resume sumber seismik
TRANSCRIPT
RESUME
“SUMBER SEISMIK DAN PARAMETER SUMBER”
Disusun untuk memenuhi tugas terstruktur mata kuliah Metode Seismik
Dosen Pengampu:
Sukir Maryanto, S.Si., M.Si., Ph.D.
Oleh:
Yoel Marthen
115090701111009
PROGRAM STUDI GEOFISIKA
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2013
Sumber Seismik dan Parameter Sumber i
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas kasih dan karunia-Nya
sajalah sehingga tugas makalah presentasi Sumber Seismik dan Parameter Sumber ini dapat
terselesaikan dengan baik. Seluruh isi dari makalah ini diperoleh dari berbagai sumber yang
dirangkum menjadi satu. Sebagai manusia biasa yang tak luput dari berbagai kesalahan,
penulis menyadari masih begitu banyak kekuranga yang terdapat dalam makalah ini, baik itu
dalam hal teknik penulisan maupun bobot materi yang terkandung di dalamnya. Untuk itu
penulis sangat terbuka dengan kritik yang membangun, guna perbaikan makalah-makalah
berikutnya.
Tak lupa penulis mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah berperan
dalam membantu pembuatan makalah ini baik secara lngsung maupun tidak langsung.
Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi siapa pun yang membutuhkan
referensi yang sesuai dengan isi makalah atau hanya sekedar menambah pengetahuan, serta
dapat digunakan sebagaimana mestinya. Terimakasih.
Malang, Oktober 2013
Penulis
Sumber Seismik dan Parameter Sumber ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................................... i
DAFTAR ISI ............................................................................................................................. ii
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1
1.2 Tujuan ..................................................................................................................... 1
1.3 Manfaat ................................................................................................................... 1
BAB II PEMBAHASAN .......................................................................................................... 2
A. Pengantar Sumber Seismik dan Parameter Sumber ........................................... 2
1. Jenis dan Kekhasan Proses Sumber Seismik ................................................... 2
1.1 Gempabumi Tektonik ...................................................................................... 2
1.2 Gempa Vulkanik ............................................................................................... 4
1.3 Explosion, Implosion dan Kejadian Seismik Lainnya .................................. 4
1.4 Microseism ........................................................................................................ 6
B. Parameter yang Mencirikan Ukuran dan Kekuatan Sumber Seismik .............. 7
1. Intensitas Mikroseismik ...................................................................................... 7
Skala Mercalli ...................................................................................................... 7
Skala Kekuatan Moment .................................................................................... 8
Skala Richter ........................................................................................................ 8
2. Magnitudo dan Energi Seismik .......................................................................... 9
3. Spektrum Sumber Seismik, Momen Seismik dan Ukuran Daerah Sumber 10
C. Jenis-jenis Sumber yang Digunakan dalam Eksplorasi ..................................... 11
BAB III PENUTUP ................................................................................................................ 14
3.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 14
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 15
Daftar Pertanyaan .................................................................................................................. 16
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam bidang geofisika terdapat berbagai macam metode yang digunakan dalam
rangka untuk mengetahui keadaan di bawah permukaan bumi. Metode seismik adalah salah
satu metode aktif yang sangat sering digunakan dalam kegiatan eksplorassi minyak dan gas
bumi. Dalam metode seismik sangat banyak aspek yang dapat mempengaruhi akuisisi data
seismik, diantaranya sensor yang digunakan, sumber seismik, desain survei, dan lain
sebagainya. Pada makalah ini akan dibahas mengenai sumber-sumber gelombang seismik dan
parameternya.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas terstruktur mata
kuliah Metode Seismik, serta untuk memperdalam pemahaman mahasiswa terhadap metode
seismik terutama sumber-sumber gelombang seismik.
1.3 Manfaat
Manfaat dari penulisan makalah ini adalah mahasiswa dapat lebih memahami
mengenai berbagai sumber gelombang seismik.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 2
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengantar Sumber Seismik dan Parameter Sumber
1. Jenis dan Kekhasan Proses Sumber Seismik
Gambar 1 menggambarkan jenis utama sumber yang menghasilkan gelombang
seismik. Gelombang seismik adalah osilasi akibat deformasi elastis yang merambat melalui
Bumi dan dapat direkam oleh sensor seismograf.
Gambar 1. Klasifikasi Skema berbagai macam peristiwa yang menghasilkan gelombang
seismik
1.1 Gempa Bumi Tektonik
Gempa bumi tektonik disebabkan ketika bagian rapuh dari kerak bumi terkena stres
yang melebihi kekuatan putusnya. Pecah tiba-tiba akan terjadi, sebagian besar di sepanjang
rekahan yang sudah ada atau kadang-kadang disepanjang formasi rekahan baru. Untuk gempa
bumi yang sangat besar, panjang zona yang pecah sekitar 1000 km dan slip sepanjang sesar
bisa mencapai beberapa meter .
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 3
Pecahnya litosfer menjadi lempeng akibat deformasi dan tekanan merupakan
penyebab utama dari gempa bumi tektonik. Lempeng didorong dan ditarik oleh gerakan
lambat arus konveksi dalam bahan plastis lebih panas dari mantel bumi di bawah litosfer.
Gerakan ini relatif bergerak beberapa cm per tahun. Gambar 2 menunjukkan pola global
sabuk gempa bumi dan lempeng tektonik utama. Ada banyak juga lempeng kecil yang disebut
sub atau lempeng. Gempa bumi dangkal, dalam bagian atas kerak, berlangsung terutama di
batas lempeng tetapi juga dapat terjadi dalam lempeng (interplate dan gempabumi intraplate).
