BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi serta bagaimana cara mendeteksinya di dalam bumi dan di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Bumi tersusun dari berbagai macam batuan-batuan. Dengan Metode resistivitas kita dapat mengidentifikasi kondisi bawah permukaan bumi serta lapisanlapisan di dalamnya berdasarkan parameter kelistrikan berupa resistivitas batuan. 1.2 Tujuan Tujuan dibuatnya makalah ini yaitu untuk memenuhi tugas mata kuliah GEOFISIKA dan menambah pengetahuan mengenai Metoda Resistivitas (Tahanan Jenis) setelah pelaksanaan presentasi dan diskusi yang telah dilakukan sebelumnya.
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Dasar Teori Resistivitas atau tahanan jenis suatu bahan adalah besaran/parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya teerhadap arus listrik. Bahan yang mempunyai
resistivitas makin besar, berarti makin sulit untuk dilalui arus listrik. Metode resistivitas adalah metode geofisika untuk menyelidiki struktur bawah permukaan berdasarkan perbedaan resistivitas batuan. Pada metode risistivitas yaitu : 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 (sounding point) Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metoda ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metoda resistivitas tahanan jenis, antara lain : 1. Metoda Schlumberger
2. Metoda Wenner
3. Metoda Dipole Sounding Aliran arus listrik didalam batuan/mineral dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik dan konduksi secara dielektrik. Konduksi secara elektronik terjadi jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/mineral tersebut oleh elektron-elektron bebas itu. Konduksi elektrolitik terjadi jika batuan/mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi oleh cairan-cairan elektrolitik. Pada konduksi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolit. Sedang konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik yaitu terjadipolarisasi saat bahan dialiri listrik. Berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan/mineral digolongkan menjadi tiga yaitu:
Konduktor baik
: 10 −8 < ρ < 1 Ω m
Konduktor pertengahan
: 1 < ρ < 107 Ω m
Isolator
: ρ > 10 7 Ω m
Dalam metoda geolistrik ini digunakan definisi-definisi : 1. Resistansi : R = V / I ohm ( Ω ) 2. Resistivitas : ρ = E / J Ω m 3. Konduktivitas : σ = 1 /ρ ( Ω m) −1 dengan V : beda potensial 2 buah titik I : besar arus listrik yang mengalir E : medan listrik J : rapat arus listrik (arus listrik persatuan luas) Untuk silinder konduktor dengan panjang L dan penampang A
E = V / L sehingga diperoleh (hukum ohm) R= ρL/A Resistivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau. Sebagai contoh medium berlapis yang ditinjau misalnya terdiri dari dua lapis yang mempunyai resistivitas berbeda. Resistivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekuivalen dengan medium berlapis yang ditinjau. Sebagai contoh medium berlapis yang ditinjau misalnya terdiri atas dua lapisan yang mempunyai resistivitas yang berbeda, dianggap sebagai medium satu lapis homogen yang mempunyai satu harga resistivitas yaitu resistivitas semu. Ada beberapa macam metoda yang digunakan untuk menginterpretasi data resistivitas. Salah satu cara yang cukup sederhana adalah dengan metoda pencocokan kurva (curve matching). Ada tiga macam cara pengukuran resistivitas yang biasa dilakukan untuk fungsi-fungsi yang berbeda, yaitu : a. Geolistrik Mapping Cara ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan harga resisivitas di suatu areal tertentu dengan arah lateral atau horisontal. Setiap titik yang telah ditentukan pada areal tersebut diukur dengan spasi elektroda yang tetap, kemudian dibuat kontur untuk setiap spasi elektroda yang dilakukan. b. Geolistrik sounding Cara ini digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistivas di bawah suatu titik sounding di permukaan bumi dengan arah vertikal. Untuk satu titik sounding spasi elektroda diperbesar secara gradual (bergantung pada jenis konfigurasi yang digunakan), kemudian hasil pengukurannya di plot pada grafik bilog untuk mendapatkan kurva lapangan. c. Geolistrik Imaging
Pengukuran untuk memperoleh informasi mengenai variasi resistivitas baik secara lateral maupun vertikal ( dua dimensi atau 3 dimensi ). Tahap interpretasi metode Resistivitas adalah sebagai berikut. A. Interpretasi Lapangan a. Penentuan bentangan maksimal b. Penentuan tipe kurva lapangan Terdapat 4 tipe kurva lapangan seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut
tipe A : ρ1< ρ2 <ρ3 tipe Q : ρ1> ρ2 >ρ3 tipe K : ρ1< ρ2 >ρ3 tipe H : ρ1> ρ2 <ρ3 B. Interpretasi Pendahuluan Tahapan ini dilakukan untuk menentukan harga resistivitas masing-masing lapisan dengan menggunakan kurva standar dan kurva bantu (Curve matchin partial). Cocokkan untuk segmen kurva yang berspasi pendek dengan kurva standar dua lapis. Setelah cocok, kedudukan pusat koordinat kurva standar pada kertas grafik lapangan akan memberikan d1 dan ρ 1 . Dengan menggunakan harga perbandingan ρ1/ ρ2 yang terbaca pada kurva yang cocok ρ2 dapat ditentukan. Untuk menginterpretasi segmensegmen kurva selanjutnya, gabung lapisan-lapisan sebelumnya yang sudah diketahui harga resistivitas dan kedalamannya menjadi satu lapisan fiktif yang mempunyai resistivitas ρ f 0 dan d f 0 yang masing-masing dapat ditentukan sebagai berikut : a. Letakkan kurva lapangan di atas kurva bantu yang sesuai dengan tipenya hingga pusat koordinat kurva bantu terletak pada koordinat (d,f) pada kertas grafik lapangan. b. Tentukan kedudukan (df0 , ρf0) yang sesuai dengan perbandingan resistivitas kedua lapisan yang digabung (berupa garis).
