ATURAN PERKULIAHAN
Toleransi keterlambatan perkuliahan 15 menit
Kehadiran Kehadir an tidak kurang kurang dari 75 %
Keterlambatan Keterlam batan penyerahan penyerahan tugas di nilai 0
Tidak ada tugas/quiz tugas/quiz susulan
Penilaian berdasarkan berdasarkan atas :
Kehadiran Kehadir an (5 %)
Praktikum Praktik um (20 %)
Tugas / PR + Quiz (20 (20 %)
UTS (25 %)
UAS + presentasi presentasi (30 %)
11 Des’ 08
11 Des’ 08
Tujuan Tujua n um umum um : me membe mberik rikan an pen penger gertia tian n ten tentan tang g me metod toda a gayaberat gayaber at dan magnetik yang meliputi pengambilan, pengambilan, pengolahan dan interpretasi data gayaberat dan magnetik
Pengertia Penger tian n ga gayab yabera eratt & mag magnet netik ik dal dalam am eksplo eks ploras rasii SD SDA A ser serta ta mem member berika ikan n con contoh toh‐ contoh aplikasi yang sudah dilakukan
Rapat massa dan susceptibilitas batuan
Prinsip dasar
Data acquisition
Teor eorii das dasar ar,, ano anomal malii ga gayab yabera erat, t, red reduks uksii gayaberat, gravimeter, gravimeter, operasi lapangan
Estimasi rapat massa dari gaya berat
Data processing Modeling & Interpretation 11 Des’ 08
Pemisahan Pemisa han reg region ional al res residu idual, al, kualitatif dan kuantitatif
Medan Meda n ma magn gnet et ut utam ama a magnetik
&
interp int erpret retasi asi
luar lu ar,,
anom an omal alii
11 Des’ 08
Data g observasi 1. 2.
Koreksi g observasi
3.
Anomali gayaberat
4. 5.
Prosesing lanjut
6.
Modeling & Interpretation
7. 8.
MODEL BUMI
9. 11 Des’ 08
Potential Theory in Grav Gravity ity and Magnetic Magnetic Appl Applicat ication ion , Blakely,, Richard.J, Blakely Richard.J, Potential Cambridge Univ. Press, 1995. Dobrin, Dobri n, M.B. M.B. & C.B. C.B. Savit, Savit, Introduction to Geophys Geophysical ical Prospecting , Prospecting , Mc. Graw Hill, 1988 Interpretation Theory in Applied Geophysics , Grant Gra nt,, F.S. and West, West, G.F., G.F., Interpretation McGraw‐Hill, Inc., 1965. Fundamentals als of Geop Geophys hysical ical Line Li nes, s, L. L.R. R. da dan n Ne Newr wric ick, k, R. R.T T., 20 2004 04,, Fundament Interpretation ,SEG Reynolds, Reyn olds, J.M., An Introduction to Applied and Environmental Geophysics , John Wiley and Sons Ltd., 1997. Schön, Sch ön, J.H J.H., ., Physical Physical Properties of Rocks : Fundamentals and Principles of Petrophysics , Pergamon, 1996. Sharma, Sharm a, P.V P.V., Environmental Environmental and Engineering Geophysics Geophysics , , Cambridge U niv. Press,, 1997. Press Geophysics cs , , ed. 2, Telford Te lford,, W.M., L.P. L.P. Geldart, dan R.E. Sheri Sheriff, ff, Applied Geophysi Cambridge Univ. Press, 1990. Journa Jou rnall / bul bullet letin in : AAPG AAPG,, The Leading Leading Edge, Edge, Geo Geoph physi ysical cal Prospec Prospectin ting, g, Geophysics.
1
METODE GAYABERAT / GRAVITY
Measures the spatial variations in the strength of of the the gravitational field of of Earth Earth
Lateral variations in density give rise to spatial variations in the field
METODE MAGNETIK
Measures the spatial variations in the strength or intensity of Earth's magnetic field
Lateral variations in magnetic susceptibi susceptibility lity and remanence give rise to spatial variations in the field
Suseptibilitas beberapa batuan dan dan mineral mineral (Reynolds, 1997)
Suseptibilitas beberapa batuan (Schön, 1996)
1
Glob Gl obal al geophysics : Structure of of the the Earth ⇒ geodynamics
APPLICATIONS ?
2
Explorat Expl oration ion Geophysics : Petroleum Mining
eo h sics sics ‐ structures that tra oil geophysics ‐ detection of of ore ore bodies
Geotechnical
& environmental geophysics
site investigations ‐ mechanical groundwater contaminant
properties and depth
studies ‐ depths, thicknesses studies ‐ detection, flow direction
2
Metoda gravity banyak digunakan dalam : Pekerjaan teknik, studi arkeologi, studi geologi regional,
kompensasi isostasi, monitoring vulkanologi. Eksplorasi mineral. Eksplorasi hidrokarbon. Walaupun mahal tapi lebih murah
ketimbang seismik dan digunakan juga dalam menyediakan data untuk kepentingan interpretasi seismik. Umumnya menyediakan metoda sekunder walaupun metoda ini
digunakan untuk detail anomali magnetik dan elektromagnetik sepanjang survey base metal yang terintegrasi. Dll.
Beberapa aplikasi metode time‐lapse microgravity
Dalam bidang perminyakan ?
Pemantauan aktivitas gunung api berupa pergerakan
Delineasi struktur
Identifikasi geometri reservoir, batuan induk, dan kemungkinan keberadaan hidrokarbon
magma dan deformasi permukaan Pemantauan am esan tana
an
nam a mu a a r
tanah
dan produksi minyak & gas bumi
1. Struktur geologi diperoleh dengan melakukan pemodelan anomali magnetik. 2. Sifat fisis batuan berdasarkan kema netan batuan misaln a yang digunakan untuk eksplorasi mineral dan juga untuk eksplorasi geothermal. 3. Umur serta posisi geografik batuan sewaktu diendapkan/pembekuan , misalnya dalam menentukan umur dan posisi geografik kerak samudera, endapan lava gunung api, dan endapan batuan sedimen.
