Seismik refraksi

Pembiasan gelombang pada medium yang berbeda menurut Hukum Snellius

Seismik refraksi merupakan salah satu metode dari dua metode seismik. Prinsip metode seismik refraksi adalah penjalaran gelombang yang menggunakan hukum Snellius. Hukum Snellius menjelaskan mengenai penjalaran gelombang pada medium yang berbeda sehingga gelombang yang diberikan akan terbiaskan karena ada perbedaan rapat massa medium. Persamaan matematis Hukum Snellius adalah sebagai berikut.

${\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}$

Seismik Refraksi dihitung berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh gelombang untuk menjalar pada batuan dari posisi sumber seismik menuju penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah sinyal pertama (firstbreak) diabaikan, karena gelombang seismik refraksi merambat paling cepat dibandingkan dengan gelombang lainnya kecuali pada jarak (offset) yang relatif dekat sehingga yang dibutuhkan adalah waktu pertama kali gelombang diterima oleh setiap geophone. Kecepatan gelombang P lebih besar dibandingkan dengan kecepatan gelombang S sehingga waktu datang gelombang P yang digunakan dalam perhitungan metode ini. Parameter jarak dan waktu penjalaran gelombang dihubungkan dengan cepat rambat gelombang dalam medium. Besarnya kecepatan rambat gelombang tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta fisis yang ada dalam material yang dikenal sebagai parameter elastisitas. Gelombang seismik refraksi yang dapat terekam o;eh penerima pada permukaan bumi hanyalah gelombang seismik refraksi yang merambat pada batas antar lapisan batuan. Hal ini hanya dapat terjadi jika sudut datang merupakan sudut kritis atau ketika sudut bias tegak lurus dengan garis normal (r = 90°sehingga sin r = 1). Hal ini sesuai dengan asumsi awal bahwa kecepatan lapisan di bawah interface lebih besar dibandingkan dengan kecepatan di atas interface.

Pengukuran

Pengukuran Seismik Refraksi biasanya menggunakan dinamit, weigth drop dan palu godam sebagai sumber getarannya. Sumber getaran dihubungkan dengan trigger yang tersambung dengan alat perekam sinyal (recorder). Alat perekam sinyal 9recorder) dihubungkan juga dengan geophone, yaitu alat yang peka terhadap getaran. Banyaknya geophone yang akan terpasang tergantung dengan jenis alat perekam refraksinya terdiri dari satu channel, tiga channel atau 24 channel.

Alat-alat yang biasa digunakan untuk pengukuran seismik refraksi adalah:

1. Sumber Getaran (Palu, Weight Drop atau Dinamit)
2. Trigger (Penghubung sumber getaran dan pencatat getaran)
3. Perekam dan Display
4. Geophone
5. Alat Ukur satuan Panjang
6. Peta Lapangan
7. Peralatan Komunikasi
8. Kompas
9. Lembar Data Lapangan

Pengolahan Data

Penjalaran Gelombang Seismik Refraksi dan Grafik Hubungan antara Waktu Tempuh dan Offset Geophone

Data yang diperoleh dari hasil pengukuran seismik refraksi adalah berupa data waktu penjalaran gelombang yang terekam oleh geophone. Kemudian data tersebut dipadukan dengan data offset geophone sehingga menghasilkan data kecepatan penjalaran gelombang seismik tiap lapisan dan data ketebalan lapisan. Untuk mengetahui berapa lapisan yang ada di bawah permukaan, menggunakan grafik hubungan antara offset geophone dan waktu penjalaran gelombang. Namun di bawah permukaan bumi ini tidak seluruhnya lapisan berbentuk horizontal melainkan ada pula yang miring atau bahkan berundulasi. Untuk lapisan miring dan berundulasi pada pengukuran seismik refraksi dapat digunakan beberapa metode untuk memudahkan dalam interpretasi data, di antaranya sebagai berikut.

1. Metode Intercept Time
2. Metode Plus/Minus
3. Metode Hagiwara