Pengantar Geofisika

1.      Pengantar Geofisika

    Pengertian Geofisika adalah Ilmu yang mempelajari sifat-sifat fisis
bumi,seperti bentuk bumi,reaksi terhadap gaya,serta medan potensial bumi(medan
magnet dan gravitasi).geofisika juga menyelidiki interior bumi seperti
inti,mantel bumi,dan kulit bumi serta kandungan-kandungan alaminya.

Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer.Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.

Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan pondasi bangunan dll).

Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu bumi.

Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara), geofisika bumi padat dan oseanografi(laut).Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology, geodinamika yang mempelajari dinamika pergerakan lempeng-lempeng di bumi, dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon.

2.      Metode-metode geofisika

Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

pengantar metode elektromagnetik

13. PENGANTAR METODE ELEKTROMAGNETIK

            Salah satu metode yang banyak di gunakan dalam prospek geofisika adalah metode elektromagnetik (EM), biasanya di gunakan untuk eksplorasi bena benda konduktif. Metode elektromagnetik merupakan metode geofisika yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik yang di pancarkan kebawah permukaan bumi. Sumber gelombang elektromagnetik bisa berasal dari alam ( natural source ) ataupun sumber buatan ( artificial source ). Pada metode EM parameter yang di ukur merupakan respon terhadap radiasi elektromagnetik yang di terima oleh sensor atau receiver. Perubahan komponen komponen medan magnet akibat vriasi konduktivitas di manfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Konsep penjalaran gelombang elektromagnetik di bumi dapat di pahami sebagai proses induksi elektromagnetik (jiracek,010).

            Sumber gelombang elektromagnetik yang berasal dari transmitter (pemancar) akan menjalar atau merambat kedalam bumi dan menghasilkan atau menimbulkan medan magnet yang bervariasi terhadap waktu. Medan elektromagnetik tersebut jika melewati lapisan atau mengenai benda bersifat konduktor ( mengenai atau melewati daerah/bagian yang memiliki kontras fisika batuan atau konduktivitas ) akan menimbulkan adanya arus yang terpusar atau sering di sebut ”eddy current” pada konduktor di bawah permukaan bumi.

            Adanya arus listrik yang mengalir pada suatu konduktor menyebabkan adanya medan magnet di sekitar konduktor tersebut yang dinamakan medan magnet sekunder. Medan magnet sekunder yang di hasilkan “eddy current” yang pada akhirnya dideteksi oleh sensor atau receiver.

Penjalaran gelombang elektromagnetik kedalam bumi telah di jelaskan secara umum oleh james clerk Maxwell.

1.      Persamaan Maxwell

Medan elektromagetik dapat di golongkan menjadi 4 parameter medan, yaitu:

E = intensitas medan listrik (v/m)

D = rapat fluks medan listrik (c/m2)

B = rapat fluks medan magnet (wb/m2)

H = intensitas medan magnet (A/m)

Keempat medan tersebut memenuhi persamaan Maxwell yang merupakan persamaan umum yang dapat mendeskripsikan sifat gelombang elektromagnetik. Persamaan Maxwell terdiri atas :

a.       Hukum faraday

b.      Hukum ampere

c.       Hukum coulomb

d.       Hukum kekontinyuan fluks

Hokum faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet tehadap waktu meninduksi adanya medan listrik. Begitu pula yang terjadi pada hokum ampere, bahwa medan magnet tidak hanya terjadi karena adanya sumber berupa arus listrik, akan tetapi dapat juga di sebabkan oleh medan listrik yang berubah terhadap waktu sehingga menginduksi adanya medan magnet. Hokum coulomb menyatakan bahwa medan listrik di sebabkan oleh adanya muatan litrik sebagai sumbernya. Sedngkan hokum kekontinyuan fluks menyatakan bahwa tidak ada medan litrik monopol. Besarnya nilai medan listrik dan medan magnet induksi bergantung pada nilai intrinstik batuan berupa permitivitas, permeabilitas dan konduktivitas yang di hubungkan.

2.      Klasifikasi metode elektromagnetik

Secara umum berdasarkan sumber yang dimanfaatkan metode elektromagnetik diklasifikasikan kedalam metode pasif (controlled source electromagnetic) dimana sumber batuan atau artificial.

