LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN
PERCOBAAN 01 PENGENALAN METODE GEOLISTRIK 1D
Oleh :
Nama
: Fachruzzaki
PROGRAM PRA-S2 REKAYASA PERTAMBANGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JATINANGOR 2012
PERCOBAAN 01 PENGENALAN METODE GEOLISTRIK 1D
I.
LATAR BELAKANG Bumi ini terdiri dari berbagai macam lapisan. Lapisan itu juga terdiri dari berbagai
macam kandungan seperti batuan, mineral dan tanah[1]. Batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat-sifat listrik seperti; potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Ada berbagai metode yang dilakukan untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik. Metode ini dapat dijadikan cara untuk menyelidiki sifat listrik di dalam bumi melaui respon yang ditangkap dari dalam tanah berupa beda potensial, arus listrik, dan medan elektromagnetik. Salah satu dari metode geolistrik ini adalah metode tahanan jenis. Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah resistor. Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari jenis metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi[2]. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik, dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur. Prinsip kerja geolistrik adalah mengukur tahanan jenis (resistivity) dengan mengalirkan arus listrik ke dalam batuan atau tanah melalui elektroda arus (current electrode), kemudian arus diterima oleh elektroda potensial dengan menganggap bumi sebagai resistor. Beda potensial antara dua elektroda tersebut diukur dengan volt meter dari harga pengukuran tersebut dapat dihitung tahanan jenis semu batuan dengan menggunakan persamaan berikut :
adalah tahanan jenis, K adalah faktor koreksi geometri, V adalah beda potensial, I adalah arus listrik.
Gambar 1. Pola Aliran Arus dan Bidang Ekipotensial Adapun tujuan dilakukannya percobaan ini adalah : 1.
Mempelajari penggunaan alat ukur geolistrik 1-D
2.
Mempelajari software interpretasi data hasil pengukuran geolistrik 1-D konfigurasi Wenner
3.
Mengidentifikasi struktur lapisan tanah di Kampus ITB Jatinangor menggunakan metode geolistrik
II. METODOLOGI PERCOBAAN 2.1 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan yaitu seperangkat alat geolistrik 1-D, terdiri dari 4 elektroda, sumber tegangan (accu), 4 kabel, 2 buah multimeter digital, palu, meteran, dan komputer dilengkapi dengan software IPI2Win 2.2 Prosedur Kerja - Memilih tempat pengambilan data dan menentukan area pengukuran - Membentangkan meteran secara lurus sepanjang area pengukuran dan menandai titik tengah dari area pengukuran - Memasang elektroda tegangan dan arus dengan jarak antar elektroda 0,5 m dan titik tengah berada tepat di antara elektroda arus, seperti Gambar 1.
Gambar 1. Geolistrik konfigurasi Wenner
- Memasang kabel ke setiap elektroda arus dan tegangan sesuai dengan fungsinya - Menghubungkan sumber tegangan dengan kabel - Mencatat tegangan dan arus terukur pada multimeter - Mengulangi prosedur dengan jarak antar elektroda bervariasi dari 0.5m, 1m, 1.5m, 2m, 3m, 4m, 5m, 7m, 9m, 11m, 14m, 17m, 20m, 25m dan 30m. - Mengulangi pengukuran sebanyak tiga kali - Menghitung nilai rata-rata arus dan tegangan dari hasil tiga kali pengukuran - Memasukkan data ke program IPI2Win - Melakukan koreksi data hingga diperoleh resistivitas tiap lapisan dengan error kurang dari 10% - Membandingkan resistivitas dari tiap lapisan dengan tabel resistivitas bahan
