6
METODE GEOLISTRIK
METODE RESISTIVITAS KONFIGURASI
TARA SHINTA DEWI
111.120.004
Program Studi Teknik Geologi, Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Yogyakarta
Jalan SWK 104 Condongcatur Yogyakarta
[email protected]
INTISARI
Geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan sifat aliran listrik di dalam bumi, geolistrik ada yang bersifat aktif dan pasif. Metode geolistrik resistivitas merupakan metoda aktif dengan meninjeksikan arus listrik ke dalam bumi untuk mengetahui sifat resistivitas pada suatu lapisan batuan di dalam bumi dengan menggunakan konfigurasi Schlumberger yang memiliki jangkauan paling dalam dibandingkan konfigurasi yang lain dimana jarak elektroda potensial dibuat tetap, tetapi jarak antara elektroda arus diubah-ubah untuk memperoleh banyak informasi tentang bagian dalam bawah permukaan tanah. Dalam penelitian ini digunakan software IP2Win untuk pengolahan data yang didapat. Dari hasil pengolahan data terlihat bahwa daerah telitian memiliki kedalaman lapisan sekitar dua puluh meter dengan enam lapisan batuan, diindikasi berdasarkan nilai resistivitas batuan tersusun atas tanah kering, batugamping, batupasir, dan lava berdasarkan klasifikasi Telford, 1990, Astier; 1971, Mori, 1993 Dan Roy, E.H., 1984.
Kata kunci : Konfigurasi Schlumberger, Resistivitas, , IP2Win, Geolistrik
PENDAHULUAN
Geofisika merupakan ilmu yang mempelajari bumi dengan pendekatan fisika, dimana dalam geofisika dikenal beberapa metoda, antara lain: metoda gravity, metoda magnetik, metoda listrik, metoda seismik.
Setiap metoda memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing dan sebagai geologist, perlu mengetahui bagaimana pembacaan dan pengolahan data, sehingga hasil olahan data tersebut dapat membantu pekerjaan eksplorasi.
Metoda geolistrik resistivity memanfaatkan sifat ketahanan batuan terhadap listrik, yang dipengaruhi oleh nilai-nilai seperti kandungan mineral logam dan nonlogam, kandungan elektrolit (garam), kandungan air, porositas batuan, permeabilitas batuan, tekstur/kekompakan batuan, serta suhu/temperatur.
DASAR TEORI
Geolistrik resistivity merupakan metode geolistrik yang mempelajari sifat resistivitas (tahanan jenis) listrik dari lapisan batuan di dalam bumi (Hendrajaya dan Idam, 1990). Pada metode ini arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua buah elektroda arus dan dilakukan pengukuran beda potensial melalui dua buah elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik akan dapat dihitung variasi harga resistivitas pada lapisan permukaan bumi di bawah titik ukur (Sounding point) (Apparao, 1997). Pada metode ini dikenal banyak konfigurasi elektroda, yaitu : konfigurasi Wenner, konfigurasi Schlumberger, konfigurasi Wenner-Schlumberger, konfigurasi Dipol-dipol, Rectangle Line Source dan sistem gradien 3 titik (Hendrajaya dan Idam, 1990).
Berdasarkan pada tujuan penyelidikan metode ini dibagi menjadi dua yaitu mapping dan sounding. Metode resistivitas mapping merupakan metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara horisontal. Sedangkan metode resistivitas sounding bertujuan mempelajari variasi resistivitas batuan di bawah permukaan bumi secara vertikal. Pada metode ini, pengukuran pada suatu titik sounding dilakukan dengan jalan mengubah-ubah jarak elektroda. Pengubahan jarak elektroda ini tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektroda kecil kemudian membesar secara gradual. Jarak elektroda ini sebanding dengan kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi. Dari kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi, akan diperoleh ketebalan dan resistivitas masing-masing lapisan batuan.
Konfigurasi elektoda yang sering digunakan dalam teknik sounding yaitu konfigurasi Schlumberger.
