LAPORAN WORKSHOP GEOFISIKA

SURVEY DANGKAL DALAM PENDUGAAN ZONA LAPISAN LAPUK PADA

DAERAH PENELITIAN PANAS BUMI TIRIS, PROBOLINGGO, JAWA TIMUR

MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI

Asisten Praktikum:

Rizky Gustiansyah, S.Si

Disusun Oleh :

Rofi Ridho Nurbilad (115090700111015)

Kelompok 3

BIDANG MINAT GEOFISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2015

2

SURVEY DANGKAL DALAM PENDUGAAN ZONA LAPISAN LAPUK PADA

DAERAH PENELITIAN PANAS BUMI TIRIS, PROBOLINGGO, JAWA TIMUR

MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian metode geofisika aktif, seismik refraksi di daerah

manifestasi panas bumi Desa Tiris, Probolinggo Jawa Timur. Metode ini dipilih karena belum

ada penelitian sebelumnya yang menerapkan metode seismik refraksi untuk pendugaan

keadaan bawah permukaan daerah tersebut. Pada umumnya, metode geofisika yang sering

diterapkan adalah metode Gravity, Magnetik, dan Geolistrik sehingga metode ini diharapkan

mampu menampilkan keadaan bawah permukaan sebagai survey awal pada daerah potensi

panas bumi.

Metode Seismik Refraksi digunakan untuk mengetahui perlapisan bawah permukaan

dengan memanfaatkan waktu tiba gelombang seismik. Waktu gelombang sesimik tersebut

dipengaruhi oleh jenis batuan yang tersusun pada tiap lapisannya. Selain itu akan didapat pula

kedalaman perlapisan hingga bentuk topografio sepanjang offset yang ditentukan.

Dari hasil penelitian didapatkan duabuah lapisan yang merepresentasikan sebagai

lapisan lapuk tersusun dari lempung, kerikil jenuh, dan endapan sungai (alluvial). Lapisan ini

berperan sebagai lapisan penutup. Kemudian lapisan kedua diduga sebagai bedrock yang

tersusun dari batuan pasir terkompaksi. Lapisan ini berperan sebagia lapisan reservoar fluida

air (akuifer) dalam menyimpan air. Didukung oleh sifat fisik dari batuan tersebut yang memiliki

porositas dan permeabilitas yang baik dalam menyimpan fluida berupa air panas. Sehingga

sistem manifestasi bergerak pada daerah Tiris, Probolinggo.

3

KATA PENGANTAR

Bismillahiroohmanirrohim

Puji syukur kehadirat Allah subhanahu wa taala yang Maha Pengasih dan Penyayang

serta shalawat serta salam penulis haturkan kepada Baginda Rasulullah shalaullahu wa salam

yang telah membawa manusia ke zaman yang terang benderang seperti saat ini. Berkat rahmat

Allah-lah penulis dapat menyelesaikan laporan mata kuliah workshop geofisika ini dengan

judul SURVEY DANGKAL DALAM PENDUGAAN ZONA LAPISAN LAPUK PADA

DAERAH PENELITIAN PANAS BUMI TIRIS, PROBOLINGGO, JAWA TIMUR

MENGGUNAKAN METODE SEISMIK REFRAKSI dengan baik. Laporan ini merupakan

salah satu persyaratan untuk memenuhi mata kuliah workshop geofisika pada Bidang Minat

Geofisika, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas

Brawijaya, Malang.

Di dalam pelaksanaan dan penulisan laporan ini, penulis telah banyak dibantu oleh banyak

pihak. Sehingga, izinkan penulis untuk mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Sukir Maryanto dan Bapak Sunaryo sebagia dosen pengampu mata kuliah workshop

geofisika tahun ajaran 2013-2014.

2. Mas Aulia, Mas Rizky Gustriansyah, Mas Andre, dan Mbak Dwi sebagai asisten mata

kuliah workshop geofisika tahun ajaran 2013-2014

3. Pemerintahan kabupaten Probolinggo, Jawa Timur yang telah mengizinkan mahasiswa

Geofisika Universitas Brawijaya melakukan penelitian.

4. Masyarakat Tiris yang banyak menolong mahasiswa Geofisika Universitas Brawijaya

dalam keseharian.

5. Teman-teman Geofisika angkatan 2011, sebagai rekan seperjuangan dalam suka maupun

duka selama hampir tiga tahun lebih ini.

Dalam laporan ini, penulis mengangkat pembahasan mengenai salah satu metode geofisika

aktif untuk survey dangkal, yaitu Metode Seismik Refraksi yang diaplikasikan untuk menggali

potensi panas bumi di Tiris Kabupaten Probolinggo, Jawa Timur khususnya adalah dalam

survey dangkal yaitu menduga lapisan lapuk (weathering zone), batuan dasar, hingga

karakteristik batuan pada batas perlapisan.

4

Penulis sadar masih banyak kekurangan dalam penelitian yang telah dilakukan. Untuk

kritik dan saran dapat langsung disampaikan kepada penulis atau melalui alamat email

rofiridho@yahoo.com. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca.

