Penjelasan Lengkap Mikroseismik HVSR, Fungsi dan Penerapannya

Pengertian Mikroseismik

Mikroseismik adalah metode geofisika yang memanfaatkan getaran alami dengan amplitudo rendah. Amplitudo rendah dari tanah tersebut timbul karena peristiwa alam (angin, gelombang laut) ataupun karena perbuatan manusia (kendaraan atau orang berjalan), yang dapat menggambarkan kondisi geologi dekat permukaan area penelituian. Hasil pengukuran dari metode mikroseismik bisa menunjukkan sifat getaran dalam berbagai jenis lapisan tanah. Paramater yang digunakan ialah frekuensi natural dan amplifikasi. Dengan dua parameter tersebut bisa terdeteksi daerah yang rentan terhadap goncangan.

Menurut (Mirzaoglu et al., 2003), Mikroseismik adalah getaran tanah dengan amplitudo pergeseran sekitar 0,1-1 μm dan amplitudo kecepatan 0,001 cm/s sampai 0,01 cm/s. Mikroseismik dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yakni berdasarkan rentang periodenya. Jenis pertama adalah mikroseismik periode pendek dengan periode kurang dari 1 detik. Jenis kedua adalah mikroseismik periode panjang dengan periode lebih dari 1 detik. Penentuan panjang periode juga terpengaruhi dengan targetnya, semakin dalam target maka periode yang digunakan ialah lebih dari 1 detik.

Definisi HVSR

Menurut Nakamura (1989), Metode HVSR ditemukan oleh ilmuan Jepang bernama Nogoshi & Igarashi pada tahun 1971. Dengan metode ini dapat digunakan untuk mengestimasi frekuensi natural dan amplifikasi geologi setempat dari data mikroseismik. 

Metode HVSR adalah metode membandingkan spektrum komponen horizontal terhadap komponen vertikal dari gelombang mikroseismik. Metode ini pertama kali diperkenalkan oleh Nogoshi dan Iragashi yang menyatakan adanya hubungan antara perbandingan komponen horizontal dan vertikal, yang kemudian disempurnakan oleh Nakamura yang menyatakan bahwa, “Perbandingan spektrum H/V sebagai fungsi frekuensi berhubungan erat dengan efek tapak lokal untuk gelombang S (shear)”. Menurut Konno and Ohmachi (1998), mikroseismik sebagian besar terdiri atas gelombang permukaan.

Persamaan Matematis HVSR

HVSR adalah metode yang membandingkan spektrum horizontal dan vertikal yang dapat berfungsi mengetahui karakteristik jenis tanah pada area penelitian melalui informasi tentang nilai frekuensi natural dan amplifikasi. Salah satu aplikasi metode ini adalah estimasi tingkat kerentanan tanah terhadap bahaya gempa bumi yang bisa terjadi kapan saja karena bersifat secara tiba-tiba.

Pada metode HVSR akan diperoleh 3 komponen yang sangat penting. 3 komponen tersebut ialah komponen horizontal barat timur, horizontal utara selatan dan komponen vertikal. Ketiga komponen tersebut lalu dibuat menjadi perbandingan 2 komponen. Dengan cara melakukan penggabungan kedua data horizontal (barat timur dan utara selatan). Penggabungan 2 komponen ini biasanya dilakukan berdasarkan kaidah Phytagoras dalam fungsi frekuensi. Lalu penggabungan komponen horizontal dibagi dengan komponen vertikal, seperti ditunjukan pada persamaan matematis sebagai berikut:

R=√(〖HEW〗^2+〖HNS〗^2 )/V

dengan :

R : spektrum rasio HVSR

HEW : spektrum komponen horisontal barat-timur

HNS : adalah spektrum komponen horisontal utara-selatan

V : adalah spektrum komponen vertikal.

Dengan persamaan matematis di atas maka akan diperoleh spektrum rasio HVSR. Spektrum itu memiliki panjang rekaman sesuai dengan hasil data lapangannya. Panjang rekaman akan memuat berbagai informasi spektrum dari berbagai sinyal yang didapat. Sehingga harus dilakukan pemisahan sinyal. Sinyal yang dipakai hanya direntang 0,5 Hz hingga 20 Hz. Lebih dari 20 Hz maka dianggap sebagai noise. Setelah diperoleh sinyal alami bawah permukaan, maka akan dilakukan perhitungan H/V yang hasilnya adalah frekuensi natural dan amplifikasi, Nilai frekuensi natural diperoleh dari puncakan pertama pada kurva H/V. Sementara nilai amplifikasi diperoleh dari perhitungan H/V rata-rata panjang spektrumnya. Dengan demikian maka frekuensi natural disebut sebagai komponen vertikal dan amplifikasi disebut komponen horizontal.

Asumsi dari HVSR

Nakamura merumuskan sebuah fungsi transfer HVSR (horizontal to vertikal spektrum ratio) mikroseismik dengan mengasumsikan hal-hal berikut :

1. Lapisan permukaan yang berupa batuan lunak / soil tersebut merupakan lapisan horizontal semi tak hingga.
2. Mikroseismik tersusun atas berbagai jenis gelombang.
3. Pada batuan dasar komponen horizontal dan vertikal gerak partikel adalah sama.
4. Tidak ada penguatan komponen vertikal pada batuan lunak / soil.