Gambar 2. Distribusi Global episenter gempa menurut katalog data Pusat Informasi Gempa
Nasional Amerika Serikat (NEIC) Januari 1977 sampai Juli 1997 dan plate terkait litosfer
utama
Meskipun ada ratusan ribu gempa bumi tektonik yang lemah secara global setiap
tahun, kebanyakan dari mereka hanya dapat direkam oleh instrumen sensitif dekatnya. Selama
abad ke-20 1995 Besar Hanshin / Kobe gempa menyebabkan kerugian ekonomi terbesar
(sekitar 100 miliar US $), Tangshan gempa 1976 ditimbulkan hilangnya manusia yang paling
mengerikan (sekitar 243.000 orang tewas), sedangkan gempa Chile 1960 merilis jumlah
terbesar seismik energi ES sekitar 5x1018
-1019
Joule. Total momen seismik dari gempa Chile
adalah sekitar 3x1023
Nm. Ini pecah sekitar 800 - 1000 km dari antarmuka zona subduksi di
parit Peru - Chili pada lebar sekitar 200 km (Boore 1977; Scholz 1990) . Sekitar 85% dari
total di seluruh dunia seismik saat rilis oleh gempa bumi terjadi di zona subduksi dan lebih
dari 95% karena gempa bumi dangkal di sepanjang batas lempeng. 5% lainnya didistribusikan
antara peristiwa intraplate dan mendalam dan gempa bumi fokus menengah. Single 1960
rekening gempa Chile untuk sekitar 25% dari total seismik saat rilis antara 1904 dan 1986 .
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 4
Perlu dicatat bahwa sebagian besar pelepasan energi total, ET , yang dibutuhkan untuk
daya pertumbuhan fraktur gempa dan produksi panas . Hanya sebagian kecil dari ET = ES +
Ef (dengan Ef - energi gesekan ) digunakan untuk memproduksi gelombang seismik. Efisiensi
seismik, yaitu rasio ES / ET , mungkin hanya sekitar 0,01 - 0,1 . Hal ini tergantung baik pada
drop tegangan selama pecah serta pada total stres di daerah sumber (Spence , 1977; Scholz ,
1990).
1.2 Gempa Vulkanik
Meskipun total energi yang dilepaskan oleh letusan gunung berapi terkuat dikenal
adalah bahkan lebih besar dari ET (pelepasan energi total) dari gempa Chile, efisiensi seismik
letusan gunung berapi adalah umumnya jauh lebih kecil, karena durasi panjang mereka.
Namun demikian, dalam beberapa kasus, vulkanik gempa bumi lokal dapat mencapai
kekuatan gemetar gempa yang merusak (misalnya, besaran sekitar 6). Sebagian besar osilasi
seismik diproduksi dalam hubungannya dengan aliran magma sub-permukaan adalah dari
jenis tremor, yaitu tahan lama dan lebih atau kurang osilasi monokromatik yang berasal dari
dua atau tiga fase (cair- dan atau gas-padat) proses sumber yang tidak sempit terlokalisasi
dalam ruang dan waktu. Mereka tidak dapat dianalisis dalam cara tradisional rekaman seismik
dari gempa bumi tektonik atau ledakan atau dengan parameter sumber tradisional.
1.3 Explosion, Implosion dan Kejadian Seismik Lainnya
Ledakan kebanyakan antropogenik, yaitu "buatan manusia", dan dikendalikan, yaitu
dengan dikenal lokasi dan waktu sumber. Namun, ledakan alam yang kuat dalam
hubungannya dengan letusan gunung berapi atau dampak meteorit, seperti Tunguska meteorit
dari 30 Juni 1908 di Siberia, juga dapat terjadi. Ledakan digunakan dalam eksplorasi
seismologi untuk meneliti kerak memiliki hasil, Y, dari beberapa kg ke ton TNT
(Trinitrotoluol). Hal ini cukup untuk menghasilkan gelombang seismik yang dapat direkam
dari beberapa km ke jarak ratusan km.
Ledakan nuklir bawah tanah kt hingga Mt setara TNT mungkin gelombang seismik-
nya dapat direkam bahkan di seluruh dunia (1 kt TNT = 4,2 x 1012
J). Namun demikian,
bahkan yang terkuat dari semua uji coba nuklir bawah tanah dengan hasil setara dengan
sekitar 5 Mt TNT memproduksi gelombang badan atau body wave besarnya hanya mb ≈ 7.
Hal ini sesuai dengan sekitar 0,1 % dari energi seismik dihasilkan oleh gempa Chile 1960.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 5
Gambar 3. Menggambarkan secara skematis ledakan bawah tanah ideal dari strike-slip
gempa sepanjang sesar vertikal mencelupkan. Kesalahan gerak adalah " lateral kiri ", yaitu
berlawanan. Panah menunjukkan arah kompresi (outward, polarity +, red shaded) dan
dilatational (inward, polarity -, green shaded) gerakan. Pola ditampilkan pada permukaan,
disebut amplitudo atau polaritas pola menunjukkan variasi azimut amplitudo diamati atau dari
arah gerakan pertama dalam catatan seismik. Sementara titik seperti ledakan dalam media
isotropik harus menunjukkan amplitudo azimuth tergantung dan kompresi pertama gerakan
saja, amplitudo dan polaritas bervariasi untuk gempa tektonik. Lobus amplitudo putus-putus
pada Gambar 3, sisi kanan, menunjukkan kualitatif azimuth yang berbeda ketergantungan
geser gelombang (S) dibandingkan dengan membujur gelombang (P) (diputar 45°) tapi nilai
absolut mereka jauh lebih besar (sekitar 5 kali) dibandingkan gelombang P.
