Picking Data Microseismic

PICKING DATA MICROSEISMIC

Sidqi Maulana, 12311016

Sandhy Muhammad Akbar, 12311032

Iqbal Fauzi Aditama, 12311056

Laboratorium Seismologi, Program Studi Teknik Geofisika, Institut Teknologi Bandung

ABSTRAK

Laporan ini menjelaskan tentang pengolahan data microseismic. Microseismic adalah

gelombang seismik yang magnitudonya rendah. Pengolahan data diperlukan untuk

menentukan hiposenter dan besar magnitudo sumber gempa. Hiposenter didapatkan dari

penentuan waktu tiba gelombang P dan S sementara besar magnitudo didapatkan dengan cara

penentuan pucak amplitude gelombang P. Penentuan gelombang P dengan mengamati data

pada komponen vertical (Z) dan gelombang S pada komponen horizontal (N-S dan W-E).

Perubahan domain dari domain waktu ke domain frekuensi dapat dilakukan untuk membantu

penentuan posisi awal datanganya gelombang P dan S yang ditunjukkan dengan adanya

perubahan nilai amplitude pada spektrum di domain frekuensi. Waktu terjadinya gempa

(Origin Time) dapat ditentukan dengan teknik grafis yang disebut diagram Wadati. Diagram

dibuat dengan mengeplot beda waktu tiba gelombang S dan P (Ts-Tp) terhadap waktu tiba

gelombang P. Metode ini untuk menentukan gempa-gempa pada zona Wadati-Benioff.

Kata kunci: microseismic, gempa, hiposenter, magnitudo, gelombang

ABSTRACT

This report describes the processing of microseismic data. Microseismic is the low

magnitude seismic waves. Data processing is needed to determine the hypocenter and

magnitude of the earthquake. The hypocenter obtained from the arrival time of P and S waves

while the magnitude obtained by the determination of the P wave amplitude. P waves is

determined by observed data on the vertical component (Z) and S waves on the horizontal

components (NS and WE). Domain changes from time domain to the frequency domain can

be use to help determine the initial position P and S waves that are indicated by the change in

the value of the amplitude spectrum in the frequency domain. Time of the earthquake (Origin

Time) can be determined by graphical technique called Diagram of Wadati. This method for

determining the earthquakes in Wadati-Benioff zones. This diagram is made from plotting

different arrival time S and P waves (Ts-Tp) against the P wave arrival time.

Keywords: microseismic, earthquake, hypocenter, magnitude, waves

PENDAHULUAN

Dalam seismologi terdapat

peristiwa seismik yang besarnya sangat

kecil, biasa disebut microseismic. Jika

biasanya peristiwa seismik disebabkan

oleh pelepasan energi akibat pergeseran

batuan di sesar, maka microseismic

biasanya disebabkan oleh aktivitas

manusia, seperti pertambangan atau

produksi minyak dan gas.

Microseismic dapat terdeteksi dan

terukur dengan baik oleh broad-band

seismograf dan bisa direkam di lokasi

manapun di bumi.

Tujuan dari praktikum picking data

microseismic antara lain: memahami

konsep besar magnitudo dan intensitas

gempa; memahami hubungan empiris antar

parameter gempa; dapat menentukan

gelombang P dan S pada seismogram dan

menentukan waktu tiba gelombang pada

data microseismic; dan dapat melakukan

picking amplitude untuk penentuan nilai

amplitude.

LATAR BELAKANG

Dalam peristiwa microseismic

terdapat istilah hiposenter yang merupakan

pusat gempa. Untuk menentukan

hiposenter maka diperlukan penentuan

waktu tiba gelombang P dan gelombang S.

Selain itu diperlukan juga penentuan

puncak amplitude dari gelombang P untuk

bisa menentukan besar magnitudo

gelombang seismik. Semakin teliti picking

data pada gelombang P dan gelombang S,

maka lokasi hiposenter dan besar

magnitudo yang didapatkan akan semakin

akurat.

TEORI DASAR

A. Gelombang Seismik

Secara garis besar gelombang

seismik yang dipancarkan dari pusat

gempa dan terekam dalam seismogram

terdiri dari gelombang body dan

gelombang permukaan. Gelombang yang

biasanya mudah terlihat dalam seismogram

adalah gelombang body longitudinal

(Gelombang Primer, P) dan jenis

transversal (Gelombang Sekunder, S) dan

refleksi dan transmisinya.

Ditinjau dari kecepatan

gelombangnya, maka mula-mula akan

tercatat gelombang P, baru kemudian

disusul oleh gelombang S dan akhirnya

gelombang permukaan.