Malang, Januari 2015

Penulis

5

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................................................... 2

DAFTAR ISI.......................................................................................................................................... 5

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................................... 7

1.1 Latar Belakang ............................................................................................................................ 7

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................................................... 8

1.3 Batasan Masalah ......................................................................................................................... 8

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................................................ 8

1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................................................... 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................................................... 9

3.1 Daerah Penelitian .................................................................................................................. 9

3.2 Panas Bumi .......................................................................................................................... 10

3.3 Metode-Metode Geofisika .................................................................................................. 11

2.3.1 Metode Seismik Refraksi ..................................................................................................... 12

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................................................... 20

3.1 Waktu dan Tempat ................................................................................................................... 20

3.2 Data dan Peralatan Penelitian ................................................................................................. 21

3.3 Prosedur Penelitian ................................................................................................................... 23

3.3..1 Akuisisi Data ....................................................................................................................... 23

3.3.2 Pengolahan Data .................................................................................................................. 24

3.3.3 Interpretasi Data ................................................................................................................... 24

3.4 Alur Penelitian .......................................................................................................................... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................................ 26

4.1 Perbandingan Nilai Tf dan Tr ........................................................................................... 26

4.3 Hubungan Waktu Tiba dengan Offset .............................................................................. 27

4.4 Model Perlapisan Bawah Permukaan ............................................................................... 32

BAB V PENUTUP ............................................................................................................................... 37

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................................... 37

6

5.2 Saran .......................................................................................................................................... 37

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................................... 38

7

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Potensi sumber energi panas bumi pada Jawa Timur salah satunya adalah daerah Tiris

berasal Gunung Lamongan dan Gunung Argopuro. Kedua gunung ini memberikan andil cukup

besar sebagai sumber panas di daerah Tiris. Terdapat penelitian-penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya mulai dari penelitian geofisika, geologi, hingga geokimia di daerah tersebut

sebagai bentuk pengembangan potensi daerah panas bumi. Menurut (Tika, Yulia. 2012)

Sumber panasbumi Tiris memiliki potensi sebesar 147 Mwe dan memiliki suhu permukaan

(40-45) dengan luas area mencapai 10 m2 . Dari penelitian Geofisika yang sebelumnya

diaplikasikan pada daerah tersebut, telah membuktikan potensi panas bumi daerah Tiris,

Probolinggo. Salah satunya adalah hasil pengolahan data dan interpretasi geolistrik resistivitas

untuk panasbumi daerah Tiris menunjukkan sebaran batuan pada lintasan 1 antara 0.80 m

sampai 14245 m dengan identifikasi litologi bawah permukaan berupa batuan lempung, pasir,

breksi vulkanik, tuff, lava serta basal. (Laelah, Hilaliyah dkk. 2010). Dari penelitian

sebelumnya telah dibuktikan potensi panas bumi pada daerah Tiris, Probolinggo cukup baik,

sehingga aplikasi metode-metode lain harus dilakukan untuk mendapatkan data yang

menunjang penelitian selanjutnya.

Metode geofisika aktif seismik refraksi belum diaplikasikan pada daerah potensi panas

bumi Tiris, dimana metode ini memiliki kemampuan untuk mengetahui batas perlapisan, zona

lapuk (weathering zone) dan jenis batuan pada lapisan dangkal. Selain itu, seimik refraksi

mampu mengetahui ketebalan lapisan lapuk dengan memanfaatkan waktu gelombang yang

dibutuhkan untuk merambat melalui medium dengan sumber berupa getaran dari source dan

akan diterima oleh receiver. Waktu tiba gelombang ini mampu merepresentasikan ketebalan

dalam depth dan dapat diketahui kontur atau model dari lapisan bawah permukaan dengan

cukup akurat.

Dalam korelasinya terhadap menggali potensi panas bumi desa Tiris, kabupaten

Probolinggo seismik refraksi mampu memetakan survey dangkal sebagai bentuk survey awal

dalam mengetahui batas perlapisan pada daerah manifestasi panas bumi hingga bed rock.

Sehingga diharapkan aplikasi metode seismic refraksi pada daerah panas bumi mampu

dijadikan referensi baru pada penelitian selanjutnya.

8

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan pada uraian latar belakang, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam

penelitian ini sebagai berikut:

1. Bagaimana respon keadaan perlapisan bawah permukaan terhadap sumber seismik ?

2. Bagaimana model perlapisan pada daerah penelitian ?

3. Bagaimana ketebalan dan topografi lapisan lapuk pada lintasan seismik refraksi?

1.3 Batasan Masalah

Penelitian dibatasi pada beberapa hal berikut :

1. Pengukuran hanya menggunakan tiga lintasan seismic yang memiliki far offset sejauh

40 meter 48 meter.

2. Hanya menggunakan satu buah geophone sebagai receiver untuk menerima impuls dari

source.

3. Dilakukan ekstrapolasi untuk mengangkat data-data random atau terlalu rendah dari

data lainnya.

4. Metode seimik refraksi hanya menginterpretasi dua lapisan dan keadaan lapisan lapuk.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini yaitu :

1. Mengetahui batas perlapisan dari daerah penelitian.

2. Mengetahui respon waktu tempuh gelombang tiap line sismik dan korelasinya terhadap

zona lapuk.

3. Mendapatkan ketebalan dari zona lapuk serta perkiraan topografi masing-masing line

seismik.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai jenis batuan

bawah permukaan dan indikasi aliran fluida, serta sebagai pertimbangan bagi instansi terkait

dalam pemanfaatan energi panasbumi di sekitar manifestasi panasbumi Tiris.

9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Daerah Penelitian

Kabupaten Probolinggo merupakan salah satu Kabupaten yang terletak di Provinsi Jawa

Timur berada pada posisi 11250 11330 Bujur Timur (BT) dan 7 40 8 10 Lintang

Selatan (LS), dengan luas wilayah sekitar 169.616,65 Ha atau + 1.696,17 km2 (1,07 % dari

luas daratan dan lautan Propinsi Jawa Timur). Dilihat dari geografisnya Kabupaten

Probolinggo terletak di lereng pegunungan yang membujur dari Barat ke Timur, yaitu Gunung

Smeru, Argopuro, Lamongan dan Tengger. Selain itu terdapat gunung lainnya, yaitu Gunung

Bromo, Widoda, Jombang, Cemoro Lawang, Malang dan Batujajar. (Anonymous. 2014)

Potensi energi panasbumi ditunjukkan oleh kemunculan mataair panas di Kecamatan

Tiris. Mata air panas keluar dari rekahan-rekahan pada batuan breksi andesit. Di sekitar mata

air panas secara umum ditemukan adanya endapan berwarna kuning kemerahan dan sedikit

berbau belerang, endapan ini merupakan unsur besi yang keluar bersama air panas tersebut dan

mengalami oksidasi sehingga menunjukan warna seperti karat (Nugroho, 2012).

