kecepatan gel p.doc

7/24/2019 Kecepatan Gel P.doc

1/21

PEMODELAN STRUKTUR KECEPATAN GELOMBANG P

DI BAWAH GUNUNG GUNTUR DENGAN

METODASIMULATED ANNEALING

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi syarat kurikuler

Program Sarjana Geofisika

Oleh :

OKO PRIHA!TO!O

"#$#"#"%

PROGRA& STUDI G'O(ISIKA

D'PART'&'! G'O(ISIKA DA! &'T'ORO)OGI

(AKU)TAS I)&U K'*U&IA! DA! T'K!O)OGI &I!'RA)I!STITUT T'K!O)OGI *A!DU!G

+##,


2/21

PEMODELAN STRUKTUR KECEPATAN GELOMBANG P

DI BAWAH GUNUNG GUNTUR DENGAN

METODASIMULATED ANNEALING

Oleh :

Joko Prihantono

100101!

Program Stu-i Geofisika

De.artemen Geofisika -an &eteorologi

(akultas Ilmu Ke/umian -an Teknologi &ineral

Institut Teknologi *an-ung

&enyetujui

Tim Pem/im/ing

*an-ung0 Se.tem/er +##,

Pem/im/ing I Pem/im/ing II

Sri 1i-iyantoro0 Ph2D Dr2 Hen-ra Gran-is


3/21

PEMODELAN STRUKTUR KECEPATAN GELOMBANG P DI BAWAH GUNUNG GUNTUR

DENGAN METODASIMULATED ANNEALING

Joko Prihantono

10 01 01!

ABSTRAK

!ilai ke3e.atan gelom/ang seismik -a.at -igunakan untuk mengetahui karakteristik /a4ah

.ermukaan2 Data gelom/ang seismik yang -igunakan -alam .enelitian ini hanya gelom/ang P karena

o/jek .enelitian meru.akan gununga.i yang sulit -itentukan 4aktu ti/a gelom/ang S5nya2 &eto-a

yang /iasa -i.akai untuk menentukan struktur ke3e.atan -i /a4ah gunung antara lain a-alah meto-a

leastsquare2 &eto-a ini /elum /isa mere.resentasikan struktur ke3e.atan -i /a4ah .ermukaan

-engan /aik karena ti-ak -a.at memo-elkan la.isan -engan ke3e.atan ren-ah 6low velocity layer72

Data yang -igunakan untuk menentukan struktur ke3e.atan ram/at gelom/ang -alam tugas

akhir ini a-alah koor-inat hi.osenter0 koor-inat seismograf0 -an 4aktu tem.uh gelom/ang P -i

Gunung Guntur2 Dalam .roses .enentuan -istri/usi ke3e.atan -ilakukan ray tracing-engan meto-abendinguntuk menghitung 4aktu tem.uh kalkulasi 6t3al7 -ari sum/er gem.a ke seismograf2 Penentuan

-istri/usi ke3e.atan gelom/ang P -ilakukan hanya sam.ai ke-alaman "8 km -ari .un3ak gunung 6+

km -i atas .ermukaan laut7 -engan gri- + km0 karena -istri/usi gem.a hanya sam.ai .a-a ke-alaman

"8 km -ari .un3ak gunung 6+ km -i atas .ermukaan laut72 &eto-a yang -igunakan a-alah in9ersi

simulated annealingyaitu -engan men3ari nilai ke3e.atan .a-a la.isan tertentu se3ara a3ak -ari suatu

ruang mo-el sehingga -i-a.atkan selisih 4aktu tem.uh kalkulasi 6t3al7 -engan 4aktu tem.uh

o/ser9asi 6to/s7 minimum2

Dalam simulated annealing -i.erlukan konstrain untuk mem/atasi ruang mo-el yang akan

-i3ari2 Konstrain yang -i.erlukan -a.at -i.eroleh -ari -ata a priori yaitu struktur ke3e.atan

gelom/ang P yang .ernah -i/uat .a-a .enelitian se/elumnya2 Hasil in9ersi -ata la.angan

menunjukkan selisih 4aktu tem.uh kalkulasi -an 4aktu tem.uh o/ser9asi yang minimum -an

menunjukkan a-anya anomali negatif .a-a ke-alaman %5"# km -ari titik nol 6$ km -i atas .ermukaanlaut7 yang kemungkinan mere.resentasikan .usat magma2

Kata k"n#i: Gunung Guntur0 Simulated annealing0 Struktur ke3e.atan gelom/ang P


4/21

P WAVE VELOCITY STRUCTURE MODELLING BENEATH GUNTUR VOLCANO USING

THE SIMULATED ANNEALING METHOD

Joko Prihantono

100101!

