METODA GRAVITY GRAV – 01 PENDAHULUAN Metode gravity (gaya berat) dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat massa cebakan mineral dari daerah sekeliling. Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertical, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain – lain – lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Metode gravity merupakan salah satu metode geofisika yang berlandaskan hukum Newton. Metode penyelidikan ini didasarkan pada pengukuran adanya perbedaan kecil dari medan gravity. Perbedaan ini disebabkan karena adanya distribusi massa yang tidak merata dikerak bumi dan menyebabkan tidak meratanya distribusi massa jenis batuan. Adanya perbedaan massa jenis batuan dari satu tempat dengan tempat lain menimbulkan medan gravit yang tidak merata pula dan perbedaan inilah yang terukur di permukaan bumi.
Jadi dengan penyelidikan gaya berat di permukaan bumi diaharapkan untuk dapat menafsirkan bentuk benda bawah permukaan (geologi subsurface) yang sangat penting dalam dunia eksplorasi perminyakan. Dengan mengetahui struktur geologi bawah permukaan kita dapat menafsirkan dimana akan terkumpulnya hidrokarbon. Karena perbedaan medan gaya ga ya berat di suatu tempat dengan tempat lain relative kecil, maka dibuat dibua t alat Gravimeter. Data yang diperoleh dalam pengukuran gravity harus direduksi dengan beberapa koreksi yaitu koreksi apungan (drift correction), koreksi lintang, koreksi pasang surut (tidal correction), koreksi medan (terrain correction), koreksi isostasi dan dihitung sampai memperoleh harga anomali Bougeur. Anomali Bougeur ditimbulkan oleh adanya medan gravity regional dan medan gravity lokal. Untuk memisahkan anomali regional dan residual dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain dengan metode smothing, metode perata – perata – rataan rataan bergerak, dsb. Sedangkan interpretasi kwantitatif untuk menentukan kedalaman suatu lapisan, dsb dapat dilakukan dengan cara langsung (direct interpretation method) dan cara tidak langsung (inderect interpretation).
secara ringkas proses pada penyelidikan gaya berat dapat disimpulkan sebagai berikut:
METODA GRAVITY GRAV – 02 PENGENALAN ALAT (GRAVITY METER)
I. Tujuan
Memahami bagian-bagian alat Gravity Meter.
Dapat membaca alat Gravity Meter.
Mampu mengoperasikan alat Gravity Meter.
II. Alat – Alat Praktikum
Satu buah Gravity Meter LaCoste Romberg.
III. Teori Dasar
Metode gravity (gaya berat) dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat massa cebakan mineral dari daerah sekeliling. Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertical, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain – lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Metode gravity merupakan salah satu metode geofisika yang berlandaskan hukum Newton. Metode penyelidikan ini didasarkan pada pengukuran adanya perbedaan kecil dari medan gravity.
Dalam pengukuran gaya berat diperlukan peralatan dengan ketelitian yang cukup tinggi yaitu bisa mengukur adanya perbedaan percepatan gaya berat lebih kecil dari 0.1 mgal. Berdasarkan sifat – sifat fisikanya, ada 3 macam metode yang digunakan di dalam penyelidikan geofisika yaitu torsion balance, pendulum, dan gravimeter. Gravity meter merupakan metode yang digunakan dalam penyelidikan gravity. Gravity meter yang biasa digunakan adalah gravity meter LaCoste Romber yang termasuk dalam type Zero Lenght Spring. Gravity meter ini memiliki pembacaan dari 0 sampai dengan 7000 mgal, dengan ketelitian 0,01 mgal dan drift rata-rata kurang dari 1 mgal setiap bulannya. Untuk
operasinya, gravity meter ini memerlukan temperatur yang tetap, oleh karena itu dilengkapi dengan Thermostat untuk menjaga keadaan temperatur supaya tetap.Dengan adanya thermostat ini, maka diperlukan baterai 12 volt, disamping untuk pembacaan benang palang (cross hair) dan bubble level. Gravity meter LaCoste Romberg seismograph ini, terdiri suatu beban (weight) pada ujung batang, yang ditahan oleh zero lenght spring yang berfungsi sebagai spring utama. Perubahan besarnya gaya tarik bumi akan menyebabkan perubahan kedudukan benda, dan pengamatan dilakukan dengan pengaturan kembali kedudukan benda pada posisi semula (Null Adjusment). Hal ini dilakukan dengan memutar measuring screw. Banyaknya pemutaran measuring screw terlihat pada dial counter, yang berarti besarnya variasi gaya tarik bumi dari suatu tempat ke tempat lain. Perubahan kedudukan pada ujung batang, disamping karena adanya gaya tarik bumi, juga disebabkan oleh adanya goncangan-goncangan. Untuk menghilangkan goncangan, maka ujung batang yang lain dipasang shock eliminating spring. Zero lenght spring dipakai pada keadaan dimana gaya berbandingan lurus dengan jarak antara titik dimana gaya bekerja. Jika keadaan zero lenght sempurna, maka berlaku : P k s
dimana k adalah konstanta Per, sedangkan s jarak adalah jarak antara titik ikat Per dimana gaya bekerja.
