4. seismik refraksi
DESCRIPTION
seismik reflaksiTRANSCRIPT
![Page 1: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/1.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Metode Geofisika “Seismik”
Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknologi Mineral Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta
Let’s, exploring the Earth with Geophysics !!!
![Page 2: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/2.jpg)
Bidang “Seismik”
Seismotektonik (Seismologi, gempa bumi)
Seismovulkanik (Gunung Api)
Seismik Eksplorasi Pantul (Minyak dan Gas Bumi)
Site Effect Seismik (site amplification)
Seismik Bias (Eksplorasi Dangkal, Geoteknik)
1. Pendahuluan
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc. ( Sumber: Sismanto, 2001)
![Page 3: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/3.jpg)
2. Prinsip Metode Seismik ( Sumber: Sismanto, 2001)
Sumber gelombang seismik
(di permukaan Bumi)
Material Bumi bersifat elastik.
Gelombang merambat ke dalam Bumi ke segala arah.
Gelombang mencapai bidang batas antar
lapisan.
Sebagian
1. Dipantulkan
2. Dibiaskan.
Menuju ke permukaan Bumi.
Gelombang ditangkap detektor/ Geophone.
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
![Page 4: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/4.jpg)
Metode Gel. Seismik
Aktif
Menggunakan gangguan yang dibuat manusia.
Contoh: (Getaran suara, dinamit).
Pasif
Gangguan yang muncul secara
alamiah
Contoh: Gempa
Menurut sumber gelombangnya
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc. Sumber: Waluyo, 2012
![Page 5: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/5.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gelombang Seismik
Gelombang Badan
Gelombang P (Primer)/
Longitudinal.
Gelombang S (Skunder)/
Transversal
Gelombang SV
Gelombang SH
Gelombang Permukaan
Gelombang Rayleigh (R)
Gelombang Love
Gelombang Stonely
(seperti rambatan suara)
(seperti gerakan gelombang air)
Menurut jenis gelombangnya
(Sumber: Waluyo, 2012)
![Page 6: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/6.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gambar 1. Gelombang badan (kiri) dan Gelombang permukaan (kanan).
![Page 7: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/7.jpg)
• Gelombang Badan merambat dalam badan medium yang berarti dapat pula merambat di permukaan medium (seperti rambatan suara).
• Gel. P dapat menjalar dalam segala medium (padat, cair dan gas). • Gerakan partikel medium yang dilewati gelombang ini adalah searah
dengan arah penjalaran gelombangnya.
• Gel. S: hanya dapat menjalar dalam medium padat. • Gerakan partikel yang disebabkan oleh penjalaran gelombang ini tegak
lurus arah penjalaran gelombangnya.
• Gelombang SV: Gel. S yang gerakan partikelnya terpolarisasi pada bidang vertikal.
• Gelombang SH: Gel. S yang gerakan partikelnya horisontal.
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc. Sumber: Waluyo, 2012
![Page 8: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/8.jpg)
P wave : Dan Russell animations – A wave pulse
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Kettering University
Gambar 2. Penjalaran Gelombang P model 2D. (Sumber: http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html)
![Page 9: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/9.jpg)
Compressional Wave (P-Wave) Animation
Deformation propagates. Particle motion consists of alternating compression and dilation. Particle motion is parallel to the direction of propagation (longitudinal). Material returns to its original shape after wave passes.
Gambar 3. Penjalaran Gelombang P model 3D.
![Page 10: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/10.jpg)
S Wave : Dan Russell animations – Transverse wave
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Kettering University
Gambar 4. Penjalaran Gelombang S model 2D (Sumber: http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html
.
![Page 11: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/11.jpg)
Dan Russell animations – The people wave
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Kettering University
Gambar 5. Analogi penjalaran Gelombang S dengan gerakan orang.
(Sumber: http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html )
![Page 12: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/12.jpg)
Shear Wave (S-Wave) Animation
Deformation propagates. Particle motion consists of alternating transverse motion. Particle motion is perpendicular to the direction of propagation (transverse). Transverse particle motion shown here is vertical but can be in any direction. However, Earth’s layers tend to cause mostly vertical (SV; in the vertical plane) or horizontal (SH) shear motions. Material returns to its original shape after wave passes.
Gambar 6. Penjalaran Gelombang S model 3D
![Page 13: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/13.jpg)
Dan Russell animations – Rayleigh wave
Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Kettering University.
