Embed Size (px)
Citation preview
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh:1. Zona Gunungapi Aktif
TG4128 GEOTOMOGRAFI
Pertemuan Ke-7-1
Prof. Dr. Ir. Andri Dian Nugraha, S.Si., M.Si
Teknik Geofisika FTTM ITB
Tomografi Gunungapi Aktif
• Inversi tomografi dengan memanfaatkan waktu tempuh gelombang P dan S darigempa vulkano-tektonik telah banyak diaplikasikan untuk mencitrakan strukturVp, Vs, rasio Vp/Vs dan rasio Poisson’s di sekitar zona gunungapi aktif
• Struktur kecepatan seismik dapat membantu untuk interpretasi geologi bawahpermukaan mengenai hubungan antara proses subduksi, proses magmatisme danterbentuknya jajaran gunungapi
• Pemahaman mengenai keberadaan zona lemah, material panas, sistem magmaticplumbing dan proses magmatisme di bawah gunungapi aktif sangat penting untukusaha mitigasi bencana letusan gunungapi
Tomografi Waktu Tempuh: Gunung Sinabung
• Gunung Sinabung tertidur lama atau tidak pernahmengalami erupsi yang besar sekitar ~1200 tahun,kemudian mengalami erupsi pada bulan Agustus2010
• Data gempa Vulkanik Tektonik (VT) yangdigunakan pada studi tomografi ini berasal dariperiode waktu Nopember s.d Desember 2013dimana gempa-gempa VT banyak terjadi, konduitsudah terbentuk dan magma sudah sampai kepermukaan gunung Sinabung
• Jumlah gempa VT= ~4000 yang terekam oleh enamstasiun seismometer dimana menghasilkan fasewaktu tiba gelombang P = ~16,000 dan fase waktutiba gelombang S =~16,000 yang digunakan sebagaiinput untuk proses inversi tomografi waktutempuh
(Sumber dari Nugraha dkk., 2017) [email protected]
Tomogram Vp, Vs dan Vp/Vs di bawah Gn. Sinabung
• Zona R1, nilai Vp <, Vs <<, rasio
Vp/Vs >, aktivitas gempa VTrendah & berada dibawah tempatkeluarnya magma di permukaan. →Adanya material leburan
• Zona R2, nilai Vp >, Vs <, rasioVp/Vs > dan tingkat kegempaan VTtinggi tepat dibawah aliran lavayang lebih tua dan rekahanpermukaan yang terbentuk padaOktober 2013. → Zona rekahanbatuan tua yang terisi oleh fluidayang merupakan batuan intrusi yanglebih dingin
(Sumber dari Nugraha dkk., 2017)
• Zona R3 & R5, nilai Vp >, Vs >, rasio Vp/Vs >, aktivitas gempa VT tinggi & tepat di bawah puncak Gn. Sinabung. →Batuan intrusi vulkanik yang lebih tua dan kuat, kemungkinan mengelilingi conduit magma
• Zona R4, nilai Vp <, Vs < & rasio Vp/Vs <.→ Zona dengan densitas rekahan kering yang terus berkembang atau zonayang mengandung compuran gas dengan fluida pada keadaan supercritical
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh:1. Zona Subduksi
TG4128 GEOTOMOGRAFI
Pertemuan Ke-7-2
Prof. Dr. Ir. Andri Dian Nugraha, S.Si., M.Si
Teknik Geofisika FTTM ITB
Tomografi Waktu Tempuh: Zona Subduksi
• Tomografi waktu tempuh dengan menggunakan waktu tiba gelombang P dan S darigempa yang terekam oleh jaringan regional dan lokal dapat digunakan untuk menentukanstruktur kecepatan seismik 3D (Vp, Vs dan rasio Vp/Vs) pada lapisan kerak, mantel atas,zona subduksi dan korelasinya dengan aktvitas gunungapi aktif
• Delineasi slab litosfer samudera yang menunjam dibawah busur benua dapat dicitrakandengan baik, dimana slab mempunyai anomali kecepatan seismik positif yang diinterpretasikan mempunyai struktur yang lebih dingin dan rigid dibandingkan denganlempeng kontinen
• Penentuan struktur seismik di zona subduksi ini sangat penting untuk meningkatkanpemahaman mengenai geometri slab, magmatisme dan zona seismogenik untuk usahamitigasi bencana gempa
Tomografi Waktu Tempuh: Zona Subduksi Kyushu, Jepang
• Contoh studi kasus tomografi seismik diwilayah Kyushu, Jepang mengenaihubungan antara zona subduksi, busurvulkanisme dan keadaan tektonik