Berdasarkan domain pengukuran metode elektromagnetik dapat di klasifikasikan sebagai time-domain yang di ukur sebagai fungsi waktu frekuensi-domain yang menggunakan satu atau lebih frekuensi.

Karena prinsip induksi, metode elektromagnetik bisa berupa ground-base (dimana salah satu atau kedua pemancar dan penerima di udara), seaborn (salah satu atau kedua pemancar dan penerima berad di laut), atau borehole-based dimana baik pemancar atau penerima ditempatkan dalam lubang yang di gali di bumi (oghenekohwo,2008)

Semua klasifikas juga dapat di klasifikasikan menjadi :

a.       Metode dimana transmitter tetap (stasionary) dan receiver berpindah pindah (mobile)

b.      Metode dimana transmitter dan receiver berpindah pindah (mobile)

Selain itu metode elektromagnetik memiliki system instrumentasi dengan jangkauan luas dan juga bervariasi karena memiliki klasifikasi dalam konfigurasi maupun set up perangkat di lapangan.

3.      Metode CSEM

CSEM (controlled source electromagnetic) sebuah terminology pengelompokkan teknik/metode elektromagnetik yang menggunakan transmitter sendiri(pemancar atau sumber buatan). Metode CSEM, metoe yang paling relative baru di kembangkan di Indonesia, berbeda dengan perkembangannya di dunia luar (internasional). Penelitian tentang CSEM sudah di mulai sejak 40 tahu yang lau. Di tahun 1970-an Charles cox dari insitut kelautan scripps yang menjadi penggagas ide, ia mngusulkan suatu metode untuk mengkompensasi hilangnya sinyal MT di dasar laut (constable,2005). Pada tahun 1979 pengembangan perangkat instrumentasi untuk melakukan pengukuran mulai di desain, hingga di tahun 1980-an university of Toronto memperkenalkan suatu perangkat pengukuran metode elektromagnetik dengan sumber aktif. Perangkat tersebut dinamakan UTEM (university of Toronto electromagnetic), nemun penelitian difokuskan bukan untuk eksplorasi hidrokarbon melainkan untuk meneliti bidang struktur lempeng bumi.

Baru di tahun 2003 perusahaan statoil dan exxonmobil mendemonstrasikan hasil dari pengukuran lapangan yang telah dalam proses produksi dengan metode CSEM. Daerah yang didemonstrasikan berada di angola, afrika barat.

Metode CSEM memiliki beberapa keunggulan di bandingkan dengan metode DC, yang paling signifikan adalah bahwa sinyal CSEM menembus melalui layar resistif  karena induksi dari medan elektromagnetik.

Pengantar Metode Seismik

12. PENGANTAR METODE SEISMIK

Metode seismik digunakan untuk kegiatan eksplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Dalam metode seismik, pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik seperti ledakan, vibroseis, airgun, watergun tergantung pada area atau lokasi pengambilan data. Terdapat tiga tahapan dalam metode seismik yaitu akuisisi data seismik, pengolahan data seismik dan interpretasi data seismik. Setiap tahapan pada pengolahan data seismik dimaksudkan untuk meningkatkan resolusi data seismik (Yilmaz, 1987). Proses pengolahan data harus dilakukan dengan tepat dan akurat agar dapat diinterpretasikan dengan tepat. Kondisi geologi yang kompleks di bawah permukaan menyebabkan penampang hasil akuisisi data masih dipengaruhi oleh difraksi gelombang yang muncul akibat adanya struktur-struktur tertentu seperti patahan dan lipatan.

Kondisi tersebut mengakibatkan posisi reflektor yang kompleks dan kedudukan reflektor belum berada pada posisi yang sebenarnya sehingga memberikan informasi yang ambigu. Oleh karena itu, perlu dilakukan reposisi dari refleksirefleksi pada penampang seismik menjadi posisi yang sebenarnya, yang dikenal dengan migrasi (Priyono,2006). Migrasi merupakan salah satu tahapan dalam

pengolahan data seismik. Melalui proses migrasi, pengaruh akibat difraksi dapat dihilangkan, posisi reflektor lebih sederhana, dan dapat memberikan informasi bawah permukaan lebih jelas. Parameter-parameter penting yang menentukan keberhasilan dalam proses migrasi Kirchoff adalah nilai frekuensi maksimum, maximum dip, pemilihan kecepatan dan migration aperture. Nilai migration aperture adalah lebar data ke arah lateral yang akan ikut digunakan dalam penjumlahan titik-titik yang berada pada lintasan hiperbola akibat difraksi. Oleh karena itu, peneliti ingin membandingkan dan menganalisis penampang seismik