Gambar 7. Penjalaran Gelombang R model 2D (Sumber: http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html )
![Page 14: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/14.jpg)
Rayleigh Wave (R-Wave) Animation
Deformation propagates. Particle motion consists of elliptical motions
(generally retrograde elliptical) in the vertical plane and parallel to the direction
of propagation. Amplitude decreases with depth. Material returns to its
original shape after wave passes.
Gambar 8. Penjalaran Gelombang R model 3D..
![Page 15: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/15.jpg)
Love Wave (L-Wave) Animation
Deformation propagates. Particle motion consists of alternating transverse motions. Particle
motion is horizontal and perpendicular to the direction of propagation (transverse). To aid in
seeing that the particle motion is purely horizontal, focus on the Y axis (red line) as the wave
propagates through it. Amplitude decreases with depth. Material returns to its original shape
after wave passes.
Gambar 9. Penjalaran Gelombang Love model 3D.
![Page 16: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/16.jpg)
Ketika terjadi gempabumi, gelombang badan dan permukan merambat ke segala arah dari titik fokus pada saat yang bersamaan.
Gelombang P paling cepat, diikuti oleh gelombang S, dan kemudian oleh gelombang L dan yang terakhir adalah gelombang R.
Perbedaan antara waktu kedatangan gelombang P dan S adalah fungsi jarak fokus dengan seismograf.
Kecepatan rambat gelombang seismik P dan S ditentukan oleh sifat densitas dan elastisitas material yang dilewati, dimana keduanya bertambah besar bila semakin dalam.
Kecepatan gelombang seismik berkurang dengan bertambahnya densitas namun bertambah cepat dengan bertambahnya elastisitas. Karena semakin dalam elastisitas bertambah lebih cepat daripada densitas, maka secara umum kecepatan gelombang seismik bertambah sesuai kedalaman.
Rambatan gelombang P lebih cepat daripada gelombang S. Namun tidak seperti gelombang P, gelombang S tidak bisa dirambatkan karena medium cair tidak memiliki kekuatan geser (shear strenght atau rigidity ). Mereka hanya mengalir saja bila terkena gaya geser.
Sumber: Waluyo, 2012
![Page 17: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/17.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Metode Seismik
Seismik Bias
(Refraksi) Seismik Bias
Dangkal Geoteknik
Pendirian bangunan,
bendungan, Pabrik, dll.
Seismik Bias
Dalam
Mempelajari interior dan kulit Bumi
Sumbernyanya dari gempa
tektonik atau ledakan
percobaan nuklir.
Seismik Pantul
(Refleksi)
Mencari cadangans minyak
( Sumber: Sismanto, 2012)
![Page 18: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/18.jpg)
Simple Raypath Horizontal Model
Gambar 10. Penjalaran Gelombang langsung.
Sumber Geophone
Gelombang langsung
Kedalaman
Kec. Lapisan1
Kec. Lapisan2 Batas Lapisan 1&2
Jarak S & G
![Page 19: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/19.jpg)
Gambar 11. Penjalaran gelombang pantul. By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gelombang Pantul
![Page 20: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/20.jpg)
Gambar 12. Penjalaran gelombang bias. By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gelombang Bias
![Page 21: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/22.jpg)
Indikasi parameter dominan yang mempengaruhi kecepatan gelombang
(Schon, 1998).
Komposisi mineral matrik batuan.
Konsolidasi dan sementasi matrik batuan.
Porositas, bentuk pori dan isi pori.
Suhu dan tekanan.
![Page 23: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/23.jpg)
Pengamatan refraksi membutuhkan cakupan lokasi sumber dan penerima yang sempit, sehingga relatif murah
dalam pengambilan datanya.
Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan, kecuali proses filtering untuk
memperkuat sinyal first break yang dibaca.
Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil, maka pengembangan model
untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan seperti metode geofisika
lainnya.
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
3. Seismik Bias
( Sumber: Sismanto, 2012)
![Page 24: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/24.jpg)
Dalam pengukuran yang regional , Seismik refraksi membutuhkan offset yang lebih lebar.
Seismik bias hanya bekerja jika kecepatan gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman.
Seismik bias biasanya diinterpretasikan dalam bentuk lapisan-lapisan. Masing-masing lapisan memiliki dip dan topografi.
Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan waktu jalar teramati.
Seismik bias hanya menggunakan waktu tiba sebagai fungsi jarak (offset).