c. Cocokkan segmen kurva berikutnya dengan kurva standar dengan syarat pusat koordinat kurva standar harus selalu berada pada tempat kedudukan (df0 , ρf0) sehingga setelah ada yang cocok, d
f 0
dan ρ
f 0
dapat ditentukan. Dalam hal ini
perbandingan ρ1/ ρ2 yang terbaca pada kurva standar yang cocok merupakan perbandingan ρ3/ ρf0. Dengan demikian ρ3 dapat ditentukan. d. Jika jumlah lapisan lebih dari tiga, ulanglah cara tersebut di atas untuk meneruskan pencocokan segmen-segmen berikutnya. C. Interpretasi Tahap Akhir Pada tahap ini hasil interpretasi pendahuluan harus dikonfirmasikan dengan data lainnya misalnya data geologi. 2.2 Pertanyaan dan Pembahasan Forum 1. Sasmita Fidyaningrum Apakah metode resistivitas hanya digunakan untuk mengetahui hambatan jenis batuan saja? Apa kelebihan dari metode resistivitas yang lain? Pada dasarnya metode resistivitas merupakan suatu metode eksplorasi geolistrik yang digunakan
untuk
mengetahui
nilai
hambatan
jenis
suatu
batuan.
Yang
melatarbelakangi metode ini adalah gambaran suasana dari kedalaman lapisan batuan dengan mengukur sifat kelistrikan batuan. Sifat kelistrikan suatu batuan sendiri merupakan karakteristik batuan jika dialirkan arus listrik ke dalamnya yang dapat berasal dari alam maupun berasal dari arus yang sengaja diinjeksikan ke dalam lapisan batuan tersebut. Metode resistivitas mengidentifikasi kondisi bawah permukaan berdasar parameter kelistrikan berupa resistivitas batuan. Dalam metode resistivitas memang hanya digunakan untuk mengukur hambatan jenis saja, dilihat dari namanya, resistivitas telah terlihat bahwa nilai tahanan jenisya yang dicari. Metode ini hanya disusun untuk pengukuran resistivity mineral misalnya mengukur tahanan jenis lapisan batuan , megukur tahanan jenis batuan dan sebagainya. Namun pada saat melakukan pengamatan
kemudian menginterprtetasikan data hasil
pengamatan tersebut kita dapat mengetahui jenis batuan serta lapisan apa saja yang ada di dalamnya dengan cara membandingkan hasilnya dengan tipe kurva lapangan
yang sudah menjadi ketetapan. Dari resistivitas masing-masing batuan tersebut kita dapat mengetahui bahwa terdapat beberapa lapisan. Metode ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Ada beberapa fungsi metode resistivitas secara general. Metode ini digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar dan pencarian reservoar air, serta juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Kegunaan atau kelebihan resistivitas yang lain adalah untuk mencari sumber air (lapisan akuifer). Batuan yang tidak berpori dan batuan yang berpori memiliki resistivitas batuan yang berbeda. Batuan yang tidak berpori lebih besar mengandung air dibanding batuan yang berpori. Selain itu dapat juga diketahui penyebaran limbah. Lapisan-lapisan yang tercermar oleh limbah, nilai resistivitasnya akan berkurang. 2. Wahyu Trianto 1. Jelaskan prosedur pengukuran geolistrik sounding di lapangan pada metode Wenner! 2. Apakah matching atau inverse, prosedur yang digunakan dalam metode
1.
pengukuran resistivitas? Jawab: Metode Wenner merupakan metoda yang menggunakan konfigurasi elektroda sebagai berikut.
Gambar metode Wenner
Dalam konfigurasi ini AM = MN = NB = a
I = arus yang diinjeksikan V = beda potensial
Dalam
eksplorasi
resistivitas,
dikenal
metode
sounding,
mapping
serta
imaging/tomografi. Metode resistivitas sounding digunakan untuk mendapatkan distribusi hambatan jenis listrik bumi secara vertikal atau terhadap kedalaman di bawah suatu titik di permukaan bumi. Berikut merupakan metode resistivitas sounding.
I V
A
M
N
B
Gambar metode resistivitas sounding
Sedangkan metode resistivitas mapping digunakan untuk mengetahui variasi hambatan jenis bumi secara lateral ataupun horisontal. Berikut gambaran dari medode tersebut.