Hal ini jelas bahwa ledakan menghasilkan homogen luar kompresi diarahkan pertama
gerak ke segala arah sementara gempa tektonik menghasilkan gerakan pertama yang berbeda
amplitudo dan polaritas dalam arah yang berbeda. Karakteristik ini dapat digunakan untuk
mengidentifikasi ketik proses sumber (lihat 4) dan untuk membedakan antara ledakan dan
tektonik gempa bumi.
Dibandingkan dengan gempa bumi tektonik, durasi proses sumber ledakan dan waktu
naik ke tingkat maksimum jauh lebih pendek (milidetik dibandingkan dengan detik hingga
beberapa menit) dan lebih impulsif (Gambar 4). Batu jatuh dapat berlangsung selama
beberapa menit dan menyebabkan gelombang seismik tetapi umumnya dengan kurang jelas
onsets dan pemisahan kurang dari kelompok gelombang.
Runtuhnya gua karst, pertambangan - diinduksi semburan batu atau runtuh galeri
pertambangan umumnya dari jenis ledakan. Dengan demikian, pola gerak pertama mereka
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 6
harus menunjukkan dilatations dalam semua azimuth jika kejadian tektonik sekunder belum
dipicu oleh keruntuhan.
Peristiwa terkuat dapat mencapai besaran sampai sekitar M = 5,5 dan dicatat di
seluruh dunia (Bormann et al, 1992). Reservoir diinduksi gempa bumi telah sering diamati
dalam hubungannya dengan impoundment air atau perubahan muka air yang cepat di
belakang bendungan besar. Peristiwa terkuat dilaporkan sejauh ini mencapai besaran hingga
6,5 ( misalnya, gempa Koyna pada tahun 1967 ).
Gambar 4. Diagram skematis fungsi sumber yang berbeda dari ledakan (kiri) dan gempa
bumi (kanan). P - pressure in the explosion cavity, D – fault displacement , t - waktu , t0 -
waktu awal event , tr - waktu naik dari P atau D untuk nilai maksimumnya, trf - rise time yang
cepat pecah, trs - rise time pecah lambat; fungsi langkah dalam diagram yang kanan akan
sesuai untuk gempa bumi dengan kecepatan terbatas penjalaran retak vcr. Model pecah saat
berasumsi vcr menjadi sekitar 0,6-0,9 kali dari kecepatan rambat gelombang geser -, Vs.
1.4 Microseism
Sinyal seismik yang sangat berbeda yang diproduksi oleh badai atas lautan atau kolam
air besar (laut , danau , waduk) serta dengan tindakan angin pada topografi, vegetasi. Sinyal
seismik itu disebut microseism. Sinyal seismik akibat aktivitas manusia seperti berputar atau
memalu mesin, lalu lintas dll, adalah cultural seismik noise. Pergerakan air atau gas/uap (di
sungai, air terjun, bendungan, pipa, geyser) bisa menjadi sumber tambahan seismik noise atau
antropogenik. Mereka tidak baik terlokalisasi dalam ruang atau tetap untuk didefinisikan
waktu asal. Oleh karena itu, mereka menghasilkan kurang lebih permanen berlangsung
koheren mengganggu sinyal kurang lebih acak fluktuasi amplitudo dalam sangat luas rentang
frekuensi dari sekitar 16 oktaf (sekitar 50 Hz sampai 1 MHz) yang sering dikontrol intensitas
mereka dengan musim (noise alam) atau waktu (kebisingan antropogenik). Meskipun
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 7
berbagai macam kebisingan ambien amplitudo perpindahan (sekitar 6 sampai 10 kali lipat)
mereka umumnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan gempa bumi dan tidak dirasakan oleh
orang-orang.
B. Parameter yang Mencirikan Ukuran dan Kekuatan Sumber Seismik
1. Intensitas Makroseismik
Efek dari sumber seismik dapat ditandai dengan intensitas makroseismik, I. Intensitas
menggambarkan kekuatan getaran dalam hal persepsi manusia, kerusakan struktur bangunan
dan lainnya, serta perubahan di lingkungan sekitarnya. I tergantung pada jarak dari sumber
dan kondisi tanah serta sebagian besar diklasifikasikan menurut skala makroseismik pada 12
derajat (Grunthal, 1998). Dari analisis distribusi areal berdasarkan laporan yang dirasakan dan
kerusakan dapat diperkirakan intensitas episentral I0 di daerah sumber, serta kedalaman
sumber, h. Terdapat hubungan empiris antara I0 dan instrumental lainnya yang dapat
menentukan ukuran gempa seperti magnitude dan percepatan medium.
