Geolistrik

GEOLISTRIK-01 PENDAHULUAN

Dalam

geofisika

eksplorasi

terdapat

beberapa

metode

geofisika

yang

dapat

dimanfaatkan untuk mempelajari sifat-sifat fisik dan struktur kerak bumi yang bertujuan untuk mencari sumber daya alam. Salah satu metode geofisika tersebut, diantaranya metode geolistrik. Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik didalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya dipermukaan bumi. Parameter yang diukur dalam pengukuran geolistrik, diantaranya : potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam  bumi. Ada beberapa metode geolistrik, yaitu : resistivitas (tahanan jenis),  Induced  Polarization (IP),  Polarization (IP), Self Potensial  (SP),  (SP), magnetotellurik dan lain-lain. Prinsip kerja metode geolistrik resistivitas, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda  potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan dibawah titik ukur. Metode geolistrik digunakan untuk eksplorasi mineral, reservoar air, geothermal, gas  biogenik, kedalaman batuan dasar dan lain-lain.

1.1. Metode Resistivitas Bumi

Prinsip dasar metode ini yaitu mengalirkan/menginjeksikan arus listrik buatan  berfrekwensi rendah kedalam bumi melalui dua elektroda, yang dinamai elektroda arus, dan distribusi potensial yang dihasilkan, diukur oleh dua elektroda potensial. Besarnya  potensial pada penetrasi yang sama, s ama, tergantung pada pengaturan jarak j arak antara elektroda sesuai dengan keperluan. Pengaturan ini pada dasarnya dapat dikelompokan kedalam tiga kelompok berdasarkan pada kuantitas fisik yang diukur, yaitu :

1. Pengaturan yang bertujuan mencatat gradien potensial  dengan menggunakan  pasangan elektoda yang berjarak rapat. Contohnya Contohnya konfigurasi Schlumberger Schlumberger. 2. Pengaturan yang bertujuan mencatat perbedaan potensial  antara dua elektroda  pengukur dengan jarak lebar. Contohnya konfigurasi Wenner . 3. Pengaturan yang bertujuan mencatat kelengkungan fungsi-fungsi potensial dengan menggunaka pasangan elektroda arus maupun pengukur yang dipasang rapat. Contohnya konfigurasi Pole-Dipole

Pada pengukuran dengan menggunakan metode tahanan jenis menggunakan suatu anggapan (asumsi) bahwa : 1. Di bawah permukaan tanah terdiri dari lapisan-lapisan dengan ketebalan tertentu kecuali lapisan terbawah mempunyai ketebalan tidak berhingga. 2. Bidang batas antar lapisan horizontal. 3. Setiap lapisan homogen dan isotropis.

1.1.1

Sifat Resistivitas Batuan

Pada kebanyakan batuan , sifat kelistrikan dihasilkan oleh listrik alami yang terbawa oleh cairan dan nilai resistivitasnya lebih terkendali oleh nilai porositas dan kandungan air. Batuan yang mengandung air memiliki resistivitas yang lebih rendah dibandingkan  batuan yang tidak mengandung air dan batuan kering. Berdasarkan harga resistivitas,  batuan/mineral digolongkan menjadi tiga bagian, bagian, seperti ditunjukkan pada Tabel 1.1 Tabel 1.1. Nilai resistivitas

Konduktor Baik Konduktor Pertengahan Isolator

Harga resistivitas ( Ohm –  Ohm –  meter  meter ) 10 -8 < ρ < 1 1 < ρ < 10 7 ρ < 10 7

1.1.2

Sifat Konduktivitas Batuan

Dalam metode resistivity, sifat konduktivitas listrik sangat penting, setiap batuan mempunyai perbedaan sifat kelistrikan. Aliran arus listrik di dalam batuan dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu ; 1. Konduksi secara elektronik 2. Konduksi secara elektrolitik 3. Konduksi secara dielektrik

1.1.3

Aliran Listrik pada Media Homogen Isotropis

Apabila arus kontinu yang mengalir serba sama (homogen) disemua tempat dan yang sifatnya terhadap arus listrik serba sama di semua arah (isotropik). Seperti halnya dalam kawat konduktor maka untuk model bumi semacam ini berlaku hukum Ohm:

(1.1) dengan = rapat arus (ampere/meter2) = intensitas medan listrik (volt/meter) = konduktivitas medium (mho/meter) Besaran skalar dari medan listrik

yaitu potensial listrik V dalam volt, dapat

dinyatakan sebagai minus gradien potensial, yaitu: (1.2) sehingga hukum Ohm dapat dituliskan sebagai : (1.3) Apabila arus mengalir pada medium homogen isotropis sehingga hukum kekekalan muatan yang secara matematis dapat dituliskan : (1.4)

dengan q = rapat muatan (C/m3). Persamaan (1.4) disebut sebagai persamaan kontinuitas, bila dianggap muatannya tetap, berarti tidak ada arus listrik yang masuk, sehingga persamaan (1.4) menjadi : (1.5) Dengan mensubstitusikan persamaan (1.3) dan (1.5) akan diperoleh persamaan : (1.6) Persamaan di atas berlaku untuk sembarang volume. Bila mediumnya homogen isotropik, tidak bergantung pada sistem koordinat, dengan , maka potensial skalar V memenuhi persamaan Laplace yang menyatakan distribusi potensial dari arus searah : (1.7)

1.1.4

Potensial oleh Sumber Arus Tunggal di Permukaan Medium Homogen Isotropis

Permasalahan potensial yang disebabkan oleh adanya suatu sumber arus tunggal di  permukaan medium homogen isotropis, dimana sumber arus tersebut timbul karena digunakannya suatu elektroda yang mengalirkan arus I yang tersebar ke semua arah sama besar, maka besarnya potensial dapat ditentukan.

