Second Vertical Derivative (SVD) pada Metode Gravitasi gak bisa dipakai buat identifikasi struktur?

Pada tulisan kali ini saya akan sedikit membahas hal yang lebih teknis berkaitan dengan bidang keilmuan yang saya pelajari sekarang. Bagi teman-teman geophysicist atau yang masih berjuang untuk jadi geophysicist, terutama bagi yang telah menyelesaikan mata kuliah Metode Gravitasi dan Magnet (mungkin nama mata kuliah di kampus masing-masing beda-beda ya) istilah Second Vertical Derivative (SVD) merupakan sesuatu yang sudah tidak asing lagi bukan?

SVD adalah teknik yang digunakan untuk mendelineasi anomali pada data gravity (anomali Bouguer), teknik ini banyak digunakan karena kemampuannya dalam memperjelas data jika dibandingkan data anomali Bouguer itu sendiri yang biasanya cenderung smooth.

Intermeso

Sedikit intermeso mungkin. Pada november 2020 lalu, saya menerima chat dari teman ketika Kerja Praktek dulu di Pusat Survei Geologi, Bandung. Teman saya ini masih mahasiswa geofisika juga, tapi beda kampus. Intinya di chat itu teman saya ini mau persiapan untuk Seminar KP dan minta tolong kepada teman-teman KP-nya (salah satunya saya) untuk me-review hasil kerjanya. Kebetulan topik yang diambil itu merupakan metode gravity. Maka diaturlah jadwal untuk simulasi presentasi. Selesai presentasi kami berdiskusi kecil, dan pada satu momen dia bilang "... tapi ya kata Pak Grandis SVD gak bisa di pake buat struktur" (kurang lebih seperti itu redaksinya). Kalimat ini yang membuat saya terheran-heran, hasil dari diskusi pun tidak mendapatkan jawaban. Kenapa kok bisa muncul statement demikian, bahwa SVD yang umum dipakai untuk identifikasi struktur geologi justru dinyatakan sebaliknya. Pada awal Desember lalu pun saya diminta oleh adik angkatan untuk sharing mengenai analisa derivative ini. Namun pada saat itu masih pada kondisi belum menemukan jawaban terkait pertanyaan tadi. 

Sudah guratan takdir di semester 7 itu saya jadi asisten laboratorium geofisika untuk metode gravity dan magnet, diakhir semester (seperti biasanya) waktunya mengevaluasi laporan praktikan dan segala macamnya. Saya coba buka-buka kembali file-file pdf yang pernah di download dulu, buka D:\References\Journals\Metode Geofisika\Gravity dan terhenti pada file Sumintadireja, Prihadi(2018)_A Note on the Use of Second Vertical Derivative (SVD) of Gravity Data with Reference to Indonesian Cases. Hmmm... kalau tidak salah pdf ini pernah saya pakai gambarnya buat referensi di laporan awal praktikum dulu - semester 5. Dasar praktikan download jurnal cuma buat referensi di lapaw doang wkwkwk. Dan pada akhirnya Alhamdulillah dapat sedikit pencerahan.

Kurang lebih seperti itu hal yang melatarbelakangi tulisan ini, saya coba ceritakan kembali apa yang ditulis oleh Pak Prihadi, dkk. secara singkat.

SVD

Second Vertical Derivative berfungsi untuk meng-enhance fitur yang kurang tampak pada data gravity, gradien yang tinggi bisa saja berasosiasi dengan dengan perubahan sifat fisis yang kontras ataupun sebaliknya. Dengan begitu biasa digunakan untuk mendelineasi sumber anomali. SVD merupakan komponen vertical dari gz, dan dapat diperoleh dari perhitungan horizontal gradien berdasarkan persamaan Laplace.

Kriteria Bott dalam menginterpretasikan SVD

Martin Harold Phillips Bott mengusulkan kriteria untuk menginterpretasikan anomali negatif pada data gravity berdasarkan magnitudo relatif dari SVD - dibentuk semacam penampang 1 D.

Gambar 1. Respon SVD untuk anomali negatif berupa (a) cekungan sedimen dan (b) granit pluton (Sumintadireja, 2018) 

• g''max > g''min , maka sumber anomali berupa cekungan sedimen dengan tepian miring ke dalam.
• g''max < g''min , maka sumber anomali berupa granit pluton dengan tepian miring ke luar.