ABSTRACT

Seismic wave velocity values can be used to determine subsurface characteristics. Seismic wave

data used in this research are only P wave because the object of this study is a volcano, in which it is

difficult to measure S-wave arrival times. The method usually used to determine velocity structure

beneath a volcano is the leastsquare method, but this method cannot represent well the velocity

structure beneath the volcano, because of it cannot detect a low velocity layer.

Data used in this research are hypocenter coordinates, seismograph coordinates, and travel

times of P wave data from the untur volcano. !n the process of determining the velocity distribution,

ray tracing with a "ending method is used to calculate travel time #tcal$ from source to seismograph.

The model of P wave velocity beneath the untur volcano is down to %& 'm from the pea' of volcano#( 'm above mean sea level$ with a ( 'm grid, because of the deepest source of earthqua'e is %& 'm

from the summit. The simulated annealing inversion method is used for searching a velocity in

specific layer randomly from the sample model to get minimum residual time i.e. the difference of

travel time calculated #tcal$ with travel time observed #tobs$.

Simulated annealing inversions need a constrain for limiting the sample model. The constraint

comes from a priori data, it is P wave velocity structure that was made in the previous research. The

result of field data inversion shows a minimum residual time and a negative anomaly velocity in depth

) * %+ 'm from ero point # 'm above S/$, that may represent the center of magmas.

Key words:untur volcano, Simulated annealing, P wave velocity structure


5/21

KATA PENGANTAR

Syukur Alham-ulillah .enulis .anjatkan keha-irat Allah S1T Tuhan Semesta Alam yang telah

mem/erikan kemu-ahan ke.a-a ham/a5!ya -alam segala urusan2 Shola4at -an salam semoga

ter3urah ke.a-a Rasulullah SA12

Tugas akhir ini -isusun untuk memenuhi .ersyaratan kurikuler Strata5" .a-a Program Stu-i

Geofisika0 De.artemen Geofisika -an &eteorologi0 Institut Teknologi *an-ung2

Tugas akhir ini ti-ak akan ter4uju- tan.a /antuan -an -ukungan -ari semua .ihak0 oleh karena

itu .enulis ingin menyam.aikan terima kasih ke.a-a .ihak5.ihak yang telah mem/antu :

*a.ak Sri 1i-iyantoro0 Ph2D2 -an *a.ak Dr2 Hen-ra Gran-is selaku -osen .em/im/ing

-alam tugas akhir ini0 atas segala saran0 /im/ingan0 -an nasehatnya selama melakukan tugas

akhir2

*a.ak Sonny 1inar-hie0 Ph2D2 selaku -osen 4ali aka-emik .enulis selama menem.uh

.en-i-ikan -i De.artemen Geofisika -an &eteorologi2

*a.ak Afnimar0 *a.ak 1ahyu Triyoso0 *a.ak !anang T2 Pus.ito0 *a.ak &uhama- Ahma-0

*a.ak A4ali Priyono0 *a.ak Guna4an I/rahim0 -an semua -osen G& mau.un -osen IT*yang telah mem/erikan ilmunya serta mem/antu kelan3aran .roses .en-i-ikan .enulis2

*a.ak Te-i u-istira0 *a.ak 1an-ono0 -an Kang An-ri atas semua -iskusi5-iskusi0 masukan0

-an sarannya selama .enulis melakukan tugas akhir2

Seluruh staf -an karya4an De.artemen Geofisika -an &eteorologi0 terutama Pak &aman0

Pak A-ang0 -an Pak Ii2

Ke-ua orang tua .enulis yang telah /anyak mem/erikan -ukungan selama .enulis kuliah -i

IT*2

Seluruh rekan5rekan -i la/oratorium Geofisika Tera.an0 -an la/oratorium Geo-inamika atas

-iskusi5-iskusi0 -an /antuannya selama .enulisan tugas akhir ini2

Teman5teman se.erjuangan yang juga mengerjakan tugas akhir : Te.y0 Suna4ar0 -an (ah-i

terima kasih atas saran0 -an -iskusi5-iskusinya2

Teman5teman angkatan H&G( +##" yang telah mem/erikan semangat -an moti9asi ke.a-a