Gambar 1. Rangkaian elektroda konfigurasi Schlumberger
Keterangan : R1 = R4
Adapun kelemahan dari konfigurasi schlumberger adalah pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih kecil terutama ketika jarak AB yang relative jauh, sehingga diperlukan alat ukur multimeter yang mempunyai karakteristik High Impedance dengan mengatur tegangan minimal 4 digit atau 2 digit dibelakang koma, atau dengan cara peralatan arus yang memepunyai tegangan listrik DC yang sangat tinggi.
Keunggulan konfigurasi schlumberger adalah kemampuan untuk mendeteksi adanya sifat tidak homogen lapisan batuan pada permukaan yaitu membandingkan nilai resistivitas semu ketika terjadi perubahan jarak elektroda MN/2 (Anonim, 2007a)
Parameter yang diukur yaitu : jarak antar stasiun dengan elektroda- elektroda (AB/2 dan MN/2), arus (I), dan beda potensial (ΔV). Parameter yang dihitung yaitu : tahanan jenis(R) dan factor Geometri (k).(Asisten Geofisika, 2006). Factor geometri (k) dapat dicari dengan rumus :
Secara umum factor geometri untuk konfigurasi Schlumberger adalah sebagai berikut :
k = π AB2-MN24MN
Dimana :
ρ : Resistivitas Semu
0 : Titik yang diukur secara sounding
AB : Spasi Elektroda Arus (m)
MN : Spasi Elektroda Potensial (m), dengan syarat bahwa MN < 1/5 AB (menurut Schlumberger)
k : Faktor Geometri
Berdasarkan Sunaryo, dkk (2003) resistivitas semu (ρa) pada pengukuran resistivitas secara umum dengan cara menginjeksikan arus kedalam tanah melalui 2 elektroda arus (C1 dan C2). Dan mengukur hasil beda potensial yang ditimbulkannya pada 2 elektroda potensial (P1 dan P2). Dari data harga arus (I) dan beda potensial (V), dapat dihitung nilai resistivitas semu (ρa) sebagai berikut :
Resistivitas ditentukan dari suatu tahanan jenis semu yang dihitung dari pengukuran perbedaan potensi antar elektroda yang ditempatkan dibawah permukaan. Pengukuran suatu beda potensial antara dua elektroda seperti pada gambar dibawah ini sebagai hasil dua elektroda lain pada titik C yaitu tahanan jenis dibawah permukaan tanah dibawah elektroda (Todd.D.K.1959).
Gambar 2. Siklus Elektrik Determinasi
Resistivitas dan Lapangan Elektrik Untuk Stratum Homogeneus permukaan bawah tanah. (Todd, D.K, 1959).
Titik pengukuran konfigurasi Schlumberger dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3. Titik sounding konfigurasi Schlumberger
Nilai Resistivitas Dari Berbagai Tipe Batuan (Telford, 1990; Astier; 1971, Mori, 1993)
Jenis Batuan/Tanah/Air
Tingkat Resistivitas ( m)
Clay/lempung
1-100
Silt/lanau
10-200
Marls/batulumpur
3-70
Kuarsa
10-2x108
Sandstone/BatuPasir
50-500
Limestone/Batukapur
100-500
Lava
100-5x104
Air tanah
0,5-300
Air laut
0,2
Breksi
75-200
Andesit
100-200
Tufa vulkanik
20-100
Konglomerat
2x103-104
METODOLOGI
Penelitian ini dilaksanakan pada praktikum geofisika pada hari Jumat, 9 mei 2014 pukul 16.00 di Laboratorium Geofisika. Data mentah hasil lapangan telah diberikan sebelumnya berupa nilai AB/2, MN, I, dan V dalam bentuk excel untuk diolah selanjutnya. Dalam pengolahan data ini diberikan waktu kurang lebih dua pekan sampai menghasilkan paper hasil pengerjaan data. Berikut diagram alir pengerjaan analisis data metode geolistrik dengan konfigurasi Schlumberger menggunakan sofware IP2Win.
