KONFIGURASI METODE GEOLISTRIK (Laporan Praktikum Eksplorasi Geolistrik)
Oleh: Virgian Rahmanda (1215051054)
LABORATORIUM GEOFISIKA JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2014
Judul Percobaan
: Konfigurasi Metode Geolistrik
Tanggal Percobaan
: 13 Mei 2014
Tempat Percobaan
: Laboratorium Teknik Geofisika
Nama
: Virgian Rahmanda
NPM
: 1215051054
Fakultas
: Teknik
Jurusan
: Teknik Geofisika
Kelompok
: 2 (Dua)
Bandar Lampung, 13 Mei 2013 Mengetahui, Asisten,
Achmadi Hasan N NPM. 1115051002
i
KONFIGURASI METODE GEOLISTRIK Oleh Virgian Rahmanda
ABSTRAK
Telah dilakukan praktikum mengenai konfigurasi metode geolistrik pada tanggal 13 Mei 2013 di Labratorium Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Lampung. Percobaan ini bertujuan agar praktikan mampu mengetahui jenis-jeins elektroda, menghitung nilai faktor geometri serta mengetahui sensitifitasserta menganalisis konfigurasi yang paling baik dalam survey eksplorasi air tanah dan bahan tambang (bijih besi) dan dari masing-masing konfigurasi elektroda. Dari praktikum yang telah dilakukan, praktikan telah menghitung dan menganalisa dari masing-masing elektroda geolistrik tahanan jenis antara lain konfigurasi wenner, konfigurasi wenner-schlumberger, konfigurasi schlumberger, konfigurasi pole-pole, konfigurasi pole-dipole, konfigurasi dipole-dipole dan konfigurasi kubus(square). Dari hasil analisa sensitivitas berdasarkan faktor geometri didapatkan bahwa konfigurasi schlumberger memiliki sensitifitas vertikal yang baik sehingga digunakan dalam eksplorasi air tanah, sedangkan konfigurasi wanner memiliki sensitifitas yang baik secara lateral sehingga digunakan dalam eksporasi bijih besi. Selain itu konfigurasi square banyak digunakan dalam pengukuran dip dan strike karena lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik.
ii
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ i ABSTRAK ........................................................................................................... ii DAFTAR ISI ........................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................. vi I.
PENDAHULUAN A. Latar Belakang........................................................................ 1 B. Tujuan Percobaan.................................................................... 2
II.
TINJAUAN PUSTAKA A. Jenis-jenis konfigurasi metode geolistrik................................ 3 B. Faktor geometeri pada konfigurasi elektroda.......................... 5
III.
TEORI DASAR A. B. C. D. E. F. G. H. I.
IV.
Konfigurasi Wenner................................................................ 7 Konfigurasi Schlumberger...................................................... 8 Konfigurasi Wanner-Schlumberger....................................... 10 Konfigurasi Dipole-dipole...................................................... 11 Konfigurasi Pole-dipole.......................................................... 12 Konfigurasi Pole-pole............................................................. 12 Konfigurasi Square.................................................................. 13 Faktor Geometri.......................................................................14 Hukum-hukum Kelistrikan...................................................... 16
METODOLOGI PRAKTIKUM A. B. C. D. E.
Waktu dan Tempat Praktikum................................................ 17 Alat Praktikum..........................................................................18 Pengambilan data Praktikum...................................................... 18 Pengolahan data Praktikum.......................................................18 Diagram Alir Praktikum............................................................19
iii
V.
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN A. Data Praktikum........................................................................20 B. Pembahasan..............................................................................23
VI.
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1 Konfigurasi Schlumberger ................................................................. 3 Gambar 2.2 Konfigurasi Wenner........................................................................... 4 Gambar 2.3 Konfigurasi Wenner-Schlumberger ................................................... 4 Gambar 2.4 Konfigurasi Dipole-dipole ................................................................. 4 Gambar 2.5 Konfigurasi pole-pole ........................................................................ 4 Gambar 2.6 Konfigurasi pole-dipole ..................................................................... 5 Gambar 2.7 Konfigurasi Square ............................................................................ 5 Gambar 3.1 Konfigurasi Wenner........................................................................... 8 Gambar 3.2 Konfigurasi Schlumberger ................................................................. 9 Gambar 3.3 Konfigurasi Wenner Schlumberger ................................................. 11 Gambar 3.4 Letak elektroda arus dan potensial di permukaan bumi .................. 16 Gambar 4.1 Laptop .............................................................................................. 17 Gambar 4.2 Alat tulis .......................................................................................... 17 Gambar 5.1 Konfigurasi Schlumberger ............................................................... 24 Gambar 5.2 Konfigurasi Wenner-Schlumberger ................................................. 25 Gambar 5.3 Konfigurasi Wenner......................................................................... 27 Gambar 5.4 Konfigurasi Dipole-dipole ............................................................... 28 Gambar 5.5 Konfigurasi pole-pole ...................................................................... 30 Gambar 5.6 Konfigurasi pole-dipole ................................................................... 31 Gambar 5.7 Konfigurasi Square .......................................................................... 32
v
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
Tabel 5.1 Data praktikum konfigurasi metode geolistrik.................................22
vi
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Metode Geolistrik Tahanan Jenis adalah salah satu metode eksplorasi geofisika yang menggunakan sifat kelistrikan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan seperti stratigrafi, struktur geologi dan distribusi sifat material. Dalam eksplorasi geolistrik terdapat konfigurasi elektroda yang mimiliki sensitivitas terhadap lapisan bawah permukaan dengan karakteristik yang berbeda-beda. Konfigurasi tersebut diantaranya; konfigurasi wenner, konfigurasi schlumberger, konfigurasi wenner-schlumberger; konfigurasi dipole-dipole, konfigurasi pole-pole, konfigurasi pole dipole dan konfigurasi square. Dalam peletakan elektroda sejatinya elektroda potensial dapat ditancapkan ke sambarang tampat di permukaan bumi. Tetapi untuk mempermudah pekerjaan dan pelaksanaan interpretasi elektroda-elektroda tersebut diletakkan menurut aturan tertantu. Berdasarkan Penjelasan tersebut, pada praktikum ini akan dilakukan pemahaman terhadap ketujuh jenis-jenis konfigurasi elektroda, menghitung faktor geometri dari masing-masing konfigurasi elektroda serta menganalisa sensivitas dari masing-masing konfigurasi elektroda tersebut terhadap lapisan batuan dibawah permukaan sebagai objek survey geolistrik tahanan jenis. Mengingat pentingnya pemahaman terhadap jenis-jenis konfigurasi lektroda dalam eksplorasi geolistrik tahanan jenis dan masing-masing konfigurasi serta sensivitasnya, Maka dilakukanlah praktikum tentang Konfigurasi Metode Geolistrik ini.