Memprediksi dampak proses injeksi dalam peningkatan produksi
Pemantauan fluida reservoir akibat aktivitas injeksi
Hasil pengukuran metode magnetik
Prediksi pola pergerakan fluida antara sumur injeksi dan sumur produksi
Pemantauan proses produksi uap dan injeksi air pada reservoir panas bumi
Mem rediksi hetero enitas reservoir
Reposisi sumur injeksi untuk meningkatkan efisiensi penyapuan
Importance A.
B.
Gravity and magnetic are excellent low‐cost component High‐cost detail seismic 3D surveys and wildcat well can be concentrated in relatively small portion of a structure
C.
Well accepted to the environment
D.
Nearly no social conflict
3
A Historical Perspective
PRINSIP DASAR GRAVITY
Galileo Galilei (1590)
experiment benda jatuh bebas
Isaac Newton (1687)
Newton Law (establishment of theoretical oun a on, an
18th & 19th century
development of pendulum apparatus first global application in geophysics
Vening Meinesz (1928)
Shipborn gravity – measuring (world wide rec.)
11 Des’ 08
Gravity method in oil exploration
USE HIGHER RESOLUTION GRAVITY AND MAGNETIC DATA
1915 : Lorand von Eotvos (Hungaria) menggunakan torsion balance. 1920 : geologiwan Everetle DeGolyer menggunakan alat tsb di Amerika Serikat, dan berhasil menemukan kubah garam Nash di Texas thn 1924. 1928 : First oil discovery (Nast Dome, Texas) Eotvos Torsion balance
PLAY IDENTIFICATION
TACTICS
Regional Reconnaisance
PROSPECT CAPTURE
Prospect identification and risk assessment
‐ Petroleum
1932
system
: Pendulum gravity‐measuring (Cleveland oil field, Texas)
analysis
1932‐1935 : Gravimeter with 0.1 mGal accuracy
Play analysis
1940
Establishing
Lease and G&G acquisition
PROSPECT EVALUATION
Prospect Risk
RESOURCE APPRAISAL
Asset
reduction Drill-site decision
RESERVOIR MANAGEMENT
Reservoir
deliniation and development Drill-site
performance monitoring Enhance
(less complex
decision
prospect)
( complex imaging)
recovery
Tectonostratigraphic
: Improvements gravimeter by Worden and LaCoste & Romberg
framework
exploration focus and G&G
Basin Modeling
expenditure Gibson, R.I. & Millegan, P.S.; 1998
USE HIGHER RESOLUTION GRAVITY DATA PLAY IDENTIFICATION GRAVITY UTILIZATION
GRAVITY RESOLUTION REQUIRED *
PROSPECT CAPTURE
PROSPECT EVALUATION
RESOURCE APPRAISAL
Isostatic residual Regional tectonic analisis Basin and depocenter enhancement Regional modeling Digital data integration (with remote sensing, etc)
Semiregional structural / stratiigraphic modeling Target-spesific enhancements Layer stripping for improved delineation of exploration targets Sensitivity studies tied to density and lithology
Detailed, integrated 2D / 3D modeling (with seismic horizons, density, and velocity information) Porosity / pressure prediction Salt edge / base determination Enhanced velocity analysis
Integrated 3D rock properties and velocity modeling Integrated depth migration (pre-or poststack) Borehole gravityremote porosity detection Detection of shallow hazards
Time-lapse precision gravity
1 – 5 mGal 2 – 20 km wavelength Continental grids, satelite gravity, airborne gravity
0.2 –1 mGal 1 – 5 km wavelength Conventional marine and land surveys
0.1 – 0.5 mGal 0.5 –2 km wavelength High-resolution land and marine surveys
0.1 – 0.5 mGal 0.2 –1 km wavelength 0.01 – 0.005 mGal (borehole) High-resolution land, marine, and gradiometer surveys
0.02 –0.1 mGal 1 – 5 years
USE HIGHER RESOLUTION MAGNETIC DATA
RESERVOIR MANAGEMENT
Integrated reservoir characterization
PLAY IDENTIFICATION
MAGNETIC UTILIZATION
Borehole gravity
MAGNETIC RESOLUTION REQUIRED *
PROSPECT CAPTURE
PROSPECT EVALUATION
RESOURCE APPRAISAL
Regional depth to magnetic basement Regional tectonic analysis Euler deconvolution Curie point analysis
Detailed basement Detailed, integrated interpretation 2D/3D modelingDetailed fault and faulting, basement lineament analysis structure, volcanic, Delineation of salt edges, and volcanics, salt, sediment timing and “Depth slicing” and shale lineament analysis Sedimentary magnetic analysis
Detailed 2D / 3D modeling inversion Integrated depth migration (preor postack) Magnetostartigraphy
20 km spacing 5 – 8 km grid 1 –5 nT Continental grids, older surveys
2 – 5 km spacing 1 - 2 km grid 0.5 –2 nT Modern digital surveys, marine surveys, digitized older analog surveys
0.25 –0.5 km spacing 0.1 –0.5 nT High-resolution, low-altitude surveys Borehole magnetometer
0.5 - 1 km spacing 0.1 –0.5 nT High-resolution, lowaltitude surveys
RESERVOIR MANAGEMENT
None published
* Typical required resolution; needs to be tailored to source depth and signal strength Gibson, R.I. & Millegan, P.S.; 1998
Gibson, R.I. & Millegan, P.S.; 1998
1
Gravity ?
Gravity ?