Adopsi kriteria Bott dalam menginterpretasikan SVD untuk patahan 

Kasusnya di Indonesia - khususnya, kriteria Bott ini diadopsi untuk menentukan jenis patahan. Fitur anomali yang ditunjukkan pada gambar di atas diadopsi dengan hanya mempertimbangkan satu sisi saja (menjadi model half-basin atau half-pluton) kemudian ditinjau dari magnitudo relatifnya.

• g''max > g''min , mengindikasikan normal fault dengan dip mengarah ke bagian anomali rendah.
• g''max < g''min , mengindikasikan reverse fault yang naik ke bagian anomali rendah.
• g''max = g''min , mengindikasikan strike-slip fault.

Ketiga kriteria ini yang sering digunakan di kalangan mahasiswa. Sekarang coba kita lihat pada gambar 2a-d, dan gambar 3. Pada gambar 2 ditunjukkan respon SVD untuk berbagai skema perbedaan densitas dan arah dip. Gambar 2a dan 2c mempunyai skema densitas yang sama namun memiliki arah dip yang berlawanan, begitu pula untuk 2b dan 2d. Tinjau setiap profil dari kiri ke kanan, magnitude relatif dari SVD akan menunjukkan nilai positif terlebih dahulu apabila terjadi perubahan densitas dari yang lebih tinggi ke densitas yang lebih rendah, berlaku sebaliknya. Sedangkan arah dip ditunjukkan oleh perbandingan antara magnitude maximum dan minimum. Meskipun demikian hal yang harus menjadi catatan adalah dengan diketahuinya kontras densitas dan arah dip, kita tetap saja tidak dapat mengetahui displacement yang terjadi - apakah hanging wall-nya itu relatif naik atau turun terhadap foot wall.

Gambar 2. Skema hubungan antara kontras densitas dan arah dip terhadap SVD (Sumintadireja, 2018)

Gambar 3 merupakan model cekungan sedimen yang mempunyai kedalaman yang berbeda, tampak pada gambar 3a nilai anomali Bouguer berubah secara gradual, namun hal ini sulit dibedakan pada SVD. Apabila kita bandingkan gambar 1a dan gambar 3b kurva SVD memiliki kemiripan dimana ia menunjukkan respon yang signifikan pada batas-batas sumber anomali.

Gambar 3. Model cekungan sintetis dengan kedalaman yang berbeda, dari atas kebawah: peta anomali, profil anomali yang memotong bagian tengah zona anomali, dan model (a) anomali Bouguer dan (b) SVD (Sumintadireja, 2018)

Limitasi

Setelah kita amati bahwa SVD mempunyai limitasi dan hanya dapat digunakan untuk melihat kontras densitas dan juga arah dip. Sedangkan untuk identifikasi patahan yang kompleks tidak dapat dilakukan melalui SVD karena keterbatasannya untuk mengidentifikasi displacement yang terjadi - apakah ia naik atau turun. Anomali dibawah permukaan yang kompleks dan saling overlap akan menghasilkan suatu nilai resultan yang terukur sebagai anomali Boguer, teknik analisa berbasis gradien menggunakan nilai resultan ini tanpa memisahkan sumber-sumber anomali (regional dan residual) terlebih dahulu.

Kesimpulan

SVD masih dapat digunakan selama mempertimbangkan limitasi pada teknik ini. Berikut saya coba buatkan diagram alur berpikir... (Entahlah saya gak nemu istilah yang pas, alur kerja atau apalah..)

untuk melakukan interpretasi menggunakan SVD dengan mempertimbangkan limitasi teknik ini.

Dengan mengambil perspektif 1 D berupa penampang SVD

• I.a -> Perubahan densitas dari yang lebih tinggi ke densitas rendah dengan dip mengarah pada densitas yang lebih rendah.
• I.b -> Perubahan densitas dari yang lebih tinggi ke densitas rendah dengan dip mengarah pada densitas yang lebih tinggi.
• II.a -> Perubahan densitas dari yang lebih rendah ke densitas tinggi dengan dip mengarah pada densitas yang lebih rendah.
• II.b -> Perubahan densitas dari yang lebih rendah ke densitas tinggi dengan dip mengarah pada densitas yang lebih tinggi.

Mungkin sekian cerita pendek geofisika kali ini, kalau seandainya ada kritik dan saran terlebih berkaitan dengan kontennya bisa sampaikan saja langsung di kolom komentar, atau via email. Mohon maaf apabila banyak kekurangan. Sekian, terima kasih.

Reference

Sumintadireja, Prihadi., Dahrin, D., and Grandis, H. (2018). A Note on the Use of Second Vertical Derivative (SVD) of Gravity Data with Reference to Indonesian Cases. Journal of Engineering and Technological Sciences 50(1): 127-139