2
B. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari praktikum tentang Konfigurasi Metode Geolistrik kali ini antara lain : 1. Dapat mengetahuai jenis-jenis elektroda 2. Dapat menghitung nilai K sesuai dengan faktor geometri masingmasing konfigurasi elektroda 3. Dapat mengetahui sensivitas masing-masing konfigurasi elektroda
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Jenis-Jenis Konfigurasi Elektroda Geolistrik Tahanan Jenis Pada metode geolistrik tahanan jenis akan banyak ditemukan beberapa konfigurasi elektroda untuk setiap pengukuran yang berbeda dan sensivitas terhadap sesuatu yang akan dicari ketika eksplorasi geolistrik. Berikut ini adalahjenis-jenis konfigurasi elektroda yang digunakan pada eksplorasi geolistrik tahanan jenis : 1. Konfigurasi Elektroda Schlumberger
Gambar 2.1 Konfigurasi Schlumberger
2. Konfigurasi elektroda Wenner
Gambar 2.2 Konfigurasi Wenner
4
3. Konfigurasi Elektroda Wenner-Schlumberger
Gambar 2.3 Konfigurasi Wenner-Schlumberger
4. Konfigurasi Elektroda Dipole-dipole
Gambar 2.4 Konfigurasi Dipole-Dipole
5. Konfigurasi Elektroda Pole-pole
Gambar 2.5 Konfigurasi Pole-Pole
5
6. Konfigurasi Elektroda Pole-Dipole
Gambar 2.6 Konfigurasi Pole-Dipole
7. Konfigurasi Elektroda Square
Gambar 2.7 Konfigurasi Persegi (Square) (Zaenudin, 2014)
B. Faktor Geometri Konfigurasi Elektroda Geolistrik Tahanan Jenis Berdasarkan Konfigurasi Elektroda dari Metode Geolistrik tahan jenis, dapat diketahui faktor dari masing-masing mkonfigurasi. Antara lain sebagai berikut : 1. Konfigurasi Wenner ;
a
2. Konfigurasi Schlumberger 3. Konfigurasi Wanner-Schlumberger ; 4. Konfigurasi Dipole-dipole
6
5. Konfigurasi Pole-dipole ; 6. Konfigurasi Pole-Pole ; 7. Konfigurasi Square ; (Waluyo, 2008).
√
III. TEORI DASAR
A. Konfigurasi Wenner Aturan elektroda wenner pertama kali diperkenalkan oleh Wenner pada tahun 1915. Aturan elektroda ini banyak berkembang di Amerika. Aturan ini dapat dipakai baik untuk resistivity mapping maupun resistivity sounding. Jenis konfigurasi ini hanya dapat dilakukan dengan kondisi yang sesuai dengan syarat-syarat batas yang berlaku pada persamaan yang diturunkan pada kasus bumi datar, sehingga konfigurasi wenner-pun harus diterapkan hanya pada daerah yang permukaanya relatif datar. Jika konfigurasi ini diterapkan untuk kasus permukaan bumi yang miring maka perlu adanya koreksi yang diperlukan. Pada Konfigurasi wenner, elektroda arus dan elektroda potensial diletakkan secara simetris terhadap titik sounding. Jarak antar elektroda arus adalah tiga kali jarak antar elektroda potensial. Jadi jika jarak masing-masing elektroda arus terhadap titik sounding adalah a/2 maka jarak maisng-masing elektroda arus terhadap titik soun ding adalah 3a/2. Perlu diingat bahwa keempat elektroda dengan titik sounding harus membentuk suatu garis.
8
Gambar 3.1 Konfigurasi Wenner Pada resitivity mapping, jarak spasi elektroda tersebut tidak berubah-ubah untuk setiap titik sounding yang diamati (besarnya a tetap). Sedang pada resitivity sounding, jarak spasi elektroda tersebut diperbesar secara gradual, mulai dari harga kecil, untuk suatu titik sounding. Batas pembesaran spasi elektroda ini tergantung pada kemampuan alat yang dipakai. Makin sensitif dan besar arus yang didapat dihasilkan alat tersebut maka makin leluasa pula kita dalam memperbesar jarak spasi elektroda tersebut, sehingga makin dalam pula lapisan yang terdeteksi/teramati(Hendrajaya dkk, 1988).