Gravity
Gayaberat
Gravis
Heavy
Gravimetry
Measurement of gravity
Nilai gravity tidak tetap, dia berubah ubah di setiap tempat yg diakibatkan oleh : Perbedaan
lintang Perubahan akibat ketinggian permukaan asang suru Perubahan densitas di setiap tempat Dll
Parameter fisika yang terukur : Densitas ( )
1 Gal = 1 cm/det 2 = 10-2 m/det2
Dari segi ilmu Gravity merupakan ilmu yang mempelajari percepatan gravitasi bumi yang didasarkan pada hukum tarik menarik Newton Dari segi metode Gravity merupakan metode eksplorasi geofisika yang didasarkan atas adanya anomali medan gravitasi bumi akibat adanya variasi sifat densitas batuan secara lateral
Satuan gayaberat dalam satuan internasional (SI)
adalah m/det2
Pengukuran percepatan gayaberat pertama
dilakukan oleh Galileo dalam eksperimennya di Pisa, sehingga untuk menghormati Galileo satuan dalam survei gayaberat digunakan satuan Gal
1 Gal = 1 cm/det2 = 10‐2 m/det2
HUBUNGAN ALAT & HARGA ANOMALI Besar anomali dlm Gravity 4D
dlm orde 0.010 mGal ( 10 Gal)
1 mGal =
10-3
Gal
1 Gal = 10-3 mGal = 10-6 Gal = 10-8 m/det2 (SI)
Contoh : - Kasus air tanah dan Subsidence > 15 Gal - Kasus reservoir hydrocarbon > 25 Gal (contoh di Indonesia : s/d 150 Gal atau 0.150 mGal) - Kasus reservoir panas Bumi > 25 Gal ( contoh di Indonesia : s/d 100 Gal atau 0.100 mGal)
Gravimeter tipe G LaCoste & Romberg
cukup (banyak di Indonesia sensitivitas 10 Gal atau 0.010 mGal)
2
Hukum gravitasi universal F Benda jatuh ke bumi diakibatkan oleh gaya tarik menarik antara benda tersebut dengan bumi. Gaya tarik menarik tsb, secara teori gravitasi ditemukan oleh ahli ilmu pengetahuan abad 17 : Sir Isaac Newton, dituangkan dalam bukunya “Principia Matematica”
F F
F
m1 . m2
F
r 2
G
m1 . m2 2
r
Henry Cavendish di Cambridge, Inggris, 1798, menggunakan torsion balance untuk menghitung G
Percobaan Cavendish didasarkan pada penyimpangan cahaya pantulan dari dua buah massa yang digantung akibat didekati oleh dua massa lainnya.
m1 . m2
G = 7.54x10 -8 cgs unit
r 2
Dasar : hasil pengamatan pergerakan bintang
Percobaan Heyl dan Ahrzannowski (1942) : G = 6.673x10 -8 cgs unit
Persamaan gaya gravitasi (F): Persamaan gravitasi Newton menjadi :
F
F
G
m1 . m2
F
G
m1 . m2 r 2
r 2
F
Persamaan percepatan gravitasi ( g ): Jika terdapat dua titik massa m 1 dan m2 yang terpisah oleh jarak r, maka akan bekerja gaya interaksi pada kedua benda tersebut sebesar F.
Bumi tidaklah bulat sempurna, dan bumi mengalami rotasi.
Bentuk rata-rata bumi yang sebenarnya didekati oleh geoid / mean sea level. Sedangkan bentuk pendekatan bumi secara teoritik adalah oblate spheroid ( sdh memperhitungkan sifat rotasi).
g
F m1
G
m2 2
r
Ba aimana hubun an antara erce atan gravitasi dengan densitas ?
Spheroid referensi (g lintang) diberikan oleh persamaan GRS67 (Geodetic Reference System 1967) :
g ( ) dengan
978031.8 1 0.005304 sin 2
0.0000059 sin 2 2
adalah sudut lintang dalam radian
3
m
V .
g
G
V . 2
r
Efek geometri benda anomali
g Mass = vol ume x density
Gravity Anomaly 3D
gravity anomaly g(x,y,z)
Gravity di permukaan (x,y,z) akibat sub-surface sources ( , , ):
∞∞ ∞
Δ ρ (α , β ,γ )( z −γ )
Δ g ( x, y, z ) =
d α .d β .d γ
2 2 2 0−∞−∞ ( x −α ) + ( y − β ) + (z −γ ) Convolution K (Green function) and
:
Δ g ( x, y, z ) = K ( x, y, z )*Δρ ( x, y, z )
P(x,y,z) y dv=d α dβ dγ
x z
What is gravity anomaly g
(+)
X (m or km)
Observed Gravity : gobs = g0 + g2 g0 = G (m0/r02) g2 = G
(m2/r22)
g
Δρ(+)
effect of m0 (assumed as point mass) effect of m2 (as anomaly) m
V .
g=V2 ( 2- 0) / r22 = V2
/ r22
=
2- 0
Gravity anomaly is direct proportional with density contrast and Green’s function
4
What is gravity anomaly (-)
g
X(m or km)
g
Δρ(-)
g=V2 ( 2- 0) / r22 = V2
/ r22
=
2- 0
Gravity anomaly is direct proportional with density contrast and Green’s function
Scintrex AutoGrav CG-5
Graviton
Keunggulan : 1. Sistem Bacaan digital Penuh 2. Dapat melakukan Levelling Sendiri 3. Akurasi Tinggi 0.5μGal 4. Automatic Lock Spring system 5. Repeatibility yang tinggi 6. Sebelum Level Alat tidak dapat Membaca
Keunggulan : 1. Sistem Bacaan digital 2. Akurasi Tinggi 1 – 5 μGal Gravimeter Lacoste&Romberg Tipe G dilengkapi Alliod Sistem
3. Repeatibility yang tinggi
4D MICRO-GRAVITY DATA ACQUISITION
Keunggulan : 1. Sistem Bacaan digital Penuh 2. Dapat melakukan Levelling Sendiri 3. Akurasi Tinggi 1μGal 4. Automatic Lock Spring system 5. Sebelum Level Alat tdk dpt Membaca
Gravimeter Lacoste& Romberg Tipe G dilengkapi Sistem Feedback faktor dan Interface Komputer untuk mengamati perubahan Tide
Gravity Measurement
Pembacaan dg sistem digital
Gravimeter LaCoste & Romberg dg sistem pembacaan digital
5
Gravity instrument 1998
2000
2002
26 μGal
12 μGal
4 μGal
Survey repeatability [standard deviation]
A-10 ABSOLUTE GRAVIMETER