Metode seismik merupakan metode geofisika yang sangat populer dalam eksplorasi hidrokarbon. Ketepatan dan resolusi tinggi dalam memodelkan struktur litologi bawah permukaan menjadikan metode ini unggul dibandingkan dengan metode lainnya. Dukungan teknologi yang canggih serta pesatnya penelitiandalam metode ini menjadi faktor kunci kesuksesan metode ini.

a)      Metode seismik adalah salah satu metode yang didasarkan seismik, yang dimasukan kedalam tanah dan kemudian direleksikan atau direflasikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau batas-batas batuan. Sumber seisamik umumnya adalah palu godam(sledgehammer) yang dihantamkan pada pelat besi diatas tanah, benda bermassa besar yang dijatuhkan atau ledakan dinamit. Respon yang tertangkap dari tanah diukur dengan sensor yang disebut geofon, yang mengukur pergerakan bumi.

b)      Metode seismik refraksi adalah mengukur gelombang yang datang yang dipantulkan sepanjang formasi geologi dibawah paermukaan tanah. Peristiwa refraksi pada umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan cadas. Grafik waktu datang gelombang pertama seismik pada masiang-masing geofon memberikan informasi mengenai kedalaman dan lokasi dari horison-horison.

A.    Defenisi Metode Seismik

Metode seismik merupakan salah satu bagian dari seismologi eksplorasi yang dikelompokkan dalam metode geofisika aktif, dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan ‘sumber’ seismik (palu, ledakan, dll). Setelah usikan diberikan, terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk lapisan/struktur di dalam tanah.

Eksperimen seismik aktif pertama kali dilakukan pada tahun 1845 oleh Robert Mallet, yang oleh kebanyakan orang dikenal sebagai bapak seismologi instrumentasi. Mallet mengukur waktu transmisi gelombang seismik, yang dikenal sebagai gelombang permukaan, yang dibangkitkan oleh sebuah ledakan. Mallet meletakkan sebuah wadah kecil berisi merkuri pada beberapa jarak dari sumber ledakan dan mencatat waktu yang diperlukan oleh merkuri untuk be-riak. Pada tahun 1909, Andrija Mohorovicic menggunakan waktu jalar dari sumber gempa bumi untuk eksperimennya dan menemukan keberadaan bidang batas antara mantel dan kerak bumi yang sekarang disebut sebagai Moho.

Pemakaian awal observasi seismik untuk eksplorasi minyak dan mineral dimulai pada tahun 1920an. Teknik seismik refraksi digunakan secara intemsif di Iran untuk membatasi struktur yang mengandung minyak. Tetapi, sekarang seismik refleksi merupakan metode terbaik yang digunakan di dalam eksplorasi minyak bumi. Metode ini pertama kali didemonstrasikan di Oklahoma pada tahun 1921.

Seismik bias dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada tanah/batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah usikan pertama (first break) diabaikan, sehingga sebenarnya hanya data first break saja yang dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh sepat rambat gelombang dalam medium. Kecepatan tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta fisis yang ada di dalam material dan dikenal sebagai parameter elastisitas.

Sedangkan dalam seismik pantul, analisis dikonsentrasikan pada energi yang diterima setelah getaran awal diterapkan. Secara umum, sinyal yang dicari adalah gelombang-gelombang yang terpantulkan dari semua interface antar lapisan di bawah permukaan. Analisis yang dipergunakan dapat disamakan dengan ‘echo sounding’ pada teknologi bawah air, kapal, dan sistem radar. Informasi tentang medium juga dapat diekstrak dari bentuk dan amplitudo gelombang pantul yang direkam. Struktur bawah permukaan dapat cukup kompleks, tetapi analisis yang dilakukan masih sama dengan seismik bias, yaitu analisis berdasar kontras parameter elastisitas medium.