B. Konfigurasi Schlumberger Konfigurasi ini dapat digunakan dalam resistivity mapping dan resistivity sounding. Perbedaanya dengan konfigurasi wenner adalah terletak pada letak elektroda-elektrodanya. Sedangkan cara pelaksanaanya sama yaitu untuk resistivity mapping, jarak antar elektroda dibuat tetap untuk masing-masing titik amat (titik sounding) sedang untuk resistivity sounding, jarak spasi elektroda diubah-ubah secara gradual utnuk suatu titik amat. Pada aturan elektroda schlumberger, spasi elektroda arus jauh lebih besar dari spasi elektroda potensial. Secara garis besar aturan elektroda ini dapat dilihat pad gambar 3.2. Pada gambar ini dapat diketahui bahwa jarak spasi antar elektroda
9
arus adalah 2L, sedangkan jarak spasi antar elektroda potensial adalah 2I. Dalam hal ini harus dipenuhi bahwa (L-x) jauh lebih besar dari pada 1.
Gambar 3.2 Konfigurasi Schlumberger Pada konfigurasi schlumberger, jarak elektroda potensial relatif jarang diubahubah meskipun jarak elektroda arus selalu diubah-ubah. Hanya harus diingat bahwa jarak antar elektroda arus harus jauh lebih besar dibanding jarakj elektroda potensial selama melakukan perubahan jarak spasi elektroda. Secara garis besar, aturan elektroda schlumberger mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : 1. Elektroda potensial tidak sering diubah-ubah sehingga mengurangi jumlah pekerja yang dipergunakan 2. Tetapi dengan tidak serinnya elektroda potensial tersebut diubah menyebabkan aturan ini tidak sensitif terhadap adanya ketidakhomogenan lokal pada laposan dangkal, seperti gawir-gawir dan lensa-lensa. Oleh karena itu, aturan ini dianjurkan untuk dipakai pada penyelidikan dalam 3. Harga perbandingan L/I harus cukup besar, tetapi jika terlalu besar juga akan menimbulkan deviasi pada faktor geometri. Akibatnya disarankan agar harga perbandingantersebut terletak adiantara 5-50. Lebih baik lagi jika perbuahn jerak elektroda arus berdasarkan hasil penggambaran hargaresistivitas terbaca terhadap jarak L yang dilakukan pada saat interpretasi pendahuluan. Pengubahan jarak lektroda potensial tersebut dilakukan jika terdapat loncatan bentuk kurva lapangan tersebut.
Dibawah ini disebutkan perbadaan antara konfigurasi wenner dan konfigurasi schlumberger :
10
1. Kurva lapangan yang dihasilkan oleh pengukuran konfigurasi wenner lebih mencerminkan
resistivitas sebenarnya dibanding dengan konfigurasi
schlumberger 2. Konfigurasi wenner dapat mendeteksi ketidak-homogenan lokal sedangkan konfigurasi schlumberger kurang dapat 3. Konfigurasi schlumberger disarankan untuk dipakai penyelidikan dalam sedangkan konfigurasi wenner untuk penyelidikan dangkal. 4. Konfigurasi wenner lebih banyak membutuhkan pekerja dari ppada konfigurasi schlumberger (Hendrajaya dkk, 1988).
C. Konfigurasi Wenner-Schlumberger Modifikasi
dari
bentuk
konfigurasi
Wenner
dan
konfigurasi
Schlumberger dapat digunakan pada sistem konfigurasi yang menggunakan aturan spasi yang konstan dengan catatan faktor untuk konfigurasi ini adalah perbandingan jarak antara elektroda C1-P1 dan C2-P2 dengan spasi antara elektroda P1-P2. Dimana, a adalah jarak antara elektroda P1-P2. Konfigurasi ini secara efektif menjadi konfigurasi Schlumberger ketika faktor n menjadi 2 dan seterusnya. Sehingga ini sebenarnya merupakan kombinasi antara konfigurasi Wenner-Schlumberger yang menggunakan spasi elektroda yang konstan (seperti yang biasanya digunakan dalam penggambaran penampang resistivity 2D). Disamping itu cakupan horizontal lebih baik, penetrasi maksimum dari konfigurasi ini 15 % lebih baik dari konfigurasi Wenner. Dan untuk meningkatkan penyelidikan kedalaman maka jarak antara elektroda P1P2ditingkatkan menjadi 2a dan pengukuran diulangi untuk n yang sama sampai pada elektroda terakhir, kemudian jarak antara elektroda P1-P2 ditingkatkan menjadi 3a (Sakka, 2001).