Gambar. Schema dari prinsip kerja LaCoste Romberg Gravimeter
IV. Prosedur Percobaan
Letakkan piringan pada titik amat yang telah ditentukan. Jika titik amat yang telah ditentukan lokasi nya kurang bak ( tanah labil, miring, gembur, dll) disarankan memindahkan titik amat tersebut. Kemudian catat serta buat sketsa pergeseran titik amat tersebut.
Letakkan kotak pembawa Gravity Meter di depan titik amat.
Berdirilah membelakangi matahari, agar sinar matahari tidak langsung mengenai gravity meter.
Perhatikan arah angin agar tidak mengganggu pergerakan benang bacaan.
Bila cuaca dalam keadaan panas terik atau hujan, gunakan paying untuk melindungi Gravity Meter.
Hindarkan benda – benda berat (kunci, koin, yopi, helm) agar Gravity Meter terhindar dari kemungkinan kejatuhan atau terkena benturan benda – benda tersebut.
Ambillah posisi berlutut sebaik dan seenak mungkin. Pada daerah pengamatan yang berbatu atau berkerikil gunakan alas lutut (bantalan).
Letakkan piringan pada titik amat / Bench Mark (BM) yang telah ditentukan. Kemudian keluarkan dan angkat Gravity Meter.
Letakkan Gravity Meter di atas piringan kemudian hidupkan lampu Gravity Meter.
Geser Gravity Meter sampai nivo memanjang, dan nivo melintang mendekati posisi tengah.
Jika kedua nivo tersebut posisinya sudah di tengah, bukalah sekrup pengunci berlawanan dengan arah jarum jam.
Amati pergerakkan benang bacaan pada lensa pengamatan dan memutar sekrup pembacaan secara poerlahan – lahan searah maupun berlawanan dengan arah jarum jam.
Untuk mendapatkan harga pembacaan, disarankan menggerakkan benang bacaan dari arah kiri ke kanan.
Lakukan pergerakan benang bacaan yang sama dari satu arah setiap melakukan pembacaan Gravity Meter,
Tempatkan posisi garis baca (reading line) dengan benar, yaitu keadaan dimana batas bawah (bagian kiri) dari benang bacaan berimpit denagn garis baca.
Baca angka – angka yang ditunjukkan oleh skala pembilang besar dan sekrup pembacaan halus.
Matikan lampu Gravity Meter.
Kunci kembali Gravity Meter tersebut dengan menggunakan sekrup pengunci searah jarum jam.
Angkat gravity Meter, masukkan kembali ke dalam kotak pembawa. Hati – hati terhadap soket penghubung Gravity Meter dengan sumber arus, jangan sampai terlepas ketika memasukkan Gravity Meter.
Tutup kotak pembawa Gravity Meter.\
V. Tugas Pendahuluan
SOAL: 1. Jelaskan kelebihan dan kekurangan metode Torsion Balance (keseimbangan torsi), Pendulum, dan Gravity Meter!
PENYELESAIAN:
Metode Torsion Balance Kelebihannya ialah bandul torsi lebih mudah bergerak, pengaruh gaya gravitasi yang kecil dapat menghasilkan perubahan yang besar dari posisi kesetimbangan. Kekurangannya ialah Peralatan pendulum sangat kompleks dan bentuknya besar dan juga memiliki tingkat kesensitifan alat yang kurang.
Pendulum Kelebihannya ialah Dilengkapi alat untuk mengatur kesetimbangan sehingga dapat mengatasi pengaruh suhu dan tekanan. Kekurangan metode ini ialah Peralatan pendulum sangat kompleks dan bentuknya besar dan memiliki tingkat kesensitifan alat hanya sebesar 0,25 mGal.
Gravitymeter Kelebihannya ialah alat ini memiliki ketelitian sampai 0,01 mGal, pembacaan sampai dengan 7000 mGal, dan drift rata-ratanya < 1mGal setiap bulannya. Kekurangannya ialah harganya sangat mahal dan alat ini sangat berat dan sensitive.
METODA GRAVITY GRAV – 03 KALIBRASI GRAVITY METER DAN AKUISISI DATA
I. Tujuan
Untuk menera kembali koefisien pegas yang berubah sehingga mengakibatkan
perubahan skala.
Menentukan harga CCF (Correction Calibration Factor / F aktor Koreksi Kalibrasi).
Memahami cara akuisisi data.