Diagram Alir
MulaiMs.ExcelMenghitung nilai R dan RhoMasukkan Data dalam software IP2WinAtur Grafik dan sesuiakan dengan nilai d dan ρBuat profilSelesaiAnalisis data.MulaiMs.ExcelMenghitung nilai R dan RhoMasukkan Data dalam software IP2WinAtur Grafik dan sesuiakan dengan nilai d dan ρBuat profilSelesaiAnalisis data.
Mulai
Ms.Excel
Menghitung nilai R dan Rho
Masukkan Data dalam software IP2Win
Atur Grafik dan sesuiakan dengan nilai d dan ρ
Buat profil
Selesai
Analisis data.
Mulai
Ms.Excel
Menghitung nilai R dan Rho
Masukkan Data dalam software IP2Win
Atur Grafik dan sesuiakan dengan nilai d dan ρ
Buat profil
Selesai
Analisis data.
Gambar 4. Diagram Alir
Pada tahap awal penelitian ini diberikan data mentah berupa nilai AB/2, MN/2 (perubahan jarak elektroda), I (arus listrik), V (beda potensial) dalam bentuk Excel sejumlah tujuh belas titik dimana tiap plug berbeda data.
Selanjutnya data ini diolah, yaitu mencari nilai R (tahanan listrik), K (faktor geometri), ρ (nilai resistivitas), dan MN (spasi eletroda potensial). Rumus dapat dilihat pada dasar teori.
Tahap selanjutnya yaitu menginputkan data hasil olahan excel pada sofware IP2Win. Data yang dimasukkan hanya MN, AB/2, dan ρ pada tabel dengan cara klik new-paste in table, maka akan muncul data berupa titik-titik, klik "yes" dan save file.
Setelah muncul kurva hasil bacaan data input atur kurva merah agar sebisamungkin berhimpit dengan kurva hitam. Kurva merah memiliki tingkat elastisitas tertentu, sehingga sulit untuk dapat benar-benar berhimpit dengan kurva hitam. Untuk mengatur kurva dapat dilakukan dengan menambah (split) dan mengurangi (join) jumlah lapisan. Garis horizontal kurva biru merupakan banyaknya lapisan dimana kurva yang tinggi menunjukkan nilai resistivitas yang tinggi dan sebaliknya. Sedangkan pembelokan kurva biru (garis vertikal) terjadi karena adanya beda lapisan. Sebagai catatan, dalam mengatur kurva ini, nilai ρ harus sesuai dengan hasil olahan data excel (dalam data ini 495-1302) dan nilai d (kedalaman) maksimal 1/5 dari AB.
Tahap selanjutnya adalah membuat profil kedalaman berdasarkan nilai bacaan tabel nilai ρ, h, d. Sesuaikan nilai resistivitas (ρ) dengan tabel nilai resistivitas batuan, sehingga didapat litologi penyusun lapisan tersebut.
Selanjutnya analisis data, apakah keadaan bawah permukaan sudah sesuai regional, dan keadaan sekitar telitian. Apakah hal yang dicari ada atau tidak, misal intrusi atau akuifer.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 5. Kurva IP2Win
Gambar 6. Tabel Nilai ρ, h, dan d
Berdasarkan kurva dan tabel pada IP2Win diketahui pada kedalaman dua puluh meter terdapat enam lapisan batuan dengan nilai resistivitas yang berbeda-beda, hal ini menunjukkan lapisan yang berbeda kandungan mineral logam dan nonlogam, kandungan elektrolit (garam), kandungan air, porositas, permeabilitas, tekstur/kekompakan, serta suhu, yaitu nilai yang mempengaruhi tahanan terhadap listrik. Nilai resistivitas yang tinggi menunjukkan konduktivitas (daya hantar listik) yang rendah.