Dalam kasus seperti ini

solusinya menggunakan persamaan Laplace. Persamaan Laplace yang berhubungan dengan kondisi ini dapat dituliskan dalam sistem koordinat bola, yaitu :

(1.8)

Gambar 1.1 Arus tunggal di Permukaan Medium Homogen Isotropis

(Sumber : Telford et al., 1976)

Karena disini hanya ada arus tunggal maka arus mengalir simetris terhadap arah

dan

, sehingga potensial jelas hanya bergantung terhadap jarak dari sumber. Persamaan (1.8) menjadi :

(1.9) Persamaan diatas dapat diintegrasi secara langsung dan memberikan solusi :

(1.10) Diintegrasi lagi menjadi:

(1.11) dengan C2 dan C1 konstanta integrasi yang dapat dicari dengan syarat fisis : pada jarak yang jauh dari titik sumber (r  ~ ) maka V = 0 maka C1 = 0. Persamaan (1.11) akan berubah menjadi :

 

(1.12)

Dari persamaan (1.12) tampak bahwa permukaan equipotensialnya berupa permukaan  bola dengan aliran arus dan medan listriknya berarah radial. Oleh karena harga konduktivitas udara sama dengan 0 (nol), maka permukaan equipotensialnya didalam  bumi merupakan setengah bola. Dari persamaan (1.3) maka rapat arus pada jarak r dari sumber dinyatakan :

(1.13) Dengan mensubstitusikan persamaan (1.12) ke persamaan (1.13) maka akan diperoleh

(1.14) Arus total yang menembus permukaan setengah bola dengan jari-jari r adal ah :

(1.15) Besar arus pada persamaan (1.15) akan sama besar dengan arus I yang dimasukkan melalui titik C, sehingga diperoleh :

atau

(1.16)

Apabila persamaan (1.16) disubstitusikan kedalam persamaan (1.12), maka akan didapatkan :

(1.17)

1.1.5

Potensial oleh Sumber Arus Tunggal di Permukaan Medium Homogen Isotropis

Pada

prinsipnya

pengukuran

resistivity

dengan

metode

geolistrik

adalah

membandingkan potensial suatu titik terhadap titik tertentu, sehingga diperlukan dua  buah elektroda potensial dan elektroda arus, seperti pada gambar 1.2.

Gambar 1.2. Potensial pada dua elektroda arus (a) Dilihat dari arus (b) Penampang

dekat (c) potensial pada permukaan sepanjang garis lurus melalui titik sumber arus.(Sumber : Telford et a., 1976) Besar suatu potensial yang disebabkan dua elektroda arus di permukaan akan dipengaruhi oleh jarak keduanya. Potensial yang disebabkan C1 di titik P1 adalah :

(1.18) dengan

 

(1.19)

dan : V1 = potensial pada P 1 akibat C1 (volt) r 1

= jarak antara C1 dan P 1 (meter)

Arus pada kedua elektroda adalah sama tapi berlawanan arahnya, maka potensial yang disebabkan C2 di titik P1 adalah :

(1.20) dengan Dengan demikian diperolehakan:

(1.21) Dengan cara yang sama akan didapat beda potensial antara P 1 dan P2 adalah:

(1.22)

GEOLISTRIK-02 PENGENALAN ALAT (RESISTIVITY METER)

2.1 Tujuan

1.

Mengetahui dan memahami fungsi bagian-bagian alat resistivit y meter.

2.

Mampu mengoperasikan alat resitivity meter.

2.2 Peralatan

1.

Resistivity Meter Naniura NRD22 dan Naniura NRD 300 HF

2.

Res & IP Meter Supersting R8 Multichannel

2.3 Teori Dasar

Resistivity Meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur geolistrik tahanan jenis. Sedangkan alat yang digunakan dalam pengukuran geolistrik induced polarization (IP) yaitu IP Meter. Di Jurusan Fisika Unpad terdapat 3 buah alat geolistrik, yaitu Resistivity Meter Naniura NRD22, Resistivity Meter Naniura NRD300HF dan Res & IP Meter Supersting R8 Multichannel. Resistivity Meter Naniura NRD300HF dan Naniura NRD22 merupakan alat ukur geolistrik konvensional yang masih menggunakan 1 channel (Gambar 2.1). Data yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan Resistivity Meter Naniura NRD22S yaitu harga beda potensial (V) dan arus ( I ). Data V dan I ini kemudian diolah untuk

 NRD300HF banyak digunakan untuk pengukuran sounding 1D, sedangkan untuk  pengukuran 2D relatif masih jarang digunakan karena harus membuat dahulu geometri  pengukuran (stacking chart), tabel akuisisi, membuat format konversi data lapangan ke format data software (dilakukan secara manual), dan pelaksanaan pengukuran dilapangan yang cukup lama. Misalnya untuk pengukuran geolistrik 2D dengan panjang lintasan 300m dan elektroda 30 buah dan konfigurasi yang digunakan Wenner maka

waktu yang dibutuhkan sekitar 5 s.d. 6 jam tergantung dari kondisi medan dilapangan.