Gambar 1 1 Peta Kabuopaten Probolinggo (Anonymous. 2014)

10

Gambar 1 2 Model tentatif panasbumi Tiris (Dinas ESDM Jawa Timur, 2010)

Secara morfologi seperti nampak pada gambar 2.2, daerah penelitian merupakan

lembah antar Gunung Argopuro dan Gunung Lamongan. Gambar 2.2 belum dapat

menunjukkan arah patahan dan reservoar panasbumi yang berada diantara Gunung Argopuro

dan Gunung Lamongan. Model tentatif merupakan perkiraaan awal dari survei geologi, untuk

mana dibutuhkan studi geofisika untuk memastikan posisi sumber energi panas bumi Tiris

(Dinas ESDM Jawa Timur, 2010).

3.2 Panas Bumi

Menurut Hamblin (1992) bumi pada awalnya terbentuknya diyakini berupa material

lelehan (molten material). Dengan mendinginnya permukaan terbentuklah kulut luar (kerak)

yang padat. Di bawah kerak tersebut terdapat mantel bumi. Bagian luar mantel disebut

astenosfer tersusun atas material lelehan panas bersifat plastis yng disebut magma. Dibawah

astenosfer terdapat mesosfer yang tersusun atas batuan yang lebih kuat dan padat

dibandingkan astenosfer. Bagian tengah bumi adalah inti bumi yang tersusun ataas inti luar

dan inti dalam inti dakam bersifat padat dan inti luat bersudat likuid. Panas awal pada saat

pembentukan bumi serta panas akibat peluruhan radioaktif merupakan sumber panas tubuh

bumi dan pengontrol aliran pasana permukaan bumi (Utami, Pri. 1998)

11

Gambar 1 3 Model konseptual system panasbumi yang berasosiasi dengan sumber panas

magmatic. Garis-garis lengkung dengan anak panah menunjukkan pergerakan fluida. Garis-

garis lengkung dengan angka-angka menunjukkan daerah dengan kesamaan suhu

Dari hasil survey dilaporkan bahwa di Indonesia terdapat 217 prospek panasbumi, yaitu

di sepanjang jalur vulkanik mulai dari bagian Barat Sumatera,terus ke Pulau Jawa, Bali,

Nusatenggara dan kemudian membelok ke arah utara melalui Maluku dan Sulawesi. Survey

yang dilakukan selanjutnya telah berhasil menemukan beberapa daerah prospek baru sehingga

jumlahnya meningkat menjadi 256 prospek, yaitu 84 prospek di Sumatera, 76 prospek di Jawa,

51 prospek di Sulawesi, 21 prospek di Nusatenggara, 3 prospek di Irian, 15 prospek di Maluku

dan 5 prospek di Kalimantan. Sistim Panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistim

hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225oC),Hanya beberapa diantaranya yang

mempunyai temperatur sedang (150225oC) (Nenny,Saptadji. 2014)

3.3 Metode-Metode Geofisika

Berhasil atau tidaknya penyelidikan geofisika ditentukan oleh beberapa faktor antara

lain, yaitu penentuan metoda yang tepat, akurasi alat, pengambilan data yang akurat dalam hal

ini kualitas operator, pengolahan data yang harus di dukung dengan fasilitas yang memadai

seperti perangkat lunak dan keras, penafsiran/ interpretasi data yang didukung oleh

kemampuan individu yang tinggi. (Idral, Alanda. 2009)

12

2.3.1 Metode Seismik Refraksi

2.3.1.1 Pengertian Metode Seismik Refraksi

Metode seismik adalah salah satu metode geofisika yang didasarkan pada waktu tempuh

penjalaran gelombang seismik di bawah permukaan bumi. Gelombang tersebut

dihasilkan dari suatu sumber gelombang buatan yang dikirim ke dalam bumi, misalnya

dengan ledakan dinamit, menjatuhkan beban, pemukulan permukaaan bumi, getaran dan

lain sebagainya. Gelombang yang dikirim akan menjalar ke dalam bumi, sedangkan

energinya akan kembali ke permukaan yang kemudian ditangkap oleh serangkaian

geophone yang dipasang di permukaan tanah dan disusun dalam lintasan lurus dengan

sumber gelombang (Fenti, Listiyani. 2006)

Seismik refraksi adalah salah satu metoda geofisika untuk mengetahui informasi

yang paling cepat dan tepat dalam menghitung kedalaman lapisan dan kekuatan batuan

(strength) di bawah permukan tanah dan juga material batuan yang dibutuhkan. (Mezak,

P.1998). seismik refraksi hanya memfokuskan pada first arrival(waktu tiba gelombang

pertama kali), sehingga lebih mudah dan simple untuk digunakan. seismik refraksi

mampu mendeteksi hingga kedalaman sekitar 1/4 hingga 1/10 dari geophone

spread(Reynolds, 1986)

Seismik refraksi adalah metoda geofisika eksplorasi yang menggunakan sifat

pembiasan gelombang seismik untuk mempelajari keadaan bawah permukaan. Asumsi

dasar yang digunakan menggunakan pendekatan bahwa batas-batas perlapisan batuan

merupakan bidang datar dan miring, terdiri dari satu lapis atau banyak lapis, serta

kecepatan seismik bersifat seragam pada setiap lapisan. Umumnya seismik refraksi

digunakan untuk memperkirakan kedalaman lapisan batuan yang lapuk, tetapi dapat pula

digunakan untuk mendeteksi lapisan lain di bawah zona pelapukan tersebut. Pada

eksplorasi minyak & gas bumi, penentuan kedalaman zona pelapukan berguna untuk

mengetahui kedalaman geophone pada metode seismik refleksi. Metode seismik refraksi

banyak digunakan pada studi geologi teknik, ekplorasi mineral, penyelidikan air tanah,

pertambangan, geodinamik, arkeologi, pertanian dan studi regional geologi lainnya.