II. Alat – Alat Praktikum
Gravity Meter LaCoste Romberg
Barometer / Altimeter
Arloji
Global Positioning System (GPS)
Tabel harga pasang surut
Kalkulator dan alat tulis
III. Teori Dasar
Dalam praktikum ini digunakan kembali alat altimeter. Altimeter adalah alat untuk mengukur ketinggian suatu titik dari permukaan laut. Biasanya digunakan sebagai navigasi dalam penerbangan, pendakian, dan kegiatan yang berhubungan dengan ketinggian. Altimeter bekerja dengan beberapa prinsip, yaitu:
tekanan udara (yang paling umum digunakan)
Mangnet bumi (dengan sudut inclinasi)
Gelombang (ultra sonic maupun infra merah, dan lainnya)
Sebelum melakukan pengambilan data, gravity meter harus dikalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi gravity meter dilakukan karena keadaan komponen-komponen alat ukur tersebut setiap saat dapat berubah dari keadaan baku. Yang bisa disebabkan oleh temperatur,
tekanan udara atau penyebab mekanisme lainnya. Kalibrasi gravity meter dilakukan untuk menera kembali koefisien pegas yang berubah sehingga mengakibatkan perubahan skala. Peneraan dilakukan dengan membaca gravity meter melalui suatu jalur kalibrasi dengan titik-titik yang mempunyai nilai gravity baku. Dengan cara membandingkan nilai bacaan gravity r dari pengukuran dengan nilai gravity baku sehingga diperoleh faktor skala. Kalibrasi dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu cara dan cara lapangan yang bertujuan untuk menguji nilai skala gravity meter yaitu dengan menentukan nilai skala baru untuk kemudian dibandingkan terhadap nilai pada tabel konversi
Dengan demikian dapat
diketahui apakah nilai skala masih sesuai atau perlu dikoreksi. CCF = g1 – g2 r 1 – r 2 dengan: g1, g2
: nilai gravity yang telah diketahui pada stasiun 1 dan 2
r 1 – r 2
: nilai bacaan Gravity Meter yang telah dikonversi dalam mGal pada stasiun 1 dan 2 setelah dikoreksi pasang surut dan apungan.
Dalam pembuatan jalur kalibrasi, diperlukan pemilihan stasiun yang tepat sesuai dengan beberapa persyaratan berikut : Jalur kalibrasi harus mempunyai jarak yang relatif pendek, dengan beda ketinggian yang cukup besar Apabila jalur kalibrasi terdiri dari beberapa statiun, maka beda gravity antar statiun kalibrasi sebaiknya antara 50-60 m Gal Lokasi statiun sebaiknya mudah dicapai dengan kendaraan pada setiap saat, bebas dari getaran ataupun gangguan alam lainnya Statiun harus permanen dan stabil Pembuatan jalur kalibrasi minimal menggunakan tiga alat Pembuatan jalur kalibrasi yang baru hendaknya dilaporkan pada komite gaya berat nasional Setelah kalibrasi dilakukan tahapan berikutnya yaitu akuisisi data. Dalam akuisisi data gravity, kita harus dapat membaca medan dan kondisi lapangan, misalnya menempatkan titik amat pada lokasi yang stabil da mudah dijangkau. Akuisisi data dialpangan harus dialkukan secara looping, artinya pengukuran dimulai dan diakhiri di titik yang sama.
Pengukuran gravity dapat dilakukan di darat (land gravity), udar (airbone gravity) ataupun laut (marine gravity). Pengukuran gravity di lapangan dilakukan dengan beberapa tahapan berikut : Penentuan lokasi atau daerah target Pengukuran topografi untuk menentukan ketinggian titik pengamatan Pembuatan grid, lintasan atau desain survey Kalibrasi alat Pelaksanaan pengukuran dan quality control Sedangkan data yang diperoleh dalam pengukuran gravity, antar lain: Harga bacaan gravity meter Waktu Posisi (L,B) dari GPS, theodolite atau peta kerja Ketingian dari altimeter, barometer atau theodolite Sedangkan harga pasang surut bisa diperoleh dari program pasut yang terdapat di pusat survey geologi (PSG), teknik geodesi ITB, teknik geofisika ITB, BMG, dll.
IV. Prosedur Percobaan 1. Prosedur Pengukuran Kalibrasi
Gravity Meter yang akan dikalibrasi terlebih dahulu diuji kepekaan dan kebenaran posisi garis bacanya (reading line).
Melakukan pengukuran pada jalur kalibrasi yang mempunyai perbedaan nilai gravity yang lebih teliti dan stabil.
Pengukuran dilakukan minimal 3 seri : A – B – A – B – A – B.
Waktu maksimum yang diperbolehkan untuk setiap kitaran adalah 2 – 4 jam.
Setiap hasil bacaan harus dikoreksikan dengan koreksi pasang surut dan apungan.
2. Prosedur Pengukuran Akuisisi Data
Mulai pengukuran pada titik yang telah diketahui harga gravitynya, misalnya : DG 0 (museum Geologi), Base Camp (BC) LIPI (Karang Sambung), DG – 6 (Subang) dan lain – lain.
Lakukan pengukuran dengan membentuk suatu loop (missal : DG – 0 – BS, BS – DG-0, BS – titik amat – BS.
V. Tugas Pendahuluan
SOAL: 1. Mengapa alat gravity meter harus dikalibrasi? 2. Mengapa waktu yang diperlukan dalam pengukuran kalibrasi ini tidak boleh terlalu lama (1 kitaran < 3 jam) ? 3. Sebutkan fungsi harga CCF dalam pengolahan data! 4. Jelaskan mengapa dalam akuisisi data gravity disarankan harus membentuk looping (pengukuran dimulai dan di akhiri di titik yang sama) ? 5. Jika pengukuran gravity tidak membentuk looping, apakah pengukuran bisa dilakukan?