Ada 3 macam skala gempa yang ada yaitu :
1. Skala Mercalli
2. Skala kekuatan Moment
3. Richter
Skala Mercalli
Skala Mercalli adalah satuan untuk mengukur kekuatan gempa bumi. Satuan ini
diciptakan oleh seorang vulkanologis dari Italia yang bernama Giuseppe Mercalli pada tahun
1902. Skala Mercalli terbaagi menjadi 12 pecahan berdasarkan informasi dari orang-orang
yang selamat dari gempa tersebutdan juga dengan melihat dan membandingkan tingkat
kerusakan akibat gempa bumi tersebut. Oleh itu skala Mercalli adalah sangat subjektif dan
kurang tepat dibanding dengan perhitungan magnitudo gempa yang lain. Oleh karena itu, saat
ini penggunaan skala Richter lebih luas digunakan untuk untuk mengukur kekuatan gempa
bumi. Tetapi skala Mercalli yang dimodifikasi, pada tahun 1931 oleh ahli seismologi Harry
Wood dan Frank Neumann masih sering digunakan terutama apabila tidak terdapat peralatan
seismometer yang dapat mengukur kekuatan gempa bumi di tempat kejadian.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 8
Skala Modifikasi Intensitas Mercalli mengukur kekuatan gempa bumi melalui tahap
kerusakan yang disebabkan oleh gempa bumi itu. Satuan ukuran skala Modifikasi Intensitas
Mercalli adalah seperti di bawah :
Tidak terasa
Terasa oleh orang yang berada di bangunan tinggi
Getaran dirasakan seperti ada kereta yang berat melintas.
Getaran dirasakan seperti ada benda berat yang menabrak dinding rumah, benda
tergantung bergoyang.
Dapat dirasakan di luar rumah, hiasan dinding bergerak, benda kecil di atas rak
mampu jatuh.
Terasa oleh hampir semua orang, dinding rumah rusak.
Dinding pagar yang tidak kuat pecah, orang tidak dapat berjalan/berdiri.
Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan.
Bangunan yang tidak kuat akan mengalami kerusakan tekuk.
Jambatan dan tangga rusak, terjadi tanah longsor.
Rel kereta api rusak.
Seluruh bangunan hancur dan hancur lebur.
Skala kekuatan Moment
Skala kekuatan moment diperkenalkan pada 1979 oleh Tom Hanks dan Hiroo
Kanamori sebagai pengganti skala Richter dan digunakan oleh seismologis untuk
membandingkan energi yang dilepas oleh sebuah gempa bumi. Kekuatan moment Mw adalah
sebuah angka tanpa dimensi yang didenifinisikan sebagai berikut :
di mana M0 adalah moment seismik (menggunakan satu newton metre [N·m] sebagai
moment). Sebuah peningkatan satu tahap dalam skala logaritmik ini berarti sebuah
peningkatan 101,5 = 31,6 kali dari jumlah energi yang dilepas, dan sebuah peningkatan 2
tahap berarti sebuah peningkatan 103 = 1000 kali kekuatan awal.
Skala Richter
Skala Richter atau SR didefinisikan sebagai logaritma (basis 10) dari amplitudo
maksimum, yang diukur dalam satuan mikrometer, dari rekaman gempa oleh instrumen
pengukur gempa (seismometer) Wood-Anderson, pada jarak 100 km dari pusat gempanya.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 9
Sebagai contoh, misalnya kita mempunyai rekaman gempa bumi (seismogram) dari
seismometer yang terpasang sejauh 100 km dari pusat gempanya, amplitudo maksimumnya
sebesar 1 mm, maka kekuatan gempa tersebut adalah log (10 pangkat 3 mikrometer) sama
dengan 3,0 skala Richter. Skala ini diusulkan oleh fisikawan Charles Richter. Untuk
memudahkan orang dalam menentukan skala Richter ini, tanpa melakukan perhitungan
matematis yang rumit, dibuatlah tabel sederhana seperti gambar di samping ini.
Parameter yang harus diketahui adalah amplitudo maksimum yang terekam oleh
seismometer (dalam milimeter) dan beda waktu tempuh antara gelombang-P dan gelombang-
S (dalam detik) atau jarak antara seismometer dengan pusat gempa (dalam kilometer). Dalam
gambar di samping ini dicontohkan sebuah seismogram mempunyai amplitudo maksimum
sebesar 23 milimeter dan selisih antara gelombang P dan gelombang S adalah 24 detik maka
dengan menarik garis dari titik 24 dt di sebelah kiri ke titik 23 mm di sebelah kanan maka
garis tersebut akan memotong skala 5,0. Jadi skala gempa tersebut sebesar 5,0 skala Richter.
Skala Richter pada mulanya hanya dibuat untuk gempa-gempa yang terjadi di daerah
Kalifornia Selatan saja. Namun dalam perkembangannya skala ini banyak diadopsi untuk
gempa-gempa yang terjadi di tempat lainnya.
Skala Richter ini hanya cocok dipakai untuk gempa-gempa dekat dengan magnitudo
gempa di bawah 6,0. Di atas magnitudo itu, perhitungan dengan teknik Richter ini menjadi
tidak representatif lagi. Perlu diingat bahwa perhitungan magnitudo gempa tidak hanya
memakai teknik Richter seperti ini. Kadang-kadang terjadi kesalahpahaman dalam
pemberitaan di media tentang magnitudo gempa ini karena metode yang dipakai kadang tidak
disebutkan dalam pemberitaan di media, sehingga bisa jadi antara instansi yang satu dengan
instansi yang lainnya mengeluarkan besar magnitudo yang tidak sama.
2. Magnitudo dan Energi Seismik
Magnitudo adalah ukuran logaritmik dari ukuran gempa bumi atau ledakan berdasarkan
instrumen pengukuran. Konsep magnitudo pertama kali diusulkan oleh Richter (1935).