(Ahsan, Muhammad. 2013)

2.3.1.2 Konsep Dasar Metode Seismik Refraksi

Metode pembiasan gelombang seismik (seismic refraction method) adalah suatu

metode geofisika khususnya untuk industry perminyakan (Triumf, 1992). Metode ini

13

didasarkan kepada perekaman waktu kedatangan perambatan gelombang seismic Primer

(gelombang P) yang dihasilkan dari suatu sumber gelombang buatan. (Purnomo, Adi,

dkk, 2010).

Ketika energi gelombang dari suatu sumber mekanik dihasilkan di atas

permukaan tanah, pada selang waktu tertentu satu rangkaian sensor geopon (geophones)

yang diletakkan di permukaan tanah akan menerima sinyal dari energi gelombang yang

merambat secara langsung dan yang terpantulkan dalam tanah (Gambar 1.4). Kedatangan

corak amplitudo gelombang pertama kali dalam rekaman seismograf diindentifikasi

sebagai gelombang P. Karena gelombang ini merambat tercepat dibandingkan dengan

gelombang seismik lainnya (Yuan et al., 1999). Selanjutnya grafik plot waktu kedatangan

Gambar 1 4 Refracted wave concept ((Reynolds, 1986)

14

pertama (first arrival time) gelombang yang diterima seluruh sensor yang digunakan

untuk merekam data gelombang dapat ditentukan (Redpath, 1973)

Gambar 1 5 Contoh real data, dengan t waktu dan x offset (Reynolds, 1986)

15

Gambar 1 6 Deskripsi geometrik pengukuran dan grafik waktu kedatangan terhadap jarak

pada kasus profil tanah dua lapisan (Redpath, 1973)

Pada cross over distance (Xcross),geolombang refraksi mulai muncul sebagai arrival time

yang mengenai suatu titik permukaan raypath dan travel time pada gelombang refraksi

untuk 2-model lapisan dapat diturunkan dari persamaan berikut:

=

1+

2+

1

pada Xcross, travel time pada suatu titik sama dengan direct wave dan refracted wave,

sehingga persamaan dapat dituliskan:

16

2.3.1.2.1 Konsep analisa crossplot Time-offset

Gambar 1 7 time-offset curve(Reynolds, 1986)

17

2.3.1.2.2.Konsep Penentuan kedalaman suatu lapisan

Gambar 1 8 Depth analysis of seismic refraction(Reynolds, 1986)

untuk kasus multiple layers, ketebalan masing-masing lapisan untuk n>1 dapat

dihitung dengan persamaan :

Untuk menginterpretasi strutur stratigrafi dari crossplot time-offset dapat

dilakukan dengan prosedur berikut (Reynolds, 1986) :

1. dari slope diperoleh velocity pada masing-masing lapisan

2. dari velocity akan diperoleh critical angle dari k-th interface

3. kemudian didapatkan Interception time Tn;

18

4. lalu diperoleh suatu ketebalan hn

2.3.1.3 Design Survei Metode Seismik Refraksi

Pada Survei sismik refraksi dilakukan dua kali penembakan yaitu forward dan

reverse, konsep dari gelombang refraksi dari kedua penembakan ini dapat dipahami

dari gambar berikut:

Gambar 1 9 Time-offset crossplot from forward-reverse model (Reynolds, 1986)

Gambar 1 10 Propagasi refract wave pada domain time-offset

Untuk mengetahui kecepatan pada lapisan kedua dapat dihitung dengan:

1

2=

1

2(

1

+

1

)

Dalam survei seismik refraksi dilakukan desain survei konfigurasi peralatan yang

disusun seperti pada Gambar 1.1 Geophone dan sumber gelombang ditempatkan pada

suatu garis lurus (line seismik). Near offset, far offset, dan jarak antar geophone

19

ditentukan berdasarkan kondisi lapangan tempat melakukan survei. Pasangan geophone

ditempatkan dengan masing-masing spasi geophone yang telah ditentukan yaitu 2

meter. Pengukuran dilakukan dengan memberikan impuls vertikal pada permukaan

tanah dan merekam sinyal yang terjadi, sensor diletakkan sepanjang garis lurus dari

sumber impuls. Sensor yang digunakan adalah seismometer darat yaitu geophone.

Akuisisi dalam pengambilan data seismik menggunakan cara end-on (Common Shot).

Dari akusisi data ini akan didapatkan data mentah seismik, berupa trace-trace seismik

dari geophone yang merekam waktu tempuh gelombang seismik.(Priyantari, Nurul dan

Suprianto, Agus. 2009)

Gambar 1 11 Desain akuisisi data seismik refraksi.

2.3.1.4 Aplikasi Metode Seismik Refraksi

Seismik refraksi efektif digunakan untuk penentuan struktur geologi yang

dangkal sedang seismik refleksi untuk struktur geologi yang dalam. Metode seismik

refraksi inilah yang efektif digunakan guna mengetahui nilai kedalaman lapisan relatif

kedap air (bedrock).