11
Gambar 3.3 Konfigurasi Wenner-Schlumberger
D. Konfigurasi Dipole-Dipole Pada Sounding listrik metode resistivity (sounding resistivitas) untuk penetrasi dalam, kedua konfigurasi schlumberger dan wenner menjadi sangat lemah, karena mambutuhkan bentengan lektroda lurus yang panjang dengan akibat akibat tuntutan keadaan lapangan yang baik (merata) dan tuntutan pelaksanaan perubahan bentangan yang memakan waktu lama. Untuk mengatasi kelemahan kedua konfigurasi tersebut digunakan konfigurasi dipole-dipole yang pada prinsipnya mempunyai keunggulan dalam pelaksanan yang dapat menutup beberapa kelemahan konfigurasi schlumberger dan wenner tersebut di atas, terutama kebutuhan kabel dan waktu untuk perubahan bentangan yang relatif lebih pendek. Karakteristik esensial dalam metoda dipole-dipole ini adalah jarak antara kedua dipoleh harus jauh lebih besar dibandingkan dengan masing-masing panjang dipole. Batasan geometris ini memungkinkan kita untuk membuat asumsiasumsi penyederhanaan pada teori interpretasinya. Termasuk khususnya, interpretasi data melalui transformasi schllumberger.
12
Dalam sistem dipole-dipole, intensitas medan listrik berkurang dengan cepat sesuai dengan se-per jarak pangkat tiga, sehingga pelaksaanaan pengukuran medan listrik menjadi sulit pada jarak pengukuran yang cukup jauh. Masalah ini dapat diatasi dengan memperbesar arus atau panjang dipole. Namun jelas dalam metode dipole perbesaran panjang dipole arus hanya dapat dilakukan selama panjang dipole tersebut jauh lebih kecil dibandingkan dengan jara pengukuran berupa jarak antara kedua dipole. Alternatif lain untuk mengatasi kesulitan ini adalah memperbesar arus yang dialirkan pada dipole-arus. Ini berarti
memerlukan alat berkemampuan tinggi yang memungkinkan
pengukuran jarak jauh (Hendarajaya dkk, 1988).
E. Konfigurasi Pole-Dipole Konfigurasi Pole Dipole, yaitu sumber arus tunggal tetapi pengukuran beda potensial dilakukan pada elektroda P1 dan P2 yang membentuk dipole (saling berdekatan) dengan jarak a. Konfigurasi Pole-diPole, yaitu merupakan konfigurasi elektroda elementer dimana terdapat satu titik sumber arus dan satu titik ukur potensial. Untuk itu salah satu elektroda arus C2 dan elektroda potensial P2 ditempatkan di tempat yang cukup jauh relatif terhadap C1 dan P1 sehingga pengaruhnya dapat diabaikan ( Harnovi, 2011).
F. Konfigurasi Pole-Pole Konfigurasi Pole-Pole memiliki keunggulan untuk mendeteksi adanya besarnya tahanan jenis (resistivitas) bawah permukaan tanah. Konfigurasi Pole-Pole jarang digunakan dalam survei geolistrik untuk prosedur sounding. Konfigurasi ini bertujuan mencatat gradien potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda detektor (potensial) yang berjarak relatif dekat dibanding dengan jarak elektroda arus. Elektroda detektor diletakkan pada bagian tengah dari susunan tersebut .Dalam susunan
13
ini empat elektroda terletak dalam suatu garis lurus.. Di mana C1=P1= na/2; sedangkan C2=P2= ∞ (Rohim dkk, 2010).
G. Konfigurasi Persegi (Square) Metode resistivitas konfigurasi persegi sounding telah digunakan untuk memperkirakan arah strike pada sebuah model anomali di bawah permukaan bumi Keuntungan konfigurasi persegi yaitu lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik di bawah permukaan seperti strike. Strike merupakan salah satu faktor penting untuk meletakkan konfigurasi bentangan dalam metode resistivitas.Bentangan umumnya diletakkan sejajar atau memotong arah strike bergantung pada struktur anomali yang akan diteliti. Konfigurasi persegi mapping digunakan untuk mengetahui adanya respon anomali model pada lintasan pengukuran Jarak elektroda yang digunakan 1 m, 1,4 m, 2 m dan 2,8 m. Nilai resistivitas semu azimuth yang diperoleh melalui perhitungan selanjutnya diplot pada diagram Rossete. Arah strike ditentukan tegak lurus dari nilai resistivitas semu azimuth maksimum pada diagram Rossete. Konfigurasi persegi mapping menggunakan jarak bentangan 10 meter dengan jarak elektroda 1 meter. Konfigurasi Wenner menggunakan jarak bentangan 5 meter dengan jarak elektroda 0,5 meter. Hasil yang diperoleh konfigurasi persegi sounding menunjukkan bahwa konfigurasi ini dapat diterapkan untuk menentukan arah strike yang terdapat pada suatu struktur geologi.
Menurut Lane dkk[3], konfigurasi persegi lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik di bawah permukaan dan membutuhkan luas daerah pengukuran yang lebih kecil daripada konfigurasi segaris. Keutamaan lainnya, menurut Watson and Barker yaitu bahwa konfigurasi bentangan persegi ini dapat mengukur dua arah saling tegak lurus dalam satu kali pengambilan data di lapangan. Konfigurasi ini sesuai untuk survei skala kecil dengan pemisahan elektroda hanya pada kisaran beberapa meter. Konfigurasi ini memiliki nilai tersendiri dalam pemetaan tiga dimensi, misalnya untuk penyelidikan
14
arkeologis dangkal. Dengan menghitung rata-rata dua arah saling tegak lurus tersebut maka pengukuran untuk menentukan resistivitas semu dengan dua arah saling tegak lurus dapat ditentukan dalam satu konfigurasi saja. Hal ini akan mengakibatkan survei lebih efisien. Konfigurasi persegi ini menunjukkan nilai sensitifitas yang besar pada pengukuran anisotropik seperti dip dan strike. Respon anomali yang dihasilkan lebih sensitif pada medan yang memiliki struktur geologi seperti dip atau bedding yang memiliki kecenderungan strike tertentu. Strike merupakan suatu garis maya yang terbentuk melalui perpotongan pada struktur geologi seperti lipatan (fold), patahan (fault) atau rekahan (fracture). Struktur geologi seperti tersebut menjadi tujuan pada eksplorasi geofisika. Untuk dapat mendefinisikan struktur geologi tersebut maka konfigurasi elektroda diletakkan dengan memotong atau sejajar arah strike. Oleh sebab itu strike merupakan salah satu faktor penting untuk meletakkan konfigurasi bentangan dalam metode resistivitas.