Gambar 2.1 Resistivity Meter Naniura NRD 300Hf

Spesifikasi Resistivity meter Naniura NRD300Hf terdiri dari dua bagian, yaitu : Pemancar (Transmitter) 

Catu Daya / DC in (power supply) : 12V, minimal 6 AH



Daya keluar (output power) : 300 W untuk catu daya > 20A



Tegangan keluar (output voltage) : 500V maksimum



Arus keluar (output current) : 2000mA



Ketelitian arus (currect accuracy) : 1 mA



Sistem pembacaan



Catu daya digital meter : 9V, baterai kering



Fasilitas

: Digital

: Current loop indicator

Penerima (Receiver) 

Impedansi maksimum (input impedance): 10 M Ohm



Batas ukur ukur pembacaan (range) : 0,1 mV s.d. 500V



Ketelitian (accuracy) : 0,1mV



Kompensator kasar : 10 x putar (precision multi turn potensiometer)



Kompensator halus : 1 x putar (wire wound resistor)



Sistem pembacaan

: Digital (auto range)



Catu daya digital meter : 3 V ( 2buah baterai kering AA)



Fasilitas pembacaan : Hold (data disimpan di memori)



Massa alat

: 5,5 kg

Selain Resistivity Meter Naniura, alat geolistrik yang lebih memudahkan untuk  pengukuran yaitu multichannel 28 electrodes yaitu Res & IP Meter Supersting R8 Multichannel. Res & IP Meter Supersting R8 Multichannel ini merupakan alat yang bisa digunakan untuk mengukur geolistrik tahanan jenis 1D/2D/3D/4D dan geolistrik induced polarization (IP) 2D/3D/4D. Data pengukuran yang diperoleh dari alat ini sudah

& IP Meter Supersting R8 Multichannel terdiri dari 1 switch box, 28 elektroda,  bentangan kabel maksimal 945m (Gambar 1.2). Beberapa kelebihan Pengukuran resistivity 2D/3D dan IP 2D/3D dengan menggunakan alat geolistrik Res & IP Meter Supersting R8 Multichannel, yaitu : 

Pengukurannya relatif lebih cepat dibandingkan menggunakan Resistivity Meter single channel atau IP Meter single channel. Pengukuran dengan panjang lintasan 810m s.d. 945m dan 28 elektroda dengan 3 konfigurasi membutuhkan waktu sekitar 1,5 jam.



Tidak perlu melakukan konversi data secara manual karena sudah tersedia software akuisisi datanya, yaitu software AGIS Admin.

Hasil pengukuran bisa langsung dilihat di lapangan (quick look ).

Gambar 2.2. (a). Satu unit Res & IP R8 Supersting (main unit, Note Book, Switch Box, Accu, Handy Talky) dan (b) Main Unit Res & IP R8 Supersting Multichannel

Spesifikasi dari SuperSting Res &IP R8 Meter, yaitu : Measurement modes

Apparent resistivity, resistance, induced polarization (IP), battery voltage The SuperSting is designed to run dipole-dipole, poledipole, pole-pole, Wenner and Schlumberger surveys including roll-along surveys completely automatic with the patented (patent 6,404,203) Swift. Dual Mode

Automatic electrodes

multi-

Automatic Multi-electrode system. The SuperSting can run any other array by using user programmed command files. These files are ASCII files and can be created using a regular text editor. The command files are downloaded to the SuperSting RAM memory and can at any time be recalled and run. Therefore there is no need for a fragile computer in the field. Full resolution reading average and error are store d along

Data storage

with user entered coordinates and time of day for each measurement. Storage is effected automatically.

RS-232C channel available to dump data from the Data transmission

instrument to a Windows type computer on user command.

Dimensions

Display

Width 184 mm (7.25"), length 406 mm (16") and height 273 mm (10.75"). Graphics LCD display (16 lines x 30 characters) with night light.

Input channels

Eight channels

Input gain ranging

Automatic, always uses full dynamic range of recei ver.

Input impedance

>20 M.

IP current transmission

ON+, OFF, ON-, OFF

IP time cycles

0.5 s, 1 s, 2 s, 4 s and 8 s Running average of measurement displayed after each

Measure cycles

cycle. Automatic cycle stop when reading errors fall  below user set limit or user set max cycles are done.

Measurement range

+/- 10V

Measuring resolution

Max 30 nV, depends on voltage level

Memory capacity

Noise suppression

More than 30000 measuring points can be stored in the internal memory. Better than 100 dB at f>20 Hz Better than 120 dB at  power line frequencies (162/3, 20, 50 and 60 Hz). Stored in re-programmable flash memory. New version

Operating system

can be downloaded from our web site and stored in the flash memory. Depends on conditions, internal circuitry in auto mode

Operating time

adjusts current to save energy. At 20 mA output current and 10 k. electrode resistance more than 2000 cycles are

available from a fully charged battery pack.

Output current

1mA –  1.25 A continuous

Output power

200 W

Output voltage

Power supply, field Power supply, office

800 Vp-p, actual electrode voltage depends on transmitted current and ground resistivity. 12V or 2x12V DC external power, connector on front  panel. DC power supply Basic measure time is 0.4, 0.8, 1.2, 3.6, 7.2 or 14.4 s as

Resistivity time cycles

selected by user via keyboard. autoranging and commutation adds about 1.4 s.

Screen resolution

4 digits in engineering notation Continuous averaging after each complete cycle. Noise errors calculated and displayed as percentage of reading.

Signal processing

Reading displayed as resistance (.V/I) and apparent resistivity (.m). Resistivity is calculated using user entered electrode array coordinates. Automatic cancellation of SP voltages during resistivity

SP compensation

measurement. Constant and linearly varying SP cancels completely.