Mikroseimik gelombang seismik

mikro yang diakibatkan oleh adanya

pergerakan di bawah permukaan bumi

dengan magnitudo rendah hampir tidak

terasakan di permukaan dan sifat

kejadianya lokal. Karena tempat kejadian

sumber gelombang microseismic adalah

lokal, maka perbedaan waktu tempuh

gelombang P dan S tidak akan terlalu lama

antara 0.02-2.6 detik dengan durasi kurang

dari 10 detik. Contoh pergerakan yang

dapat dikategorikan sebagai gelombang

seismik mikro adalah pergerakan rekahan,

proses injeksi fluida, aktivitas pemboran,

migrasi fluida, dll.

Berdasarkan posisi sumber terhadap

lokasi seismograf, secara umum gempa

bumi diklasifikasikan menjadi dua

kategori, yaitu:

1. Gempa bumi dekat atau Lokal

Seismik. Gempa lokal adalah gempa

dengan jarak episenternya terhadap

stasiun pencatat tidak melebihi dari

beberapa ratus kilometer, sehinggga

kelengkungan bumi dapat diabaikan.

Gempa lokal dimanfaatkan untuk

menyelidiki struktur permukaan bumi,

termasuk didalam nya gempa buatan

yang dilakukan pada seismik

eksplorasi.

2. Gempa bumi jauh atau Teleseismik.

Teleseismik adalah gempa dengan

jarak episenternya terhadap stasiun

pencatat lebih dari 1000 kilometer.

Kategori gempa ini memegang peran

penting dalam penentuan struktur

bagian dalam bumi

B. Diagram Wadati

Waktu terjadinya gempa (Origin

Time) dapat ditentukan dengan teknik

grafis yang disebut diagram Wadati. Ia

menggunakan metode ini untuk

menentukan gempa-gempa dalam suatu

zona, yang kemudian disebut zona Wadati-

Benioff, yang diinterpretasikan sebagai

event-event subducting slab. Beda waktu

tiba gelombang S dan P (Ts-Tp) diplot

terhadap waktu tiba gelombang P. Karena

di hiposenter Ts-Tp akan menjadi nol,

maka titik potong garis lurus dalam

diagram Wadati dengan sumbu Tp adalah

pendekatan waktu terjadinya gempa (T0).

Setelah T0 ditentukan, maka

hubungan nya dengan parameter gempa

dapat dihitung seperti jarak episenter dari

setiap stasiun dengan mengalikan waktu

tempuh gelombang P dengan kecepatan

gelombang rata-ratnya.

C. Parameter Gempa

Parameter gempa yang akan

dibahas dalam laporan ini yaitu Magnitudo

dan Intensitas Gempa. Magnitudo adalah

ukuran logaritmik dari kekuatan gempa

bumi atau ledakan yang berdasarkan

pengukuran instrumen atau disebut juga

berdasarkan pengukuran amplitudo

maksimum fasa seismik. Kemudian

magnitudo dihitung secara skala relatif

terhadap suatu kekuatan gempa bumi.

Skala logaritmik dipakai karena amplitude

gelombang seismik dari gempa variasinya

tinggi.

Magnitudo tidak berhubungan

langsung dengan sumber gempa dan

bertujuan untuk pada penyediaan

perhitungan cepat yang sederhana.

Magnitudo dipakai untuk analisis

peninjauan awal dari data gempa (katalog)

untuk keperluan investigasi geofisika dan

keteknikan.

Intensitas Gempa adalah adalah

suatu ukuran deskriptif akibat goncangan

selama gempa terjadi. Berlawanan dengan

konsep Magnitudo yang berdasarkan

pengukuran instrument, intensitas

berdasarkan penilaian dan klasifikasi dari

kerusakan akibat goncangan gempa serta

persepsi manusia terhadap goncangan

tersebut. Besarnya intensitas tergantung

pada energy yang diradiasikan yang dapat

dinyatakan dalam magnitudo. Semakin

jauh suatu tempat dari titik episenter, tentu

saja energinya akan semakin kecil. Akan

tetapi, sifat penjalaran gelombang seismik

dalam batuan harus dipertimbangkan.

