Geophysics: Metode Seismik

PEMBAHASAN

A.      Metode Seismik

Metode seismik merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eksplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya. Dalam metode seismik pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik. Setelah sumber diberikan makan akan 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 direkam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan). Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi.

B.       Macam-macam metode seismik

Terdapat dua macam metode dasar seismik yang sering digunakan, yaitu seismik refraksi dan seismik refleksi

1.      Seismik refraksi

Metode seismik refraksi mengukur gelombang datang yang dipantulkan sepanjang formasi 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 geofon memberikan informasi mengenai kedalaman dan lokasi dari horizon-horizon geologi ini. Informasi ini kemudian digambarkan dalam suatu penampang silang untuk menunjukkan kedalaman dan muka air tanah dan lapisan pertama dari bantalan batuan cadas. Dalam metode seismik refraksi, yang diukur adalah waktu tempuh dari gelombang dari sumber menuju geophone.

Keterbatasan metode ini adalah tidak dapat dipergunakan pada darah dengan kondisi geologi yang terlalu kompleks. Metode ini telah digunakan untuk mendeteksi perlapisan dangkal dan hasilnya cukup memuaskan.

2.      Seismik Refleksi

Metode seismik refleksi 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 horison geologi mirip dengan gema pada suatu muka tebing atau jurang. Metode seismik refleksi banyak dimanfaatkan untuk keperluan eksplorasi perminyakan,penentuan sumber gempa ataupun mendeteksi struktur lapisan tanah.

Gelombang elastik terdiri dari dua macam gelombang, yaitu gelombang body yang terdiri dari gelombang P dan gelombang S, dan gelombang permukaan, yaitu gelombang Love dan gelombang Reyleigh. Pada metode seismik refleksi, jenis gelombang yang digunakan yaitu gelombang body terutama pada gelombang P atau gelombang kompresi. Gelombang kompresi ini atau disebut dengan gelombang suara, yaitu gelombang yang arah gerak partikelnya searah dengan arah rambatnya dan kecepatannya lebih besar dari gelombang S yang arah gerak partikelnya tegak lurus dengan arah rambatnya. Beberapa prinsip yang berlaku dalam seismik refraksi, yaitu

1.      Hukum Snellius

Hukum Snellius menunjukkan hubungan antara sudut refleksi dan sudut refraksi muka gelombang pada batas antar medium yang memiliki perbedaan kecepatan gelombang. Gambar 1 memperlihatkan penjalaran secara periodik gelombang bidang yang melewati permukaan datar perbatasan antara dua medium. Pada medium pertama panjang gelombangnya adalah , sedangkan untuk medium kedua panjang gelombangnnya adalah

Pada saat gelombang melewati daerah perbatasan antara dua medium maka harus berlaku kontinuitas untuk gelombang refleksi dan gelombang transmisi. Jika kontinuitas tidak berlaku maka muka gelombang di medium 1 akan mendahului atau justru tertinggal dari muka gelombang di medium 2. Untuk menghindari hal ini dan mempertahankan kontinuitas selama melewati daerah batas dengan panjang gelombang yang berbeda maka gelombang refleksi dan gelombang transmisi haruslah memiliki besar sudut yang berbeda terhadap garis normal bidang batas.



Gambar 1. Hukum Snellius, Penjalaran Sinar Gelombang Melalui Medium Berbeda

2.      Prinsip Fermat

Dalam penjalarannya, gelombang akan memenuhi prinsip Fermat, yaitu : “ Gelombang yang menjalar dari suatu titik ke titik yang lai akan memiliki lintasan dengan waktu tempuh tercepat’’. Jejak sinar juga menentukan arah dari aliran energi. Diantara serangkaian sinar dari suatu titik ke titik yang lain, prinsip Fermat dapat diaplikasikan untuk membuang semua jejak sinar kecuali satu jejak sinar yang memiliki waktu tempuh paling cepat. Prinsip fermat digunakan dalam menentukan titik pemantul (reflektor) pada penjalaran gelombang refleksi. Kita ambil contoh pada penjalaran gelombang pantul dalam medium tak homogen. Gambar 2 menjelaskan bagaimana ray akan memilih satu jalur dari sekian banyak ray dengan waktu minimum.

Gambar 2. Model jejak gelombang pada medium non-homogen

3.    Prinsip Huygens

elombang dalam media yang serba sama (homogen) menyebar dari titik sumber sebagai bola yang mengembang dan selama proses pengembangannya gelombang ini akan menciptakan muka-muka gelombang. Prinsip Huygens menyatakan bahwa muka gelombang yang tercipta juga bersifat sebagai sumber gelombang baru. Prinsip Huygens ini dapat diilustrasikan seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Prinsip Huygens
C.      Keunggulan dan kelemahan
1.      Keunggulan

Keunggulan dari metode seismik adalah sebagai berikut :

a.         Dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik.

b.         Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di bawah permukaan

c.         Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan.

d.        Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik.

e.         Memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap keberadaan hidrokarbon

2.      Kelemahan

Kelemahan dari metode seismik adala sebagai berikut :

a.         Banyaknya data yang dikumpulkan dalam sebuah survei akan sangat besar jika diinginkan data yang baik.

b.         Perolehan data sangat mahal baik akuisisi dan logistik dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.

c.         Reduksi dan prosesing membutuhkan banyak waktu, membutuhkan komputer mahal dan ahli-ahli yang banyak.

d.        Peralatan yang diperlukan dalam akuisisi umumnya lebih mahal dari metode geofisika lainnya.

e.         Deteksi langsung terhadap kontaminan, misalnya pembuangan limbah, tidak dapat dilakukan.

D.      Ayat alquran tentang seismik

Ayat alquran yang berhubungan dengan gelombang seismik adalah surah Hud ayat 43.

قَالَ سَآوِي إِلَىٰ جَبَلٍ يَعْصِمُنِي مِنَ الْمَاءِ ۚ قَالَ لَا عَاصِمَ الْيَوْمَ مِنْ أَمْرِ اللَّهِ إِلَّا مَنْ رَحِمَ ۚ وَحَالَ بَيْنَهُمَا الْمَوْجُ فَكَانَ مِنَ الْمُغْرَقِينَ

Terjemahnya         :

Anaknya menjawab: "Aku akan mencari perlindungan ke gunung yang dapat memeliharaku dari air bah!" Nuh berkata: "Tidak ada yang melindungi hari ini dari azab Allah selain Allah (saja) Yang Maha Penyayang". Dan gelombang menjadi penghalang antara keduanya; maka jadilah anak itu termasuk orang-orang yang ditenggelamkan. (QS. Hud:43)