Seismik Refraksi

Metode seismik merupakan salah satu metode yang sangat penting dan banyak dipakai di dalam teknik geofisika. Hal ini disebabkan metode seismik mempunyai ketepatan serta resolusi yang tinggi di dalam memodelkan struktur geologi di bawah permukaan bumi. Dalam menentukan struktur geologi, metode seismik dikategorikan ke dalam dua bagian yang besar yaitu seismik bias dangkal (head wave or refrected seismic) dan seismik refleksi (reflected seismic). Seismik refraksi efektif digunakan untuk penentuan struktur geologi yang dangkal sedang seismik refleksi untuk struktur geologi yang dalam.

Dasar teknik seismik dapat digambarkan sebagai berikut. Suatu sumber gelombang dibangkitkan di permukaan bumi. Karena material bumi bersifat elastik maka gelombang seismik yang terjadi akan dijalarkan ke dalam bumi dalam berbagai arah. Pada bidang batas antar lapisan, gelombang ini sebagian dipantulkan dan sebagian lain dibiaskan untuk diteruskan ke permukaan bumi. Dipermukaan bumi gelombang tersebut diterima oleh serangkaian detektor (geophone) yang umumnya disusun membentuk garis lurus dengan sumber ledakan (profil line), kemudian dicatat/direkam oleh suatu alat seismogram. Dengan mengetahui waktu tempuh gelombang dan jarak antar geophone dan sumber ledakan, struktur lapisan geologi di bawah permukaan bumi dapat diperkirakan berdasarkan besar kecepatannya.

Metode seismik refraksi adalah bertujuan untuk :

Kurva penjalaran gelombang terhadap waktu tempuh

1.  Mendeteksi struktur geologi di bawah permukaan dangkal, misalnya patahan. 
2. Menentukan kedalaman di bawah sumber pada medium dua lapis atau lebih yang horizontal maupun miring.
3. Menentukan jenis batuan berdasarkan kecepatan gelombang yang merambat dalam batuan tersebut.

1 Pemantulan dan Pembiasan Gelombang
Hal-hal yang menjadi dasar pada pemantulan dan pembiasan gelombang adalah :
• Asas Fermat
Gelombang menjalar dari satu titik ke titik lain melalui jalan tersingkat waktu penjalarannya.
• Perinsip Huygens
“Titik-titik yang dilewati gelombang akan menjadi sumber gelombang baru”. Front gelombang yang menjalar menjauhi sumber adalah superposisi front gelombang-front gelombang yang dihasilkan oleh sumber gelombang baru tersebut.


• Sudut Kritis
Sudut datang yang menghasilkan gelombang bias sejajar bidang batas (r = 90o).
• Hukum Snellius
“Gelombang akan dipantulkan atau dibiaskan pada bidang batas antara dua medium”, menurut persamaan :

di mana:
i = Sudut datang
r = Sudut bias
V1 = Kecepatan gelombang pada medium 1
V2 = Kecepatan gelombang pada medium 2



2 Asumsi Dasar
Berbagai anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain :
a) Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan yang berbeda.
b) Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.
Sedangkan anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah :
a) Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan setiap lapisan bumi akan terdeteksi.
b) Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum Snellius dan perinsip Huygens.
c) Pada bidang batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan dibawahnya.
d) Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Dalam survey seismik refraksi pada umumnya dilakukan prosedur sebagai Berikut :

1. Menyusun konfigurasi peralatan (sesuai kondisi lapangan), pada umumnya geophone dan sumber gelombang dipasang dalam satu garis lurus (line seismic). Jarak pisah antara geophone adalah jarak horizontal dan ditentukan oleh kondisi lapangan.

2. Penempatan sumber gelombang dilakukan untuk mendapatkan sumber imformasi struktur bawah permukaan bumi secara detail. Sumber gelombang yang berada di tengah spread (satu rangkaian geophone) diharapkan dapat mendeteksi lapisan paling atas, dan sumber gelombang yang berada di luar spread diharapkan dapat mendeteksi lapisan paling bawah yang dapat dicapai (lapisan bed rock).

3. Data yang diperoleh dari survey seismik refraksi adalah waktu tempuh jalar gelombang dari sumber ke tiap geophone yang disebut travel time.

Hal yang perlu diperhatikan pada saat pengukuran di lapangan adalah nois yang sifatnya mengganggu. Ada beberapa hal penyebab nois antara lain adalah angin, pohon, aliran sungai (parit), benda-benda lain yang bergerak dekat dengan geophone (orang berjalan, sepeda motor, dan sebagainya). Untuk mendapatkan hasil yang diharapkan, nois ini harus ditekan sekecil mungkin.

Ada dua macam nois yang dapat dibedakan,

1. Nois yang timbul sesaat kemudian lenyap

Nois ini diakibatkan oleh orang berjalan, motor/mobil, dan sebagainya. Untuk menghindari nois semacam ini, pada saat sumber gelombang (source) ditimbulkan, diusahakan agar tidak ada sesuatu yang bergerak disekitar geophone.

2. Nois yang timbul terus menerus

Nois ini biasanya ditimbulkan oleh angin, pohon (bergoyang), aliran air sungai, dan sebagainya. Untuk menghindari keadaan semacam ini sebaiknya setiap kali mengadakan pengukuran seismik, diadakan terlebih dahulu “nois tes”. Jika nois yang timbul cukup kecil dibanding dengan sinyal yang dihasilkan maka pengukuran dapat dilaksanakan. Tetapi jika nois cukup besar dibanding sinyal, pengukuran perlu ditunda beberapa saat sampai nois menjadi kecil.

Untuk menghindari nois, signal yang masuk dapat ditumpuk (di-stack) beberapa kali, sehingga data yang diperoleh lebih baik dan jelas. Dilakukan demikian karena dengan stacking, sinyal dijumlahkan sedang nois ditiadakan (nois bersifat random dan acak).

Sebelum melakukan pengukuran ditentukan terlebih dahulu garis lintasan pengukuran, lintasan pengukuran diusahakan datar dan mewakili daerah seismik penelitian atau dengan kata lain penempatan lintasan penelitian didasarkan pada pertimbangan teknis dan kaitannya dengan usaha untuk mendapatkan gambaran keadaan bawah permukaan yang memadai.