Pada lapisan pertama dan kedua secara kuantitatif pada kedalaman 0-2m memiliki nilai ρ = 1302 dan ρ = 1096, pada tabel nilai resistivitas batuan sesuai dengan range pada lava (100-5x104) dan kuarsa (10-2x108) menurut Telford, 1990
Pada lapisan ketiga terjadi penurunan nilai resistivitas yang tajam mencapai ρ = 496, menurut Telford, 1990 sesuai dengan nilai resistivitas sandstone (50-500), limestone (100-500), lava (100-5x104), dan kuarsa (10-2x108). Pada lapisan keempat nilai resistivitas kembali meningkat dengan ρ = 825 sesuai dengan lava (100-5x104) dan kuarsa (10-2x108) menurut Telford, 1990.
Lapisan kelima mengalami penurunan nilai resistivitas dengan ρ = 500, sedangkan pada lapisan keenam nilai resistivitas kembali mengalami fluktuasi dengan ρ = 1087.
Berdasarkan nilai ρ terdapat beberapa kesamaan antara litologi satu dengan lainnya, sehingga perlu kita lihat asosiasi, dengan batuan sekitar, regional, karakteristik batuan itu sendiri.
Secara kualitatif dapat diinterpretasikan pada lapisan pertama dan kedua dengan kedalaman 0-2m berupa lava, bisa akibat aktivitas gunung api. Nilai resistivitas sangat dipengaruhi oleh riginitas batuan, semakin rigid maka semakin besar pula nilai resisivitasnya. Sesuai range kuarsa yang tinggi pula mengidentifikasi bahwa lava ini bersifat asam-intermediet
Lapisan ketiga dengan kedalaman mencapai 2-5meter berupa limestone, melihat penurunan kurva secara signifikan. Dapat terjadi akibat batugamping memiliki lapies (lubang-lubang) sebagai porositas yang terisi oleh fluida.
Lapisan keempat pada kedalaman 5-7,53m dengan kenaikan nilai resistivitas yang tinggi mencirikan adanya batuan yang kompak dengan kandungan kuarsa yang tinggi, dapat berupa lava, seperti intrusi batuan beku asam-intermediet.
Lapisan kelima pada kedalaman 7,53-15,8 diinterpretasikan berupa batupasir gampingan karena berada diantara lava karena pada lapisan keenam dengan kedalaman 15,8-20m diiterpretasi berupa lava dengan nilai resistivitas tinggi akibat rigidinitas tinggi. Gampingan disini dimasudkan baupasir ini tidak mengandung kuarsa, karena pada dasarnya kuarsa akan menambah nilai resistivitas. Pada lapisan ketujuh telah melebihi batas kedalaman maksimal, yaitu dua puluh meter serta tidak diketahui batas kemenerusan secara vertikal sehingga tidak dapat dibuat profil kedalamannya.
Jika benar lava ini merupakan suatu tubuh intrusi , maka akan ditemukan batuan metamorf seperti hornfels, kuarsit dari batupasir, ataupun marmer ubahan dari batugamping. Susunan lapisan ini tercermin dalam profil.
PROFIL KEDALAMANPROFIL KEDALAMAN
PROFIL KEDALAMAN
PROFIL KEDALAMAN
Gambar 7. Pofil Kedalaman
KESIMPULAN
Berdasarkan perhitungan nilai R, K, dan ρ pada Excel, analisis kurva h, d, ρ dengan IP2Win, maka didapatkan hasil bahwa pada kedalaman maksimal dua puluh meter terdapat enam lapisan batuan yang memiliki nilai nilai resistivitas antara 496-1302 m dengan ketebalan yang bervariasi antara 0,9-8,29 m yang tersusun oleh lava, batugamping, dan batupasir gampingan (disesuaikan dengan tabel resistivitas batuan menurut Telford, 1990). Sebagai catatan bahwa lapisan batuan ini sifatnya hipotesa, sehingga dapat berubah jika ditemukan bukti-bukti pendukung, misalnya batuan metamorf (hornfels) sebagai bukti intrusi dangkal.
DAFTAR PUSTAKA
http://robophysic7.blogspot.com/2012/05/geolistrik-konfigurasi-schlumberger.html
http://arifpanduwinata.blogspot.com/2012/06/metode-tahanan-jenis-geolistrik.html