20

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan di daerah Tiris, kabupaten Probolinggo, Jawa Timur, Indonesia

pada tanggal 8 November 2014 hingga 14 November 2014, untuk metode seismik refraksi

dilaksanakan pada 13 November 2014. Sedangkan analisa lebih lanjut dilaksanakan di kampus

Universitas Brawijaya hingga tanggal 11 Desember 2014. Akuisisi dalam pengambilan data

berbeda dengan desain survey awal yang sebelumnya telah ditentukan, dikarena kondisi

topografi yang cukup sulit sehingga dilakukan pengambilan data pada topografi yang

memungkinkan untuk dilakukan akuisisi. Lokasi pengambilan data seismik refraksi berada

pada tepi sungai Tiris sekitar 10 meter dari manifestasi air panas.

Gambar 1.12 Desain Survey Awal Seismik Refraksi

21

Gambar 1.13 Akuisisi Lapangan (Hijau) Desain Survey Awal (Merah)

3.2 Data dan Peralatan Penelitian

Penelitian mengenai Survey Dangkal Dalam Pendugaan Zona Lapisan Lapuk Pada

Daerah Penelitian Panas Bumi Tiris, Probolinggo, Jawa Timur Menggunakan Metode Seismik

Refraksi menggunakan instrumen, yaitu menggunakan OYO McSEIS-31817 yang merupakan

perangkat yang terdiri dari seismogram untuk melihat waktu tiba gelombang P dan gelombang

S seismik, geophone yang bertujuan untuk receiver dalam menerima impuls, sebuah roll meter

untuk mengukur panjang lintasan, palu dan piringan palu refraksi sebagai source, peta lokasi,

table data , gps dan alat tulis. Serta perangkat lunak yang digunakan dalam pengolahan data

seismik refraksi adalah matlab dan Ms. Excel

22

23

3.3 Prosedur Penelitian

3.3..1 Akuisisi Data

Pada workshop geofisika ini, metode seimik refraksi hanya menggunakan 3 line

seismik (Line A, B, dan C). Lokasi ketiga line tersebut berada di tepi sungai Tiris dekat

manifestasi air panas (pemandian air panas Tiris). Panjang lintasan (far offset) adalah 40 meter

untuk line seismik A, 48 meter untuk line seismik B, dan 48 m untuk line seismik C, sedangkan

near offset sejauh 2 meter untuk masing-masing line seismik dan spasi antar geophone adalah

sejauh 2 meter. Metode yang diterapkan dalam penelitian ini adalah metode forward dan

reverse.

Hal pertama yang dilakukan dalam akuisisi data seismik refraksi, yaitu mengukur

panjang lintasan (line) yang akan di lakukan pengambilan data. Beri tanda tiap 2 meter sebagai

spasi tiap geophone. Pasang instrument seismograph dengan kabel yang dihubungkan langsung

dengan sumber seismik dan geophone. Sumber seismik yang digunakan pada penelitian kali

ini adalah palu, sedangkan untuk geophone yang digunakan hanya satu buah, dikarenakan

dalam pelaksanaannya elemen piezoelektrik pada sambungan rusak. Berikut merupakan

gambaran design akuisisi penelitian :

Setelah instrument terpasang dengan benar, impuls mulai dibuat yaitu dengan

memukulkan palu seismik ke lempeng seismik, sehingga akan terekam oleh sensor yang

diletakkan sepanjang garis lurus dari sumber impuls berupa waktu tempuh gelombang seismik

yang terbaca di seismograph. Selanjutnya diambil nilai first arrival time pada masing-masing

gelombangnya dari data trace setiap lintasan. Dilakukan pengambilan data berikutnya dengan

memindahkan geophone hingga jarak 24 meter, lalu pengambilan data dirubah dengan

memajukan sumber ke jarak 20 meter, dilanjutkan kembali untuk pengambilan data hingga

offset terjauh yaitu 40 meter atau 48 meter. Setelah dilakukan pengambilan data forward, maka

selanjutnya dilakukan pengambilan data reverse. Pada beberapa line seismik (Line seismic B

dan C) metode forward dan reverse dapat dilakukan, namun untuk line A tidak dapat dilakukan

hingga selesai dikarenakan dikarenakan cuaca yang tidak mendukung sehingga akuisisi harus

dihentikan dan data revers yang mampu diambil sebanyak 12 titik penembakan.

24

Dari akuisisi tersebut didapat nilai waktu tiba gelombang seismik dan offset dari

masing-masing line seismik. Data dalam waktu tersebut kemudian digunakan untuk proses

selanjutnya, yaitu pengolahan data seismik.

3.3.2 Pengolahan Data

Metode pengolahan yang digunakan dengan metode intercept time. Pada perhitungan

yang digunakan dengan menghitung waktu pertama kali gelombang yang berasal dari sumber

seismik diterima oleh setiap receiver (geophone). Dengan mengetahui jarak antar geophone

dengan sumber seismik dan waktu penjalaran gelombang yang pertama kali sampai receiver

dapat dibuat grafik hubungan antara jarak dengan waktu. Pengolahan data metode seismik

refraksi menggunakan perangkat lunak diantaranya adalah matlab dan excel. Proses pertama

yang harus dilakukan adalah mengkonversi data dari excel berupa nomer, offset, waktu datang

gelombang pada posisi forward dan waktu datang gelombang pada posisi reverse kedalam

format .txt.

