TUGAS EKSPLORASI GAYA BERAT DAN MAGNETIK “MACAM“MACAM-MACAM DENSITAS DAN APLIKASINYA”
Oleh: Muhammad Reza Shalahuddin N. 3713100001
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014
Massa jenis atau densitas (density ) suatu batuan secara harafiah merupakan perbandingan antara massa dengan volume total pada batuan tersebut. Secara sederhana, suatu batuan memiliki dua komponen, komponen padatan dan komponen rongga (pori). Keberadaan komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai yang beragam pada tiaptiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan berbeda dengan batuan yang lainnya. Ilustrasi pada gambar di bawah menunjukan dua jenis batuan yang terdiri dari presentase padatan dan rongga yang berbeda-beda. Namun rongga yang terdapat pada batuan tersebut juga dapat terisi oleh fluida, seperti air, minyak, ataupun gas bumi. Persentase rongga yang terisi oleh fluida dikenal dengan istilah kejenuhan fluida, untuk air dinamakan saturasi air (Sw), untuk hidrokarbon (minyak dan gas bumi) dikenal dengan saturasi hidrokarbon (SHC).
Komponen padatan yang terdapat pada batuan juga dapat memiliki masa jenis yang berbeda-beda juga. Massa jenis ini dikenal dengan istilah densitas matriks, yang dapat dirumuskan melalui rumus seperti demikian: ρm= m/V …(1) Apabila komponen padatan pada kedua batuan tersebut adalah kuarsa, maka densitas matriks (ρm) untuk kedua batuan tersebut adalah densitas dari kuarsa (yaitu sekitar 2,65gr/cc atau 2,65kg/l). Perhatikan bahwa meskipun massa jenis dari komponen kuarsa sama, tetapi karena persen rongga pada kedua batuan tersebut (gambar di atas) berbeda, maka densitas dari kedua batuan tersebut akan berbeda-beda. Pada batuan yang pertama komponen padatannya 80% sedangkan pada batuan kedua 60%, sehingga densitas dari batuan yang komponen padatannya berupa kuarsa tersebut adalah 80% . 2,65gr/cc = 2,12gr/cc untuk batuan yang pertama dan 60% . 2,6gr/cc = 1,59gr/cc untuk batuan yang kedua. Dengan demikian hubungan antara densitas matriks dengan densitas total dari suatu batuan dapat dirumuskan sebagai berikut:
ρ = ρm . (1-φ) … (2) dengan φ: persen rongga atau porositas
Tiap-tiap fluida akan mempunyai densitas tertentu pula, nilai ini dapat berbeda ataupun sama antara masing-masing fluida tergantung pada komponen fluida tersebut, temperatur, dan salinitasnya. Air, sebagai salah satu fluida yang merupakan fluida utama penyusun batuan dikatakan memiliki densitas yang berbeda-beda pada temperatur dan salinitas yang berebeda.
Semakin saline (banyak
kandungan
garamnya)
maka
densitanya
akan
bertambah, dan mengenai temperatur: masih ingatkah kalian pelajaran SMP/SMA yang mengajarkan kalian tentang anomali air? Tetapi secara umum, kita dapat merumuskan pengaruh densitas yang dibawa oleh air/fluida lainnya terhadap densitas batuan,
Yaitu, perbandingan antara berat batuan asli dengan volume batuan. Nilai densitas asli suatu batuan merupakan hasil akhir dari penggunaan metode gravitasi serta dijadikan sebagai acuan dalam menentukan jenis batuan dengan densitas tersebut. Rumus dari densitas asli adalah sebagai berikut.
Yaitu, perbandingan antara berat batuan kering dengan volume batuan. Untuk mendapatkan berat batuan kering maka batuan tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu selama ± 24 jam dengan suhu 90oC. Rumus dari densitas kering adalah sebagai berikut.
Yaitu, perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume batuan. Berat batuan jenuh yaitu batuan dimasukkan ke dalam air kemudian ditimbang. Rumus dari densitas jenuh adalah sebagai berikut.
Keterangan:
ρnat = bobot isi asli (natural density)
ρdry = bobot isi kering (dry density) ρsat = bobot isi jenuh (saturated density) Wn = berat contoh asli ( natural ) Wo = berat contoh kering ( sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan temperatur ± 90O C ). Ww = berat contoh jenuh ( sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam) Ws = berat contoh jenuh dalam air Sifat fisika batuan yang lain yang berhubungan dengan densitas adalah spesific gravity. Specific Gravity didefinisikan sebagai berat jenis dari batuan. Setiap batuan mempunyai berat jenis tertentu. Besarnya ditentukan oleh unsur-unsur penyusunnya serta kepadatan dari ikatan unsur-unsur tersebut dalam susunan kristalnya. Umumnya mineral-mineral pembentuk batuan mempunyai berat jenis sekitar 2.7 meskipun berat jenis rata-rata unsur metal didalamnya berkisar antara 5. Misalnya emas murni mempunyai berat jenis 19.3. Spesific gravity tanah maupun batuan hanya meliputi butiran-butiran di dalamnya dan tidak termasuk udara maupun air yang terkandung. Spesific gravity dapat dibagi menjadi dua, yaitu: Apparent spesific gravity , yaitu perbandingan antara bobot isi kering batuan dengan bobot isi air. Rumusnya adalah sebagai berikut.
True spesific gravity , yaitu perbandingan antara bobot isi basah batuan dengan bobot isi air. Rumusnya adalah sebagai berikut.
Beberapa dari metode geofisika, hasil interpretasinya berupa densitas masing-masing lapisan, sehingga dapat diketahui jenis batuan penyusunnya. Metode tersebut diantaranya adalah metode seismik, gravity, GPR (Ground Penetrating Radar), dll. Pada metode seismik diberikan suatu gangguan berupa gelombang seismic pada suatu sistem dan kemudian gejala fisisnya diamati dengan menangkap gejala tersebut melalui
receiver (geophone). Hal tersebut akan menghasilkan gambaran tentang kecepatan dan kedalaman lapisan berdasarkan pengukuran waktu tempuh gelombang antara sumber getaran (shot ) dan geophone. Adapun waktu yang diperlukan oleh gelombang seismic untuk merambat pada lapisan batuan bergantung besar kecepatan yang dimiliki oleh medium yang dilaluinya tersebut. metoda seismic refraksi digunakan untuk mengetahui jumlah lapisan yang ada pada daerah tersebut dan diketahui pula nilai densitas dari setiap lapisan sehingga kita dapat memperkirakan karakteristik batuan yang sesuai dengan densitas batuan yang diketahui. Metode gravity merupakan metode eksplorasi dalam geofisika, yang memenfaatkan sifat daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface. Metoda ini dapat menentukan densitas mineral maupun batuan di bawah permukaan tanah dengan formulasi hubungan dari medan gravitasi dengan densitas. Berikut ini adalah rumus untuk menentukan densitas dari pengambilan data medan gravitasi diatasnya:
Sedangkan untuk penghitungan bulk density di formulasikan sebagai berikut:
Dimana ∆z adalah elevasi pengukuran dan ԑT adalah koreksi terrain