PENYELESAIAN: 1. Karena keadaan komponen-komponen alat ukur tersebut setiap saat dapat berubah dari keadaan baku yang bisa disebabkan oleh temperatur, tekanan udara atau penyebab mekanisme lainnya. 2. Karena jalur kalibrasi harus mempunyai jarak yang relatif pendek. 3. CCF digunakan pada saat pengukuran lapangan untuk mengetahui apakah nilai konversi dari pabrik masih benar. 4. Dalam pengukuran gravity perlu dilakukan koreksi drift, yaitu perubahan pembacaan alat terhadap waktu. Dalam gravity meter perubahan ini diduga akibat perubahan pelan pelan pada pegas alat atau mungkin dari goncangan selama transportasi. Koreksi drift ini dilakukan dengan melakukan pengukuran dalam looping tertutup, yaitu dimulai dan diakhiri pada titik yang sama. Titik awal dan akhir ini merupakan daerah yang nilai gravity mutlaknya sudah diketahui. Karena alasan inilah semua pengukuran gravity dilakukan dalam looping tertutup. 5. Tidak bisa, karena koreksi drift tidak bisa dilakukan.
METODA GRAVITY GRAV – 04 PENGOLAHAN DATA GRAVITY
I. Tujuan
Memahami cara melakukan konversi pembacaan dalam mGal dari data bacaan Gravity Meter
Memahami dan dapat menghitung koreksi drift, koreksi udara bebas, koreksi Bouguer, dan menentukan koreksi pasang surut dengan cara interpolasi linier dari tabel pasut
Memahami cara menentukan koreksi medan inner zone dengan metode Robins – Oliver dan metode Hammer serta menentukan koreksi medan outer zone dengan menggunakan Hammer chart
Memahami dan dapat menghitung nilai gravitasi pengamatan dan menghitung gravitasi normal dengan menggunakan beberapa rumus formula gravitasi normal
Memahami dan dapat menghitung anomali gravitasi dan anomali Bouguer.
II. Alat – Alat Praktikum
Data pengukuran gravity
Tabel konversi pembacaan dalam mGal
Tabel koreksi pasang surut
GPS
Kalkulator dan alat tulis
III. Teori Dasar
Penyelidikan gaya berat dimaksudkan untuk membuat peta anomali gaya berat dengan tujuan mengetahui pola penyebaran batuan dan kondisi geologi serta struktur daerah tersebut, berdasarkan sebaran pola anomalinya. Metoda gaya berat pada dasarnya adalah mengukur besaran densitas batuan. Inhomogenitas batuan pembentuk litosfer akan memberikan kontras densitas batuan yang merupakan sasaran dalam pengukuran dengan metode ini, dimana keterdapatan struktur maupun perubahan jenis batuan baik secara
vertikal maupun horizontal terdeteksi. Metoda gaya berat merupakan salah satu metoda penyelidikan dengan menggunakan hukum Newton II tentang gracitasi, yang mengukur adanya perbedaan kecil dari massa bumi yang besar. Perbedaan terjadi karena distribusi massa yang tidak meratanya distribusi massa jenis batuan. Adanya perbedaan massa jenis batuan dari suatu tempat dengan tempat lain, akan menimbulkan medan gaya berat yang tidak merata, dan perbedaan inilah yang terukur di permukaan bumi. Karena perbedaan gaya berat di suatu tempat dengan tempat lain relatif kecil, maka diperlukan alat ukur yang peka terhadap perbedaan tersebut dan alat tersebut disebut gravimeter. Hasil pengukuran gaya berat kemudian dikoreksi dengan berbagai koreksi yaitu koreksi pasang surut, koreksi drift, koreksi udara bebas, koreksi Bouguer, koreksi medan dan koreksi lintang sehingga menghasilkan suatu nilai anomali Bouguer. Hukum Newton II menyatakan bahwa gaya tarik menarik antara dua benda yang masing-masing mempunyai massa m1 dan m2 dengan jarak r, dirumuskan sebagai berikut: F (r ) G
m1m2 2
r
m / det
2
Dimana: F = Gaya (Newton) r =Jarak antara dua massa benda (meter) m1,m2 = Massa benda (kg) 3
G = Konstata umum gayaberat = 6.67 x 10-11m3/kg det
-8
dengan G adalah konstanta gaya berat yang besarnya 6,672x10 dalam satuan cgs atau -11
sebesar 6.670x10
3
2
m /Kgdet sebagi konstanta gravitasi universal. Intensitas medan
gravity adalah gaya persatuan massa : g
F m
G
M 2
r
m / det
2
Dari persamaan Hukum Newton diatas dapat dimengerti bahwa intensitas medan gravity masing-masing benda adalah:
Benda 1 : a1 = F/m1 dan
benda 2 : a2 = F/m2
Berdasarkan persamaan diatas, sekarang kita tinjau interaksi sebuah benda dengan bumi. Elemen percepatan benda tersebut akibat elemen massa bumi sebesar dm1 adalah : da G
dm1 R1
2
Untuk model bumi bulat, homogen isotropis, maka pusat massa bumi terletak pada pusat bumi, sehingga percepatan garvitasi akibat massa total bumi Mb adalah : a g G