III. HASIL PENGAMATAN LAPANGAN Tabel 1. Data tegangan dan arus pada pengukuran geolistrik di halaman Kampus ITB Jatinangor a (m)
Tegangan Terukur (V)
Arus Terukur (mA) II
III
Vr (V)
Ir (A)
I
II
III
I
0.5
1.89
1.58
1.88
34.9
34.91
35.19 1.78333
0.03500
1
0.21
0.225
0.68
16.76
16.36
50.4 0.37167
0.02784
1.5
0.66
0.67
0.66
107.5
109
108.5 0.66333
0.10833
2
0.43
0.43
0.43
124
124.4
124.4 0.43000
0.12427
3
0.21
0.191
0.147
113.3
109.6
112 0.18267
0.11163
4
0.005
0.05
0.005
74.3
74
72.9 0.02000
0.07373
5
0.172
0.178
0.163
165.1
152
156.2 0.17100
0.15777
7
0.016
0.088
0.089
129.3
127.5
128.2 0.06433
0.12833
9
0.108
0.109
0.102
204
203.7
196.5 0.10633
0.20140
11
0.004
0.002
0.003
179.5
177.5
175 0.00300
0.17733
14
0.034
0.027
0.026
274
278.6
275.4 0.02900
0.27600
17
0.052
0.052
0.054
164.6
165.3
168.2 0.05267
0.16603
20
0.005
0.005
0.003
321.5
310
322.6 0.00433
0.31803
25
0.039
0.039
0.041
163.3
164.7
171.7 0.03967
0.16657
30
0.023
0.022
0.021
106.6
103.7
101.8 0.02200
0.10403
IV. PEMBAHASAN DAN DISKUSI Tabel 1 menunjukkan data tegangan dan arus terukur dari pengukuran geolistrik. Jarak antar elektroda ditunjukkan oleh a, sedangkan tegangan dan arus diukur secara berulang sebanyak tiga kali. Dari data tegangan dan arus terukur pada tabel 1, diambil rata-rata nilai tegangan dan arusnya, masing-masing ditunjukkan oleh Vr dan Ir. Contoh perhitungan ρa secara manual: 𝑉 𝜋∗𝑎 𝐼 1.78 ρ0.5 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 0.5 = 159.77Ω𝑚 0.035 0.37 ρ1 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 1 = 83.625Ω𝑚 0.0278 ρa = 2 ∗
dan seterusnya hingga data terakhir dengan a sebesar 30m. Perhitungan tersebut dapat dilakukan secara otomatis dengan bantuan program software IPI2Win. Data yang diperlukan dalam program ini adalah nilai a, Vr dan Ir. Nilai ini dimasukkan ke program IPI2Win yang konfigurasinya telah disesuaikan dengan konfigurasi Wenner. Setelah menginputkan nilai yang telah diketahui, maka hasil perhitungan ρa akan didapat secara otomatis.
Gambar 2. Hasil input data pada program IPI2Win Gambar 2 menunjukkan tampilan input data pada program IPI2Win, dimana bagian kiri merupakan data dalam bentuk tabel, dan bagian kanan adalah tampilan data dalam bentuk koordinat 2 dimensi. Sumbu datar menunjukkan jarak antar elektroda, sedangkan sumbu tegak menunjukkan resistivitas (ρa) pada tiap data pengukuran a. Titik-titik yang dihasilkan akan membentuk kurva seperti ditunjukkan Gambar 3. Data awal pengukuran yang didapat tersebut ternyata memiliki berbagai peyimpangan yang
cukup jauh sehingga membuat kurva tidak mulus. Penyimpangan ini terjadi pada a= 4 m, a= 11 m, a= 14 m, dan a= 20 m. Karena banyaknya data menyimpang ini maka error data yang didapat sangat besar melebihi 30%.
Gambar 3. Kurva data awal hasil pengukuran geolistrik Data-data yang masih jauh menyimpang ini diperbaiki untuk mendapatkan kesesuaian. Perbaikan ini penting agar hasil pengolahan data dapat dibaca dengan baik. Perbaikan ini ditunjukkan oleh Gambar 4. Pada Gambar 4, kurva hitam adalah kurva hasil pengukuran yang sudah diperbaiki, sedangkan kurva merah adalah kurva ideal yang sesuai dengan model dari IPI2Win. Semakin kurva hitam mendekati kurva merah, maka semakin kecil error fitting yang dimiliki.