• Untuk proses inversi tomografi,menggunakan data 30,000 event gempa,fase waktu tiba gelombang P = 467,276dan fase waktu tiba gelombang S =404,549 yang terekam pada 175 stasiunseismik yang dikompilasi oleh JapanMeteorological Agency (JMA)
• Jarak spasi grid nodes 30 x 20 km2 danjarak spasi vertikal rata-rata 10 km
(Nugraha dkk., 2009)[email protected]
Struktur Vp, Vs dan Rasio Vp/Vs Zona Subduksi Kyushu, Jepang
(Nugraha dkk., 2009)
• Slab Samudera Filipina mempunyai nilaiVp & Vs tinggi
• Zona Vp/Vs tinggi parallel dengan Slabdi kedalaman ~30 – 160 km
• Zona Vp/Vs tinggi diatas slab menerussampai kedalaman 40 km dibawah Gn.Kirishima
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh:1. Zona Geotermal
TG4128 GEOTOMOGRAFI
Pertemuan Ke-7-3
Prof. Dr. Ir. Andri Dian Nugraha, S.Si., M.Si
Teknik Geofisika FTTM ITB
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh: Eksplorasi Geotermal
• Tomografi waktu tempuh diaplikasikan pada lapangan eksplorasi geotermaldengan memanfaatkan waktu tiba gelombang seismik yang diradiasikan olehmikroseismik event (mempunyai magnitudo kurang dari 2) dan tidak dirasakanoleh manusia di permukaan tetapi terdeteksi oleh sensor seismometer
• Analisis struktur kecepatan seismik (Vp, Vs dan rasio Vp/Vs) dapat memberikaninformasi yang sangat penting pada saat eksplorasi geotermal
• Parameter fisis rasio Vp/Vs merupakan indikator yang sangat penting pada saatanalisis dari karakter reservoar geotermal
Vp Vs
Vp/Vs
Steam
Steam Steam
Struktur Vp, Vs, rasio Vp/Vs: Zona Geotermal
Perubahan nilai paramater Vp, Vsdan rasio Vp/Vs dapatdiperkirakan pada saat adakenaikan dari volume steam,dimana keberadaan zona steamakan menyerap energi gelombangP (Vp turun) sehingga nilai rasioVp/Vs akan turun
(Nugraha, 2017)
Vp, Vs dan Rasio Vp/Vs
(Modifikasi dari Gunasekara dkk., 2003)
Zona steam
Tekanan turun
Drying
Zona fluida
Vp Vs Vp/Vs
Ilustrasi skema efek pada pada parameter fisis Vp, Vs dan rasio Vp/Vs pada lapangangeotermal yang sudah di eksploitasi. Empat proses mempunyai efek yang berbedaterhadap kecepatan seismik
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh:1. Tomografi Seismik Cross-Hole
TG4128 GEOTOMOGRAFI
Pertemuan Ke-7-4
Prof. Dr. Ir. Andri Dian Nugraha, S.Si., M.Si
Teknik Geofisika FTTM ITB
Aplikasi Tomografi Seismik Waktu Tempuh: Cross-hole
• Tomografi waktu tempuh diaplikasikan dibidang geoteknik salah satunya yaituuntuk menduga zona lemah disekitar terowongan bawah tanah
• Tomografi seismik cross-hole diaplikasikan untuk mencitrakan strukturkecepatan seismik (Vp, Vs, dan rasio Vp/Vs) lapisan sangat dangkal diantara dualubang bor dengan jarak tertentu
• Sumber gelombang buatan ditempatkan pada satu lubang dengan jarak intervaltertentu. Stasiun penerima juga ditempatkan pada lubang lainnya dengan jarakinterval tertentu sesuai dengan target resolusi yang diinginkan
Diagram Skematik Lokasi Lubang Bor Sumber-Penerima
(Nugraha dkk., 2017)[email protected]
Sumber Penerima
Ked
alaman
(meter)
•Sumber buatan
Tipe Sparker
Shot interval = 2 meter
•Stasiun penerima
Tipe hydrophone
Sampling rate= 0.125 ms
Station interval = 1 meter
Contoh Rekaman Sinyal
(Nugraha dkk., 2017)[email protected]
Wak
tu (m
s)
Channel
Contoh rekaman sinyal dengan Sumber pada kedalaman = 50 m dan penerima pada kedalaman 37-48 m
First Break
37 48
Contoh Diagram Skematik Struktur Vp
(Nugraha dkk., 2017)
Tunnel
Raypath Tomogram Vp
Ked
alaman
(m)
Ked
alaman
(m)
X (m) X (m)
Sumber SumberPenerima PenerimaData Log
• Teramati nilai zona Vp rendah pada kedalaman ~30 – 40 m, yang kemungkinan merupakan zona lemah diatas lokasi terowongan