Offshore gravity and subsidence Monitoring: • Measure changes in the gravity field a t the seafloor using relative gravimeters • Measure seafloor subsidence using relative water pressure • Reference stations outside the field
A-10 deployed in Alice Springs, Australia, 2003. (+30C)
A-10 deployed in Prudhoe Bay, Alaska, 2003. (-40C)
A-10 deployed near Tucker Snow-cat in Prudhoe Bay, Alaska, 2002. The tent will be used as a wind block. (-20C)
Gravimeter
6
Magnetic method Equipments : Magnetometer Geometric G.586 ENVIMAG Magnetometer (Total field)
7
ANOMALI GAYABERAT BOUGUER 11 Des’ 08
Variasi gravity disetiap titik dipermukaan bumi dipengaruhi oleh berbagai faktor :
Lintang
Ketin ian
Topografi
Pasang surut
Variasi densitas bawah permukaan
1. Koreksi Drift (Apungan) 2. Koreksi Earth Tide (Pasang Surut) 3. Koreksi Latitude (Lintang) 4. Koreksi Terrain (Medan) . ore s
ree
r
ara e as
6. Koreksi Bouguer
Anomali gayaberat Bouguer lengkap : CBA = gobs – gn + FAC – BC + TC
Kalibrasi dilakukan dengan pertimbangan bahwa konstanta pegas dari suatu gravimeter berubah terhadap waktu. Kalibrasi ini adalah suatu proses untuk mendapatkan hasil pembacaan dalam mGal yang sesuai dengan standard awal atau untuk mendapatkan tingkat ketelitian yang sesuai engan on s awa grav me er erse u . Besarnya faktor kalibrasi adalah:
Δgobs = ΔgR =
FKK
=
Δ g obs Δ gR
selisih pembacaan hasil obspd St.1 danSt.N selisih St.1 dan St.N referensi(diketahui)
1
Koreksi apungan akibat adanya perbedaan pembacaan gravity dari stasiun yang sama pada waktu yang berbeda, yang disebabkan karena adanya guncangan pegas alat gravimeter selama proses transportasi dari satu stasiun ke stasiun lainnya.
Contoh koreksi apungan (drift) : harga gravity di Base Station
mGal Drift pd
Untuk menghilangkan efek ini, akusisi data didesain dalam suatu rangkaian tertutup, sehingga besar penyimpangan tersebut dapat diketahui dan diasumsikan linier pada selang waktu tertentu (t).
drift
=
gn
− g1
tn
− t1
(t n
Drift pd
12.40
8.10
− t1 )
16.35
12.40
16.35
Waktu (jam)
Besarnya koreksi drift pada masing-masing titik pengukuran Dn
=
tn − t 1 t N − t 1
(G N − G ) 1
titik 1 dan N : titik awal dan akhir yang sama (titik base) Dn = besarnya koreksi drift pada stasiun ke-n. tn = waktu pembacaan pada stasiun ke-n. t1 = waktu pembacaan pada stasiun base (awal looping). tN = waktu pembacaan pada stasiun base (akhir looping). G1 = Pembacaan gravitimeter (sudah terkoreksi tidal) pada stasiun base (awal looping). GN = Pembacaan gravitimeter (sudah terkoreksi tidal) pada stasiun base (akhir looping).
Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan efek gravity benda-benda di luar bumi seperti matahari dan bulan.
Koreksi drift selalu dikurangkan thd pembacaan gravimeter
g std = g st − Dn g std
gst
: nilai gayaberat terkoreksi tidal dan drift. : nilai gayaberat terkoreksi tidal.
Koreksi tidal dilakukan dengan cara mengukur nilai gravitasi di stasiun yang sama (base) pada interval waktu tertentu Kemudian di plot pada grafik, persamaan dari grafik yang dihasilkan kemudian digunakan untuk . Koreksi ini selalu ditambahkan pada pembacaan gayaberat.
g st
= gs +
Contoh : Stasion Waktu Pembacaan (mGal) L.51
9.30
1375.257
Tidal (mGal) 0.075
Pembacaan terkoreksi : 1375.257 + 0.075 = 1375.332 mGal
t
gst = pembacaan gayaberat dalam satuan terkoreksi tidal. gs = pembacaan gayaberat dalam satuan gayaberat.
2
Koreksi Pasang Surut Gayaberat (Tide) dapat diperoleh melalui : a. Pengamatan gayaberat secara kontinyu di satu titik (Tide Gravity Observation) b. Perhitungan dengan menggunakan Persamaan Longman ( 1959) c. Perhitungan dengan persamaan Bruccek
Tide Correction observation with gravitymeter Scintreks CG 3 and teoritical c al cu la ti on w it h L on gm an and Brucek formula in Rantau area 22 – 23 Nov 2002.
0.2
4:4 8 -0.05 -0.1
T im e
Tide (Volt)
Tim e
Tide (mGal)
No
T im e
Tide ( Vo lt )
T im e
1
6:00
-0.12
6:00
-0.038
54
14:50
0.44
14:50
0.141
2
6:10
-0.14
6:10
-0.046
55
15:00
0.43
15:00
0.137
3
6:20
-0.17
6:20
-0.054
56
15:10
0.41
15:10
0.133
4
6:30
-0.19
6:30
-0.06
57
15:20
0.39
15:20
0.126
5
6:40
-0.20
6:40
-0.066
58
15:30
0.37
15:30
0.118
6
6:50
-0.22
6:50
-0.071
59
15:40
0.35
15:40
0.112
7
7:00
-0.23
7:00
-0.075
60
15:50
0.32
15:50
0.104
8
7:10
-0.25
7:10
-0.079
61
16:00
0.29
16:00
0.095
7::
- .
7::
- .
10
7:30
-0.26
7:30
-0.083
63
16:20
0.24
16:20
0.076
11
7:40
-0.26
7:40
-0.084
64
16:30
0.21
16:30
0.067
12
7:50
-0.26
7:50
-0.084
65
16:40
0.18
16:40
0.059
13
8:00
-0.26
8:00
-0.083
66
16:50
0.15
16:50
0.048
14
8:10
-0.25
8:10
-0.081
67
17:00
0.12
17:00
0.039
15
8:20
-0.24
8:20
-0.078
68
17:10
0.09
17:10
0.03
16
8:30
-0.23
8:30
-0.074
69
17:20
0.07
17:20
0.021
17
8:40
-0.22
8:40
-0.07
70
17:30
0.03
17:30
0.011
18
8:50
-0.20
8:50
-0.066
71
17:40
0.01
17:40
0.002
19
9:00
-0.19
9:00
-0.06
72
1 7:5 0
- 0. 02
17 :5 0
- 0. 00 7
20
9:10
-0.17
9:10
-0.054
73
1 8:0 0
- 0. 05
18 :0 0
- 0. 01 6
:
. 7
:
Tide (mGal)
.