Gambar 4. Kurva hasil pengukuran yang sudah diperbaiki Koreksi data kurva menyebabkan bentuk kurva menjadi lebih mulus mendekati bentuk kurva ideal, seperti terlihat pada Gambar 4. Hasilnya adalah error pada kurva pengukuran menjadi lebih kecil hingga 48,33%. Nilai ini dianggap cukup layak sebagai data
hasil eksplorasi geolistrik, karena sudah lebih kecil daripada error yang diizinkan yaitu 10%.
Gambar 5. Interpretasi resistivitas dari lapisan tanah di Kampus ITB Jatinangor Aplikasi IPI2Win memungkinkan kita untuk dapat mengetahui jumlah lapisan yang ada di tempat pengukuran, resistivitasnya, kedalamannya dan ketebalannya yang ditampilkan dalam bentuk tabel seperti pada Gambar 5. Terlihat bahwa tanah di kawasan halaman kampus ITB Jatinangor tersusun oleh empat lapisan. Jenis lapisan penyusun tanah diketahui berdasarkan nilai resistivitas ( ). Lapisan pertama mempunyai resistivitas 317Ωm hingga kedalaman 0.25m. Lapisan kedua mempunyai resistivitas 91.7Ωm dari kedalaman 0.25-1.02 m. Lapisan ketiga mempunyai resistivitas 25.3Ωm dari kedalaman 1.02-26.1m, sedangkan lapisan terakhir mempunyai resistivitas 1240Ωm dari kedalaman 26.1m hingga kedalaman yang tidak dapat dicapai lagi oleh alat geolistrik. Jika kita membandingkan nilai resistivitas tersebut dengan tabel resistivitas bahan dan meninjau kondisi di sekitar tempat tersebut maka jenis lapisan penyusun tanah tersebut berupa tanah kering, tanah berpasir, tanah lempung, dan kemudian bebatuan. Dalam membandingkan nilai resistivitas terhadap tabel resistivitas bahan seringkali mengalami kendala, karena adanya beberapa batuan yang mempunyai resistivitas yang mirip dan range yang tumpang-tindih. Oleh karena itu, peran ahli geologi sangat membantu dalam eksplorasi geolistrik ini.
V.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengukuran dan analisa data, diperoleh kesimpulan dari praktikum
geolistrik sebagai berikut: 1.
Pengukuran geolistrik dilakukan dengan menginjeksikan tegangan dan arus listrik ke tanah sehingga diperoleh data resistivitas tanah. Pengukuran geolistrik 1-D mampu
menunjukkan resistivitas dari lapisan-lapisan yang ada di bawah tanah, tetapi lapisanlapisan tersebut dianggap memiliki struktur yang datar. Nilai resistivitas dipengaruhi oleh jenis batuan yang berada di bawah permukaan. Apabila batuannya lebih berongga, maka nilai resistivitasnya besar. 2.
Salah satu software untuk interpretasi data geolistrik adalah IPI2Win. Program ini mampu melakukan perhitungan resistivitas secara otomatis dan menampilkannya dalam bentuk kurva. Selain itu program ini juga menyediakan fasilitas untuk koreksi data hasil pengukuran sehingga dapat memperkecil kesalahan interpretasi.
3.
Hasil pengukuran geolistrik, didapatkan struktur lapisan tanah di kampus ITB Jatinangor sebagai berikut: a. Dari kedalaman 0-0.25 m,
tanah sebesar 317 Ωm yaitu berupa tanah kering.
b. Dari kedalaman 0.25-1.02 m,
tanah sebesar 91.7 Ωm yaitu berupa tanah berpasir
c. Dari kedalaman 1.02-26.1 m,
tanah sebesar 25.3 Ωm yaitu berupa tanah lempung
d. Dari kedalaman 26.1 ke bawah
tanah sebesar 1240 Ωm yaitu berupa bebatuan
adhesit
DAFTAR PUSTAKA [1]Modul eksperiment fisika 2 [2]Pribadi Mumpuni Adhi. Metode Tahanan jenis konfigurasi wenner. 2011.