Konfigurasi persegi mapping dilakukan untuk mengetahui adanya respon model yang tertanam di bawah permukaan terhadap jarak lintasan ukur. Model yang tertanam di bawah permukaan tanah menunjukkan adanya respon terhadap konfigurasi persegi mapping. Respon anomali model dapat dilihat melalui grafik respon model terhadap konfigurasi persegi mapping pada gambar 1 ( Cahyono dkk, 2007).
H. Faktor Geometri Letak kedua elektroda potensial terhadap letak kedua elektroda harus saling mempengruhi besarnya beda potansial diantara kedua elektroda potensial tersebut. Besaran koreksi letak kedua elektroda potensial terhadap letak kedua elektroda arus disebut faktor geometri. Jika lapisan bumi merupakan medium homogen isotropis, dan diinjeksikan arus listrik melalui satu buah lektroda, maka berdasarkan perhitungan , potensial di tittik sejauh r dari lektroda tersebut adalah
15
..........(3.1) Dengan : I
: besarnya arus listrik dalam ampere : resistivitas medium dalam ohm m
V(r) : potensial di titik sejauh r dari sumber arus
Jika pada permukaan bumi terdapat dua sumber arus yang polaritasnya saling berlawanan (melalui dua buah lektroda arus), maka besarnya potensial di suatu titik P adalah :
=
...........(3.2)
Dengan : = jarak dari titik P ke Sumber arus positif = jarak dari titik P ke sumber arus negatif Sedangkan bentuk permukaan ekipotensial dan arah aliran arus listrik yang terjadi akubat adanya dua buah sumber arus yang saling berlawanan polaritasnya (besar sama yaitu
I) . Pada metoda geolistrik, pengukuran
potensial dilakukan di permukaan bumi dengan mennggunakan dua buah elektroda potensial. Pada metoda geolistrik, pengukuran potensial dilakukan di permukaan bumi dengan menggunakan dua buah elektroda potensial seperti pada gambar 3.4 berikut
16
Gambar 3.4 Letak elektroda arus dan potensial di permukaan bumi pada metode geolistrik
Sehingga,
=K
..................(3.4)
Dengan,
= Faktor
Geometri
Jelas pada persamaan diatas faktor geometri bergantung pada elektroda arus maupun potensial. Penjelasan tersebut berdasarkan asumsi bahwa lapisan bumi merupakan medium homogen isotropis. Sebetulnya perumusan faktor geometri diatas juga berlaku untuk kasus bumi berlapis-lapis. Hal ini disebabkan karena faktor geometri hanya mencerminkan pengaruh letak dari elektroda potensial terhadap letak elektroda arus. Sedangkan pengaruh keadaan medium berlapislapis atau tidak tercermin pada potensial V (Hendrajaya dkk, 1988).
17
I. Hukum-hukum Kelistrikan Pada Geolistrik Tahanan jenis terdapat beberapa hukum dasar, diantara lain hukum Coloumb ; ................(3.5) Dimana : F
: gaya colomb
Q
: muatan sumber
q
: muatan uji
r
: jarak kedua muatan : Konstantanta permitivitas ruang hampa : 8.854 x 10 -12 C2/N m2
Selain itu juga terdapat hukum Gauss, dalam hukum gauss dinyatakan bahwa usaha yang dilakukan tidak bergantung pada llintasan tetapi bergantung pada keadaan akhir yang disebut juga medan konservatif, dengan perumusan ;
∮
....................................(3.6)
∫
...............(3.7)
Hukum berikutnya yang mendasari Geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm yang manjelaskan hubungan potensial listrik (V), Hambatan (R) dan arus (I) yang memiliki persamaan ; V = I.R........................................(3.8) ( Hendrajaya dkk, 1988).
IV. METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Waktu dan Tempat Praktikum Adapun waktu dan tempat dilaksanakanya praktikum mengenai konfigurasi metode Geolistrik adalah sebagia berikut : Waktu
: Senin, 13 Mei 2014
Tempat
: Laboratorium Teknik Geofisika Universitas Lampung
B. Alat Praktikum Adapun alat yang digunakan selama praktikum berlangsung , antara lain :
Gambar 4.1 Laptop
Gambar 4.2 Alat Tulis
19
C. Pengambilan Data Praktikum Data praktikum diperoleh dari studi literatur tentang konfigurasi elektroda dan faktor geometri yang berasal dari literatur berupa buku dan Jurnal Ilmiah serta materi yang bersumber dari Internet dengan sumber yang jelas.