Efek gravity bulan di titik P pada permukaan bumi diberikan oleh persamaan potensial berikut ini :
Tide Observation April 1 2006
0.15 l l a 0.1 G i l i m 0.05 n i e d 0 i T
No
Time
7:12
9:36
5
12:0 0
4
14:24
3
16:4 8
2
y = 149.48x - 332.16x + 263.12x - 87.899x + 11.108x - 0.2791
19 :
Um
3 ⎤ c ⎞ ⎡ ⎛ 1 ⎞ ⎡ 1 ⎤ = G(r )⎛ ⎜ ⎟ ⎢3⎜ − sin 2 δ ⎟ ⎢ − sin 2 φ ⎥ − sin 2φ sin δ cos t + cos 2 φ cos 2 δ cos 2 t ⎥ ⎝ R ⎠ ⎣ ⎝ 3 ⎠ ⎣ 3 ⎦ ⎦
φ= lintang,
δ = deklinasi, t = moon hour angle, c = jarak rata-rata ke bulan.
Bumi lebih mendekati bentuk spheroid, sehingga digunakan spheroid referensi sebagai pendekatan untuk muka laut rata-rata (geoid) dengan mengabaikan efek benda diatasnya. Spheroid referensi (g lintang) diberikan oleh persamaan GRS67 (Geodetic Reference System 1967) : g(φ) = 978031.8 1 + 0.005304 sin2 φ + 0.0000059sin2 2φ dengan
φ
)
adalah sudut lintang dalam radian
3
Bentuk bumi mendekati bentuk speroidal yang menggelembung di ekuator dan flatten di kutub :
f = (Re – Rp)/Re = 1/298.25 Geoid adalah suatu permukaan ekuipotensial yg dianggap sebagai muka laut rata-rata dimana adanya efek elevasi di daratan, depresi di lautan, dan efek
Koreksi ini diterapkan sebagai akibat dari adanya pendekatan Bouguer. Bumi tidaklah datar tapi berundulasi sesuai dengan topografinya. Hal ini yang bersifat mengurangi dalam imp e ouguer Anoma y , se ingga a am penerapan koreksi medan, efek gravity blok-blok topografi yang tidak rata harus ditambahkan terhadap SBA.
variasi rapat massa diperhitungkan dalam prosesing data gravity. Geoid adalah salah satu bentuk pendekatan bumi dengan suatu bidang yang mempunyai nilai potensial yang sama.
15
16
Hammer chart
M
1 L
14
untuk menghitung koreksi medan
2 3
K
J
13
SBA = FAA − BC
4
Koreksi pengaruh ketinggian terhadap medan gravitasi bumi, yang merupakan jarak stasiun terhadap spheroid referensi.
5 6
11 10
TC
9 = 0 ,04191
8
7
ρ ⎛ ⎞ ⎜ r 2 − r 1 + r 12 + z 2 − r 2 2 + z 2 ⎟ n ⎝ ⎠
Besarnya faktor koreksi (Free Air Correction / FAC) untuk daerah ekuator hingga lintang 45 o atau -45o adalah –0,3085 mGal/m. Sehinga besarnya anomali pada posisi tersebut menjadi FAA (Free Air Anomali), yaitu:
FAA (R + h) = gobs
− g(R ) + 0,3085h
Koreksi udara bebas ini bernilai positif pada elevasi diatas permukaan laut dan bernilai negatif di bawah permukaan laut,
Koreksi Bouguer digunakan untuk memperhitungkan pengaruh massa batuan yang terdapat antara stasiun pengukuran dan permukaan laut/bidang datum yang tidak diperhitungkan pada koreksi udara bebas yang hanya mengkompensasi pengurangan nilai gravitasi yang disebabkan o e ertam a nya jara ari pusat massa umi. Koreksi Bouguer menghitung kelebihan tarikan gravitasi yang disebabkan oleh batuan dengan ketebalan tertentu (horizontal rock slab ), misalnya h meter dengan densitas batuan rata-rata ρ gr/cm3. Karena itu, koreksi Bouguer harus di kurangkan dari n ilai gravitasi di setiap stasiun pengukuran yang terletak diatas permukaan laut.
4
Koreksi ini dilakukan dengan menggunakan pendekatan benda berupa slab tak berhingga yang besarnya diberikan oleh persamaan:
BC
= 0 ,04185 h ρ
dengan h adalah elevasi dan
Anomali gayaberat Bouguer lengkap : g = gobs – gn + FAC – BC + TC gn : Gravity normal / teoritik (Geoid), FAC : Free air correction, BC : Bouguer correction, TC : Terrain correction.
CBA
ρ
adalah massa jenis.
Anomali gayaberat Bouguer lengkap : g = gobs – gn + FAC – BC + TC gn : Gravity normal / teoritik (Geoid), FAC : Free air correction, BC : Bouguer correction, .
= gobs − gΦ + 0,3085 h − BC + TC BC TC
= 0 ,04185 h ρ
ρ ⎞ = 0,04191 ⎛ ⎜ r 2 − r 1 + r 12 + z 2 − r 2 2 + z 2 ⎟ n ⎝ ⎠
Survey 4D
Anomali 4D microgravity
Ba aimana hubun an antara erce atan gravitasi dengan densitas ?