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc. ( Sumber: Sismanto, 2012)
![Page 25: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/25.jpg)
Gambar 13. Gelombang seismik menjalar pada batuan yang homogen/seragam dengan bertambahnya kecepatan terhadap
kedalaman (A) Penjalaran antara gempabumi dan stasiun perekam (B) Sebaran pada semua arah dari pusat gempabumi
(Sumber: Carlson, et al, 2008). By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Seismik bias pada batuan homogen
Batuan sedimen Batuan sedimen
![Page 26: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/26.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Seismik bias dangkal untuk mengetahui batas lapisan batuan.
Batuan sedimen
Batuan beku
Gambar 14: Gelombang bias pada medium/batuan yang berbeda ( Sumber: Carlson, et al, 2008)
![Page 27: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/27.jpg)
Geophone Vertikal Sumber Palu
Rock: Vp2
Soil: Vp1
osiloskop
x1 x2 x3 x4
t1 t2 t3 t4
Kecepatan Vp1 < Vp2
zR
Tentukan kedalaman lapisan rock, zR
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gambar 15. Penjalaran Gelombang seismik bias dangkal.
(Sumber: Pasasa, 2004)
![Page 28: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/28.jpg)
3.2 Seismik bias dalam untuk mempelajari interior dan kulit
Bumi.
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc. ( Sumber: Carlson, et al, 2008)
![Page 29: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/29.jpg)
Hukum Snellius
Gambar 16. Hukum Snellius (Sumber: Pasasa, 2004)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
![Page 30: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/30.jpg)
Gambar 17 . (A) Kecepatan lapisan 1 (V1) < Kecepatan lapisan 2 (V2) (B) Kecepatan lapisan 1 (V1) >
Kecepatan lapisan 2 (V2) ( Sumber: Carlson, et al, 2008)
Batuan sedimen
Batuan sedimen
Batuan beku Batuan beku
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
![Page 31: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/31.jpg)
Gambar 18. Seismik bias dalam digunakan untuk mendeteksi batas antara lapisan-lapisan batuan ( Sumber: Carlson, et al, 2008).
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Batuan sedimen
Batuan beku
![Page 32: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/32.jpg)
Gambar 19. kerak samudra tipis mempunyai kecepatan 7 km/s, dimana ketebalan benua mempunyai sebuah kecepatan redah. Kecepatan di
Mantel sekitar 8 km/s. Kerak samudra dan benua ditentuka oleh berkurangnya kecepatan Gel. P ( Sumber: Carlson, et al, 2008).
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
![Page 33: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/33.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Gambar 20. Struktur Bumi ditentukan dari variasi pada Gel. S dan Gel. P dan perkiraan densitas ( Sumber: Carlson, et al, 2008)
![Page 34: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/34.jpg)
Kecepatan Gel seismik P dan S umumnya bertambah terhadap kedalaman kecuali pada zona kecepatan rendah. Asthenosfer plastik memperlambat gelombang seismik. Kecepatan bertambah pada 400-670 km mungkin dikarenakan oleh hilangnya mineral. Gel. S tidak lolos melewati inti luar tetapi mampu melewati inti dalam yang padat.
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
![Page 35: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/35.jpg)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.
Referensi • Carlson, Plummer, McGeary, 2008, Physical Geologi: Earth Revealed Seventh Edition: United
States.
• Pasasa, Linus, 2004, Prepared by Tom Sheeran Donnerstaag: Presentasi Power Point telah dibawakan dalam semester Break Geofisika ITB: Bandung.
• Shcon, J.H, 1998, Physical Properties of Rock: Fundamentals and Principles of Petrophysics, Institute of Applied Geophysics: Leoben, Austria.
• Sismanto, 2012, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada: Geofisika untuk Ekplorasi Sumber Daya Alam. FMIPA, UGM: Yogyakarta.
• Sismanto, 2001, Teori dan Aplikasi Metode Seismik Refraksi. Laboratorium Geofisika, FMIPA, UGM: Yogyakarta.
• Waluyo, 2012, Diktat Kuliah Seismologi: Dasar-dasar Seismologi dan Aplikasinya. Prodi S2 Ilmu Fisika Bidang Geofisika, FMIPA: Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta.
http://www.kettering.edu/~drussell/demos.html
![Page 36: 4. Seismik Refraksi](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/5695cf511a28ab9b028d8a8e/html5/thumbnails/36.jpg)
Merantaulah,,,!!! kau akan dapatkan pengganti dari
kerabat dan kawan. Berlelah-lelahlah!!!
Manisnya hidup terasa setelah lelah berjuang.
(Imam Syafi’i)
By: Nurul Dzakiya, S.Si., M.Sc.