IV. METODA EKSPLORASI GEOFISIKA 4. 1. KLASIFIKASI DAN BATASAN METODA GEOFISIKA Definisi Geofisika adalah metoda yang mempelajari Bumi dan Batuan dan Planetnya menggunakan pendekatan-pendekatan Fisika dan Matematika, akan tetapi secara umum penamaan Geofisika lebih diaplikasikan kepada Bumi. Geofisika sendiri adalah Ilmu antara Geologi dan Fisika, oleh karena itu konsep-konsep Geologi dan Fisika harus dapat diterapkan pada bidang ini.
Ilmu Geofisika adalah ilmu yang spektrumnya luas, dimulai dari Fisika ujungnya pada Geologi Eksplorasi, malah mungkin masuk ke Domain Tambang dan Petroteur Engineer, Domain yang termasuk “Pure Geophysics” atau “Theoritical Geophysics”, digeluti pada bidang Ilmu Fisika, Ilmu Geofisika yang mempelajari bumi secara umum juga disebut Global geophysics yang mengamati dan menganalisa bumi, interior, gempa, dll, diketahui di bidang lain “Solid Eart Geophysics”. Aplikasi geofiisika unutk eksplorasi disebut Eksploration Geophysics, atau Geofisika eksplorasi atau Geofisika terapan.
Gambar 4.1. Metoda Geofisika Terapan dan Aplikasinya Sheriff (1991) mendefinisikan Geofisika terapan sebagai berikut : “Making and Interpretation measurement of physical properties of the Eart to determine sub-surface Conditions, usually with an economic objective, e..g., discovery of fuel or mineral depositions”. Salah satu bidang ilmu geofisika terapan adalah Geofisika eksplorasi, lainnya adalah Hidrogeophysics, yang mempelajari efek geofisika pada masalah-masalah air tanah dll, Glasialgeophysics yang mempelajari masalah-masalah glasial menggunakan Geophysics, Archeogeophysics untuk masalah-masalah Arkeologi, Engineering Geophysics Metoda Eksplorasi
4-1
untuk masalah-masalah Geoteknik dan Rekayasa Sipil, Enviroment Geophysics yang mempelajari masalah-masalah lingkungan menggunakan geophysics. Reynold (1997) mendefinisikan Engineering Geophysics sebagai berikut : “The Applicatin of geophysics methods to the investigation of sub-surface materials and structures which are likely to have (significant) engineering implications.” Green House (1991) mendefinisikan enviroment Geophysics sebagai berikut : “The application of geophysical methods to the investigation of near-surface physicochemical phenomena wich are likely to have (significant) implicationt for the local enviroment.” Geofisika yang digunakan untuk maksud-maksud eksplorasi disebut geodfisika eksplorasi. Geofiiska eksplorasi sendiri digunklan bermacam tujuan eksplorasi dan mempunyai asosiasi sendiri dan mempunyai pendekatan berbeda satu dengan yang lain antara lain : 1. Manning Geophysics 2. Engineering Geophysics 3. Enviroment Geophysics 4. Gophysical for Geotermich 5. Geophysical Propecting for Oil and Gas 6. Hidrogeophysics 7.
Geophysics for Regional Geologi and Geodinamic
8. Dan lain-lain 4. 2. METODA EKSPLORASI GEOFISIKA DAN APLIKASINYA Eksplorasi adalah merupakan suatu kegiatan ekonomi dan dalam setiap kegiatan ekonomi perencanaan teknis merupakan hal yang mutlak. Oleh karena itu dibutuhkan suatu cara pendekatan yang efisien dan ekonomis berupa pemilihan metoda yang tepat Eksplorasi geofisika terdiri dari bermacam-macam metoda, satu sama lain, tergantung besaran yang diukur, macam dan bentuk metoda geofisika eksplorasi tergantung besaran fisis yang akan diukur, cara melakukan eksplorasi dan hasil akhir yang diharapkan. Metode itu teridiri antara lain:
Metode Gaya Berat
Metode Geomagnet
Metode Seismik Refraksi
Metode Seismik Refleksi
Metode Geofisika Lubang Bor, terdiri bermacam metoda : Tahanan jenis, potensial diri, potensial terimbas, sonik, metoda gamma ray, metoda neutron, dll.