B.     Pembagian Metode Seismik

Metode seismik terdiri dari yaitu :

1)      Metode Seismik Refleksi

Metode seismik refleksi digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan suatu impuls suara untuk melaju dari sumber suara, terpantul oleh batas-batas formasi geologi, dan kembali ke permukaan tanah pada suatu geophone. Refleksi dari suatu horizon geologi mirip dengan gema pada suatu muka tebing atau jurang. Metoda seismik refleksi banyak dimanfaatkan untuk keperluan eksplorasi perminyakan, penentuan sumber gempa ataupun untuk mendeteksi struktur lapisan tanah.seismik refleksi hanya mengamati gelombang pantul yang dating dari batas-batas formasi geologi. Gelombang pantul ini dapat dibagi atas beberapa jenis gelombang,yakni : Gelombang-P, Gelombang-S, Gelombang Stoneley, dan Gelombang Love.

C.    Keunggulan metode seismik refleksi yaitu:

1)      Pengukuran seismik pantul menggunakan offset yang lebih kecil.

2)      Seismik pantul dapat bekerja bagaimanapun perubahan kecepatan sebagai fungsi kedalaman.

3)      Seismik pantul lebih mampu melihat struktur yang lebih kompleks.

4)      Seismik pantul merekan dan menggunakan semua medan gelombang yang terekam.

5)      Bawah permukaan dapat tergambar secara langsung dari data terukur.

D.    Kekuragan metode seismik refleksi yaitu:

1)      Karena lokasi sumber dan penerima yang cukup lebar untuk memberikan citra bawah permukaan yang lebih baik, maka biaya akuisisi menjadi lebih mahal.

2)      Prosesing seismik refleksi memerluakn komputer yang lebih mahal, dan sistem data base yang jauh lebih handal.

3)      Karena banyaknya data yang direkam, pengetahuan terhadap database

harus kuat, diperlukan juga beberapa asumsi tentang model yang kompleks dan interpretasi membutuhkan personal yang cukup ahli.

1.      Metode Seismik Refraksi

Metoda seismik refraksi digunakan untuk mengukur gelombang data yang dipantulkan sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah. Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan cadas. Grafik waktu datang gelombang pertama seismik pada masing-masing geophone memberikan informasi tentang kedalaman dan lokasi dari horizon-horizon geologi ini. Informasi ini kemudian digambarkan dalam suatu penampang silang untuk menunjukkan kedalaman dari muka air tanah dan lapisan pertama dari bantalan batuan cadas.

Mekanisme pengambilan data lapangan yang dipergunakan dalam Seismik Refraksi adalah mengetahui jarak dan waktu yang terekam oleh alat Seismograf untuk mengetahui kedalaman dan jenis lapisan tanah yang diteliti. Dari getaran atau gelombang yang diinjeksikan dari permukaan tanah akan merambat kebawah lapisan tanah secara radial yang di mana pada saat bertemu lapisan dengan sifat elastik batuan di bawah permukaan yang berbeda. Maka gelombang yang datang akan mengalami pemantulan dan pembiasan. Gelombang yang melewati bidang batas dengan sifat lapisan yang berbeda akan terpantul dan terbiaskan kepermukaan kemudian di tangkap oleh alat reciver yaitu Geophone yang diletakkan di permukaan.

A.    Keunggulan metode seismik refraksi yaitu:

1)      Pengamatan refraksi membutuhkan lokasi sumber dan penerima yang kecil, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya

2)      Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan kecuali proses filtering untuk memperkuat sinyal first berak yang dibaca.

3)      Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil, maka pengembangan model untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan seperti metode geofisika lainnya.

B.     Kekurangan metode seismic refraksi yaitu:

1)      Seismik bias hanya bekerja jika kecepatan gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman.

2)      Seismik bias biasanya diinterpretasikan dalam bentuk lapisan-lapisan. Masing-masing lapisan memiliki dip dan topografi.

3)      Seismik bias  hanya menggunakan waktu tiba sebagai fungsi jarak (offset)

4)      Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan waktu jalar teramati.

2.      Penerapan Metode Seismik

Metode seismic adalah salah satu metode geofisika yang dapat digunakan untuk menyelidiki atau memeperkirakan struktur lapisan batuan bawah permukaan. Metode kerja dari gelombang seismic dilakukan pada batas batuan yang berbeda.

Rekaman dari gelombang seismik diplot dalam satu seismic section ini menggambarkan penampang geologi, tapi masih perlu dilakukan dengan interprestasi lanjut.