Supported configurations

System calibration

Resistance, Schlumberger, Wenner, dipole-dipole, poledipole, pole-pole. Calibration is done digitally by the microprocessor based on correction values stored in memory. Better than 1% of reading in most cases (lab

Total accuracy

measurements). Field measurement accuracy depends on ground noise and resistivity. The instrument will

calculate and display running estimate of measuring accuracy.

Type of IP measurement

Time domain chargeabilitiy (M), six time slots measured and stored in Memory 20 key tactile, weather proof keyboard with alpha

User controls

numeric entry keys and function keys. On/off switch Measure button, integrated within main keyboard. LCD night light switch (push to light).

Weight

10.7 kg (23.5 lb.)

2.4 Prosedur Pengukuran dengan Menggunakan Resistivity Meter Naniura

Alat resistivity meter diletakkan di tempat yang aman dari sinar matahari langsung. 1. Periksa sumber tegangannya dan baterai analognya (jika baik, harga arus atau tegangan menunjukkan angka 000.0) 2. Tancapkan elektroda potensial dan arus pada jarak yang telah ditentukan 3. Hubungkan kabel penghubung elektroda potensial dan arus pada alat resistivity meter (perhatikan tanda + dan –  jangan sampai tertukar). 4. Perhatikan tanda (jarum) galvanometer pada alat resistivity meter, jika jarum  penunjuk tersebut belum berada pada daerah merah, maka salah satu elektroda arus belum tertanam dengan baik (kurang dalam).  (kasar) agar 5. Lihat counter digital tegangan (volt), aturlah kompensator Course 

nilai tegangan mendekati nol. Jika telah mendekati nol putar kompensator F i n e   (halus) sampai counter tegangan menunjukkan harga nol.

6. Tekan tombol Start  , sebelumnya pastikan tidak ada yang memegang elektroda arus. Tekanlah tombol start sampai diperoleh harga arus (mA) yang konstan, setelah itu tekan tombol Hold  . 7. Catat data pengukuran I terlebih dahulu kemudian data V, karena hanya data V saja yang disimpan pada alat.

2.5 Tugas Pendahuluan

1. Bagaimana prinsip kerja alat untuk mengukur metode geolistrik? 2. Jelaskan komponen utama yang diperlukan pada pengukuran dengan metode geolistrik? 3. Parameter apa saja yang terukur oleh alat Resistivity Meter dan IP Meter ? 4. Sebutkan kelebihan dan kelemahan alat Resistivity Meter single channel dengan Resistivity Meter Multichannel !

2.6 Tugas Akhir

1. Gambarlah sketsa peralatan resistivity meter dan IP Meter dan jelaskan fungsi dari bagian-bagian alat tersebut ! 2. Parameter apa saja yang perlu diperhatikan pada saat pengambilan data dengan metode geolistrik? 3. Hal apa saja yang berpengaruh terhadap penggunaan alat geolistrik?

GEOLISTRIK-03 PENGAMBILAN DATA DAN PENGOLAHAN DATA GEOLISTRIK 

3.1 Tujuan

Memahami cara pengambilan data dengan cara sounding dan mapping dengan menggunakan konfigurasi Schlumberger, Wenner, Dipole Dipole dan Pole Dipole serta  pengolahan datanya.

3.2 Peralatan

1. Resistivity Meter Nanira NRD300HF dan NRD 22

: 1 buah

2. Kabel arus

: 2 gulung

3. Kabel potensial

: 2 gulung

4. Elektroda arus

: 2 buah

5. Elektroda potensial

: 2 buah

6. Alat tulis

: 1 set

7. Kalkulator

: 1 buah

8. Tabel pengamatan

: 2 buah

9. Fotokopi kertas bilog

: 2 buah

3.3 Tugas Pendahuluan

Pengambilan data

dengan menggunakan metode geolistrik resistivity ada 4 cara.

Masing-masing memiliki fungsi yang berbeda, keempat cara tersebut yaitu: Vertical Sounding (Resistivity 1D), Resistivity 2D (Gabungan Lateral Mapping dan Vertical Sounding), Resistivity 3D dan Resistivity 4D (Resistivity 3D + time lapse). Dalam

modul ini hanya membahas pengambilan data Resistivity 1D dan 2D.

3.3.1

Resistivity 1D (Ver tical Soundin g  )

Digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistivitas pada suatu titik target sounding dibawah permukaan bumi. Cara ini dinamakan Sounding 1D karena resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertikal. Konfigurasi yang digunakan dalam pengukuran sounding ini dapat menggunakan konfigurasi Schlumberger dan kon- figurasi Wenner. Konfigurasi Schlumberger bertujuan untuk mencatat gradien potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda potensial yang berjarak relatif dekat dibandingkan dengan jarak elektroda arus. Dalam susunan ini ditempatkan empat elektroda kolinier atau dengan kata lain bahwa keempat elektroda terletak dalam suatu garis lurus. Susunan elektroda dari konfigurasi ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Besar tahanan jenis tergantung pada susunan elektroda, faktor ketergantungan ini

disebut sebagai faktor geometris (K). Faktor geometris ini merupakan parameter yang sangat penting dalam pendugaan geolistrik baik untuk pendugaan vertikal maupun horizontal, sebab harga K akan tetap untuk posisi C1-C2 dan P1-P2 yang tetap. Jadi  besarnya K tergantung pada kedudukan relatif

antara elektroda-elektrodanya.