.enulis selama tugas akhir2

Ka4an5ka4an H&G&

Teman5Teman -i Regol yang telah mem/erikan moti9asi0 -an /antuannya selama .enulis

menyelesaikan tugas akhir ini

Penulis menya-ari /ah4a tugas akhir ini masih jauh -ari kesem.urnaan2 Penulis meminta maaf

atas segala kekurangan -an menghara.kan kritik serta saran yang mem/angun untuk kemajuan ilmu

-i /i-ang ini2 Penulis /erhara. semoga karya ini /ermanfaat /agi .ara .em/a3a2

*an-ung0 Se.tem/er +##,

Penulis0


6/21

PENDAHULUAN

Gunung Guntur a-alah salah satu -ari ";

gununga.i -i a4a *arat2 Gununga.i an-esitik

yang /erti.e strato ini terletak 8, Km -i

se/elah Tenggara kota *an-ung atau le/ih

te.atnya terletak -i kota Garut2 Pun3ak

Gunung Guntur terletak .a-a koor-inat ;o 72 *er-asarkan sejarah

letusannya Gunung Guntur .ertama meletus

.a-a tahun "%># -an letusan terakhir .a-a

tahun ";>72 Untuk memantau

akti9itas seismik -i Gunung Guntur0 Direktorat

@ulkanologi /ekerja sama -engan Sa'urajima

0olcano 1esearch 2enter e.ang telah

memasang lima stasiun .engamat gem.a

6seismograf7 -i sekitar ka4ah Gunung Guntur2

Salah satu stu-i yang -ilakukan untuk

mengetahui karakteristik Gunung Guntur

a-alah mem/uat mo-el ke3e.atan "Dgelom/ang seismik yang meram/at -i /a4ah

Gunung Guntur2 &eto-a yang .ernah

-igunakan untuk memo-elkan ke3e.atan "D -i

/a4ah Gunung Guntur a-alah meto-a

leastsquare 6misal : !ugraha0 +##,70 akan

teta.i meto-a ini /elum /isa menunjukkan

a-anya anomali ke3e.atan ren-ah -i suatu

la.isan2 Karena itu tujuan -ari tugas akhir ini

a-alah mem/uat struktur ke3e.atan "D -i

/a4ah Gunung Guntur -engan meto-e

simulated annealing yang -ihara.kan -a.at

le/ih mere.resentasikan karakteristik /a4ah.ermukaan Gunung Guntur2

Dalam tugas akhir ini .emo-elan yang

-ilakukan hanya .emo-elan ke3e.atan

gelom/ang P karena o/jek stu-i a-alah

gununga.i0 -imana sulit untuk menentukan

4aktu ti/a gelom/ang S5nya2 Asumsi yang

-igunakan -alam .emo-elan a-alah la.isan

/ersifat homogen isotro.i untuk tia.5tia.

la.isan2

GELOMBANG SEISMIK

Gelom/ang seismik antara lain ter-iri -ari

gelom/ang tu/uh atau gelom/ang /o-i yaitu

gelom/ang yang meram/at -i -alam me-ium

yang kontinyu2 Gelom/ang /o-i -i/agi

menja-i :

a$ G%&o'(an) P

Gelom/ang P -a.at -i3irikan se/agai

gelom/ang yang mem.unyai 4aktu ti/a .aling

a4al jika ter3atat .a-a seismogram2

Gelom/ang P a-alah gelom/ang yang /ersifat

kom.resi -an meru.akan gelom/ang

longitu-inal -imana arah .ergerakan .artikel

yang -ile4ati energi gem.a /ergerak searah

-engan arah ram/at gelom/ang2 Persamaanke3e.atan gelom/ang P a-alah se/agai /erikut:

8A$+ +=

+==

s0p

Dimana :

5 3sa-alah mo-ulus /ulk me-ium yang-ile4ati gelom/ang seismik

5 4a-alah mo-ulus geser me-ium yang-ile4ati gelom/ang seismik

5 5 a-alah -ensitas me-ium yang-ile4ati gelom/ang seismik2

($ G%&o'(an) S

Gelom/ang S a-alah gelom/ang yang ti/a

setelah gelom/ang P jika terekam -alam

seismogram2 Hal ini karena ke3e.atan

gelom/ang S le/ih lam/at2 Gelom/ang S

meru.akan gelom/ang trans9ersal -imana arah

.ergerakan .artikelnya tegak lurus terha-a.