Kemudian format .txt tersebut dimasukkan kedalam rumusan matlab yang telah di

program terlebih dahulu, lalu run program yang telah diselesaikan dengan memasukan nama

folder dalam format .txt sesuai dengan nama yang telah diatur sebelumnya. Kemudian akan di

dapat model kecepatan seismik refraksi perlapisan setelah itu dapat ditentukan titik mana yang

diangkab break point pada masing-masing proses pengambilan data, yaitu forward maupun

reverse.Break point diasumsikan sebagai waktu tiba gelombang P pertama yang ditangkap oleh

receiver (geophone) dan merepresentasikan perubahan lithology batuan atau batas perlapisan.

Tahap selanjutnya adalah dilakukan ekstrapolasi dari data asli yang diperoleh dilapangan

yang untuk mengangkat data yang random atau terlalu melenceng dengan kecenderungan data

lainnya. Ekstrapolasi dilakukan dengan menggunakan software matlab yaitu menggunakan

metode hagiwara, dimana proses awal dengan mencari first break. Dipilih nilai 1 sebagai

representasi pertemuan antara lapisan pertama dan kedua dari lapisan bawah permukaan.

Sehingga didapatkan model perlapisan yang mendekati keadaan real time.

3.3.3 Interpretasi Data

Dalam interpretasi data seismik refraksi bertujuan hanya untuk mengetahui pola

perlapisan pada daerah penelitian dengan mencari nilai kecepatan yang ada tiap lapisannya

sebagai representasi litologi batuan. Software yang digunakan adalah matlab. Penjelasan

mengenai interpretasi akan dijelaskan pada bab hasil dan pembahasan.

25

3.4 Alur Penelitian

Gambar 1.14 Workflow Pengolahan Data Seismik Refraksi

26

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perbandingan Nilai Tf dan Tr

Waktu yang dibutuhkan gelombang P pertama kali mengenai batas lapisan (t) dianalisa

dengan melihat peak dari gelombang yang cukup tinggi disbanding dengan gelombang lain.

Penampilan tersebut dilihat dari seismogram pada instrument OYO McSEIS-31817. Dari table

1, dapat diamati bahwa nilai tiba gelombang pada metode forward maupun reverse tidak

terlalu memiliki nilai yang berbeda jauh, dengan kata lain pada offset yang sama memiliki

nilai tiba yang sama pada line seismik B dan C dan nilai yang melenceng cukup jauh pada line

seismik A. Hal ini dikarenakan kesalahan masalah di lapangan pada saat akuisisi yang kurang

akurat.

Tabel 1. Line Seismik A

27

Tabel 2. Line Seismik B

Tabel 3. Line Seismik C

4.3 Hubungan Waktu Tiba dengan Offset

Hasil impuls yang diperoleh dari perekaman data seismik refraksi adalah waktu datang

gelombang P dan gelombang S yang terbaca oleh seismograf pada perangkat OYO McSEIS-

31817. Lamanya waktu datang gelombang bergantung pada jenis litologi batuan dibawah

permukaan. Penentuan waktu tiba pertama dari gelombang seismik, yang ditandai dengan

amplitudo pertama dari gelombang seismik disebut dengan picking analysis . Analisa

28

pemetikan ini dibutuhkan untuk mengetahui first break, yaitu gelombang yang paling cepat

diterima oleh receiver sebagai representasi dari lapisan lapuk (weathering zone). Dari grafik 1,

2, dan 3 ditunjukkan hubungan antara waktu dating gelombang P terhadap offset. Dari ketiga

line, line pertama memiliki kecenderungan data yang baik ketimbang line kedua dan ketiga.

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40 50

Wak

tu D

atan

g

Offset

Hubungan Antara Waktu Datang Gelombang dengan Offset Line A

Series1

Series2

Series3

Series4

0

2

4

6

8

10

12

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Wak

tu D

atan

g

Offset

Hubungan Antara Waktu Datang Gelombang dengan Offset Line B

TF1 TF2 TR1

29

Dari ketiga data pada masing-masing line terdapat data yang tidak make sense, sehingga

perlu dilakukan ektrapolasi. Ektrapolasi bertujuan untuk mengangkat data-data agar

memiliki kecenderungan yang sama dengan dilakukan perhitungan secara komputasi,

dengan terlebih dahulu menetukan break point di shot array kedua dari rekaman data

seismik. Dimana nilai ektrapolasi didapat dari pendugaam suat nilai variabel yang

melampaui interval pengamatan aslinya berdasarkan hubungannya dengan variabel lain.

