Jasa Survey dengan Metode Mikroseismik – Konsultan Seismometer

Pengertian Metode Mikroseismik

Metode mikroseismik atau micro-earthquake adalah fenomena pergeseran/pergerakan yang menjalar secara kontinyu di bawah permukaan dengan amplitudo relatif kecil dan jangkauan frekuensi yang lebar. Gelombang tersebut diakibatkan oleh fenomena alam seperti adanya gelombang air laut/sungai, aktivitas gunung api, aktivitas tektonik serta dapat juga disebabkan oleh aktivitas manusia (pengeboran, transportasi, pembangunan, dll).

Dalam dunia geofisika, metode mikroseismik sudah banyak digunakan untuk kegiatan eksplorasi hidrokarbon, geothermal, untuk mengetahui struktur geologi bawah permukaan serta kegempaan. Metode ini dikategorikan sebagai metode pasif yaitu dengan merekam semua getaran yang merambat dilapisan batuan. Gelombang yang terekam antara lain adalah Gelombang Badan (Gelombang P dan Gelombang S) dan Gelombang Permukaan (Gelombang Rayleigh dan Gelombang Love).

Gelombang P adalah gelombang yang memiliki penjalaran paling cepat dan biasa dikenal sebagai gelombang longitudinal/gelombang kompresi. Sifat dari gelombang P dapat menjalar pada semua medium. Gelombang S juga disebut gelombang transversal memiliki waktu penjalaran lebih lambat daripada gelombang P. Gelombang S hanya dapat merambat melalui medium padat. Kedua gelombang ini dapat menentukan posisi epicenter gempa.

 

 

Penelitian Mikroseismik - Gelombang P dan S

Gambar 1. Gelombang P dan Gelombang S

(https://defiaryanto.wordpress.com/2015/02/23/gelombang-p-dan-gelombang-s/)

 

 

Gelombang Love adalah gelombang permukaan yang bergerak secara horizontal. Gelombang Rayleigh merupakan gelombang dispersif yang merambat secara vertikal sehingga hanya dapat ditemukan pada komponen sensor vertikal seismogram. Kecepatan rambat Gelombang Rayleigh lebih lambat daripada Gelombang Love.

Nakamura (1989) mengansumsikan bahwa Gelombang Rayleigh menjadi gelombang penyusun utama yang terekam di dalam data mikroseismik. Namun, Gelombang Rayleigh dianggap sebagai noise sehingga efek Gelombang Rayleigh perlu dieleminasi.

Survey Mikroseismik - Gelombang Rayleigh dan Gelombang Love

Gambar 2. Gelombang Rayleigh dan Gelombang Love

(https://id.bccrwp.org/solution/p-wave-vs-s-wave/)

 

Cara Kerja Metode Mikroseismik

Alat mikroseismik disimpan di suatu tempat untuk monitoring atau pemantauan aktivitas gempa bumi berskala sangat kecil yang terjadi di tanah. Aktivitas tersebut bisa terjadi akibat manusia atau proses industri seperti tambang, rekahan hidrolik, peningkatan pengambilan minyak bumi, operasi geothermal, atau penyimpanan gas bawah tanah. Ilmu mikroseismik tumbuh dari seismologi gempa dan berfokus pada gempa-mikro (mis. Besarnya kurang dari nol). Gempa bumi ini terlalu kecil untuk dirasakan di permukaan, tetapi mereka dapat dideteksi oleh peralatan sensitif seperti geophone dan akselerometer atau seismometer.

Metode pemantauan fraktur microseismic bersifat pasif sehingga tidak seperti teknologi seismik 3D tradisional yang mengukur refleksi akustik dari sumber energi. Artinya alat tersebut mendapatkan energi seismik yang sudah terjadi di bawah tanah. Seismisitas pasif juga sering disebut sebagai “seismisitas terinduksi”.

Metode seismik pasif mendapatkan rekaman secara kontinyu tentang kegempaan di wilayah monitoring. Hal tersebut lebih baik daripada rekaman data yang diperoleh dengan metode seismik 3D konvensional. Hasil mikroseismik dapat diberikan secara real-time dan secara harfiah dapat menjelaskan apa yang terjadi jauh di bawah tanah.