arah .enjalaran gelom/angnya sehingga

gelom/ang S -i/agi menja-i gelom/ang S9ertikal -an gelom/ang S horisontal2 *erikut

a-alah .ersamaan gelom/ang S :

==0s

Dimana :

5 4a-alah mo-ulus geser me-ium yang-ile4ati gelom/ang seismik

5 5 a-alah -ensitas me-ium yang

-ile4ati gelom/ang seismik

Dari .ersamaan ke3e.atan gelom/ang P -an

ke3e.atan gelom/ang S -i atas maka terlihat

"


7/21

ke3e.atan gelom/ang seismik -i.engaruhi

oleh karakteristik -ari me-ium yang -ile4ati

oleh gelom/ang seismik terse/ut2 (aktor yang

mem.engaruhi ke3e.atan gelom/ang seismik

se3ara fisik a-alah :

5 Tekanan -alam me-ium yaitu jika nilaitekanan -alam me-ium tinggi maka nilai

ke3e.atan gelom/ang seismik akan

meningkat hal ini /erhu/ungan -engan nilai

mo-ulus /ulk -alam me-ium terse/ut2

5 Tem.eratur -alam me-ium yaitu jika

tem.eratur -alam me-ium tinggi maka nilai

ke3e.atan gelom/ang seismik akan

menurun2

5 Ke/era-aan flui-a 6gas0 3air70 -an mineral

leleh akan mengaki/atkan ke3e.atan

gelom/ang P menurun -an mem/uat nilai

gelom/ang S men-ekati nol2 Hal ini/erhu/ungan -engan nilai mo-ulus geser

-ari me-ium yang menurun atau ke3il2

RAY TRACING

1ay tracing a-alah .enjejakan sinar

gelom/ang seismik -i -alam suatu me-ium

-ari sum/er gem.a menuju ke .enerima

6seismograf72 Dalam tugas akhir ini ray

tracing yang -igunakan a-alah ray tracing

meto-a bending untuk menghitung 4aktu

tem.uh kalkulasi 6t3al7 -ari sum/er gem.a

menuju seismograf2 &eto-a bending

meru.akan .enera.an -ari .rinsi. (ermat yaitu

lintasan sinar -ari sum/er ke .enerima akan

mele4ati lintasan yang mem.unyai 4aktu

tem.uh .aling se-ikit2 &eto-a bending ti-ak

se3ara langsung meme3ahkan .ersamaan sinar

gelom/ang0 akan teta.i se/agai .enggantinya

-igunakan minimisasi se3ara langsung 4aktu

tem.uh -engan mem/erikan gangguan ke3il

se3ara /ertaha. .a-a lintasan sinar gelom/ang

6Um -an Thur/er0 ">


8/21

menja-i le/ih ke3il0 -ata a priori terse/ut

a-alah mo-el ke3e.atan "D gelom/ang P -i

/a4ah Gunung Guntur yang -ikerjakan -engan

meto-a leastsquareoleh !ugraha 6+##,72

IN*ERSI DATA SINTETIK

In9ersi -ata sintetik -imaksu-kan untuk

mengetahui kemam.uan teknik in9ersi

6simulated annealing7 untuk merekonstruksi

anomali atau ke3e.atan mo-el sintetik yang

-i/uat2 Parameter yang -igunakan -alam

in9ersi -ata sintetik a-alah se/agai /erikut :5 1aktu tem.uh o/ser9asi yang -igunakan

a-alah 4aktu tem.uh yang -i.eroleh -ari

forward modelling #ray tracing$ nilai

ke3e.atan mo-el sintetik25

*atas minimum -an maksimum /ilanganrandoma-alah E +# F -ari mo-el a priori

6mo-el ke3e.atan "D oleh !ugraha0 +##,75 BTem.eraturC a4al a-alah "5 Iterasi -ilakukan sam.ai "### atau