Magnitudo yang berasal dari amplitudo pergerakan tanah dan periode atau durasi dari sinyal
yang diukur dari instrumen perekam. Tidak ada batasan besaran skala berdasarkan teori untuk
skala intensitas makroseismik. Saat ini, instrumentasi yang sangat sensitif dekat dengan
sumber dapat merekam peristiwa dengan ukuran lebih kecil dari nol. Menurut definisi asli
Richter, nilai besarnya magnitudo menjadi negatif. Dengan hubungan empiris antara energi
dengan magnitudo energi seismik, ES dipancarkan oleh sumber gempa sebagai gelombang
seismik yang dapat diperkirakan. Hubungan yang umum adalah yang diberikan oleh
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 10
Gutenberg dan Richter (1954, 1956) antara ES dan besarnya gelombang permukaan MS dan
besarnya tubuh gelombang mB : log ES = 11,8 + 1,5 Ms dan log ES = 5,8 + 2,4 mB, berturut-
turut (ES ketika diberikan dalam erg; 1 erg = 10-7
Joule). Menurut hubungan yang pertama,
perubahan M dalam dua unit sesuai dengan perubahan ES dengan faktor 1000. Berdasarkan
analisis dari rekaman digital, terdapat juga prosedur langsung untuk memperkirakan ES
(misalnya, Purcaru dan Berckhemer, 1978; Seidl dan Berckhemer, 1982; Boatwright dan
Choy, 1986; Kanamori et al, 1993; . Choy dan Boatwright , 1995) dan untuk mendefinisikan
"besarnya energi" Me (lihat gambar 3). Karena sebagian besar energi seismik terkonsentrasi
di bagian frekuensi yang lebih tinggi di sekitar frekuensi sudut spektrum, Me adalah ukuran
potensi gempa bumi untuk merusak. Sebaliknya, momen seismik berkaitan dengan
perpindahan statik akhir setelah gempa bumi dan akibatnya momen magnitudo, Mw, lebih
erat kaitannya dengan efek dari gempa bumi tektonik.
3. Spektrum Sumber Seismik, Momen Seismik dan Ukuran Daerah Sumber
Ukuran kuantitatif lain untuk mengukur ukuran dan kekuatan dari sumber geser
seismik dalam momen seismik skalar M0 adalah:
dengan μ merupakan kekakuan atau modulus geser medium, D merupakan perpindahan akhir
rata-rata setelah medium pecah, A merupakan luas permukaan medium yang pecah. M0
adalah ukuran dari inelastis ireversibel deformasi di area pecah. Strain elastis dijelaskan
dalam bab (1) sebagai produk DA. Atas dasar asumsi rata-rata tentang μ dan stres penurunan
Δσ (yaitu, dengan Δσ/μ =konstan) Kanamori (1977) menjelaskan hubungan ES = 5 × 10-5
M0
(dalam J). Informasi lain tentang deformasi dalam sumber digambarkan oleh momen seismik
tensor ( IS 3.1 ). Penentuannya berdasarkan standar dalam analisis rutin gempa bumi yang
kuat dengan cara invesi gelombang yang terbentuk pada perekan digital periode yang panjang.
Dalam setengah bidang yang homogen M0 dapat ditentukan dari spektrum gelombang
seismik yang diamati di permukaan bumi dengan menggunakan hubungan:
dengan d merupakan jarak hypocentral antara tempat kejadian dan stasiun seismik, ρ
merupakan densitas rata-rata dari batu dan Vp,s merupakan kecepatan gelombang P atau S
sekitar sumber; merupakan faktor koreksi amplitudo seismik yang diamati berdasarkan
pengaruh pola radiasi dari sumber seismik, terdapat perbedaan untuk gelombang P dan S, u0
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 11
merupakan amplitudo frekuensi rendah yang berasal dari spektrum gelombang seismik P atau
S, dikoreksi untuk respon instrumen, perambatan gelombang dan amplifikasi permukaan.
C. Jenis Sumber yang Sering Digunakan dalam Kegiatan Eksplorasi
1. Bahan Peledak
Bahan peledak, seperti dinamit , dapat digunakan sebagai sumber energi seismik kasar
tapi efektif. Umumnya bahan peledak ditempatkan pada kedalaman 6 sampai 76 meter (20
dan 250 kaki) di bawah tanah.
Alat pengeboran yang umum digunakan untuk "Shot Hole Drilling" adalah ARDCO
C-1000 bor dipasang pada kereta ARDCO K 4X4. Pengeboran sering menggunakan air atau
udara untuk membantu pengeboran.
2. Air gun
Air gun digunakan untuk survei refleksi di laut dan refraksi. Air gun terdiri dari satu
atau lebih ruang pneumatik yang bertekanan dengan udara terkompresi pada tekanan 14-21
MPa (2.000 sampai 3.000 psi). Konfigurasi air gun diletakkan di bawah permukaan air, dan
ditarik di belakang kapal. Ketika air gun ditembakkan, solenoid dipicu, yang melepaskan
udara ke dalam ruang api yang pada gilirannya menyebabkan piston bergerak, sehingga
memungkinkan udara untuk melarikan diri dari ruang utama dan menghasilkan sebuah pulsa
energi akustik. Konfigurasi air gun yang dibangun hingga 48 air gun dengan ukuran ruang
yang berbeda, tujuannya adalah untuk menciptakan gelombang kejut awal yang optimal
dengan gema minimum setelah tembakan pertama.
Konfigurasi gun bisa dibuat dalam modus flip-flop, biasanya digunakan 48 senjata per
sumber, yang akan dipilih dan bergantian melepaskan tembakan. Ruang besar (yaitu, lebih
besar dari 1,15 L atau 70 cu in ) cenderung memberikan sinyal frekuensi rendah, dan bilik
kecil (kurang dari 70 inci kubik) memberikan sinyal frekuensi yang lebih tinggi. Air gun
dibuat dari nilai tertinggi dari stainless steel tahan korosi.