n offst TF TR

1 2 7.66 18.01238

2 4 11.14 17.73238

3 6 11.16 16.71238

4 8 11.18 13.77238

5 10 11.44 13.01238

6 12 11.46 13.33238

7 14 11.48 12.81238

8 16 11.52 12.45238

9 18 11.76 11.57238

10 20 11.84 11.84

0

5

10

15

20

25

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Wak

tu D

atan

g

Offset

Hubungan Antara Waktu Datang Gelombang dengan Offset Line C

TF1 TF2 TR1 TR2

30

11 22 12.16 10.88

12 24 14.08 10.72

13 26 14.4 10.32

14 28 15.6 10.08

15 30 16.08 9.76

16 32 16.25067 9.44

17 34 16.57067 8

18 36 16.81067 7.36

19 38 17.93067 7.12

20 40 19.05067 5.84

Table 2. Hasil Ekstrapolasi Line A

n offset TF TR

1 2 -3.09224 10.98697

2 4 -2.49236 10.552424

3 6 -1.89248 10.117879

4 8 -1.29261 9.5

5 10 -0.69273 9.32

6 12 -0.09285 8.74

7 14 0.50703 8.36

8 16 1.106909 8.3

9 18 1.706788 7.46

10 20 2.306667 6.88

11 22 3.18 6.68

12 24 3.58 6.36

13 26 4.02 5.98

14 28 4.48 5.24

15 30 5.48 4.7

16 32 5.66 4.4687879

31

17 34 5.94 4.0342424

18 36 7.4 3.599697

19 38 7.84 3.1651515

20 40 8.48 2.7306061

Table 2. Hasil Ekstrapolasi Line B

n offst TF TR

1 2 2.322 30.4881077

2 4 4.692 30.2081077

3 6 5.732 29.1881077

4 8 6.102 26.2481077

5 10 6.192 25.4881077

6 12 7.292 25.8081077

7 14 8.332 25.2881077

8 16 10.892 24.94838

9 18 12.412 24.06838

10 20 13.612 23.98838

11 22 16.516 19.18838

12 24 17.318 18.90838

13 26 17.684 18.86838

14 28 19.524 18.66838

15 30 21.373 18.42838

16 32 23.613 17.45962

17 34 24.493 17.21962

18 36 23.773 14.97962

19 38 26.333 13.29962

20 40 27.053 12.01962

Table 2. Hasil Ekstrapolasi Line C

Hubungan antara offset dengan waktu adalah berbanding lurus, dimana semakin jauh offset

maka semakin lama waktu yang dibutuhkan gelombang untuk merambat dari sumber ke

receiver. Kecuali jika terdapat anomali yang ditandai dengan waktu yang lebih cepat atau lebih

lama. Anomali tersebut dapat menandai adanya perbedaan litologi batuan dibawah

permukaan.Dari hasil ekstrapolasi didapatkan kecenderungan data yang tepat disbanding data

32

asli dari pengukuran. Sehingga hubungan antara offset dengan waktu tiba gelombang seismic

dapat ditarik kesimpulan. Baik line A, B, dan C memiliki korelasi yang benar.

4.4 Model Perlapisan Bawah Permukaan

Untuk mendapatkan model perlapisan, maka digunakan metode Hagiwara Masuda, yaitu

merupakan metode grafika komputer untuk menggambarkan suatu bidang perlapisan yang

biasa digunakan pada seismik refraksi. Dari metode ini, dihasilkan model perlapisan dari ketiga

line, yaitu sebagai berikut :

Gambar 1 : Model Perlapisan Line A

Analisis Interpretasi Seismik Refraksi Lintasan A (Gambar 1) dilakukan pengukuran

dengan panjang lintasan 40 meter dengan jarak antar geophone 2 meter. Hasil

interpretasinya menunjukkan bahwa terdapat dua lapisan dalam pengukuran ini, yaitu

lapisan lapuk (biru) dan bedrock (merah). Untuk nilai kecepatan batuan yang didapatkan

memiliki range antara 3084 m/s hingga 3359 m/s dengan kedalaman sampai 25 meter.

33

Untuk lokasi pada line A memiliki data yang paling tidak beraturan dikarenakan dalam

akuisisinya alat yaitu konektor antar source dan receiver putus dan harus disambung secara

manual hingga masalah cuaca saat akuisisi data. Sehingga pada line ini didapatkan

kecepatan yang sangat besar yaitu kecepatan gelombang yang mengenai batuan sedimen

kompak hingga beku, kenyataan dilapangan masih terdapat lapisan lapuk berupa top soil,

pasir, dan kerikil tidak jenuh. Dan kedalaman penetrasi hingga 25 meter tidak

memungkinkan dengan penggunaan jumlah receiver yang hanya satu buah. Sehingga

disimpulkan untuk interpretasi pada line seismic A tidak akurat.

Gambar 2 : Model Perlapisan Line B

Analisis interpretasi seismik refraksi lintasan pertama (Gambar 2) dilakukan

pengukuran dengan panjang lintasan 48 meter dengan jarak antar geophone adalah 2 meter.

Hasil interpretasinya menunjukkan bahwa terdapat dua lapisan dalam pengukuran ini, yaitu

lapisan lapuk (biru) dan bedrock (merah). Untuk nilai kecepatan kedua lapisan tersebut

bekisar antara 985 m/s hingga 3330 m/s dengan kedalaman sampai 8 meter. Untuk lapisan

pertama (weathering zone) didapat nilai kecepatan (v1) = 985 m/s dengan ketebalan lapisan

2-4 meter dan lapisan kedua (bedrock) nilai kecepatan (V2) = 3330m/s dengan ketebalan

lapisan 4-8 meter. Hasil ini menunjukkan nilai kecepatan berbeda-beda sesuai jenis litologi

batuan yang menyusun lapisan tersebut.

34

Dari referensi mengatakan bahwa litologi dengan kecepatan antara 700-1500 m/s

dengan kedalaman 9.5-11.5 meter menunjukan adanya pasir jenuh, kerikil jenuh, dan

alluvium. Hal ini selaras dengan kecepatan serta kedalaman lokasi penelitian line A,

yaitu yang berada dibibir sungai serta melintasi persawahan yang didominasi oleh

endapan sungai (alluvium) serta kerikil jenuh atau kerikil yang basah.. Sedangkan untuk

lapisan kedua (bedrock) kecepatan meningkat sangat tajam hingga 3330 m/s diduga

adanya jenis batuan sedimen kompak hingga batuan beku. Hal ini dapat ditemukan

dengan mudah pada tepi sungai, dikarenakan batuan dasar tersingkap kepermukaan

akibat adanya erosi yang aktif.

