Gelombang Seismik

Gelombang Seismik

Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan gangguan dari dalam bumi. Gelombang seismik terjadi akibat adanya gangguan mekanik (gradient stress) yang melawan gaya elastik batuan. Oleh karena itu, gelombang seismik refleksi juga dapat diartikan sebagai gelombang elastik yang merambat di dalam bumi. Berdasarkan medium perambatannya, gelombang seismik dibedakan menjadi gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave). Pada eksplorasi seismik hanya gelombang badan saja yang digunakan sebagai data, karena memiliki penetrasi yang dalam.

Berdasarkan arah getar dan rambat, gelombang badan dibedakan menjadi gelombang longitudinal dan gelombang tranversal. Gelombang longitudinal ialah gelombang yang memiliki arah getar dan arah rambat yang sama, gelombang ini selanjutnya disebut sebagai gelombang primer (P-Wave). Gelombang tranversal merupakan gelombang dengan arah getar tegak lurus dengan arah rambatnyayang selanjutnya disebut gelombang sekunder (S-Wave).

Gelombang Seismik Refleksi

Berdasarkan penelitian Huygens gelombang seismik merambat secarara hiperbolik ke bawah permukaan, dan menyebar kesegala arah. Ketika gelombang melewati bidang perlapisan gelombang akan membentuk gelombang baru (Reynolds, 1998). Prinsip tersebut dilengkapi oleh Fermat. Asas Fermat menyatakan, bahwa gelombang seismik akan merambat melalui lintasan tercepat. Artinya gelombang cenderung akan melewati medium keras dengan waktu tempuh yang lebih cepat daripada medium lunak yang membutuhkan waktu tempuh lebih lama meskipun jaraknya dekat. Snellius menambahkan prinsip penjalaran gelombang pada batas perlapisan. Hukum Snellius menyatakan ketika gelombang melewati batas perlapisan maka akan dipantulkan (refleksi) dan dibiaskan (refraksi). Sudut pantul dan sudut bias merupakan fungsi dari sudut datang dan kecepatan gelombang. Gelombang akan dibiaskan apabila sudut datang lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya.

Gelombang badan yang merambat melalui medium elastik akan mengakibatkan gangguan pada partikel batuan. Gangguan tersebut akan mengakibatkan tegangan (stress) dan regangan (strain) dengan arah tertentu. Stress adalah rasio dari gaya pada suatu luasan. Strain adalah jumlah deformasi perubahan bentuk dari bentuk semula. Tetapan kesebandingan antara stress dan strain pada gelombang elastik disebut sebagai modulus elastik. Menurut Reynolds (1998) modulus elastik batuan meliputi modulus Young, modulus Bulk, modulus geser. Modulus Young atau modulus eastis merupakan kemampuan suatu medium untuk mempertahankan bentuknya. Modulus elastis (E) diketahui dari hasil bagi antara stress (s) dengan strain (e). Modulus Bulk adalah elastisitas volumetrik, atau kecenderungan suatu benda untuk berubah bentuk ke segala arah ketika diberi tegangan seragam ke segala arah. Modulus Bulk didefinisikan sebagai tegangan volumetrik terhadap regangan volumetrik, dan merupakan kebalikan dari kompresibilitas. Modulus geser menyatakan kecenderungan suatu medium untuk berpindah dari posisi sebenarnya.

Impedansi Akustik dan Koefisien Refleksi

Gelombang seismik merambat melewati batuan dalam bentuk gelombang elastis yang mentransfer energi menjadi pergerakan partikel batuan. Dimensi dari gelombang elastik jauh lebih besar dari dimensi pergerakan partikel. Meskipun begitu, penjalaran gelombang seismik dapat diterjemahkan dalam bentuk kecepatan dan tekanan partikel yang disebabkan oleh vibrasi selama penjalaran gelombang tersebut. Pergerakan partikel dalam mengalirkan energi akan menentukan kecepatan gelombang seismik. Sifat batuan dalam menghantarkan gelombang seismik disebut sebagai impedansi akustik. Sifat akustik tersebut sangat dipengaruhi oleh kecepatan (v) dan kerapatan partikel batuan (r) (Sukmono dan Agus, 2001). Menurut Anstey (1997) batuan yang keras dan sukar dimanpatkan memiliki nilai Acoustic Impedance (AI) tinggi. AI dirumuskan sebagai berikut:

AI = rho x v

Dimana rho merupakan densitas batuan, v merupakan kecepatan gelombang seismik. Menurut Sigit Sukmono dan Agus (2001) impedansi akustik adalah sifat fisis batuan yang dipengaruhi oleh litologi, porositas, kandungan fluida, kedalaman, tekanan dan temperatur. Sehingga, AI dapat digunakan sebagai indikator litologi, porositas, hidrokarbon, dan kuantifikasi karakter reservoir.

Pantulan gelombang seismik terjadi oleh adanya perbedaan AI. Perbandingan antara energi yang dipantulkan dengan energi datang pada keadaan normal disebut sebagai kefisien refleksi (KR). KR dirumuskan sebagai berikut:

Diamna KR merupakan koefisien reflektivitas, AI₁ merupakan impedansi akustik lapisan atas, r₁ densitas lapisan atas, v₁ kecepatan lapisan atas, AI₁ impedansi akustik lapisan bawah, r₂ densitas lapisan bawah, dan v₂ kecepatan gelombang lapisan bawah. Harga kontras AI dapat diperkirakan dari amplitudo refleksinya. Semakin besar amplitudonya semakin besar refleksi dan kontras AI-nya.

Daftar Pustaka:

Anstey, N. A. 1997. Simple Seismics. International Human Resources Development Corporation. Boston.

Reynolds. 1998. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. John Wiley and Sonds Ltd. England.

Sukmono, Sigit, dan Agus Abdullah. 2001. Karakterisasi Reservoir. ITB press. Bandung.

Tweet