3. Plasma Sound Source
Sebuah sumber suara plasma atau Plasma Sound Source
(PSS), disebut spark gap sound source, atau sparker sederhana,
adalah sarana untuk membuat very low frequency sonar pulse di
bawah air .
Gambar 5. Plasma Sound Source
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 12
Untuk setiap penembakan, ia menyimpan muatan listrik di sebuah bank kapasitor
tegangan tinggi, dan kemudian melepaskan semua energi yang tersimpan dalam busur di
elektroda dalam air. Debit percikan bawah laut menghasilkan plasma tekanan tinggi dan
gelembung uap, yang mengembang dan runtuh, membuat suara nyaring. Sebagian besar suara
yang dihasilkan adalah antara 20 dan 200 Hz.
4. Thumper Truck
Dinamit adalah satu-satunya sumber yang
digunakan sampai tahun 1953 hingga teknik weight
dropping Thumper diperkenalkan.
Thumper truck (atau weight-drop) adalah
kendaraan yang dipasang suatu beban yang dapat
digunakan untuk menghasilkan sumber gempa. Sebuah
beban berat yang dibangkitkan oleh hoist di belakang truk
dan jatuh, mungkin sekitar tiga meter. Untuk menambah sinyal, beban dapat ditumbukkan
lebih dari sekali di tempat yang sama, sinyal juga dapat ditingkatkan dengan menumbukkan
beban di beberapa tempat di dekatnya dalam konfigurasi yang dimensinya dapat dipilih untuk
meningkatkan sinyal seismik dengan penyaringan spasial.
Tumbukan mungkin kurang merusak lingkungan daripada menggunakan bahan
peledak pada shot hole. Sebuah keuntungan dari sumber ini, terutama di daerah politik tidak
stabil, adalah bahwa tidak ada bahan peledak yang diperlukan.
5. Electromagnetic Pulse Energy Source (Non-Explosive)
Sumber Electromagnetic Pulse (EMP) berdasarkan prinsip-prinsip elektrodinamik dan
elektromagnetik.
6. Seismic Vibrator
Seismic vibrator menjalarkan sinyal energi ke bumi selama periode waktu yang
bertentangan dengan energi sesaat yang diakibatkan oleh sumber impulsif. Data yang direkam
dengan cara ini harus berkorelasi untuk mengkonversi sumber sinyal menjadi impuls. Sumber
sinyal menggunakan metode ini awalnya dihasilkan oleh servo-controlled hydraulic vibrator
atau shaker unit terpasang pada unit dasar mobile, tetapi versi elektro mekanik juga telah
dikembangkan.
Gambar 6. Thumper Truck
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 13
Teknik eksplorasi "Vibroseis" dikembangkan oleh Continental Oil Company (Conoco)
selama tahun 1950.
7. Boomer Source
Boomer source digunakan untuk survei seismik perairan dangkal, terutama untuk
aplikasi survei rekayasa. Boomer ditarik dalam kereta luncur mengambang di belakang kapal
survei. Sama dengan plasma source, cara ini menyimpan energi dalam kapasitor, tapi dibuang
melalui koil datar spiral bukan menghasilkan percikan api. Sebuah pelat tembaga berdekatan
dengan fleksi kumparan jauh dari kumparan sebagai kapasitor.
Awalnya kapasitor penyimpanan ditempatkan dalam wadah baja (bang box) pada
pembuluh survei. Tegangan tinggi yang digunakan, biasanya 3.000 V, diperlukan kabel berat
dan kontainer keselamatan yang kuat. Baru-baru ini, boomer tegangan rendah telah
dikembangkan. Ini menggunakan kapasitor pada kereta luncur yang ditarik, yang
memungkinkan pemulihan hemat energi, pasokan listrik tegangan rendah dan kabel ringan.
Sistem tegangan rendah umumnya lebih mudah untuk mobilisasi dan memiliki lebih sedikit
masalah keamanan.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 14
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan pada makalah ini dapat disimpulkan bahwa sumber seismik
dapat digolongkan menjadi dua bagian utama, yaitu seismik yang bersumber dari alam,
seperti gempa tektonik, gempa vulkanik tremor, runtuhan, dan badai mikroseismik, serta
seismik yang bersumber dari hasil buatan manusia, seperti ledakan, getaran, reservoir induced
earthquake, cultural noise, dan lain sebagainya.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 15
DAFTAR PUSTAKA
Bormann, Peter, dkk. -. Chapter 3: Seismic Sources and Source Parameters. Diakses tanggal
26 September 2013.
http://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_source: diakses tanggal 11 Oktober 2013.
http://www.wayankatel.com/2012/08/penjelasan-macam-macam-skala-gempa-bumi.html.
diakses tanggal 12 Oktober 2013.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 16
Daftar Pertanyaan
1. Shelly: magnitude lokal dan momen. Pada Momen mengapa dikurangi 10,73?
Jawab: Kanamori (1997) dan Lay. T and Wallace. T. C, (1995) memperkenalkan
Magnitude momen (moment magnitude) yaitu suatu tipe magnitude yang berkaitan
dengan momen seismik namun tidak bergantung dari besarnya magnitude permukaan :
Mw = ( log Mo / 1.5 ) – 10.73
Dengan:
Mw = magnitude momen,
Mo = momen seismik
Untuk nilai 10.73 merupakan suatu tetapan yang digunakan untuk menghitung Mw yang
diperoleh dari momen tensor, karena pada kasus lain, nilai tetapan yang digunakan juga
akan berbeda, misalnya untuk kasus pada jurnal “Studi Penentuan Moment Magnitude
(Mwp) Menggunakan Sinyal Gelombang P Broadband” yang ditulis oleh Mega
Perdanawanti dari Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Program Studi Meteorologi
ITB, yang menggunakan persamaan
untuk menghitung moment magnitude.