35

Gambar 1 : Model Perlapisan Line 3

Analisis Interpretasi Seismik Refraksi Lintasan ketiga (Gambar 3) dilakukan

pengukuran dengan panjang lintasan 48 meter dengan jarak antar geophone 2 meter. Hasil

interpretasinya menunjukkan bahwa terdapat dua lapisan dalam pengukuran ini, yaitu

lapisan lapuk (biru) dan bedrock (merah). Untuk nilai kecepatan batuan yang didapatkan

memiliki range nilai 1523 m/s hingga 1715 m/s dengan kedalaman sampai 30 meter. Untuk

lapisan pertama dengan nilai kecepatan (v1) = 1523 m/s dengan ketebalan lapisan 2-15

meter dan lapisan kedua dengan nilai kecepatan (V2) = 1715 m/s dengan ketebalan lapisan

15-30 meter. Hasil ini menunjukkan nilai kecepatan dan ketebalan lapisan berbeda-beda

sesuai jenis litologinya. Dari referensi mengatakan bahwa litologi dengan kecepatan antara

1500-1800 m/s menunjukan adanya lempung dan pasir. Hal ini selaras dengan kecepatan

serta kedalaman lokasi penelitian line C.

Dalam korelasinya pada potensi panas bumi Tiris, Probolinggo yaitu lapisan yang

berupa litologi batuan lempung, pasir jenuh, dan endapan sungai (alluvium) yang

36

merupakan zona lapuk berperasn sebagai lapisan penutup dan lapisan dibawahnya yang

memiliki kecepatan lebih besar dan diduga sebagai bedrock tersusun dari batupasir kompak

berperan sebagai akuifer dalam distribusi fluida. Berdasarkan sifat fisik batuan, batupasir

memiliki nilai fisik seperti porositas dan permeabilitas yang baik sebagai batuan penyimpan

fluida air (akuifer) yang mampu mengalirkan fluida kepermukaan menjadi manifestasi air

panas.

37

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahwa kecepatan perlapisan dari tiga line seismic, yaitu :

Line Kecepatan

V1 m/s V2 m/s

Line A 985 3330

Line B 3084 3359

Line C 1523 1715

Menunjukkan bahwa litologi pada lintasan C lebih lunak disbanding dengan kedua

lintasan lainnya. Dimana masing-masing memiliki dua buah lapisan yang diinterpretasi

sebagai lapisan lapuk dan bedrock. Kedua lapisan ini berperan dalam sistem akuifer

manifestasi panas bumi Tiris, yaitu lapisan yang tersusun dari litologi lempung menjadi

lapisan penutup sedangkan lapisan kedua (bedrock) dijadikan batuan penyimpan dari

fluida air (akuifer).

5.2 Saran

Saran dari pengambilan data seismik refraksi dipastikan instrument dalam keadaan

baik. Selain itu lintasan seismik memiliki design survey yang jelas sehingga dalam satu lokasi

dapat dilihat hubungannya satu sama lain. Untuk interpretasi dilakukan metode lebih lanjut

seperti tomografi pada masing-masing line agar terlihat anomali yang lebih jelas untuk

memperkirakan kecepatan gelombang yang menjalar dibawah permukaan.

38

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2014. Geografis Probolinggo. http://www.probolinggokab.go.id. Diakses pada

10 Desember 2014 pukul 10.00 WIB

Ahsan, Muhammad. 2013. Seismik Refraksi. http://ahsan-geophysicist.blogspot.com. Diakses

pada 11 Desember 2014 pukul 20.50 WIB

Dinas ESDM Jatim. (2013). Potensi Panasbumi di Jawa Timur Januari 2012.

http://esdm.jatimprov.go.id/esdm/attachments/article/122/Data%20Ekapotensi%20panasbumi

%20jatim%2 02012.pdf. Diakses tanggal 30 Januari 2013.

Idral, Alanda. 2009. Penerapan Metode Eksplorasi Geofisika Pada Penyelidikan Sumber Daya

Mineral dan Energi. Buletin Sumber Daya Geologi, Vol 4 no. 3 thn 2009.

Listiyani, Fenti. 2006. Penentuan Kedalaman dan Ketebalan Akuifer Menggunakan Metode

Seismik Bias (Studi Kasus Endapan Alluvial Daerah Sioux Park, Rapid Creek, South Dakota,

United State of America) .Jurnal Vol.9, No.3, Juli 2006, hal 109-11.

Nugroho, Y. P. (2012). Interpretasi Bawah Permukaan Daerah Sekitat Manifestasi Air Panas

Desa Segaran, Kec. Tiris, Kab. Probolinggo dengan Menggunakan Metode Magnetik.

Surabaya: ITS Press.

P, Mezak.1998. Seismik Refraksi Untuk Penyelidikan Batuan Andesit Di Desa Sumi,

Kecamatan Sape, Kabupaten Bima Nusa Tenggara Barat. Direktorat Geologi Tata

Lingkungan. Bandung, Indonesia.

Priyantari, Nurul dan Suprianto, Agus. 2009. Penentuan Kedalaman Bedrock Menggunakan

Metode Seismik Refraksi di Desa Kemuning Lor Kecamatan Arjasa Kabupaten Jember .

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember

Purnomo, Adi, dkk. 2010. Investigasi Sub-Permukaan Tanah Untuk Perencanaan Jalan

Menggunakan Survai Pembiasan Seismik. Jurusan Teknik Sipil Univ. Muhammadiyah

Yogyakarta.

Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (1999). Fisika Untuk Universita 1. Jakarta: Trimitra Mandiri.

Sleep, N., & Fujita, K. (1997). Principles of Geophysics. USA: Blackwell Science, Inc.

39

Triumf, C.A., 1992, Geofysik fr Geotekniker Metoder och tillmpningar (geophysics for

geotechnicians methods and applications) dalam bahasa Swedia, Report T-31,

Byggforskningsrdet

Utami, Pri. 1998. Energi Panas Bumi (Sebuah Gambaran Umum).

http://geothermal.ft.ugm.ac.id. Diakses pada 11 Desember 2014 pukul 20.50 WIB