Mikroseismik dalam tinjauan Geofisikaaaa

bahasan ini terkait bagaimana mikroseismik digunakan dalam ekslpore bawah permukaan bumi

1. MIKROSEISMIK

2. Mikroseismik merupakan metode geofisika yang banyak berperan dalam  berbagai bidang seperti eksplorasi minyak bumi dan gas bumi, eksplorasi panas  bumi, studi kegunungapian, pembelajaran struktur dalam bumi, serta kegempaan. Alat mikroseismik harus dapat mengidentifikasi peluruhan getaran yang terdapat dalam medium, bersama dengan broadband seismometer mengukur secara real time  pergerakan tanah kemudian dapat di rekam sebagai fungsi waktu

3. 1.1.Gelombang Seismik Gelombang seismik adalah gelombang elastik yang menjalar kesegala arah melalui material yang ada didalam bumi. Gelombang ini dapat dibagi menjadi 2 tipe utama, yaitu (Bath, 1979 ): 1.Gelombang badan (  Body wave ), yang terdiri dari gelombang longitudinal (Gelombang P) dan gelombang transversal (gelombang S ). Gelombang P juga disebut gelombang kompresi yang mempunyai gerak partikel sejajar dengan arah penjalaran gelombang. Gelombang P ini dapat menjalar melalui medium padat, cair, dan gas. Gelombang S mempunyai gerak partikel tegak lurus dengan arah penjalaran gelombang. Berbeda dengan gelombang P, gelombang S hanya dapat menjalar melalui medium padat saja. Dan mempunyai kecepatan yang lebih lambat dibanding gelombang P. kedua jenis gelombang inilah yang berperanan penting dalam eksplorasi miyak dan gas bumi

4. 2. Gelombang permukaan (Surface Wave), yang terdiri dari gelombang Rayleigh , stoneley, dan gelombang kanal. 1.1.1 Gelombang Primer (P) Gelombang primer merupakan gelombang pusat yang memiliki kecepatan paling tinggi dari pada gelombang S. Gelombang ini merupakan gelombang longitudinal partikel yang berambat bolak balik dengan arah rambatnya. Gelombang ini terjadi karena adanya tekanan. Karena memiliki kecepatan tinggi gelombang ini memiliki waktu tiba terlebih dahullu dari pada gelombang S. Kecepatan gelombang P (Vp) adalah ±5  –  7 km/s di kerak bumi, > 8 km/s di dalam mantel dan inti  bumi, ±1,5 km/s di dalam air, dan ± 0,3 km/s di udara. Di udara gelombang P merupakan gelombang bunyi.  

5. Adapun persamaan dari kecepatan gelombang primer adalah sebagai berikut: Ilustrasi gelombang P dapat dilihat pada gambar di bawah ini :     Keterangan : λ = konstanta lame  µ = rigiditas ρ = densitas

6. 1.1.2 Gelombang Sekunder (S) Gelombang Sekunder adalah salah satu gelombangpusat yang memiliki gerak partikel tegak lurus terhadap arah rambatnya. Gelombang ini tidak dapat merambat pada fluida sehingga pada inti  bumi bagian luar tidak dapat terdeteksi sedangkan pada inti bumi  bagian dalam mampu dilewati. Kecepatan gelombang S (Vs) adalah ± 3  –  4 km/s di kerak bumi, >4,5 km/s di dalam mantel bumi, dan 2,5  –  3,0 km/s di dalam inti bumi . Berikut merupakan persamaan kecepatan rambat gelombang sekunder: Keterangan : µ = rigiditas ρ = densitas  

7. Ilustrasi gelombang S dapat dilihat pada gambar di bawah ini 1.1.3 Gelombang Love   Gelombang ini merupakan gelombang permukaan. Arah rambat  partikelnya bergetar melintang terhadap arah penjalarannya. Gelombang Love merupakan gelombang transversal, kecepatan gelombaini di permukaan bumi ( VL) adalah ± 2,  –  4,4 km/s.

8. Gambar 3.3. Ilustrasi Gerak Gelombang Love (sumber: catatan diana kartinisyahnaputri.blogspot.com,2013 ) Gelombang Love diperkenalkan oleh seorang ahli matematika dari Inggris bernama A.E.H. Love pada tahun 1911. Gelombang Love dapat diekspresikan dengan persamaan :

9. Keterangan: Gelombang Love terbentuk karena adanya penjalaran gelombang SH yang sampai pada permukaan bebas. Gelombang ini terjadi karena pada awalnya gelombang SH yang tiba datang dalam  permukaan membentuk sudut kritis sehingga energi terperangkap pada lapisan tersebut.