5
The general rules of gravity interpretation are
AMBIGUITAS
Higher than average density bodies will cause a positive gravity anomaly with the amplitude being in proportion to the density excess Lower than average density bodies will cause a negative gravity anomaly The areal extent of the anomaly will reflect the dimension A sharp high frequency anomaly will generaly indicate a shallow body A broad low frequency anomaly will generaly indicate a deep body The edges of a body will tend to lie under inflection points on gravity profile The depth body can be estimated by half the width of the straight slope (between the points of maximum curvature) of the anomaly
6
GRAVITY PENGAMATAN (gobs) :
1. Koreksi Drift (Apungan) 2. Koreksi Earth Tide (Pasang Surut)
Pembacaan alat
3. Koreksi Latitude (Lintang)
- Dlm mGal
4. Koreksi Terrain (Medan) . ore si ree ir
ara e as
beda terhdp Base Station gravimeter dg digital read-out
- Dlm satuan alat
tanpa digital read-out
Perlu input nilai
6. Koreksi Bouguer
Anomali gayaberat Bouguer lengkap : CBA = gobs – gn + FAC – BC + TC
QUALITY CONTROL MICROGRAVITY SURVEY
Contoh : Pembacaan Alat 1367.251
Konstanta Transfer 1300
1.0251
Dlm mGal : 1300 + (67.251*1.0251) = ……… mGal
1998
2000
2002
26 μGal
12 μGal
4 μGal
1. Drift Correction < 30 Gal 2. Data chek di ten ah < 10 Gal 3. Urutan Pengambilan data tetap
Survey repeatability [standard deviation]
7
1. Luas Area Survey dan Interval Stasion pengukuran gayaberat (target luas dan kedalaman anomali) 2. Pemilihan Gravimeter akurasi 1 Gal , umlah alat (minimal 2 buah) 3. Waktu Pengukuran (secepat mungkin untuk menghindari drift), minimal 2x pengukuran di setiap titik stasion 4. Sistem pengukuran tertutup (loop) 5. Pemilihan Base (stabil)
Survey 4D
Pengukuran berulang selama selang waktu tertentu
Perlu pembuatan BM yg baik
Contoh Titik Ukur Gayaberat QUALITY CONTROL MICROGRAVITY SURVEY
1. Drift Correction < 30 Gal 2. Data chek di ten ah < 10 Gal 3. Urutan Pengambilan data tetap
2000
1998
26 μGal
12 μGal
2002
4 μGal
Survey repeatability [standard deviation]
• Luas daerah survey bergantung pada luas area dan kedalaman target benda anomali • Interval Stasiun Pengukuran pada daerah target dibuat lebih rapat dibandingkan daerah tepi
1
Contoh Distribusi stasion pengukuran gayaberat
Contoh Distribusi stasion pengukuran gayaberat
N
0
1 km
2
3/11/2010
Kompas magnetik yang pertama ditemukan di Cina kurang lebih 3000 thn yg lalu
Thn 1600, William Gilbert mempublikasikan essay ‘de Magnete’ yg menyatakan bahwa ‘bumi adalah sebuah magnetik’
Karl Frederick Gauss, menyimpulkan dari analisis matematika bahwa medan magnetik berhubungan dengan sebuah sumber di bumi dan hubungannya dengan rotasi bumi
Mengukur medan magnet bumi di setiap titik yang ada di muka bumi.
Mengetahui adanya anomali medan magnet bumi yang diakibatkan oleh adanya perbedaan sifat kemagnetan dari berbagai macam batuan
Sensitif terhadap proses termal, misal pada suatu zona sesar
Medan magnetik bumi telah digunakan dalam eksplorasi sejak thn 1879, ketika sebuah kompas digunakan dalam eksplorasi bijih besi di Swedia
Magnetometer pertama kali diciptakan dan digunakan pada perang dunia II untuk mendeteksi kapal selam.
Saat ini metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang paling byk digunakan.
Sir William Gilbert Medan magnet bumi (De magnete)
Studi kerak bumi Eksplorasi minyak Pemetaan geologi Zone kelurusan tubuh bijih
Charles Augistin de Coulomb
Nikola Tesla
Arkeologi : buried walls, old fire pits Pertambangan : penyebaran mineral deposit (iron sulfide) Geoteknik dan lingkungan : bad things / pipes Oil and groundwater : deteksi keberadaan sesar, depth to magnetic basement in basins Geotectonics, dll
1
3/11/2010
Harga kerentanan magnetik beberapa batuan dan mineral, dalam (SI) x 103 (Telford et al, 1991)
METAMORPHIC Type Amphibolite Schist Ph llite Gneiss Quartzite Serpentine Metamorphic
SEDIMENTARY Dolomite Limestones Sandstone Shales AV. 48 Sedimentary
0 – 0.9 0 – 3.0 0 – 20 0.01 – 15
0.1 0.3 0.4 0.6
0 – 18
0.9
Range
A.V
0.3 – 3
0.7 1.4 1.5 .
0.1 – 25 4.0 3 – 17 0 – 70
4.2
MINERALS IGNEOUS
Type
Type
Range
A.V
Granite Rhyolite Dolorite Diabase Porphyry Gabbro Basalts Diorite Peridotite Andesite
0 0.2 1 1 0.3 1 0.2 0.6 90
2.5
– 50 – 35 – 35 – 160 – 200 – 90 – 175 – 120 – 200
17 55 60 70 70 85 150 160
Graphite Quartz Rock Salt Gypsum Calcite oa Clays Chalcopyrite Siderite Pyrite Limonite Hematite Chromite Ilmenite Magnetite
Range
A.V 0.1 -0.1 -0.1 -0.1
-0.001 – 0.01 . 0.2 0.4 1–4 0.05 – 5 0.5 – 35 3 – 110 300 – 3500 1200 – 19200
1.5 2.5 6.5 7 1800 6000
Suseptibilitas beberapa batuan (Schön, 1996)
2
3/11/2010
Keadaan secara alamiah medan magnetik bumi (untuk kepentingan eksplorasi Geofisika) terdiri atas :
Medan magnet bumi yg terukur di permukaan terdiri atas
1
MEDAN UTAMA - Sumber dari dalam - Variasi kecil .