D. Pengolahan data Praktikum Pengolahan data praktikum pada praktikum ini adalah mencari nilai geometri atau faktor geometri (K) berdasarkan konfigurasi elektroda geolistrik tahanan jenis pada konfigurasi wenner, konfigurasi wenner-schlumberger, konfigurasi schlumberger, konfigurasi pole-pole, konfigurasi pole-dipole, konfigurasi dipole-dipole dan konfigurasi kubus(square), lalu menganalisa sensitivitas masing-masing konfigurasi terhadap eksplorasi air tanah dan eksplorasi bahan tambang (bijih besi).
20
E. Diagram Alir Praktikum Adapun Diagram Alir pada praktikum tentang konfigurasi elektroda Geolistrik tahanan Jenis adalah sebagai berikut;
MULAI
Menggambarkan masing-maisng jenis konfigurasi elektroda
Menuliskan sesnsitivitas masing-masing konfigurasi elektroda
Menghitung Nilai Faktor Geometri masing-masing jenis konfigurasi
Menganalisis jenis konfigurasi yang paling sensitif untuk eksplorasi air.tanah dan eksplorasi bahan tambang.
SELESAI
V. HASIL PRAKTIKUM DAN PEMBAHASAN
A. Data Praktikum Adapun Data praktikum yang akan dianalisa adalah sebagai berikut : Tabel 5.1 Data Praktikum Konfigurasi metode Geolistrik Konfigurasi Elektroda
Schlumberger
Wenner
Wenner-Schlumberger
Faktor Geometri
22
Dipole-dipole
Pole-pole
Pole-dipole
Square
23
B. Pembahasan Pada praktikum yang telah dilakukan praktikan diharuskan untuk menganalisa metode geolistrik dengan berbagai konfigurasi, antara lain konfigurasi wanner, konfigurasi wenner-schlumberger, konfigurasi schlumberger, konfigurasi pole-pole, konfigurasi pole-dipole, konfigurasi dipole-dipole serta konfigurasi square (persegi) serta menganalisis jenis konfigurasi yang paling sensitif untuk eksplorasi air tanah dan eksporasi bahan tambang (bijih besi). Pada Teknik pengukuran geolistrik ada tiga macam yaitu mapping, sounding dan imaging. Masing-masing teknik pengukuran geolistrik dapat dilakukan untuk tujuan yang berbeda. Untuk tujuan penentuan airtanah, struktur geologi, litologi dan penyelidikan mineral-mineral logam, maupun untuk keperluan geoteknik, teknik pengukuran geolistrik yang digunakan adalah teknik sounding. Istilah sounding diambil dari Vertical Electrical Sounding (VES), yaitu teknik pengukuran geofisika yang bertujuan untuk memperkirakan variasi resistivitas sebagai fungsi dari kedalaman pada suatu titik pengukuran. Konfigurasi elektoda yang sering digunakan dalam teknik sounding yaitu konfigurasi Schlumberger. Konfigurasi Schlumberger memiliki jangkauan yang paling dalam dibandingkan konfigurasi yang lain. Konfigurasi Schlumberger menggunakan dua elektroda arus yang sering dinamakan A , B dan dua elektroda potensial yang dinamakan M, N. Pada konfigurasi Schlumberger, dua elektroda potensial (MN) diletakkan di antara dua elektroda arus (AB). Jarak elektroda potensial (MN/2) dibuat tetap, tetapi jarak antara elektroda arus (AB/2) diubah-ubah agar diperoleh banyak informasi tentang bagian dalam bawah permukaan tanah. Untuk mengetahui struktur bawah permukaan yang lebih dalam, maka jarak masing-masing elektroda arus (AB/2) dan elektroda potensial (MN/2) dapat ditambah secara bertahap, sehingga efek penembusan arus ke bawah semakin dalam. Untuk menentukan kedalaman akuifer dan air tanah, proses akuisasi data resistivitas menggunakan konfigurasi Schlumberger dengan teknik vertical
24
electrical sounding, sehingga akan diperoleh nilai resistivitas lapisan-lapisan batuan bawah permukaan secara vertikal. Pengukuran geolistrik dimulai dari titik tengah lintasan, yaitu dengan menyusun empat buah elektroda dengan konfigurasi Schlumberger di tengah-tengah lintasan dan mengatur posisi resistivity meter di pertengahan lintasan. Resistivty meter yang digunakan adalah Naniura resistivity meter. Setelah arus diinjeksikan ke dalam tanah melalui resistivity meter, parameter yang diukur dan yang dicatat yaitu arus listrik (I) dan beda potensial (∆V) meter.
Untuk
yang terbaca dari resistivity
pengukuran geolistrik selanjutnya, elektroda arus AB
dipindahkan sesuai dengan jarak yang telah ditentukan, sedangkan elektroda potensial MN tidak dipindah dan hanya dipindahkan jika jarak MN/2 adalah 1/5 jarak AB/2. Data lapangan yang diperoleh yaitu beda potensial (ΔV), arus listrik (I) dan K. Adapun gambar dan faktor geometri konfigurasi schlumberger adalah sebagai berikut :
Gambar 5.1 Konfigurasi Schlumberger Dengan faktor geometri :
25
Berikutnya adalah Konfigurasi Wenner-Schlumberger yaitu, konfigurasi dengan sistem aturan spasi yang konstan dengan catatan faktor “n” untuk konfigurasi ini adalah perbandingan jarak antara elektroda C1-P1 (atau C2-P2) dengan spasi antara P1-P2 . Jika jarak antar elektroda potensial (P1 dan P2) adalah a maka jarak antar elektroda arus (C1 dan C2) adalah 2na + a. Proses penentuan resistivitas menggunakan 4 buah elektroda yang diletakkan dalam sebuah garis lurus.