Disamping itu, besarnya intensitas

tergantung pada bangunan itu sendiri,

seperti rancangan, tinggi dan bahan

bangunan. Intensitas gempa memiliki

Skala Intensitas yang dinyatakan dalam

angka romawi yang sebenarnya sudah

dibuat di beberapa Negara seperti

European Macroseismic Scale (EPS) dan

skala Japanese Meteorogical Agency

(JMA). Skala intensitas yang dipakai

secara luas adalah skala MMI (Modified

Mercalli Intensity) yang terdiri dari 12

skala

PENGOLAHAN DATA

A. Langkah Pengolahan Data

1. Buka software Seisgram2K60.jar untuk dapat mengolah data gempa. Lalu pilih File

dan klik Open File. Pilihlah data gempa yang diinginkan dan klik Open.

2. Tampilkan raw dari semua stasiun

3. Lakukan filtering data dengan menekan bar filter-butterworth. Atur frekuensi yang

diinginkan dengan frekuensi terendah 1 Hz dan terbesar 40 Hz. Terapkan ke setiap

stasiun

4. Lakukan proses Remove Mean untuk semua stasiun.

5. Urutkan berdasarkan kemunculan grup fasa gelombang yang menonjol

6. Pick waktu tiba gelombang P pada setiap stasiun

7. Pick waktu tiba gelombang S pada setiap stasiun.

a. Pada umumnya nilai ts-tp gempa akan semakin besar pada stasiun yang waktu

tiba gelombang p lebih lambat.

b. Pada umumnya fasa gelombang P lebih jelas pada komponen vertical dan S

pada komponen horizontal (NS atau EW). Tetapi pada kasus tertentu bisa

terjadi hal sebaliknya.

8. Pick amplitudo maximum pada komponen z di setiap stasiun. Langkah awal,

lakukan remove mean dan integrated pada semua stasiun terlebih dahulu agar hasil

pickingan berupa amplitude displacement.

9. Gunakan 0-p max untuk melakukan picking amplitudo maksimum.

B. Hasil Pengolahan Data

a. Tabel

Station Date Minute Tp Ts Amplitudo

Event 1

St1 20130407 629 60.194 62.792 2.598 -70292.5

St2 20130407 629 59.481 61.459 1.978 -252562

St3 20130407 629 60.238 62.801 2.563 69970.29

St4 20130407 629 59.078 61.135 2.057 -18407.6

St5 20130407 629 59.342 60.787 1.445 -2505.86

St6 20130407 629 59.531 61.653 2.122 16372.62

St7 20130407 629 58.965 60.582 1.617 58556.77


Event 2

St1 20130407 633 6.702 9.412 2.71 37504.73

St2 20130407 633 5.081 6.479 1.398 6605.313

St3 20130407 633 5.631 7.288 1.657 -20272.4

St4 20130407 633 5.861 7.983 2.122 25051.04

St5 20130407 633 5.823 7.778 1.955 -1050.08

St6 20130407 633 6.720 8.599 1.879 -126396

St7 20130407 633 5.423 7.264 1.841 -836.627


Event 3

St1 20130407 637 6.501 8.508 2.007 3.535222

St2 20130407 637 5.774 7.831 2.057 17.29343

St3 20130407 637 5.652 7.708 2.056 16.09269

St4 20130407 637 6.496 9.457 2.961 2.502381

St5 20130407 637 5.024 6.42 1.396 27.34338

St6 20130407 637 5.452 7.171 1.719 10.63463

St7 20130407 637 5.138 6.943 1.805 14.44572


Event 4

St1 20130407 638 28.783 31.302 2.519 3.433326

St2 20130407 638 28.024 30.05 2.026 -19.0966

St3 20130407 638 28.871 31.449 2.578 4.547874

St4 20130407 638 27.366 28.734 1.368 31.0739

St5 20130407 638 27.729 29.939 2.21 -15.323

St6 20130407 638 28.134 30.271 2.137 -26.0193

St7 20130407 638 27.44 29.053 1.613 23.83411


Event 5

St1 20130407 640 44.562 45.774 1.212 1559.965

St2 20130407 640 60.11 62.108 1.998 667.2665

St3 20130407 640 60.012 62.047 2.035 2246.572

St4 20130407 640 60.901 63.638 2.737 639.6433

St5 20130407 640 59.419 60.636 1.217 -142.658

St6 20130407 640 59.849 61.527 1.678 824.1006

St7 20130407 640 59.492 61.093 1.601 1924.154


Event 6

St1 20130622 14 41.077 42.809 1.732 -6929.27

St2 20130622 14 30.232 30.478 0.246 1459.739

St3 20130622 14 42.198 42.6 0.402 -4341.17

St4 20130622 14 44.456 44.739 0.283 2255.594

St5 20130622 14 17.769 18.106 0.337 2332.946

St6 20130622 14 42.968 43.294 0.326 1257.521

St7 20130622 14 41.474 42.006 0.532 2616.51

y = 0.722x - 40.99

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

58.5 59 59.5 60 60.5

Event 1

Station 1

Linear (Station 1)