I V
A
N
M
B
Gambar metode resistivitas mapping
Metode resistivitas imaging/tomografi merupakan pengukuran untuk memperoleh informasi mengenai variasi resistivitas baik secara lateral maupun vertikal. penggunaan metode ini ditunjang oleh kemanpuan, lapangan serta alat dan dana yang memadahi. I V
A
M
N
B
Gambar metode resistivitas imaging/tomograf
Penggunaan metode sounding, mapping ataupun imaging tergantung pada target surve yang ingin dicapai.
2. Matching merupakan prosedur interpretasi dalam pengukuran resistivitas yaitu dengan
mencocokan
hasil
perhitungan
dengan
data/kurva
yang
telah
terstandarkan. Biasanya datanya berupa data yang memiliki variabel kedalaman. Sedangkan inversi adalah prosedur interpretasi dalam pengukuran resistivitas dengan menggunakan suatu program atau software dengan data yang di dapatkan dimasukkan ke dalam pemrograman yang kemudian akan keluar jenis resistivitasnya. Jika menggunakan inversi data, harus diperhatikan pula erornya. Perlu dilakukan iterasi (pengulangan perhitungan data) untuk didapatkan prosentase eror terkecil. Pada dasarnya kedua metode ini dapat digunakan dalam interpretasi pengukuran nilai resistivitas. 3.
Penanya: Sutasoma 1. Faktor apakah yang menyebabkan terjadi kesalahan dalam pelaksanaan pengukuran resistivitas? 2. Mengapa bumi dianggap sebagai homogeny isotropik? Jawab 1. Faktor yang menyebabkan terjadinya kesalahan biasanya disebut dengan noice. Noice tersebut secara umum dapat berasal dari faktor alat, human eror, dan gejala alam. Gangguan dari faktor alat adalah berupa alat rusak, alat konslet, alat tidak pernah diservis, dan tingkat keeroran alat tinggi, Penyebab terjadinya kesalahan bisa pengaruh dari manusia misalnya terjadi kesalahan perhitungan yang kurang valid, kurangnya kemampuan manusia dalam pengoprasian peralatan yang ada, sehingga alat tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Adapun faktor gejala alam yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran resistivitas didalam bumi yaitu antara lain apabila pada saat pemasangan alat atau pada saat pengukuran terhalang oleh bahan-bahan yang seharusnya tidak termasuk dalam pengukuran atau medan yang dipilih tidak tepat. Misalnya saat penginjeksian arus, alat yang digunakan terhalang oleh pipa PDAM atau penginjeksian arus di aspal. Selain itu gejala alam yang lain yang dapat mengganggu jalannya pengambilan data resistivitas batuan adalah hujan , petir, banjir, tanah longsor, air senangan air dan lain-lain. 2. Pada dasarnya bumi dapat dianggap sebagai homogen isotropik dan tak homogen. Bumi dianggap homogen isotropik yang artinya bumi dianggap seperti bola, yang setiap sisinya simetri. Sehingga setiap strukturnya dapat dianggap sama. Perhitungannya akan lebih mudah jika menganggap bumi
sebagai medium homogen isotropik. Dengan asumsi ini, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak tergantung atas spasi elektroda. Namun pada kenyataannya, bumi terdiri atas lapisan-lapisan dengan resistivitas yang berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan tersebut. Oleh karena itu bumi juga disebut medium tak homogen. Maka harga resistivitas yang terukurbukan merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja, hal ini terutama untuk spasi elektroda yang lebar.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Metode resistivitas merupakan suatu metode eksplorasi geolistrik yang digunakan untuk mengetahui nilai hambatan jenis suatu batuan. Metode resistivitas mengidentifikasi kondisi bawah bumi dengan menginjeksi arus di dalamnya untuk mengetahui lapisan-lapisan batuan. Kegunaan atau kelebihan resistivitas yang lain adalah untuk mencari sumber air (lapisan akuifer). Selain itu dapat juga diketahui penyebaran limbah dengan melihat berkurangnya nilai resistivitas. Terdapat metode resistivitas mapping, sounding, dan imaging yang dipilih sesuai target survey. Konfigurasi yang sering digunakan adalah Schlumberger dan Wenner. Hasil data yang diperoleh akan diinterpretasikan sesuai prosedur yang telah ditetapkan. 3.2 Saran Pembuatan laporan hasil presentasi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan. Sekian dan terima kasih.
DAFTAR PUSTAKA
Wahyudi.2001.Panduan Workshop Eksplorasi Geofisika.UGM Press. Yogyakarta. Lilik Hendrajaya dan Idam Arif, 1990. Monograf, Geolistrik Tahanan Jenis. Laboratorium Fisika Bumi ITB. Bandung.
GEOLISTRIK RESISTIVITAS
Oleh Kelompok 6: Devita Fisas Riyanti
0910930004
Dhewi Violetta S.
0910930005
Dwi Febriana R.
0910930006
Laelah Hilaliyah I.
0910930009
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2010