tem.eratur akhir "#5$

5 Penurunan BTem.eraturC -ilakukan -engan

formula Ti"#2>>JTi0 -imana i a-alah iterasi2

Algoritma simulated annealing untuk

.emo-elan ke3e.atan yang -igunakan -alam

tugas akhir ini terlam.ir2

Hasil in9ersi -ata sintetik -engan simulated

annealingmenunjukkan hasil yang men-ekati

-engan mo-el sintetik0 /egitu juga

menghasilkan selisih 4aktu tem.uh o/ser9asi

-engan 4aktu tem.uh kalkulasi yang

minimum -engan error R&S a-alah %0+2"#58

-etik0 hal ini -a.at -ilihat -i gam/ar $2

IN*ERSI DATA LAPANGAN

In9ersi -ata la.angan -ilakukan -engan

menggunakan koor-inat sum/er gem.a0koor-inat seismograf0 -an juga -igunakan

/atas minimum -an maksimum .en3arian

/ilangan random yang sama -engan mo-el

sintetik0 akan teta.i -ata 4aktu tem.uh

o/ser9asi yang -i.akai -alam in9ersi -ata

la.angan a-alah -ata 4aktu tem.uh

gelom/ang P -i Gunung Guntur2 Parameter

lain yang -igunakan -alam in9ersi -ata

la.angan sama -engan .arameter yang

-igunakan -alam in9ersi -ata sintetik2 Hasil

yang -i.eroleh a-alah selisih 4aktu tem.uh

o/ser9asi -engan 4aktu tem.uh kalkulasi yang

mem.unyai nilai minimum -an error R&S

a-alah #28"$ -etik2 Hasil terlam.ir .a-a

gam/ar ,2

ANALISIS HASIL PEMODELAN

Ana&i+i+ Wakt" T%',"h R%+i-"a&

Hasil in9ersi -engan simulated annealing

mem/erikan 4aktu resi-ual 6to/s5t3al7 yang

minimum0 /egitu juga -engan errorR&S yang

-ihasilkan28rrorR&S yang -ihasilkan -engan

menggunakan meto-a simulated annealing

le/ih minimum0 misal jika -i/an-ingkan

-engan mo-el "D yang -i/uat -engan meto-a

leastsquare 6gam/ar %72

P%r(an-in)an -%n)an To'o)ra' S%i+'ik

Hasil .emo-elah struktur ke3e.atan

gelom/ang P -i /a4ah Gunung Guntur

menggunakan meto-a simulated annealing

menunjukkan a-anya .enurunan nilai

ke3e.atan atau anomali negatif .a-a

ke-alaman % "# km -ari titik nol 6$ km -i

atas .ermukaan laut70 hal ini mungkin

-ise/a/kan oleh a-anya konsentrasi magma

.a-a ke-alaman terse/ut2 Hasil in9ersi -engan

simulated annealing ini kemu-ian

-i/an-ingkan -engan tomogram seismik

gelom/ang P yang .ernah -i/uat .a-a.enelitian se/elumnya oleh !ugraha .a-a

tahun +##,2 Dari inter.retasi tomogram yang

-ilakukan oleh !ugraha .a-a tahun +##,

anomali negatif rata5rata terja-i .a-a

ke-alaman % "# -ari titik nol 6$ km -i atas

.ermukaan laut7 sehingga -a.at -ikatakan

.emo-elan struktur ke3e.atan gelom/ang P -i

/a4ah Gunung Guntur sesuai -engan

tomogram seismik gelom/ang P yang .ernah

-i/uat .a-a stu-i se/elumnya 6gam/ar


9/21

-ise/a/kan oleh a-anya konsentrasi magma

.a-a ke-alaman terse/ut2

DA.TAR PUSTAKA

"2 *usetti0 (20 +##,0 Simulated annealing

overview02 htt.:4442geo3ities23om

fran3or/usetti sa4e/2.-f2

+2 Gran-is0 H20 +##80 !nversi eofisi'a #:-

&;$0 Diktat0 '-isi ke5"0 Institut Teknologi

*an-ung0 *an-ung2

82 Igu3i0 &20 Ishihara0 K20 Suantika0 G20

Sugan-a0 O2K20 ">>;0


10/21

Ke3e.atan

.er la.isan

Data Sintetik

6km-etik7

Ke3e.atan .er

la.isan hasil

in9ersi

Simulated

@nnealing

6km-etik7

)a.isan I 80" 80#>,$

)a.isan II 808 808$+,

)a.isan III 80, 80$,#>

)a.isan I@ +0> +0;>%

kecepatan gel p.doc

Documents