Alat yang digunakan untuk pengukuran metode mikroseismik adalah seismometer. Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu seismos artinya gempa bumi dan metero yang berarti mengukur. Pada dasarnya konsep seismometer menggunakan pendulum sederhana yang dilengkapi dengan jarum dan roll kertas yang berputar. Pendulum yang berfungsi sebagai stator digantungkan ke pegas sehingga pendulum berada dalam kondisi relatif stabil, namun apabila terjadi usikan/getaran maka pendulum akan begerak dan merekam kejadian tersebut membentuk grafik yang mencerminkan pola getaran yang kita sebut sebagai seismograf.

Seismograf modern pertama berupa pendulum horizontal pertama, ditemukan pada tahun 1880 oleh seorang seismologist serta geologist Inggris bernama John Milne. Alat ini pertama kali digunakan untuk mencatat pergeseran yang terjadi di zona patahan.

Berdasarkan fungsinya, ada dua jenis seismograf yaitu:

  1. Seismograf Horizontal: untuk mencatat getaran yang berarah horizonal/mendatar.
  2. Seismograf Vertikal: untuk mencatat getaran dengan arah vertikal.

 

 

Metode Mikroseismik -  Seismograf Vertikal dan Horizontal

Gambar 3. a). Seismograf Vertikal. b). Seismograf Horizontal

(https://m-edukasi.kemdikbud.go.id/medukasi/produk-files/kontenkm/km2016/KM201623/materi1JenisBencana.html)

 

 

Namun sesuai perkembangan zaman, alat yang sering digunakan saat ini adalah seismometer digital dengan sensitivitas yang tinggi dan dapat mengukur getaran secara vertikal maupun horizontal dikarenakan sudah memiliki tiga komponen arah pengukuran yaitu:

  1. Komponen sensor U – D (Up – Down): mengukur gelombang longitudinal yang memiliki arah getaran vertikal keatas dan kebawah
  2. Komponen sensor N – S (North – South): mengukur gelombang transversal yang memiliki getaran horizontal dari arah Utara – Selatan
  3. Komponen sensor W – E (West – East): mengukur gelombang transversal yang memiliki getaran horizontal dari arah Barat – Timur

Keunggulan seismometer tiga komponen (triaxial) dari seismometer konvensional adalah lebih praktis karena tidak perlu mengumpulkan data dari beberapa seismometer yang berbeda.

 

 

Mikroseismik - Data Seismogram

Gambar 4. Contoh data seismogram

(http://academic.brooklyn.cuny.edu/geology/grocha/plates/platetec19.htm)

 

 

Cara Melakukan Survey Mikroseismik

Survey mikroseismik meliputi akuisisi data seismik, kemudian pengolahan data, hingga interpretasi sesuai dari target penyelidikan. Alat yang digunakan yaitu seismograf / seismometer sebagai sensor untuk mendapatkan gelombang seismik yang merambat di dalam bumi.

Sebelum melakukan akuisisi data mikroseismik di lapangan, diperlukan survei awal serta orientasi medan untuk mengetahui kondisi lapangan.  Lalu, penentuan titik pengukuran pada peta dapat dilakukan menggunakan software, misalnya software Surfer. Ada beberapa hal yang perlu diingat:

  1. Titik pengukuran sebaiknya dilakukan pada permukaan tanah yang solid. Dapat menggunakan lempengan besi/batu yang rata.
  2. Apabila letak titik pengukuran tidak dapat dijangkau, maka dapat dilakukan pengukuran titik tambahan disekitar titik utama pada area tersebut.
  3. Sebaiknya pengukuran dilakukan pada saat tidak banyak gangguan (noise) dari luar, misalnya aktivitas manusia agar memperoleh data yang lebih akurat.
  4. Lokasi titik ukur berada pada area yang relatif terbuka, jauh dari pepohonan besar yang dapat mengganggu konektivitas data logger dengan GPS.