1. Medan magnetik internal, berasal dari inti bumi : 2. Medan eksternal yg dihasilkan dengan sumber dari luar atmosfer bumi, terutama diasosiasikan dengan adanya arus listrik dalam lapisan ionisasi dan juga berhubungan dgn aktifitas matahari : 4 % 3. Medan magnetik kerak bumi (mineral magnetik di kerak bumi, di bawah suhu Curie)
1
MEDAN UTAMA
2
MEDAN LUAR
3
VARIASI MEDAN UTAMA
deklinasi : penyimpangan terhadap arah U-S geografis inklinasi : penyimpangan /sudut antara permukaan dengan medan magnet
3
2
MEDAN LUAR - Sumber dari luar - Variasi cepat terhadap t. - Cyclically dan Randomly
VARIASI MEDAN UTAMA - Kadang2 jauh lebih kecil dari medan utama - Relatif konstan terhadap t dan tempat - Sebagai target dalam eksplorasi (sumber pada kerak, dekat permukaan)
Berasal dari inti bumi
Medan magnet bumi secara sederhana digambarkan oleh batang magnet raksasa yg terletak di dalam inti bumi.
Medan magnet dinyatakan sebagai besar dan arah (vektor) dimana arahnya dinyatakan sebagai deklinasi (penyimpangan terhadap arah U-S geografis), dan inklinasi (penyimpangan /sudut antara permukaan/horizontal dengan medan magnet/F)
Inklinasi = -900 – 900 Deklinasi = 0 - 3600
3
3/11/2010
Inklinasi
Deklinasi
Teori yg populer sekarang : Model dinamo Arus konveksi dari inti luar dan pergerakan induksi partikel di sekililing sebuah konduktor akan menyebabkan medan magnetik • Inti luar terdiri dari ion-ion metalic • Inti dalam adalah konduktif • Sumber energi : gravitasi, radioaktif, dan panas
Dihasilkan oleh sumber dari luar atmosfer bumi
Efek-efek medan luar : 1. Variasi harian matahari : memiliki periode 24 am sesuai dengan periode perputaran bumi. Besarnya variasi ini berkisar antara 50 nT. Variasi ini terjadi akibat interaksi matahari dengan ionosfer bumi 2. Variasi harian lunar : memiliki periode sekitar 25 jam, dgn amplitudo yg relatif kecil sekitar 2 nT. Terjadi akibat adanya interaksi bulan dgn ionosfer
3. Badai magnetik, terjadi pada waktu yg tdk teratur. Berhubungan dengan aktivitas sunspot. Amplitudo mencapai 100 nT atau kadang lebih besar .
ar as se u ar, er a a am ra usan a un, dimana elemen inklinasi dan deklinasi berubah.
4
3/11/2010
Dihasilkan dengan sumber dari luar atmosfer bumi, terutama diasosiasikan dengan adanya arus listrik dalam lapisan ionisasi dan juga berhubungan dgn aktifitas matahari. Arus partikel pada bagian terluar matahari, menyebar ke segala arah menyebabkan gangguan pada medan magnetik.
Walaupun medan luar berpengaruh kecil thd intensitas total medan magnet, tp variasinya thd waktu lebih cepat dari medan utama
Disebabkan oleh perubahan sifat dan karakteristik batuan sebagai respon terhadap medan magnet yang dimanifestasikan dalam parameter susceptibilitas batuan (k).
Anomali magnetik disebabkan oleh mineral magnetik yang terkandung dalam batuan
Berdasarkan sifat kemagnetan material : Kelompok mineral diamagnetik (K<0) Paramagnetik (k>0) : Ferro, antiferro, ferri magnetik
a) Ferromagnetik.Orientasi momen magnetik paralel, sehingga menghasilkan momen eksternal makroskopik. Contoh : besi, nikel, kobal. Pada temperatur Curie, sifat kemagnetan akan hilang dimana putaran struktur hancur oleh pemanasan dan muncul kembali pada proses pendinginan b) Antiferromagnetik. Orientasi momen magnetik anti , makroskopik nol. Contoh: hematit
1
MEDAN UTAMA
2
MEDAN LUAR
3
VARIASI MEDAN UTAMA
Berdasarkan sifat kemagnetan material : 1.Kelompok mineral diamagnetik (K<0), orbit elektron pada benda ini selalu berlawanan dengan magnet dari luar, sehingga medan totalnya menjadi berkurang. Contoh mineral : ra it, marmer, kuarsa, aram 2.Paramagnetik (k>0, tapi lemah) : orbit elektron pada benda ini selalu berarah sama dengan magnet dari luar, sehingga medan totalnya menjadi bertambah.
merefleksikan gaya tarik menarik
merefleksikan a a tarik menarik dan tolak menolak
c) Ferrimagnetik, Orientasi momen magnetik berselang seling dengan magnitude berbeda, sehingga menghasilkan momen eksternal makroskopik. Salah satu bagian dari subdomain mempunyai kesejajaran yg kuat. Contoh : magnetit, titanomagnetik.
5
3/11/2010
Medan magnetik bumi adalah sebuah vektor (B), dan dapat digambarkan dari intensitasn a an an vektornya) F, dan arahnya (sudut D dan I)
Inklinasi Deklinasi Intensitas total magnetik
omponen ver
a
Komponen horizontal B Komponen Komponen
utara H timur H
Besarnya nilai untuk kuat medan magnetik di suatu tem at, waktu dan ketin ian da at diketahui dari publikasi peta-peta atau dengan menggunakan program komputer untuk menghitung IGRF
r
Besaran gaya magnet yang ditimbulkan oleh dua buah benda atau dua kutub magnetik yang terpisah sejauh r dan muatannya masing-masing p 1dan p2 dinyatakan dalam hukum Coulomb :
Kuat medan magnetik ( H ) didefinisikan sbg gaya magnetik per satuan muatan. Kuat medan magnetik r
r
r
F =
1 p1 p2 μ
r 2
= r
r
μ r
: permeabilitas magnetik medium (dalam ruang hampa
p2
=
m1 μ
r
2
r
Satuan kuat medan magnetik dlm cgs unit adalah oersted 1 oersted = 1 dyne / 1 unit of pole strength
r
F : gaya magnetik pada p2 (dyne) r : vektor satuan berarah dari p1 ke p2 p : muatan (unit of pole strength, ups)
F
μ =
1)
Karena anomali magnetik bumi cukup kecil maka satuan yang digunakan adalah nT = 10-9 T, yang dalam c.g.s. satuannya disebut gamma (γ), dimana 1 γ = 10-5 oersted
6
3/11/2010
Apabila suatu benda ditempatkan pada suatu medan magnet dengan kuat medan H , maka akan terjadi polarisasi magnetik pada benda tersebut dengan intensitas magnetisasi sebesar : r
r
Susceptibilitas dinyatakan sebagai tingkat / derajat termagnetisasinya suatu benda karena pengaruh medan magnetik.