Perhitungan tahanan jenis semu secara umum dirumuskan sebagai berikut :

(3.1) Maka faktor geometris untuk konfigurasi Schlumberger adalah:

(3.2) Selain konfigurasi Schlumberger, Konfigurasi Wenner pun dapat digunakan untuk  pengukuran vertical sounding  (gambar 3.2).

Gambar 3.2 Konfigurasi Wenner

Persamaan resistivitasnya

dan faktor geometerisnya dirumuskan dengan persamaan

(3.1) dengan (3.3) Parameter a merupakan spasi antara dua elektroda Dalam konfigurasi Wenner ditempatkan empat elektroda dengan spasi yang sama dengan jarak a. Geometri pengukuran konfigurasi Wenner secara vertical sounding  dapat dilihat pada gambar 3.3. :

Gambar 3.3. Pengukuran Vertikal Sounding dengan menggunakan Konfigurasi

Wenner.

Pengukuran pertama dilakukan dengan membuat spasi (misalnya a : 1 meter) dan diperoleh satu titik pengukuran. Pengukuran kedua di lakukan dengan membuat spasi antara C1 – P1 dan P2 – C2 menjadi 2a dan seterusnya sampai bentangan maksimal yang telah ditentukan. Data sounding 1D dapat diolah secara manual dengan metode curve matching serta menggunakan software. Beberapa contoh data 1D yang diolah dengan menggunakan  software, di antaranya : Contoh 1. data pengukuran sounding resistivity 1D untuk eksplorasi batu bara di daerah Bebatu Kab. Tarakan Kaltim (Budy, Adang, 2006).

Gambar 3.4 Penampang Resisitivity 1D (Sounding) (Budy, Adang, 2006)

Contoh 2. data pengukuran sounding resistivity 1D untuk eksplorasi mangan di daerah Flores-NTT (Budy, Beni, Y.Budiman, 2007).

Gambar 3.5 Penampang Resisitivity 1D (Sounding) (Budy, Beni, Y.Budiman, 2007)

3.3.2

Resistivity 1D (Ver tical Soundin g  )

Teknik pengukuran secara lateral mapping   (2D) digunakan untuk mengetahui sebaran harga resistivitas pada suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik  pengukuran. Ilustrasi cara ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Beberapa konfigurasi elektroda yang bisa digunakan dalam pengukuran lateral mapping ini, yaitu konfigurasi Wenner, Konfigurasi Pole Dipole, Konfigurasi SchlumbergerWenner dan konfigurasi Dipole-Dipole (gambar 3.6).

Gambar 3.6 Geometri Pengukuran Resistivity 2D Dengan Konfigurasi Dipole-Dipole

Rumus persamaan resistivitas dan faktor geometeri untuk konfigurasi Dipole-Dipole, yaitu :

dengan   

= resistivitas semu (ohm meter)

 ∆V = beda potensial (mvolt)

I = arus listrik (ampere) K = faktor geometri konfigurasi dipole-dipole a = jarak spasi elektroda

(3.4)

Beberapa contoh data pengukuran resistivity dan IP yang diolah dengan menggunakan software Res2Dinv, yaitu:

Contoh 1. Hasil pengukuran resistivity 2D dengan menggunakan alat Resistivity Meter

 Naniura NRD22S Multielectrode (15 Electrode) untuk eksplorasi bijih besi di daerah Pelihari Kabupaten Tanah Laut Kalimantan Selatan (Budy, Hadi, Y.Budiman, 2006) (gambar 3.7 dan 3.8).

Gambar 3.7 Penampang Resistivity 2D yang diukur menggunakan Konfigurasi Wenner

untuk eksplorasi Bijih Besi di daerah Pleihari, Kabupaten Tanah Laut, Kalsel (Budy, Hadi, Y.Budiman, 2006)

Gambar 3.8 Penampang Resistivity 2D yang diukur menggunakan Konfigurasi Dipole-

Dipole untuk eksplorasi Bijih Besi di daerah Pleihari, Kabupaten Tanah Laut, Kalsel (Budy, Hadi, Y.Budiman, 2006)

Contoh 2.

Hasil pengukuran resistivity 2D dengan menggunakan alat Naniura

 NRD300HF Multielectrode (98 Electrode) untuk eksplorasi mangan di daerah Flores  Nusa Tenggara Timur (Budy, Beni, Y.Budiman, 2007)(gambar 3.9).

Gambar 3.9 Penampang Resistivity 2D yang diukur menggunakan Konfigurasi Dipole-

Dipole untuk eksplorasi Mangan di daerah Flores - NTT (Budy, Y.Budiman, Beni, 2007). Contoh 3. Hasil pengukuran resistivity 2D dengan menggunakan alat Res dan IP Meter

Supersting R8 Multichannel (28 Electrode) untuk eksplorasi gas biogenik di daerah Indramayu (Tim KBK Geofisika Unpad - PPPGL, 2006) (gambar 3.10).