Mb R
2
dengan R = jari-jari bumi
Reduksi Gravity
Karena bumi mempunyai bentuk hampir spheroid dan homogen isotropis, sehingga terdapat variasi harga percepatan gravitasi untuk masing-masig tempat. Hal-hal yang dapat mempengaruhi harga percepatan gravitasi adalah :
Perbedaan derajat garis lintang
Perbedaan topogravi
Kedudukan bumi dalam tatasurya
Variasi rapat massa batuan di bawah permukaan bumi
Perbedaan elevasi tempat pengukuran
Beberapa koreksi dan konversi yang dilakukan dalam pemrosesan data metoda gayaberat, dapat dinyatakan sebagai berikut : 1. Koreksi Pasang Surut (Tide Corection)
Harga-harga koreksi pasang surut/pasut dapat diperoleh secara teoritis dari hargaharganya pada waktu survey dan langsung dapat ditabelkan. Harga ini langsung ditambahkan pada harga pembacaan alat pada titik amat. Jika koreksi ini merupakan gaya tarik bulan dan matahari pada permukaan bumi, maka harga tersebut ditambahkan pada harga baca pada pengamatan. Besarnya potensial pasang surut yang diakibatkan oleh bulan adalah (Garland G.D,1970) : 2 2 2 2 2 2 2 2 Ub G (c / R) {3[(1 / 3) sin ][1 / 3) sin ] sin 2 sin 2 cos t cos cos cos t }
Dengan:
r 2 G 3 / 4GM 3 c G = konstanta gaya berat M = massa bulan R = jarak titik amat dengan pusat bumi C = jari-jari bulan rat-rata T = hour angle bulan α = deklinasi bulan β = lintang titik amat 2. Koreksi Apungan
Koreksi ini merupakan koreksi yang dilakukan karena adanya efek perubahan sifat elastik komponen mekanis alat, perubahan tekanan dan perubahan suhu. Koreksi apungan biasanya dilakukan bersama-sama koreksi pasang surut. Tahapan pelaksanaan koreksi apungan : Menentukan harga titik acuan yang telah diketahui atau diikat pada station acuan lain, misal titik g* Survey pengamatan harus dilakukan secara looping. Station acuan g* diamati dua kali, demikian pula ujung lintasan lainnya ada titik kendali (satu station sebelum dan sesudah) ujung. Maka terdapat dua harga g* yaitu g*(t0) dan g*(t1), kedua harga ini harus telah dikoreksi terhadap koreksi pasang surut.Perbedaan ini dapat disebut sebagai gejala apungan alat. Harga g * antara (t0) dan (t1), ini akan digunakan sebagai harga acuan bagi station lain (misal x) yang diamati pada waktu 1 : g x [h arg abacag x (t ) h arg abacag * (t x )] g * (t 0 )
3. Koreksi Udara Bebas (kub) / free air corection (fac)
Merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian sebesar h, dimana dalam selang ketinggian tersebut terisi oleh udara. Percepatan gravitasi di station : g ( R h) G
M ( R h)
2
GM 2h 1 .... 2 R R
Dari rumus percepatan gaya berat di permukaan bumi (h=0) : g ( R)
GM R
2
dimana M adalah massa bumi dan R adalah jari-jari bumi dan h merupakan ketinggian suatu tempat. Koreksi udara bebas (KUB) sama dengan perbedaan harga graviti akibat perbedaan ketinggian tersebut diman penerapannya perlu dikurangkan pada harga g yang lebih rendah (h=0). KUB g ( R h) g ( R) 2
GM R 2
KUB 0.3086hmGals
dengan h = hp – h0. Dan tanda negatif pada pengunaan dalammemperkirakan gn. Ini merupakan besar koreksi udara bebas jika ketinggiannnya naik tiap satu meter. 4. Koreksi Bougeur / Bougeur Corection (BC)
Koreksi dilakukan untuk menghilangkan efek massa yang mengisi antara bidang acuan dan titik pengamatan. Massa ini dianggap sebagai lempeng massa (slab) denga jari-jari 3
tak terhingga dengan tebal h (m) dan rapat massa (gr/cm ). Berdasarkan anggapan tersebut koreksi Bougeur dapat ditulis sebagai berikut : BC 2 G h -11
Jika G = (6.673 ± 0.001)x10
3
-1 -2
m kg s (resolusi IAG,1983) maka :
BC = 0.04193 ρh m Gal
5. Koreksi Medan (KM) / Terrain Corection (TC)
Koreksi ini diperlukan karena bumi disekitar kita amat tidak rata. Besar koreksi medan terlampir di modul praktikum. Pembagian zone-zone oleh Hammer adalah sbb : A
terdiri dari 1
komponen (Inner zone)
B
terdiri dari 4
kompartemen (Inner Zone)
C dan D
terdiri dari 6
kompartemen (Inner Zone)
E dan F
terdiri dari 8
kompartemen (Outer Zone)
G,H,I
terdiri dari 12 kompartemen (Outer Zone)
J s/d M
terdiri dari 16 kompartemen (Outer Zone)
Faktor h yang dipergunakan adalah beda ketinggian antara ketinggian stasion P dengan ketinggian rata – rata dalam kompartemen, dan faktor rho juga diambil rata – ratanya.