2. Bella: Perbedaan prinsip antara sumber aktif dan pasif?
Jawab: sumber seismik aktif seringnya menggunakan palu atau ledakan sebagai
sumbernya. Prinsipnya adalah dengan memberikan gangguan kepada medium (bumi)
berupa hantaman palu atau ledakan, dimana gelombang mekanik yang dihasilkan akan
diteruskan ke dalam bumi dan dipantulkan kembali ke permukaan untuk kemudian
direkam oleh geophone sebagai sinyal-sinyal listrik yang akan diubah dalam bentuk
gelombang pada display/komputer. Sedangkan untuk seismik pasif memang masih relatif
baru dikembangkan, salah satu yang paling terkenal adalah metode mikroseismik, yang
saat ini sedang banyak digunakan untuk bidang oil and gas di daerah Amerika Utara,
sedangkan di Indonesia sendiri banyak digunakan untuk monitoring reservoir geothermal.
Prinsip utama dari metode pasif ini adalah merekam gelombang frekuensi rendah yang
banyak dihasilkan dari peristiwa kompaksi yang diakibatkan adanya overburden. Secara
tidak langsung, metode mikroseismik juga dapat mendeteksi terjadinya peristiwa
overburden yang penting diperhatikan dalam eksplorasi geofisika. Untuk dapat mengukur
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 17
gelombang tersebut juga dilakukan dengan menanam geophone pada kedalaman dan
konfigurasi tertentu.
3. Andi: Proses dan hubungan kompresi dan dilatasi? Hub magnitudo dan amplitudo?
Jawab:
Proses kompresi dan dilatasi -> Pada teori Bingkas Elastik yang dijelaskan oleh Reid
1910 (Waluyo, 2000), menyatakan bahwa gempabumi disebabkan oleh adanya proses
sesar. Berdasarkan teori Bingkas Elastik ini, gerakan mendadak pada proses penyesaran
akan menghasilkan gerakan kompresi (menekan) dan gerakan dilatasi (menarik) pada
gerakan pertama gelombang P yang berasal dari sumber gempa bumi. Gerakan kompresi
dan dilatasi ini akan mendistribusikan di suatu permukaan yang melingkupi sumber
gempa dalam 4 kuadran.
Hubungan kompresi dan dilatasi -> Metode Gerak Partikel (particle motion) dipakai
untuk menentukan hiposenter (episenter dan kedalamannya) dengan menggunakan satu
stasiun yang memiliki 3 komponen. Dalam penentuan ini arah awal impuls ketiga
komponen (kompresi atau dilatasi) harus jelas. Jadi, antara kompresi dan dilatasi memiliki
hubungan dalam kaitannya dengan penentuan hiposenter. Hubungan lain dari kompresi
dan dilatasi juga dapat dijelaskan melalui teori Bingkas Elastik dimana kompresi dan
dilatasi merupakan hasil dari gerakan mendadak pada proses penyesaran.
Hubungan magnitude dan amplitude -> magnitude gempa adalah parameter gempa
yang berhubungan dengan besarnya kekuatan gempa disumbernya. Jadi, pengukuran
magnitude yang dilakukan di tempat yang berbeda, harus menghasilkan harga yang sama
walaupun gempa yang dirasakan di tempat-tempat tersebut tentu berbeda. Richter pada
tahun 1930-an memperkenalkan konsep magnitude untuk ukuran kekuatan gempa di
sumbernya. Satuan yang dipakai adalah skala Richter, yang bersifat logaritmik. Pada
umumnya magnitude diukur berdasarkan amplitude dan periode fase gelombang tertentu,
dimana persamaan yang digunakan adalah
Dimana
M : magnitude
a : amplitude gerakan tanah
T : periode gelombang
: jarak pusat gempa atau episenter
h : kedalaman gempa
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 18
CS : koreksi stasiun oleh struktur lokal
CR : koreksi regional yang berbeda untuk setiap daerah gempa
4. Vanisa: proses makro dan mikro? berapa besar pengaruhnya?
5. Galih: Kapan kita memilih jenis source2 tsb?
Jawab: secara umum, sumber seismic untuk kegiatan eksplorasi dapat dibedakan menjadi
dua, yaitu sumber impulsif dan vibrator. Sumber impulsif adalah sumber energi seismik
dengan transfer energinya terjadi secara sangat cepat dan suara yang dihasilkan sangat
kuat, singkat dan tajam. Sumber energi impulsif untuk akuisisi data seismik yang
digunakan untuk akusisi data seismik di laut adalah air gun. Sumber energi vibrator
merupakan sumber energi dengan durasi beberapa detik. Panjang sinyal input dapat
bervariasi. Gelombang outputnya berupa gelombang sinusoidal.
Untuk penentuan sumber yang akan digunakan sangat terkait dengan kondisi geologi,
cost, kebutuhan, portability, dan lain sebagainya yang dapat membuat proses akuisisi
menjadi lebih efektif dan efisien.
6. Ardi: grafik gempa yg memiliki batas. Batas tsb batas apa? Untuk sumber buatan seperti
nuklir, bagaimana proses dilatasi nya?
Jawab: pada grafik earthquake terdapat garis “batas” dimana Vcr = . Dimana Vcr
adalah kecepatan penjalaran retak.