Gambar 3.10 Penampang Resistivity 2D yang diukur menggunakan Konfigurasi

Wenner untuk

eksplorasi Gasbiogenik di daerah Indramayu, Jawa Barat (Tim KBK

Geofisika Unpad-PPPGL, 2006)

3.3.2.1 Pengolahan Data Geolistrik Resistivity & IP Menggunakan Res2DInv

Interpretasi kualitatif data geolistrik tahanan jenis 2D umumnya dilakukan berdasarkan  pola kontur tahanan jenis semu pada pseudosection. Namun informasi yang diperoleh kurang optimal mengingat parameter tahanan jenis dan geometric (terutama kedalaman) anomali bawah permukaan adalah besaran yang bersifat relatif. Interpretasi menggunakan pemodelan inversi merupakan alternatif untuk memperoleh informasi tahanan jensi bawah permukaan secara lebih kuantitatif. Prinsip dasar metode inversi linier kuadrat terkecil adalah modifikasi model awal secara iteratif hingga diperoleh model yang responsnya cocok dengan data hasil pengamatan. Modifikasi model didasarkan pada informasi mengenai sensitifitas parameter observasi (data) terhadap perubahan model. Faktor sensitivitas tersebut terkandung dalam matriks  jacobi yang elemen-elemnnya adalah turunan parsial respons model terhadap parameter model. Untuk kasus geolistrik 2D perhitungan matriks Jacobi dilakukan secara numerik menggunakan pendekatan beda-hingga sehingga memerlukan perhitungan forward modelling dalam jumlah yang cukup besar. Perhitungan respons model tahanan jenis 2D dilakukan

melalui

penyelesaian

persamaan

diferensial

yang

cukup

kompleks

menggunakan metode beda-hingga atau elemen- hingga. Oleh karena itu inversi linier kuadrat terkecil untuk data geolistrik 2D membutuhkan sumber daya komputasi (waktu eksekusi dan memori) yang relatif cukup besar. Loke dan Barker (1995) mengemukakan suatu pendekatan inversi linier kuadrat terkecil untuk data tahanan jenis 2D yang cukup efisien. Model awal adalah medium homogen sehingga modifikasi model awal tersebut hanya memerlukan matriks Jacobi untuk medium homogen pula. Matriks Jacobi untuk medium homogen dengan konfigurasi elektroda Pole-Pole dapat dihitung secara analitik dan dapat digunakan untuk menghitung matiriks Jacobi untuk konfigurasi elektroda lainnya (Wenner / DipoleDipole). Hal ini mengingat adanya prinsip superposisi potensial akibat sumber arus dan titik pengukuran potensial tambahan. Perumusan turunan parsial data terhadap  parameter model untuk menghitung matriks Jacobi medium Homogen secara lengkap dibahas oleh Loke dan Barker (1995). Untuk mempercepat proses perhitungan inversi maka elemen-elemen matriks Jacobi untuk berbgai konfigurasi elektroda telah dihitung terlebih dahulu dan disimpan dalam bentuk file.

Algoritma perhitungan model inversi adalah sebagai berikut : 1.

Masukkan adalah vektor data tahanan jenis semu pada pseudosection dalam ( d). Model awal (Po) adalah medium homogen dengan tahanan jenis sama dengan harga rata-rata data.

2.

Hitung vektor respons model awal yo = f (Po) dan selisih antara data dan respons model tersebut e = d  –  yo. f  adalah fungsi pemodelan ke depan (forward modelling 2D). Dalam hal ini yo = Po dan berharga konstan untuk semua elemen vektor mengingat model awal adalah medium homogen.

3.

Baca file matriks Jacobi J untuk konfigurasi elektroda yang sesuai.

4.

Hitung vektor koreksi model menggunakan persamaan solusi inversi linier berikut (3.5) dengan faktor redaman

dan matriks C digunakan untuk memperoleh solusi

dengan variasi spasial minimum atau model yang smooth. 5.

Hitung vektor model p1 = po + ∆p  sebagai solusi. perhitungan persamaan (3.5) dapat diulangi dengan menggunakan

yang berbeda  –   beda hingga diperoleh

solusi optimum yaitu model yang menghasilkan respons dengan misfit minimum terhadap data pengamatan.

3.4 Prosedur Percobaan 3.4.1 Pengukuran Resistivity 1D (Sounding)

1.

Lakukan pengukuran sounding  dengan menggunakan konfigurasi Schlumberger.

2.

Pada gambar 3.11, Pengukuran pertama dilakukan dengan membuat jarak (spasi) a. Dari pengukuran ini diperoleh satu titik pengukuran. Pengukuran kedua dilakukan dengan membuat jarak (spasi) antara C1  –  P1  dan P2  –  C2  menjadi 2a dan diperoleh titik pengukuran berikutnya.

Gambar 3.11 Geometri pengukuran sounding 

3.

Lakukan pengukuran sebanyak 2 kali, kemudian catat harganya pada tabel  pengamatan seperti dibawah ini.

4.

Setelah itu hitung nilai

, kemudian plot harga

terhadap AB/2 pada kertas

 bilog. Jika dalam pengeplotan terdapat data yang tidak  smooth, maka lakukan  pengukuran ulang atau pengukuran overlap. 5.

Lakukan pengukuran sampai dengan bentangan yang telah ditentukan.

3.4.2 Pengukuran Resistivity 2D

1.

Lakukan pengukuran dengan menggunakan konfigurasi Wenner.

Gambar 3.12 Geometri Pengukuran Resistivity 2D

2.

Pada gambar 3.12, geometri pengukuran 2D menggunakan Wenner. Untuk group  pertama (n=1), spasi dibuat bernilai a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektroda selanjutnya digeser ke kanan sejauh a (C1 dipindah ke P1, P1 di pindah ke P2 dan P2 ke C2) sampai jarak maksimum yang diinginkan. Kemudian dilanjutkan lagi dengan n =2 dengan prosedur pengukuran yang sama.

3.

Lakukan pengukuran sebanyak 2 kali, kemudian catat harganya pada tabel  pengamatan dibawah ini.

4.