6. Koreksi Lintang (Latitude Correction)
Koreksi ini sebagai akibat bahwa harga gravity disetiap lintang geografis berbeda-beda, hal ini dikarenakan adanya gaya sentripetal dan bentuk elipsoide. Rumus persamaan untuk menghitung koreksi lintang, yaitu : g ( ) 978031 .85 (1 0,0052884 sin 2 0.0000059 sin 2 2 )mGals
7. Anomali Bougeur (Bougeur Anomaly-BA)
Besarnya anomali bougeur adalah harga pengamatan gravity yang telah dikoreksi oleh koreksi-koreksi yang telah dibahas siatas. BA Gobs g ( ) 0.3086h 0.04191 h KM BA Gobs ( g ( ) KUB KB KM )mGal
dengan : BA = Bougeur Anomaly Gobs = harga gravity pengamatan G(φ) = harga gravity pada suatu lintang KUB = koreksi udara bebas KB = koreksi bougeur KM = koreksi medan
IV. Tugas Pendahuluan
SOAL: 1. Apa yang dimaksud dengan lempeng Bouguer? 2. Apakah ketinggian suatu tempat dapat mempengaruhi harga gravity? Jelaskan! 3. Apa perbedaan antara koreksi udara bebas dengan koreksi Bouguer? 4. Apa yang dimaksud koreksi medan Outer zone dan Inner zone? 5. Jelaskan pengaruh massa topografi terhadap harga gravity! 6. Jelaskan perbedaan gravity pengamatan dengan gravity normal? 7. Apakah perbedaan gravity relatif dengan gravity absolut? 8. Apakah perbedaan anomali Bouguer dengan anomali gravity? 9. Apakah perbedaan anomali Bouguer dengan anomali udara bebas? 10. Apabila pengukuran di laut, apakah anomali Bougeur bisa dihitung?
PENYELESAIAN: 1.
Lempeng Bouguer atau disebut juga dengan lempeng massa adalah efek massa yang mengisi antara bidang acuan dengan titik pengamatan akibat adanya perbedaan ketinggian.
2.
Ketinggian dapat mempengaruhi harga gravity karena perbedaan tinggi akan mengakibatkan adanya pengaruh massa (m) dan jarak (R) pada ketinggian tersebut sehingga akan mempengaruhi harga gravity (g).
3.
Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian sebesar h, dimana dalam selang ketinggian tersebut terisi oleh udara bebas. Sedangkan koreksi Bougeur merupakan
koreksi
akibat
perbedaan
massa,
koreksi
ini
dilakukan
untuk
menghilangkan efek massa yang mengisi antara bidang acuan dan titik pengamatan. 4.
Koreksi medan dilakukan karena permukaan bumi di sekitar kita amat tidak rata. Koreksi inner zone atau zona bagian dalam yaitu koreksi medan pada zone A, B, C dan D pada Hammer Chart. Sedangkan koreksi Outer zone atau zone bagian luar adalah koreksi medan pada zone E sampai M pada Hammer Chart.
5.
Pengaruh massa terhadap harga gravity yaitu semakin besar massa topografi maka harga percepatan gravitasinya semakin besar, dan semakin kecil massa topografi maka harga percepatan gravitasinya semakin kecil.
6.
Gravity pengamatan (gobs) adalah nilai mutlak observasi hasil pengukuran setelah dilakukan koreksi drift dan tide. Sedangkan gravity normal adalah nilai medan gravity yang di ukur pada permukaan berdasarkan referensi geoid dan spheroid.
7.
Gravity relatif adalah selisih nilai gravity hasil pengukuran medan gravity di suatu titik pengukuran terhadap suatu titik tetap yang nilai gravity mutlaknya diketahui. Sedangkan Gravity absolut adalah nilai gravity sebenarnya pada titik tertentu yang sudah ditetapkan dan dijadikan acuan dalam pengukuran gravity.
8.
Anomali Bougeur adalah harga pengamatan gravity setelah dilakukan koreksi udara bebas, koreksi bougeur dan koreksi medan. Anomali gravity adalah harga pengamatan gravity sebelum dilakukan koreksi udara bebas, koreksi bougeur dan koreksi medan.
9.
Anomaly
udara bebas adalah harga pengamatan gravity setelah dilakukan koreksi
udara bebas saja tanpa pengaruh koreksi lain. 10.
Bisa.
METODA GRAVITY GRAV – 05 PENENTUAN RAPAT MASSA RATA - RATA
I. Tujuan
menentukan harga rapat massa rata – rata dengan menggunakan metode Nettleton dan Parasnis.
II. Alat – Alat Praktikum
Peta rupa bumi Bakosurtanal / peta topografi
Data gravity
Kertas mmBlock
Kertas kalkir
Kalkulator dan alat tulis
III. Teori Dasar
Rapat massa batuan merupakan besaran utama dalam menentukan nilai gravity. Terdapat beberapa definisi rapat massa dan batuan sedimen yang umum digunakn antara lain, rapat massa kering dan basah. Variasi rapat massa pada batuan sedimen ditunjukkan oleh rekahan karena gaya tektonik. Rapat massa batuan beku pada umumnya membesar dengan berkurangnya kandungan silika yang berartibahwa menurunnya nilai rapat massa dalam batuan beku. Variasi rapat massa berhubungan dengan perubahan tekstur dan juga pada kesarangan dan rekahan-rekahan.Batuan ubah memilki rapat massa sangat heterogen dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Walaupun demikian rapat massa cenderung membesar dengan derajat ubah (degree of metemorphism), karena terjadi rekristalisasi bahan-bahan dan berubah menjadi mineral yang padat. Untuk menentukan rapat massa rata-rata ada beberapa cara, antara lain :
Analisa rapat massa di laboratorium, Analisa terhadap contoh batu an di daerah survey.