y = 0.491x - 0.956

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 2 4 6 8

Event 2

Event 2

Linear (Event 2)

y = 0.643x - 1.677

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 1 2 3 4 5 6 7

Event 3

Event 3

Linear (Event 3)

y = 0.678x - 16.96

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

27 27.5 28 28.5 29

Event 4

Event 4

Linear (Event 4)

y = 0.049x - 1.075

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 20 40 60 80

Event 5

Event 5

Linear (Event 5)

y = 0.011x + 0.108

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 10 20 30 40 50

Event 6

Event 6

Linear (Event 6)

ANALISIS DATA

Sidqi Maulana (12311016)

Pada umumnya, stasiun yang

mencatat awal terjadinya gempa adalah

stasiun dengan waktu tiba gelombang P

lebih awal sehingga nilai selisih waktu

datang gelombang S dan gelombang P (ts-

tp) [ t] lebih kecil dari stasiun lainnya.

Pada Event 1, stasiun yang seharusnya


stasiun 07, karena stasiun ini mencatat

datangnya gelombang P pada waktu yang

lebih awal dari stasiun lainnya yaitu

sebesar 58,965 detik . Akan tetapi, dalam

pengolahan data, didapatkan nilai t yang

terkecil pada stasiun 05 yaitu sebesar

1.445 detik dengan waktu tiba gelombang

P pada 59.342 detik. Kesalahan ini terjadi

karena ketidaktelitian dalam picking

gelombang S atau gelombang P sehingga

dapat mempengaruhi waktu awal

terjadinya gempa. Waktu terjadinya gempa

(t0) atau origin time pada Event 1 terjadi

pada pukul 06.29 pada detik ke 56.70.

Persamaan yang didapat dari metoda grafis

yaitu sebesar :

y=0.7229 x-40.993

sehingga nilai didapatkan sebesar

1,7229. Dari data event 1, maka dapat

dianalisis bahwa gempa yang terjadi

termasuk gempa lokal karena perbedaan

waktu antara origin time dengan waktu

yang dicatat pada stasiun 07 adalah 2,265

detik. Dari hasil perbedaan tersebut,

diperkirakan jarak antara gempa dengan

stasiun 07 berada pada jarak yang dekat.

Selain itu, dengan mengetahui origin time,

kita dapat mengetahui dimana tempat

terjadinya gempa dengan menyesuaikan

pada data rekaman gempa USGS.

Untuk event 2, stasiun yang


stasiun 02 dengan tp 5.081 detik dan nilai

t sebesar 1,398 detik. Waktu terjadinya

gempa (t0) atau origin time pada Event 2

terjadi pada pukul 06.33 pada 1,33 detik.

Persamaan yang didapat dari metoda grafis

yaitu sebesar :

y=0.4912 x-0.9564

sehingga nilai didapatkan sebesar

1,4912. Dari hasil ini, perkiraannya gempa

dengan stasiun berjarak dekat karena

selisih waktu sebesar 0,068 detik.

Sandhy Muhammad Akbar (12311032)

Dalam peristiwa mikroseismik

terdapat istilah hiposenter yang merupakan

pusat gempa. Untuk menentukan

hiposenter maka diperlukan penentuan

waktu tiba gelombang P dan gelombang S.

Selain itu diperlukan juga penentuan

puncak amplitude dari gelombang P untuk

bisa menentukan besar magnitudo

gelombang seismik. Pada umumnya nilai

ts-tp gempa akan semakin besar pada

stasiun dengan waktu tiba gelombang P

lebih lambat. Berdasarkan diagram wadati,

pada event 3 yang terjadi pada tanggal 7

April 2013 mempunyai slope 0.643 dan

pada event 4 yang terjadi pada tanggal

yang sama mempunyai slope 0.678. Origin

time didapatkan dengan membuat nol ts-tp

karena gempa bersumber pada hiposenter.

Setelah itu titik potong garis lurus dalam

diagram wadati dengan sumbu tp

merupakan pendekatan waktu terjadinya

gempa. Pada event 3, origin time dari

gempa yaitu t0 = 2.608087092. Dan pada

even 4 t0 = 25.01474926. Dengan

mengetahui t0 kita dapat mengetahui

dimana tempat terjadinya gempa bumi

tersebut.