Berikut langkah-langkah untuk melakukan pengukuran metode mikroseismik:

  1. Letakkan Seismometer pada titik yang telah ditentukan, lalu dilakukan leveling berdasarkan nivo/water level untuk menentukan bahwa alat sudah berada pada posisi rata secara vertikal maupun horizontal.
  2. Hubungkan kabel seismometer dengan data logger
  3. Atur parameter pengukuran pada data logger
  4. Pilih nilai gain yang paling sesuai dengan respons area pengukuran dan atur durasi pengukuran serta sampling frequency. Sampling frequency akan mempengaruhi jumlah data, apabila menggunakan frekuensi 100 Hz maka setiap 1 detik akan diperoleh sampling data 100 kali
  5. Apabila semua parameter telah diatur, maka seismometer siap melakukan perekaman

 

Tujuan dan Fungsi Survei Mikroseismik

Monitoring mikroseismik bertujuan untuk mengetahui zona hidrokarbon, sebagai parameter gempa bumi serta keperluan geoteknik untuk bangunan, jembatan, dll.

Dalam dunia eksplorasi, metode mikroseismik berfungsi sebagai data penunjang indikator keberadaan reservoir. Berdasarkan penelitian Dangel, dkk (2003); van Mastrigt dan Al-Dulaijan (2008) batuan reservoir menunjukkan frekuensi rendah yaitu sekitar 1 Hz – 6 Hz dikarenakan sifat batuan reservoir umumnya berpori.

Fungsi mikroseismik dibidang kegempaan adalah sebagai mitigasi bencana dalam suatu daerah dengan mengidentifikasi kerentanan tanah, sedangkan dalam bidang geoteknik untuk mengetahui  frekuensi dasar bangunan. Umumnya, metode yang digunakan adalah Metode HVSR yang pertama kali ditemukan oleh Nogoshi dan Iragashi pada tahun 1971 dan kemudian disempurnakan oleh Nakamura pada tahun 1989. Parameter penting yang dihasilkan oleh metode HVSR berupa amplifikasi dan frekuensi natural serta indeks kerentanan tanah. Perambatan gelombang seismik dipengaruhi oleh karakterisitik batuan yang dilalui. Daryono, dkk (2009) menyatakan bahwa tingkat kerusakan bangunan berbanding lurus dengan indeks kerentanan tanah (Kg). Indeks kerentanan tanah adalah nilai efektivitas tanah terhadap getaran/gempa. Indeks kerentanan tanah dapat diperoleh dari kuadrat nilai Amplifikasi dibagi frekuensi dominan, yang dapat dirumuskan:

 

 

Kg : indeks kerentanan tanah

A: Amplifikasi

f : Frekuensi dominan

Menurut Karyono, dkk (2016) faktor amplifikasi suatu daerah dipengaruhi oleh lapisan lapuk yang tebal, frekuensi dominan gempa bumi dan geologi serta frekuensi natural yang rendah. Sungkono (2011) juga menyebutkan bahwa amplifikasi disebabkan oleh nilai kecepatan gelombang geser (Vs) serta perbedaan densitas yang signifikan antara lapisan sedimen dan bedrock. Suatu daerah yang memiliki frekuensi natural rendah menunjukkan bahwah daerah tersebut rentan terhadap guncangan/gempa bumi dengan periode waktu yang lama.

 

Konsultan Jasa Survey Mikroseismik

Jasa Survey Mikroseismik disediakan oleh Geochem Survey untuk mendukung anda dalam penelitian atau perencanaan gedung, bendungan, jembatan, atau infrastruktur lainnya.

 

Peralatan Survey Mikroseismik

Alat mikroseismik yang biasa digunakan yaitu Guralp dan dioperasikan oleh engineer Geochem Survey yang telah berpengalaman bertahun-tahun sebagai konsultan mikroseismik.

 

Survey Mikroseismik - Pengukuran Seismometer

 

 

Alat-alat yang diperlukan untuk melakukan akuisisi mikroseismik adalah:

  1. Peta area penelitian
  2. Seismometer dengan tiga komponen arah (vertikal, utara-selatan dan barat-timur)
  3. Data logger yang telah dikalibrasi dengan GPS-time based untuk mempermudah dalam pencatatan waktu data
  4. Accu
  5. GPS dan kompas
  6. Jas hujan/payung
  7. Alat tulis
  8. Laptop

 

Biaya Jasa Survey Mikroseismik

Biaya untuk penelitian Mikroseismik bisa disesuaikan, dan bisa langsung konsultasi ke kontak kami.

 

Contoh Laporan Mikroseismik