Metode Nettleton Profile. Analisa bouguer titik amat pada suatu lintasan diplot dengan berbagai macam harga rapat massa (ρ). Kurva anomali bouguer yang dihasilkan, yang tidak terkoreksi atau paling sedikit dengan peta topografi dianggap dihitung dengan harga ρ yang paling tepat, karena diasumsikan bahwa kondisi geologi daerah yang dipilih tidak terlalu kompleks sehingga anomali bouguer relatif konstan atau dipengaruhi oleh topografi jika dihitung dengan ρ yang tepat.
Metode Parasnis Persamaan anomali bouguer dapat ditulis dalam bentuk ; Gobs g ( ) 0.3086 h (0.04193 h T ) BA
Pada metode ini harga ( Gobs g ( ) 0.3086 h) diplot terhadap (0.04193h – T), sehingga rapat massa rata-rata adalah kemiringan dari garis regresinya.
IV. Tugas Pendahuluan
SOAL: 1. Apakah hubungan massa dengan kemiringan suatu daerah pengamatan terhadap nilai gravity? 2. Mengapa secara lateral bentuk topografi adalah berbanding terbalik dengan penampang nilai gravity pengamatan ?
PENYELESAIAN: 1. Rapat massa batuan merupakan besaran utama dalam menentukan nilai gravity. Faktor rapat massa juga sangat penting dalam pengolahan data gravity dan penafsirannya. Massa dengan kemiringan suatu daerah pengamatan mempunyai jarak terhadap pusat bumi yang lebih besar dibandingkan massa pada keadaan datar suatu daerah pengamatan. Sehingga nilai gravity pada suatu daerah dgn kondisi tertentu lebih kecil dibandingkan nilai gravity pada daerah yang diarsir. 2. Karena topografi yang tinggi posisinya lebih jauh dari pusat bumi sehingga nilai gravitynya lebih rendah jika dibandingkan dengan topografi yang rendah.
METODA GRAVITY GRAV – 06 PEMISAHAN ANOMALY REGIONAL DAN RESIDUAL
I. Tujuan
Memahami cara melakukan pemisahan anomali regional dan residual dengan menggunakan metode analitic (second vertikal derivative, moving average, griffin) dan metode grafis.
II. Alat – Alat Praktikum
Data anomali Bouguer
Peta anomali Bouguer
Kertas mmBlock
Kalkulator dan alat tulis
III. Teori Dasar
Anomaly boiguer disebabkan oleh anomaly regional dan anomaly residual. Anomaly regional ialah anomaly yang berhubungan dengan massa homogen. Sedangkan anomaly residual ialah anomaly yang berhubungan dengan target eksplorasi. Pemisahan anomaly regional dengan anomaly residual dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya:
Metode Griffin Prinsip metode ini adalah mencari anomaly regional dengan merata-ratakan harga anomali bouguer yang berjarak R dari titik pengamatannya.Besarnya jari-jari R disesuaikan dengan besarnya radius kontur tertutup dari k ontur anomali bouguer. Anomali Regional =
g 1 g 2 ... g n n
Anomali Residual = BAtitik amat – anomali bouguer
Metode Smoothing Metode ini merupakan metode yang menggunakan cara grafis. Anomali regional mempunyai tendensi lebih smooth bila dibandingkan dengan bouguer anomalinya. Berdasarkan gambar pada modul praktikum di dapat bahwa: Anomali residual = anomali bouguer – anomali regional
Moving Average Penurunan anomali residual denagn metode ini adalah proses secara tidak langsung dimana keluaran dari perata-rataan bergerak adalah regionalnya. Sehingga residual didapat dengan mengurangkan regionalnya terhadap anomali hasil pengukuran (data ini sebagai input dalam prosesnya).
Second Vertical Derivative Keluarannya adalah anomali second vertical derivative yang menggambar sumbersumber anomali yang kecil/dangkal, sehingga identik denagn anomali residual. Secara teoritis, metode ini diturunkan dari persamaan laplace dalam gravity yang diukur dipermukaan, yaitu ;
2 g 0 Untuk data 1D (data penampang) persamaannya diberikan oleh :
2 g 2 g z 2 x 2 Beberapa rumus second vertical derivative pendekatan, diantaranya : Elkins formula (13)
2 g 1 (64 g (0) 2 g (r ) 4 g (r 2 ) 5 g (r 5 )) z 2 60 r 2 Nettleton formula 7
2 g 0.710 ( g (0) 0.364 g (r ) 0.273 g (r 2 ) 1.091 g (r 5 )) 2 z 2 r
IV. Tugas Pendahuluan
SOAL: 1. Apa perbedaan metode turunan tegak kedua (SVD) dengan metode Griffin ? 2. Apa perbedaan metode graffis dan analitis ? 3. Apa perbedaan anomaly regional dan anomaly residual ?