Gambar 5.2 Konfigurasi Wenner-Schlumberger Pada Konfigurasi wenner-schlumberger setelah diketahui konfigurasinya, dapat diturunkan persamaan faktor geometri sebagai berikut :
26
Konfigurasi berikutnya yaitu konfigurasi Wenner. Pada Konfigurasi wenner, elektroda arus dan elektroda potensial diletakkan secara simetris terhadap titik sounding. Jarak antar elektroda arus adalah tiga kali jarak antar elektroda potensial. Jadi jika jarak masing-masing elektroda arus terhadap titik sounding adalah a/2 maka jarak maisng-masing elektroda arus terhadap titik sounding adalah 3a/2. Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil. Sedangkan kelemahannya adalah tidak bisa mendeteksi homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Data yang didapat dari cara konfigurasi Wenner, sangat sulit untuk menghilangkan faktor non homogenitas batuan, sehingga hasil perhitungan menjadi kurang akurat.
27
Gambar 5.3 Konfigurasi wenner Berdasarkan konfigurasi tersebut dapat dihitung faktor geometrinya (K) adalah sebagai berikut ;
Selanjutnya adalah konfigurasi Dipole-Dipole. Pada konfigurasi dipole-dipole dua elektroda potensial yang diletakkan di luar elektroda arus. Jarak antar elektroda potensial merupakan nilai
, sedangkan n
merupakan jarak antara
28
elektroda arus dan elektroda potensial bagian dalam. Jika n semakin besar maka kedalaman penyelidikan akan semakin besar. Kelemahan konfigurasi ini antara lain Survey Dipole-dipole mebutuhkan waktu yang relative lama, Kedalaman maksimal yang masih bisa di tafsir dengan baik <100 m, Kurang sensitif digunakan untuk target yang berlapis. Kelebihan dari metode ini antara lain, Sensitivitas konfigurasi dipole-dipole baik secara vertikal dan horisontal (lateral) baik digunakan untuk target berupa intrusi, urat (vein) kuarsa. Interpterasi dan aplikasi dari konfigurasi dipole-dipole ini antara lain : 1. Identifikasi lapisan batubara 2. Pencarian pagar candi 3. Energi panas bumi 4. Eksplorasi mineral sulfida 5. Penafsiran struktur geologi 6. Intrusi 7. Pillow lava
Gambar 5.4 Konfigurasi dipole-dipole Berdasarkan konfigurasi elektroda dipole-dipole diperoleh nilai faktor geometeri sebagai berikut :
29
30
Konfigurasi berikutnya yang dianalisa adalah konfigurasi pole-pole. Konfigurasi Pole-Pole memiliki keunggulan untuk mendeteksi adanya besarnya tahanan jenis (resistivitas) bawah permukaan tanah. Konfigurasi Pole-Pole jarang digunakan dalam survei geolistrik untuk prosedur sounding. Konfigurasi ini bertujuan mencatat gradien potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda detektor (potensial) yang berjarak relatif dekat dibanding dengan jarak elektroda arus. Dalam susunan ini empat elektroda terletak dalam suatu garis lurus. dimana C1=P1= na/2; sedangkan C2=P2= ∞.
Gambar 5.5 Konfigurasi Pole-Pole
Berdasarkan konfigurasi tersebut dapat dihitung faktor geometri dari konfigurasi pole-pole adalah sebagai berikut ;
31
Konfigurasi keenam yang dilakukan analisa adalah konfigurasi pole-dipole. Konfigurasi Pole Dipole, yaitu sumber arus tunggal tetapi pengukuran beda potensial dilakukan pada elektroda P1 dan P2 yang membentuk dipole (saling berdekatan) dengan jarak a. Konfigurasi Pole-dipole, yaitu merupakan konfigurasi elektroda elementer dimana terdapat satu titik sumber arus dan satu titik ukur potensial. Untuk itu salah satu elektroda arus C2 dan elektroda potensial P2 ditempatkan di tempat yang cukup jauh relatif terhadap C1 dan P1 sehingga pengaruhnya dapat diabaikan.
Gambar 5.6 Konfigurasi Pole-dipole
Adapun faktor geometrinya adalah sebagai berikut ;
32
Konfigurasi terakhir yang akan dianalisis adalah konfigurasi square atau konfigurasi persegi. Metode resistivitas konfigurasi persegi sounding telah digunakan untuk memperkirakan arah strike pada sebuah model anomali di bawah permukaan bumi Keuntungan konfigurasi persegi yaitu lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik di bawah permukaan seperti strike. konfigurasi persegi lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik di bawah permukaan dan membutuhkan luas daerah pengukuran yang lebih kecil daripada konfigurasi segaris. Keutamaan lainnya, yaitu bahwa konfigurasi bentangan persegi ini dapat mengukur dua arah saling tegak lurus dalam satu kali pengambilan data di lapangan. Konfigurasi ini sesuai untuk survei skala kecil dengan pemisahan elektroda hanya pada kisaran beberapa meter. Konfigurasi ini memiliki nilai tersendiri dalam pemetaan tiga dimensi, misalnya untuk penyelidikan arkeologis dangkal. Dengan menghitung ratarata dua arah saling tegak lurus tersebut maka pengukuran untuk menentukan resistivitas semu dengan dua arah saling tegak lurus dapat ditentukan dalam satu konfigurasi saja. Hal ini akan mengakibatkan survei lebih efisien. Konfigurasi persegi ini menunjukkan nilai sensitifitas yang besar pada pengukuran anisotropik seperti dip dan strike. Respon anomali yang
33
dihasilkan lebih sensitif pada medan yang memiliki struktur geologi seperti dip atau bedding yang memiliki kecenderungan strike tertentu.