10. . 1.4 Gelombang Rayleigh    (Ground Roll  ) Gelombang Rayleigh merupakan jenis gelombang permukaan yang lain, memiliki kecepatan ( VR   ) adalah ± 2,0 –   4,2 km/s di dalam  bumi. Arah rambatnya bergerak tegak lurus terhadapa arah rambat dan searah bidang datar.

11. bebas medium berlapis maupun homogen. Waktu perambatan gelombang Rayleigh sendiri lebih lambat daripada gelombang Love. Gelombang Rayleigh dapat diekspresikan dalam bentuk persamaan  berikut : Terbentuknya gelombang Rayleigh akibat adanya interaksi antara gelombang SV dan P pada permukaan bebas yang kemudian merambat secara paralel terhadap permukaan. Karena pergerakan  partikelnya yang vertikal, maka gelombang Rayleigh hanya dapat ditemukan pada komponen vertikal seismogram

12. 1.2Transformasi Fourier Analisis fourier merupakan metoda untuk mendekomposisi sebuah gelombang seismik menjadi beberapa gelombang harmonik sinusoidal dengan masing-masing frekuensi tertentu. Sedangkan kumpulan dari gelomang harmonik sinusoidal dikenal sebagai Deret Fourier. Transformasi Fourier digunakan untuk merepresentasikan fungsi waktu transien ke domain frekuensi seperti pada persamaan berikut.

13. 1.2.HVSR   Metode HVSR ditemukan oleh ilmuan Jepang bernama  Nogoshi & Igarashi pada tahun 1971. Kemudian Nakamura (1989) mengusulkan bahwa metode ini dapat digunakan untuk mengestimasi frekuensi natural dan amplifikasi geologi setempat dari data mikrotremor.Metode HVSR biasanya digunakan pada seismik pasif tiga komponen. Terdapat dua parameter penting yang didapatkan dari hasil  pengolahan metode ini antara lain frekuensi natural (f  0) dan amplifikasi (A). Kedua parameter ini pada dasarnya merupakan implementasi dari karakterisasi geologi setempat. Herak (2008) menyebutkan bahwa nilai frekuensi natural dan amplifikasi pada permukaan suatu daerah  berkaitan dengan parameter fisik bawah permukaannya

14.   Gambaran dari pengolahan metode HVSR ini adalah sebagai berikut

15. Batasan pengamatan frekuensi untuk mikrotremor secara umum antara 0.5-20 Hz dan untuk mikrotremor frekuensi kecil bisa mencapai 0.2 Hz.  Nilai frekuensi natural suatu daerah dipengaruhi oleh ketebalan lapisan lapuk dan kecepatan rata-rata bawah permukaan. Menurut Mucciarelli et al, 2008.

16. 1.3Nilai Kerentanan (Kg) Pengukuran dalam Metode Mikroseismik dilakukan untuk berbagai tujuan. Salah satunya yaitu untuk mikrozonasi. Pada pengukuran Mikroseismik untuk Mikrozonasi , parameter yang dilihat diantaranya adalah amplifikasi dan indeks Kg.

17. Dengan Am dan f adalah amplitude (factor amplifikasi) dan frekuensi HVSR. Nilai Kg  yang tinggi umumnya ditemukan pada tanah dengan litologi batuan sedimen yang lunak. Nilai yang tinggi ini menggambarkan bahwa daerah tersebut rentan terhadap gempa dan jika terjadi gempa dapat mengalami goncangan yang kuat. Sebaliknya, nilai Kg yang kecil umumnya ditemukan pada tanah dengan litologi batuan  penyusun yang kokoh sehingga saat terjadi gempa tidak mengalami banyak goncangan.

18. 1.4 Peak Ground Acceleration (PGA) PGA merupakan pengukuran suatu parameter yang merepresentasikan percepatan getaran gempa di tanah.PGA juga dikenal sebagai design basis earthquake ground motion (DBEGM ). Nilai PGA suatu daerah bukanlah termasuk ke dalam pengukuran terhadap besar energi suatu gempa bumi. PGA merupakan pengukuran kuat goncangan tanah suatu daerah .

19. Persamaan PGA yang biasanya digunakan adalah sebagai  berikut:

20. TERIMA KASIH