Pada sumber buatan seperti ledakan nuklir hanya mengandung komponen kompresi
(warna merah, polaritas positif) saja.
7. Ali: apakah sumber seismik dapat menimbulkan sumber lain di tempat yang lain?
Jawab: salah satu sumber seismik yang merupakan buatan manusia adalah ledakan.
Sumber seismik lain yang berasal dari alam adalah runtuhan gua atau batu. Jika disuatu
lokasi tertentu dilakukan peledakan dinamit dalam rangka survei seismic, maka daerah di
sekitar lokasi tersebut akan mengalami getaran yang kekuatannya tergantung pada jumlah
dinamit yang digunakan. Misalkan getaran akibat ledakan dinamit tadi menjalar hingga ke
suatu tempat yang rapuh dan mengakibatkan terjadinya runtuhan suatu bongkahan besar,
maka akan terbentuk sumber seismic baru dari sumber yang lain. Jadi, jawaban atas
pertanyaan ini adalah „ya‟.
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 19
8. Rizqi: bagaimana BMKG mendapat data tanpa adanya kuisioner?
Jawab: skala kekuatan gempa yang dirilis oleh BMKG adalah skala dalam satuan Richter
yang menunjukkan ukuran kekuatan gempa di sumbernya yang bersifat logaritmik.
Sedangkan cara pengumpulan data mikroseismik dengan kuisioner bertujuan untuk
mengetahui intensitas mikroseismik yang merupakan parameter dari sumber seismic.
Dimana intensitas sendiri menggambarkan kekuatan getaran dalam hal persepsi manusia,
seperti kerusakan struktur bangunan dan lainnya, serta perubahan di lingkungan
sekitarnya.
Skala Intensitas yang digunakan di Indonesia adalah skala MMI. Skala Intensitas MMI
berbeda dari Skala Magnitude Richter. Pada skala MMI efek-efek dari sebuah gempa bisa
sangat bervariasi intensitasnya dari suatu tempat ke tempat lain, sehingga ada banyak nilai
intensitas (contoh: IV, VII) yang diukur dari sebuah gempa. Padahal gempa-gempa
tesebut memiliki satu nilai magnitude, walau berbagai metoda untuk memperkirakan
magnitudenya menghasilkan sedikit nilai yang berbeda (mis: 6.1, 6.3). (bandingkan
dengan jawaban no.3 bagian „hubungan magnitude dan amplitude‟)
9. Anggun: dilatasi itu apa?
Jawab: dilatasi adalah proses peregangan partikel suatu medium. Gelombang P merambat
seperti gelombang longitudinal atau gelombang pegas sehingga akan terjadi kompresi
(pemampatan) dan dilatasi (perenggangan) partikel medium yang dilewatinya.
10. Fakhrus: apakah skala tersebut merupakan pembaruan atau tidak ? Bagaimana memilih
skala yang tepat?
Jawab: untuk skala MCS, MMI dan MM56 merupakan satuan hasil pembaruan mulai
dari skala MCS (1923), kemudian diperbarui dengan skala MMI (1931), dan kemudian
skala MM56 (1956).
Untuk memilih skala yang tepat biasanya digunakan skala Richter karena dianggap lebih
baik dibandingkan dengan skala Mercalli (MMI) yang bersifat objektif.
11. Emanuel: sumber manmade diciptakan untuk apa?
Jawab: Sumber man made kebanyakan digunakan untuk kegiatan eksplorasi atau
penelitian. Misalnya untuk eksplorasi minyak dan gas bumi atau untuk keperluan
Sumber Seismik dan Parameter Sumber 20
penelitian seperti saat ini telah diketahui bahwa inti bumi merupakan fluida karena tidak
dapat dilalui oleh gelombang S.
12. Pak Sukir: Sumber seismik untuk eksplorasi? Bagaimana hubungan kompresi dan dilatasi
dengan momen tensor?
Jawab: beberapa sumber seismic untuk kegiatan eksplorasi dapat dilihat pada halaman 9-
11.
Gerakan tiba-tiba pada patahan menimbulkan gerak awal gelombang yang bersifat
kompresi dan dilatasi (Waluyo, 1992). Gerak kompresi dan dilatassi ini akan terdistribusi
di sekitar sumber gempabumi dalam empat kuadran. Dua bidang yang saling tegak lurus
memisahkan daerah kompresi dan dilatasi disebut sebagai bidang nodal. Salah satu dari
bidang nodal ini adalah bidang patahan (fault plane) dan yang lain adalah bidang bantu
(auxiliary plane). Dalam ilmu geofisika, gambaran mengenai mekanisme gempabumi dan
jenis patahan adalah sangat penting untuk dipelajari. Berbagai cara pendekatan telah
banyak dilakukan oleh para ahli kebumian untuk mempelajari mekanisme dan jenis
patahan penyebab terjadinya gempabumi. Pendekatan yang sering dilakukan para ahli
kebumian adalah dengan menggunakan fase gelombang P, fase gelombang S, Momen
Tensor dan Centroid Momen Tensor (Sianturi, 1997). Gempabumi disebabkan adanya
gerakan suatu sesar dengan karakter gerak tertentu. Model gerak sesar dan karakter sesar
penyebab gempabumi dapat diketahui berdasarkan momen tensor gempabumi. Momen
tensor ini digunakan untuk menggambarkan arah gaya penyebab gempabumi. Konsep
momen tensor dapat member deskripsi yang lengkap tentang gaya dari sumber titik
seismic.