=
r
= k H
k : susceptibilitas magnetik dalam satuan emu
r
M : intensitas magnetiasi (Tesla)
k' : susceptibiltas magnetik dalam satuan SI
k : susceptibiltas magnetik (dimensionless)
Medan magnetik utama yang berasal dari bumi dapat menyebabkan terjadinya induksi magnetik pada bumi. Total medan magnetik yang dihasilkan oleh batuan dinyatakan dengan induksi magnetik (B)
(
r
r
r
)
• S dan S’ = kedudukan saturasi dimana jika H dinaikan/diturunkan, induksi B konstan • r dan r’ = magnetik remanen dari material. • Setelah B mencapai saturasi S,
r
B = μo H + M = μ o (1 + k ) H B = μo μ H r
μ o
'
r
dengan 0, B tidak akan kembali 0, tetapi berada pd suatu harga yg disebut r
: permeabilitas magnetik dalam ruang hampa
μ : permeabilitas
magnetik relatif =
(1 + k )
Jika medan magnetik remanen dan luar bumi diabaikan, medan magnet total yang terukur o leh magnetometer di permukaan di permukaan bumi adalah penjumlahan dari medan bumi utama (H) dan variasinya (M)
H ub un ga n a nt ar a f lu x ( B) d an medan magnetik (H) pada saat terjadi magnetis asi pada suatu material
• Jika H mulai naik dari 0, maka B naik pulasepanjang garis OS sampai titik S. • Jika kemudian H menurun, maka B turun lebih lambat dibanding naiknya. • Ketika intensitas medan magnet mendekati 0, flux B tersisa. Dikenal : remanen magnetism
Natural
Remanent Magnetism (NRM) adalah jumlah total dari seluruh komponen remanen dari sebuah batuan yg terkumpul selama waktu geologi
Remanen
magnetisasi sering berbeda dengan saat ini.
Remanen Luasdalam kurva
M en
ambarkan ‘ Ener
Loss’ er eriode
per satuan volume sebagai akibat hasil dari Histeresis.
H = 0
B = 0
Intercepts pada sb. B
Mengukur polarisasi magnetik induksi.
H Reversed
Menunjukkan besar medan reverse H untuk menghilangkan magnetik induksi.
magnetisasi dapat terjadi akibat proses : Thermal TRM : endin inan setelah Curie o int Depositional (DRM) : perubahan rotasi selama deposisi Post Depositional (PDRM) : perubahan rotasi dan kimia selama konsolidasi Chemical (CRM) : pertumbuhan dari sebuah mineral magnetik Isothermal (IRM) : petir Viscous (VRM) : efek dari perubahan medan magnetik bumi
7
3/11/2010
Intensitas magnetisasi benda magnetik (J) umumnya terdiri dari magnetisasi induksi (Ji) dan magnetisasi remanen/permanen (Jr).
•
Magnetik remanen terbentuk pada waktu proses pendinginan batuan dan terbentuk di bawah temperatur Curie.
•
Arah medan magnetik remanen mengikuti arah medan magnetik bumi pada saat pendinginan tersebut. Data magnetik remanen dianalisa dalam bidang ilmu paleomagnetik.
•
Magnetik Induksi timbul karena Induksi dari magnetik bumi yang besar dan tergantung kepada suseptibilitas magnetik batuan.
•
Berdasarkan parameter suseptibilitas kemudian dibuat pemodelan anomali magnetik untuk diinterpretasikan pada struktur geologi serta menganalisa sifat fisis batuannya.
Resultan intensitas magnetisasi : J = Ji + Jr
Jr Resultant J
Equipments :
Alat : proton magnetometer. Yang sering diukur adalah komponen vertikal dari medan magnetik, tetapi kadang-kadang medan totalpun dapat diukur dengan proton magnetometer. Dalam survey metode magnetik, minimal dibutuhkan 2 set magnetometer , untuk mengukur variasi harian efek medan ma netik dari luar bumi dan untuk pengukuran pada lintasan /stasion yang telah ditentukan. Medan magnet utama bumi dihitung dengan berdasarkan pada persamaan IGRF (International Geomagnetic Reference Field). Beberapa koreksi yang digunakan selain koreksi diurnal (harian) adalah koreksi topografi, koreksi normal dan koreksi suhu pada alat.
1. 1 set ENVIMAG Total Field magnetometer 2. 2 sets Magnetometer Geometric G.586 3. 3 sets of GPS, and 3 sets of handy talky communication system 4. 1 set computer for initial processing in the field
ENVIMAG Magnetometer
Equipments :
1. Mencari nilai koreksi harian (TVH). Tentukan garis base level yang merupakan rata-rata nilai tertinggi dan terendah koreksi harian. TVH = has il pengukuran koreksi harian + base level •
Jika hasil pengukuran koreksi harian > base level, maka TVH bernilai positif. • Sedangkan jika hasil pengukuran koreksi harian < base level, maka TVH bernilai negatif.
Magnetometer Geometric G.586
8
3/11/2010
Setelah ∆T diperoleh, dilakukan pemisahan ∆T Regional, Residual, maupun Noise. Banyak metode pemisahan yang bisa digunakan, salah satu contohnya adalah dengan Moving Average.
Example of magnetic anomaly (magnetic induction)
PENENTUAN KEDALAMAN SECARA EMPIRIS DENGAN METODE SLOPE
Kedalaman anomalinya : h = k1.S atau h = k2.S 1.67 ≤ k1 ≤ 2.0 (umumnya k1 ≈ 1.82) k2 (umumnya k2 ≈ 0.63)
9