Setelah pengukuran dengan menggunakan konfigurasi Wenner selesai, selanjutnya cobalah pengukuran dengan menggunakan konfigurasi Dipole-Dipole dan Pole Dipole.

3.5 Tugas Pendahuluan

1. Sebutkan jenis-jenis konfigurasi dalam metode geolistrik? 2. Turunkan persamaan umum  ρa  dan  K   untuk konfigurasi Schlumberger, Wenner Dipole-Dipole dan Pole Dipole 3. Hitunglah harga  K   untuk konfigurasi Schlumberger, Wenner dan DipoleDipole! 4. Apakah perbedaan antara pengukuran sounding  dan mapping ? 5. Apakah tujuan pengukuran overlap pada pengukuran sounding  ? 6. Faktor apa saja yang mempengaruhi harga resistivitas     ketika pengambilan data?

3.6 Tugas Akhir

1. Lakukanlah

pengukuran

sounding

(Resistivity

1D)

dengan

konfigurasi

Schlumberger dan pengukuran Resistivity 2D dengan konfigurasi Wenner dan Dipole-Dipole! kemudian catat hasilnya pada tabel yang telah disediakan ! 2. analisanya ! 3. Berikan interpretasi singkat mengenai data yang telah anda ukur !

GEOLISTRIK-04 PENAFSIRAN DATA LAPANGAN DENGAN METODE PENCOCOKAN KURVA

4.1 Tujuan

1.

Mengerti cara pengolahan data sounding resistivitas dengan menggunakan kurva matching .

2.

Dapat mempresentasikan hasil penafsiran data resistivitas di lapangan.

4.2 Peralatan

1.

Kertas bilog

2.

Alat tulis

3.

Kurva matching 

4.3 Teori Dasar

Interpretasi geolistrik resistivity dapat dilakukan dengan metode pencocokan kurva (Curve Matching/ the auxiliary point method ) yang bisa dilakukan secara manual ataupun komputeriasi. Secara manual bisa dilakukan dengan menggunakan curve matching (metode pencocokan kurva), sedangkan secara komputerisasi dapat dilakukan dengan menggunakan program Resint, Resis, Resix, Resty, Progress, Earth Imager 1D dan lain-lain. Untuk pengolahan data menggunakan software dilakukan pada praktikum geofisika 4. Dalam

pengukuran

dengan

menggunakan

metode

geolistrik

resistivity,

hasil

 pengukurannya masih merupakan tahanan jenis semu. Tahanan jenis terukur diplot sebagai fungsi jarak elektroda memiliki bentuk yang sama dengan lengkung teoritik jika diplot dalam skala yang sama. Lengkung ini dapat dibandingkan langsung dengan

lengkung teoritik dengan cara superposisi dengan sumbu tegak dan datar, dengan menjaga

agar

kedua

lengkung

tersebut

tetap

sejajar.

Kurva

lapangan

ini

menggambarkan susunan batuan yang ada di bawah permukaan. Dalam melakukan interpretasi kurva lapangan dilakukan dengan mencocokkannya terhadap kurva induk dua lapis (teoritik). Untuk interpretasi kurva lapangan yang terdiri dari beberapa lapisan dapat digunakan kurva induk dua lapis dan diperlukan kurva  bantu. Kurva bantu diturunkan secara reduksi dimana anggapan bahwa lapisan-lapisan  bumi yang homogen dan isotropis diganti dengan suatu lapisan Macam-macam kurva bantu dibedakan menjadi 4 jenis: 1.

Ku rva bantu tipe A ; Bentuk kurva monoton naik. Bentuk kurva semacam ini dapat

dihubungkan dengan perubahan resistivitas ρ 1< ρ 2< ρ 3. 2.

Kurva bantu tipe H  ;  Kurva lapangan mempunyai bentuk yang mengandung

minimum. Hal ini dihubungkan dengan adanya urutan tiga lapisan yang resistivitasnya berubah menurut: ρ1> ρ 2> ρ 3 3.

Kurva bantu tipe K  ;  Kurva lapangan mempunyai bentuk yang mengandung

maksimum,

dan

dihubungkan

dengan

adanya

urutan

tiga

lapisan

yang

resistivitasnya berubah menurut: ρ 1< ρ 2> ρ 3. 4.

Ku rva bantu tipe Q ;  Tipe kurva ini kebalikan dari kurva tipe A, bentuknya

monoton turun dan dapat dihubungkan dengan perubahan keadaan resistivitasnya dimana ρ1> ρ 2> ρ 3

Gambar 4.1 Kurva Bantu(Sumber : Telford et al, 1976)

4.4 Prosedur Percobaan 4.4.1 Kurva matchin g 

Tahapan ini dilakukan untuk menentukan harga resistivitas masing-masing lapisan dengan menggunakan kurva standar dan kurva bantu (Partial Matching Curve). Tahapannya sebagai berikut ; 1.

Plot data lapangan dimana harga ρ a sebagai sumbu Y dan ½ jarak elektroda arus (AB/2) sebagai sumbu X pada kertas bilog.

2.

Cocokkan segmen kurva yang berspasi pendek dengan kurva standar dua lapis. Setelah

cocok, kedudukan pusat koordinat kurva standar pada kertas bilog

lapangan akan memberikan data d1 dan d2 dengan menggunakan perbandingan ρ 1 / ρ 2 yang terbaca pada kurva yang cocok, sehingga ρ 2 dapat ditentukan. 3.