Nilai dari magnitude suatu gempa

ditentukan dari amplitude maksimum dari

setiap stasiun perekam. Pada even 3

amplitude maksimum terdapat pada

stasiun 2 dan pada even 4 nilai amplitude

maksimum terdapat pada stasiun 6.

Pada hasil perekaman gempa,

biasanya terdapat noise yang membuat

keliru saat melakukan picking data

mikroseismik. Untuk meminimalisir

pembacaan noise dilakukan proses

filtering. Ketelitian penentuan waktu tiba

gelombang P dan S sangat penting untuk

mendapatkan lokasi hiposenter yang

akurat.

Iqbal Fauzi Aditama (12311056)

Pada event 5 didapatkan T0 =

0.0460 s data Vp dan Vs maka slope yang

didapat adalah 0.0495. Hal ini

menunjukkan gelombang P datang terlebih

dahulu dibanding gelombang S meskipun

dengan perbedaan waktu yang kecil. Hal

tersebut sesuai teori bahwa gelombang P

lebih cepat dibanding gelombang S.

Pada suatu stasiun di event 5

terdapat rekaman gelombang seismik yang

berbeda dibanding yang lain. Diperkirakan

peristiwa seismik yang terjadi adalah

teleseismik atau jarak antara episenter

dengan stasiun pencatat lebih dari 1000

km. Hal tersebut mempengaruhi hasil

picking data arrival time gelombang P dan

S.

Pada event 6 didapatkan T0=

0.1097 s. Berdasarkan data Vp dan Vs

maka slope yang didapat adalah 0.0119.

Sama seperti event 5, hanya dengan

perbedaan waktu yang lebih kecil.

Dengan mengetahui T0, maka kita

bisa mengetahui lokasi terjadinya gempa.

Data T0 dicocokkan dengan rekaman data

yang ada, misalnya dari situs perekam

gempa.

KESIMPULAN

Intensitas berbeda dengan

magnitude karena intensitas adalah hasil

pengamatan visual pada suatu tempat

tertentu sedangkan, magnitude adalah hasil

pengamatan instrumental menggunakan

seismograf. Pada suatu kejadian

gempabumi besarnya Intensitas pada

tempat yang berbeda dapat sama atau

berlainan sedangkan besarnya magnitude

selalu sama walaupun dicatat atau

dirasakan di tempat yang berbeda. Skala

kekuatan gempa atau skala magnitudo

gempa merupakan sebuah ukuran

logaritmik kekuatan gempa bumi atau

ledakan bom berdasarkan pengukuran

amplitudo maksimum gelombang gempa.

Amplitudo tersebut tentu saja berdasarkan

hasil rekaman peralatan perekam

gelombang gempa.

Parameter-parameter gempa yaitu

episenter, origin time, magnitudo gempa,

dan hiposenter memiliki keterkaitan satu

sama lain. Dengan mula-mula melakukan

picking data microseismic gelombang P

dan S, maka akan didapatkan origin time

dan besarnya magnitudo gempa. Origin

time merupakan waktu awal gempa terjadi

sehingga dengan data tersebut kita bias

mendapatkan hiposenter dan episenter.

Dibutuhkan ketelitian untuk

menentukan waktu tiba gelombang P dan

S, karena sangat penting untuk

mendapatkan lokasi hiposenter yang

akurat. Nilai tp dan ts didapatkan setelah

kita menentukan waktu tiba gelombang P

dan S. Pada umumnya nilai ts-tp gempa

akan semakin besar pada stasiun dengan

waktu tiba gelombang P lebih lambat

Skala kekuatan gempa atau skala

magnitudo gempa merupakan sebuah

ukuran logaritmik kekuatan gempa bumi

atau ledakan bom berdasarkan pengukuran

amplitudo maksimum gelombang gempa.

Amplitudo tersebut tentu saja berdasarkan

hasil rekaman peralatan perekam

gelombang gempa. Nilai magnitude

sebuah gempa akan bergantung terhadap

nilai dari amplitude maksimum dari hasil

picking pada data mikroseismik.

UCAPAN TERIMAKASIH

Pertama tama kami ucapkan syukur

pada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan nikmat Nya sehingga kami

dapat menyelesaikan penulisan laporan ini.

Tak lupa pula penulis mengucapkan

terimakasih kepada dosen seismologi

kami, Pak Afnimar, sehingga kami dapat

memahami bagaimana cara menentukan

waktu tiba gelombang. Kami juga ingin

mengucapkan terimakasih kepada asisten

kami karena telah membimbing kami

dalam proses pembuatan laporan ini yaitu

Riskiray Ryannugroho dan Luthfi Naufal.

Documents

Picking Data Microseismic