,2);sepasi=ofst(3,1)-ofst(2,1);ta=DATA(:,3);tb=DATA(:,4);

clfsubplot(2,1,1)hold('on');plot(x,ta,'.b',x,tb,'.r');

plot(x,ta,'b',x,tb,'r');axis([0 length(x)-1 0 1.1*max(ta)])%set(gca,'XTick',min(ofst):1:max(ofst)) %set(gca,'XTickLabel',{ofst})

title('KURVA TRAVELTIME','FontWeight','Bold');ylabel('Time(ms)');xlabel('Offset(m)');

hold on;cois1=menu('Jumlah breakpoint?',0,1,2);lyr=cois1-1;c=4;

%mulai picking gae fisrt breakiflyr>0

whilec==4;fork=1:lyr;[a,y]=ginput(1);

%graphic inputxa(k)=round(a);plot(x(xa(k)),ta(xa(k)),'or');

[b,y]=ginput(1);xb(k)=round(b);plot(x(xb(k)),tb(xb(k)),'or');

end;cois2=menu('YAKIN A?','OYI','ORA');oyi=[1,4];c=oyi(cois2);end;

elsem1=polyfit(x,ta,1);m2=polyfit(x,tb,1);v=2*sepasi/(m1(1,1)+m2(1,1));

end;

%IKI GAE 2 lyriflyr==1;


41/46

35

ma1=polyfit(x(xa(1):max(x)),ta(xa(1):max(x)),1);

%gradien lyr 2 upta11=polyval(ma1,x(1:xa(1)-1));

%interpolasi lyr 2 upta1=[ta11' ta(xa(1):length(x))']';

plot(x(1:xa(1)-1),polyval(ma1,x(1:xa(1)-1)), 'b');

mb1=polyfit(x(1:xb(1)),tb(1:xb(1)),1);

%gradien lyr 2 downtb11=polyval(mb1,x(xb(1)+1:length(x)));

%interpolasi lyr 2 downtb1=[tb(1:xb(1))' tb11']';

plot(x(xb(1)+1:length(x)),polyval(mb1,x(xb(1)+1:length(x))), 'r');

%hagiwaratab1=(max(tb1)+max(ta1))/2;e=(ta1+tb1-tab1)/2;

tax1=ta1-e;tbx1=tb1-e;

%plot kecepatanma=polyfit(x(1:xa(1)),ta(1:xa(1)),1);

%gradien lyr 1 upmb=polyfit(x(1:xb(1)),tb(1:xb(1)),1);

%gradien lyr 1 downv1=2*sepasi/(ma(1,1)-mb(1,1));max1=polyfit(x,tax1,1);mbx1=polyfit(x,tbx1,1);v2=2*sepasi/(max1(1,1)-mbx1(1,1));cosi=sqrt(v2^2-v1^2)/(v2*v1);subplot(2,1,1);

plot(x,tax1,'.y',x,tbx1,'.k',x,polyval(max1,x),':y',x,polyval(mbx1

,x),':k')h1=-e/cosi;h1rat=mean(h1);hold off;

subplot(2,1,2);hold on;ylabel('Depth (m)');xlabel('Offset');title('HASIL INTERPRETASI','FontWeight','Bold');axis([1 length(x)-1 2*min(h1) 0])v1t=int2str(v1*1000);v2t=int2str(v2*1000);xteks=round(length(x))-1;y1teks=(h1(xteks)/2);y2teks=min(h1(xteks))*1.5;h0t=[h1' 0 0]';x0t=[x' length(x)-1 0]';fill(x0t,h0t,'b');

%fill lyr 1

hold onh1t=[h1' 2*min(h1) 2*min(h1)]';


42/46

36

fill(x0t,h1t,'r');

%fill lyr 2ska1=text(xteks,y1teks,[v1t ' m/s']);set(ska1,'FontName','Times','FontSize',8);ska2=text(xteks,y2teks,[v2t ' m/s']);

set(ska2,'FontName','Times','FontSize',8);end;

%IKI GAE 3 lyriflyr==2

ma1=polyfit(x(xa(1):xa(2)),ta(xa(1):xa(2)),1);

%gradien lyr 2 upta11=polyval(ma1,x) ;

%interpolasi lyr 2 upta1=[ta11(1:xa(1)-1)' ta(xa(1):xa(2))'

ta11(xa(2)+1:length(x))']';plot(x,ta11,':r')

ma2=polyfit(x(xa(2):length(x)),ta(xa(2):length(x)),1);

%gradien lyr 3 upta21=polyval(ma2,x) ;

%interpolasi lyr 3 upta2=[ta21(1:xa(2)-1)' ta(xa(2):length(x))']';plot(x,ta21,':k')mb1=polyfit(x(xb(2):xb(1)),tb(xb(2):xb(1)),1);

%gradien lyr 2 downtb11=polyval(mb1,x);

%interpolasi lyr 2 downtb1=[tb11(1:xb(2)-1)' tb(xb(2):xb(1))'

tb11(xb(1)+1:length(x))']';plot(x,tb11,':r');

mb2=polyfit(x(1:xb(2)),tb(1:xb(2)),1);

% gradien lyr 3 downtb21=polyval(mb2,x);

% interpolasi lyr 3 downtb2=[tb(1:xb(2))' tb21(xb(2)+1:length(x))']';plot(x,tb21,':k');

%(lyr 1 dan 2)tab1=(max(tb1)+max(ta1))/2;e=(ta1+tb1-tab1)/2;tax1=ta1-e;tbx1=tb1-e;

%plot kecepatan

ma=polyfit(x(1:xa(1)),ta(1:xa(1)),1);%gradien lyr 1 up

mb=polyfit(x(1:xb(1)),tb(1:xb(1)),1);

%gradien lyr 1 downv1=2*sepasi/(ma(1,1)-mb(1,1))

max1=polyfit(x,tax1,1);mbx1=polyfit(x,tbx1,1);v2=2*sepasi/(max1(1,1)-mbx1(1,1))

plot(x,tax1,'.k',x,tbx1,'.k',x,polyval(max1,x),':b',x,polyval(mbx1

,x),':b')

cosi=sqrt(v2^2-v1^2)/(v2*v1);


43/46

37

h1=-e/cosi;

%(lyr 3)tab2=(max(tb2)+max(ta2))/2;e2=(ta2+tb2-tab2)/2;

tax2=ta2-e2;tbx2=tb2-e2;

%plot kecepatan

max2=polyfit(x,tax2,1);mbx2=polyfit(x,tbx2,1);v3=2*sepasi/(max2(1,1)-mbx2(1,1));

plot(x,tax2,'.k',x,tbx2,'.k',x,polyval(max2,x),':b',x,polyval(mbx2

,x),':b')

ifv3


44/46

38

Lampiran 2. Langkah Pengolahan Data

Plot data di Ms. Excel

Data input pada 1 line

Formating data ke *.txt


45/46

39

Data dalam ekstensi *.txt

Prosessing data menggunakan matlab


46/46

Penentuan break point

Hasil pengolahan data: visualisasi 2D lapisan bawah permukaan

laporan wg metseis.pdf

Documents