Untuk menginterpretasikan segmen-segmen kurva selanjutnya, gabungkan lapisanlapisan sebelumnya yang sudah diketahui harga resistivitasnya dan kedalamannya menjadi satu lapisan fiktif yang mempunyai resistivitas

  dan

ketebalan d yang

masing - masing dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut ; a.

Letakkan kurva lapangan di atas kurva bantu yang sesuai dengan tipenya sehingga pusat koordinat kurva bantu terletak pada koordinat (d, ρ) pada kertas  bilog lapangan.

 b.

Tentukan kedudukan (df0, ρ f0) yang sesuai dengan perbandingan resistivitas kedua lapisan yang digabungkan (berupa garis).

c.

Cocokan segmen kurva berikutnya dengan kurva standard harus selalu berada  pada tempat kedudukan d f0 dan ρf0  dapat ditentukan. Dalam hal ini  perbandingan ρ 3 / ρ f0 dengan demikian ρ 3 dapat diketahui.

d.

Jika jumlah lapisan lebih dari tiga lapisan, maka ulangilah cara tersebut diatas untuk meneruskan pencocokan segmen-segmen berikutnya.

4.5 Tugas Pendahuluan

1.

Apa yang dimaksud dengan pseudo resistivity?

2.

Apa fungsi ρa dan ρ sebenarnya dalam proses interpretasi ?

3.

Parameter apa saja yang perlu diperhatikan dalam membuat kurva matching ?

4.

Mengapa jika kita mendapatkan kurva lapangan yang memiliki kemiringan > 45o tidak dapat diproses lebih lanjut !

4.6 Tugas Akhir

Buatlah kurva matching   dan hitung harga ρ sebenarnya dan kete balan (d) tiap lapisan  berdasarkan hasil matching diatas untuk masing-masing titik  sounding ! Kemudian  buatlah analisanya!

GEOLISTRIK-05 PENAMPANG 2D TAHANAN JENIS DAN PETA 3D ISO TAHANAN JENIS

5.1 Tujuan

1.

Dapat membuat penampang 2D tahanan jenis semu (Pseudosection) dan  penampang 2D tahanan jenis sebenarnya.

2.

Dapat melakukan penafsiran dari penampang 2D tahanan jenis sebenarnya.

3.

Dapat menganalisa penyebaran variasi tahanan jenis semu secara lateral.

4.

Dapat memetakan variasi tahanan jenis semu secara horizontal dan membuat peta iso tahanan jenis.

5.2 Peralatan

1.

Alat tulis : 1 set

2.

Kertas milimeter : 3 lembar

3.

Pensil warna : 1 set

5.3 Teori Dasar

Lintasan pengukuran geolistrik terdiri dari beberapa titik sounding. Jika titik-titik sounding suatu lintasan dikorelasikan dan digabung dengan titik-titik sounding semua lintasan, maka data geolistrik tersebut dapat diolah dalam beberapa bentuk tampilan. Diantaranya : penampang 2D tahanan jenis semu, penampang 2D tahanan jenis sebenarnya, peta tahanan jenis semu dan peta 3D tahanan jenis sebenarnya. Dengan mengetahui posisi titik sounding, rho semu dan azimuth lintasan, dapat dibuat  peta tahanan jenis semu. Sedangkan untuk peta 3D tahanan jenis sebenarnya selain  posisi titik sounding, parameter lain yang harus diketahui yaitu kedalaman dan nilai rho

sebenarnya dari setiap titik sounding. Peta tahanan jenis semu hanya bisa menafsirkan secara kualitatif, yaitu hanya bisa mengetahui pola kontur dan variasi harga tahanan  jenis secara lateral sedangkan kedalamannya tidak bisa diketahui. Sedangkan peta 3D tahanan jenis sebenarnya, kita dapat menafsirkan secara kualitatif dan kuantitatif karena selain dari pola serta sebaran harga tahanan jenis sebenarnya, harga kedalamannya juga  bisa diketahui. Dalam melakukan penafsiran geolistrik selain dari peta 3D tahanan jenis, bisa juga dilakukan dari penampang 2D tahanan jenis semu dan penampang 2D tahanan jenis sebenarya. Penampang 2D tahanan jenis semu bisa dibuat dengan cara mengkorelasikan harga tahanan jenis semu antar titik sounding dengan ab/2 yang telah ditentukan sesuai dengan tujuan pengukuran. Dari penampang tahanan jenis semu ini hanya bisa melakukan penafsiran secara kualitatif. Untuk penampang 2D tahanan jenis sebenarnya dapat dibuat dengan mengkorelasikan harga ρ sebenarnya antar titik sounding. Harga ρ sebenarnya diperoleh dari penafsiran dengan menggunakan kurva matching atau dari program. Untuk membuat penampang 2D tahanan jenis sebenarnya, terlebih dahulu harus diplot harga ( ρ sebenarnya dan kedalaman h) tiap titik sounding, kemudian korelasikan antar titik soundingnya  berdasarkan harga dapat melakukan interpretasi secara kualitatif dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif bisa dilakukan dengan melihat pola lapisan batuan dan sebaran nilai tahanan jenisnya, sedangkan secara kuantitatif kita bisa langsung mengetahui kedalaman dari tiap lapisan  pada penampang tahanan jenis tersebut.

5.4 Prosedur Pengerjaan 5.4.1 Penampang Tahanan Jenis Sebenarnya

1.

Plot hasil penafsiran kurva matching (ρ  dan d) setiap titik sounding pada kertas milimeter block.

2.

Korelasikan harga ρ dan d untuk tiap titik sounding berdasarkan harga ρ nya