Gambar 5.7 Konfigurasi Square Berdasarkan gambar tersebut diperoleh faktor geometri yaitu
Secara umum,
Konfigurasi elektroda schlumberger sensitif terhadap arah
vertikal saja sedangkan Konfigurasi elektroda Wenner, Konfigurasi elektroda Wenner-Schlumberger, Konfigurasi elektroda Dipole- Dipole, Konfigurasi elektroda Pole-pole, Konfigurasi elektroda Pole-Dipole sensitivitas terhadapa arah vertikal dan horizontal.
34
Dari penjelasan tersebut, setelah
analisa sensitivitas dan faktor geometri,
Untuk menentukan kedalaman akuifer dan air tanah, proses akuisasi data resistivitas menggunakan konfigurasi Schlumberger dengan teknik vertical electrical sounding, sehingga akan diperoleh nilai resistivitas lapisan-lapisan batuan bawah permukaan secara vertical. Karena memiliki sensitibilitas vertikal yang tinggi jika dibandingkan dengan konfigurasi yang lain, namun dalam sensitifibilitas lateral tidak cukup baik, sehingga konfigurasi schlumberger kurang mampu mendeteksi efek variasi resistivitas pada lapisan bumi yang dangkal. Konfigurasi Schlumberger Sifatnya tetap pada hasil pengukuran, sehingga jika terdapat ketidakhomogenan lokal pada lapisan tersebut tidak dapat terlihat. Hal ini desebabkan karena jarak antara elektroda potensial yang tidak sering diubah-ubah . Selain itu pada eksplorasi bahan tambang seperti bijih besi, konfigurasi yang digunakan adalah konfigirasi wanner. Alasanya digunakan Konfigurasi Wenner, karena konfigurasi ini memungkinkan untuk menerka pada daerah daerah yang dijadikan sasaran dan belum diketahui pasti persebaran kandungan bijih besinya. Sehingga diperlukan konfigurasi yang dapat memetakan
persebaran
bijih
besi
dibawah
permukaan
tanah(secara
lateral/horizontal atau disebut mapping) oleh sebab itu konfigurasi wanner banyak digunakan pada survey eksplorasi bijih besi.
V. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum tentang metode konfigurasi geolistrik yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1. Penentuan faktor geometri diperoleh dari susunan konfigurasi elektrodaelektroda pada metode geolistrik tahanan jenis 2. Secara umum, Konfigurasi elektroda schlumberger sensitif terhadap arah vertikal saja sedangkan Konfigurasi elektroda Wenner, Konfigurasi elektroda Wenner-Schlumberger, Konfigurasi elektroda Dipole- Dipole, Konfigurasi elektroda Pole-pole, Konfigurasi elektroda Pole-Dipole sensitivitas terhadapa arah vertikal dan horizontal (lateral) 3. Konfigurasi persegi lebih sensitif dalam perlakuan medan anisotropik di bawah permukaan dan membutuhkan luas daerah pengukuran yang lebih kecil daripada konfigurasi segaris, sehingga lebih efisien dalam pengukuran anisotropik seperti dip dan strike 4. Untuk menentukan kedalaman akuifer dan air tanah, proses akuisasi data resistivitas
menggunakan
lebih
cocok
menggnakan
konfigurasi
Schlumberger dengan teknik vertical electrical sounding, sehingga akan diperoleh nilai resistivitas lapisan-lapisan batuan bawah permukaan secara vertical 5. Pada eksplorasi bijih besi diperlukan konfigurasi yang dapat memetakan persebaran bijih besi dibawah permukaan tanah(secara lateral/horizontal atau disebut mapping)
DAFTAR PUSTAKA
Cahyono, Agung dan Gatot Yulianto. 2007. Estimasi Arah Strike menggunakan Resistivitas konfigurasi Persegi. Jurnal berkala Fisika. Vol 10. , No.1, Januari 2007, hal 45-51. Halaman 45-46 Harnovi. 2011. Metode Geolistrik. http:// harnovi. wordpress. com/2011/03/29/ metode-geolistrik/. Diakses pada 31 Mei pukul 00.10 WIB Hendrajaya, Lilik dan Idam Arif. 1985. Geolistrik Tahanan Jenis. Laboratorium Fisika Bumi Jurusan Fisika FMIPA. ITB : Bandung Rohim dkk. 2010. Aplikasi Metode Geolistrik Sounding Dengan Kofigurasi PolePole Untuk Mengukur Resistivitas Bawah Permukaan Tanah Dan Mengetahui Struktur Tanah. PKM Universitas Negeri Malang : Malang Sakka, 2002. Metoda Geolistrik Tahanan Jenis. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam – UNHAS, Makassar Waluyo. 2008. Panduan Workshop Geofisika UGM. Universitas Gajah Mada : Yogjakarta Zaenudin, Ahmad. 2014. Penuntun Praktikum Eksplorasi Geolistrik. Teknik Geofisika Universitas Lampung : Bandar Lampung
LAMPIRAN