PENYELESAIAN: 1. Metode SVD menghasilkan keluaran yaitu anomaly second vertical derivate yang menggambarkan sumber-sumber anomaly yang bersifat local/dangkal. Sedangkan Metode griffin menghasilkan keluaran berupa anomaly regional yang dicari dengan merata-ratakan harga anomaly Bouger yang berjarak R dari titik pengamatan dimana besar jari-jari R disesuaikan dengan radius kontur tertutup dari kontur anomaly Bouger. 2. Dalam graffis, anomaly regional mempunyai tendensi lebih smooth dibandingkan dengan Bouger anomalinya. Anomali regional dapat dipetakan sehingga menghasilkan peta residual atau struktur bawah permukaan yang disebabkan sedimen atau mineral. Sedangkan dalam metode analitis, anomaly residual tidak dapat dipetakan. Hanya bisa ditentukan dengan perhitungan. 3. Anomaly regional ialah anomaly yang berhubungan dengan massa homogen. Sedangkan anomaly residual ialah anomaly yang berhubungan dengan target eksplorasi.
METODA GRAVITY GRAV – 07 INTERPRETASI
I. Tujuan
Memahami cara melakukan interpretasi kualitatif dan interpretasi kuantitatif sederhana dengan metode ke depan (interpretasi tidak langsung).
II. Alat – Alat Praktikum
Peta anomali residual
Kertas mmBlock
Kalkulator dan alat tulis
III. Teori Dasar
Terdapat dua jenis interpretasi, yaitu:
Interpretasi Kualitatif Interpretasi ini dilakukan dengan mengamati peta gravity untuk membuat suatu analisis tentang sebab akibat gambaran anomali dalam peta tersebut. Dari anomali bouguer, seorang ahli berusaha untuk menafsirkan struktur geologi bawah permukaan, sedangkan peta anomali udara bebas memperlihatkan hubungan langsung dengan ketinggian atau model rupa bumi suatu daerah. Adakalanya peta anomali bouguer dapat menggambarkan secara kasar keadaan struktur geologi bawah permukaan. Tetapi banyak kasus sulit untuk ditafsirkan karena sangat rumit atau sangat sederhana, sehingga perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut dengan menajamkan penyebaran anomali agar lebih mudah ditafsirkan. Pada umumnya, peta anomali gravity memperlihatkan bagian dengan penyebaran ke arah samping dari yang lainnya. Pada keadaan pertama anomali lebar-lebar dengan frekuensi rendah berhubungan dengan struktur regional, misalnya cekungan-cekungan seperti geosinklin atau gejala tektonik global sedangkan yang lainnya dengan frekuensi tinggi berhubungan dengan srtuktur setempat yang dapat disebut struktur geologi sisa atau residual.
Interoretasi kuantitatif Anomali gravity berasal dari variasi rapat massa ke arah lateral. Bila benda-benda bumi misalnya lapisan formasi batuan mempunyai rapat massa sama, walaupun tidak akan menimbulkan anomali. Sebaliknya, jika beberapa lapisan yang penyebarannya mendatar dengan berbagai rapat massa akan terjadi anomali. Nettleton (1983) menggambarkan masalah tersebut dengan beberapa lapisan dengan rapat massa tertentu yang memperbesar ke arah tegak, misalnya 1 , 2 , 3 , dan 4 yang teganggu karena proses tektonik (gambar 7.1). Lapisan pada ujung-ujung kiri dan kanan tidak menghasilkan anomali karena tidak ada variasi rapat massa ke arah datar. Dibagian tengah terdapat gangguan sehingga menonjol yang berarti terjadi variasi rapatmassa ke arah
samping
atau
mendatar.
Penonjolan
pada
lapisan
pertama
sebesar
2 1 dan 3 1 , pada lapisan kedua 3 2 dan 4 2 dan pada lapisan ketiga 4 3 dan seterusnya. Penonjolan tersebut merupakan perubahan rapatmassa ke arah
samping yang menimbulkan anomali.
Penafsiran metode kuantitatif ke depan (tak
langsung), sebagai penentuan bentuk diskontinuitas massa (struktur geologi). Untuk anomali bola dengan rapat massa , jari-jari R dan terletak pada kedalaman Z di bawah permukaan bumi dengan gravitasi total; permukaan dengan jarak x dari pusat bola, dirumuskan sebagai berikut: g
M 2
r
4 R 3
dengan r ( z 2 x 2 )
3( z x ) 2
2
1
2
z komponen vertikal g z g cos g r
g
M
z 4 R 3 z 2 3 3 r ( z 2 x 2 ) 2
untuk x = 0, g z ( x 0) 8.52 R 3 / z 2 g ma x , maka: g z ( x)
g ma x
[1 ( x / z ) 2 ]
dari persamaan ini dapat diturunkan kedalaman pusat: z 0.652w dan massa benda anomali: m
g ma x
(0.652 )
2
3
2
REFERENSI
1. http://metoda-gravitasi-prosedurpenelitian.blogspot.com/ 2. http://portal.vsi.esdm.go.id/portal/volcano/tangkuban/geofisika.html 3. artono.1998.Geofisika eksplorasi.Jakarta : Dewan riset Nasional 4. Laboratorium Jurusan Fisika, 2007, Modul Praktikum geofisika 2. U NPAD: Bandung. 5. http://www.scribd.com/doc.24889472/Metode-gravitasi