Metode Geolistrik Tahanan Jenis
Metode Geolistrik Potensial Terimbas
Metode Geolistrik Potensial Diri
Metoda Radioaktif
Metoda Elektromagnitek
Metoda Eksplorasi
4-2
Gambar 4.2. Tabel Hubungan Metoda Geofisika dengan Aplikasinya
Keterangan tabel : P = primary method; s = secondary method; m = may be used but not necessarily the best approch, ar has not been developed for this application; (!) = unsuitable. Applications 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Hydrocarbon exploration (coal, gas, oil) Regional geological studies (over areas of 100s of km 2) Exploration / development of mineral deposits Engineering site investigations Hydrogeological investigations Detection of sub-surface cavities Mapping of leachate and contaminant plumens Location and definitions of buried metallic objects Archeogeophysics Forensic geophysics
Metode yang paling sering digunakan dalam eksplorasi minyak dan gas bumi adalah metode seismik refleksi, metoda seismik repliksi, metoda garvity atau gaya berat, dan metode geofisika lubang bor. Metode-metode lain sangat jarang digunakan, gaya berat dan geomagnet digunakan untuk untuk kasus-kasus khusus seperti. untuk mempelajari batuan dasar, tebal sedimen, dan lain-lain. (lihat gambar 4.2). 4. 3. CAKUPAN DAN KETERBATASAN METODA GEOFISIKA Metode Eksplorasi Geofisika dilakukan dentgan menggunakan konsep anomali Geofisika yang didefinisikan sebagai perbedaan nilai Geofisika yang diakibatkan beda Metoda Eksplorasi
4-3
parameter geofisika dari media pembawa cebakan sumber daya alam (cebakan, struktur geologi dll) terhadap nilai besaran geofisika dari media sekelilingnya. Oleh karena Anomali Geofisika tidak selalu berhubungan dengan cebakan yang dieksplorasi. Analisa anomali geofisika yang disebut Interpretasi memberikan dua macam pendekatan yaitu: A. Pendekatan langsung dimana bentuk cebakan yang dicari, contoh anomali Magnetik untuk eksplorasi mineral Ferro magnetik seperti di Kiirunavaara (Haalck 1929) atau metode gaya berat untuk cebakan Barat, metode IP untuk urat kuarsa akan mineral sulfida B. Pendekatan tidak langsung dimana anomali geofisika merefleksikan bentuk tubuh instrusi, struktur geologi, statigrafi, dan lain-lain, yang selanjutnya secara tidak langsung dilakukan pendugaan (interpretasi) geologi terhadap data-data dan diambil kesimpulan mengenai sumber daya alam yang dicari. Metoda geofisika eksplorasi juga berbeda sensitifitasnya, ada metoda eksplorasi yang baik untuk menduga lapisan horizontal, banyak metoda yang cocok untuk menduga lapisanlapisan yang kemiringannya tinggi sampai tegak. Perencanaan eksplorasi geofisika dapat dilakukan dengan berbentuk kisi (grid) untuk detail atau secara random (slalom) untuk studi pendekatan. Kesemuanya ini tergantung dari tahapan eksplorasi, dana yang tersedia, tujuan yang ingin dicapai. Metoda Geofisika seperti diterangkan diatas adalah satu metoda yang mengukur anomali besaran fisik dari masalah-masalah anomali fenomena dibawah permukan. Dengan demikian harus dicari korelasi, kalibrasi, dengan pengukuran geologi atau lainnya. Hal lain yang perlu diperhatikan bahwa metoga eksplorasi geofisika bersifat amphiguitas karena meraka hanya tergantung dari hukum geometris dan parameter geofisika yang digunakan. Dengan demikian sekali lagi perlu kalibrasi metoda ini dengan cara lain. Sebagai yang dianalisa Meyer de Stadelhofen and Juillard (1987), suatu anomali magnetik yang dilakukan diatas suatu cebakan besi di Lausanne, Swiss, seperti terlihat pada gambar 4.4 Field lapangan dapat masuk dengan tepat model tanda tanya (?) yang diwakili oleh calculation values, tentu saja tubuh bijih besi yang terkandung dalam tidak berbentuk tanda tanya ini terjadi karena sifat amphiguitas.
Metoda Eksplorasi
4-4
Gambar 4.3. Conto Pemilihan Metoda Geofisika untuk Cebakan Mineral
Metoda Eksplorasi
4-5
Metoda Eksplorasi
4-6
Gambar 4.4. Contoh Amphiguitas Metoda Geofisika 4.4. PERENCANAAN EKSPLORASI GEOFISIKA Seperti dijelaskan diatas bahwa kegiatan eksplorasi adalah kegiatan yang bersifat ekonomi yang harus mendapatkan hasil semaksimum mungkin oleh karena itu pemilihan metoda, peralatan, personalia harus dipilih efektif dan efesien. Walaupun hanya sedikit buku-buku yang membahas manajemen dan perencanaan eksplorasi barangkali mungkin nasehat Indeed, Darracott and McCann (1986) : “Dissatisfied clients have frequently voiced their disappointment with geophysics as a site investigation method. However, close scrutiny of almost all such cases will show that the geophysical surney produced poor result for one or a combination of the following reasons: inadequate and/or bad planning of the veri; incorrect choice or sfecification of technique, and insufficiently experienced personnel conducting the investigation:” Kaitan antara objektif metoda geofisika dan Buggeting atau pendanaan, logistik sangat berpengaruh pada effisiensi dan efektivitas eksplorasi. Urutan perencanaan dapat dilihat pada gambar 4.5.
Metoda Eksplorasi
4-7
Gambar 4.5. Perencanaan Metoda Eksplorasi
4.4.1. PERENCANAAN TATA KERJA EKSPLORASI GEOFISIKA Eksplorasi Geofisika untuk mempelajari keadaan SDA dilakukan dengan menggunakan konsep anomali Geofisika, yaitu perbedaan nilai besaran Geofisika yang diakibatkan beda paremeter geofisika dari media (cebakan, struktur geologi dll) terhadap nilai besaran Geofisika daerah sekelilingnya. Perencanaan eksplorasi Geofisika dapat dilakukan secara berbentuk kisi (Grid) untuk studi detail atau secara Random (Slalom) untuk studi pendekatan. Kesemua ini tergantung dari tahapan eksplorasi, dana yang tersedia, tujuan yang ingin dicapai.Dibawah ini dipaparkan perencanaan eksplorasi geofisika yang juga berlaku bagi seismik refleksi dikaitkan eksplorasi Hidrokarbon. Perencanaan perlu dibuat menyangkut bentuk kerangka kerja dari kisi pengukuran pengambilan pengukuran. Kisi disesuaikan arahnya dengan proyeksi geologi berdasarkan petunjuk geologi serta orientasi bentuk tabuler endapan bahan galian yang diramalkan (tabular, pipa dan lain-lain). Diusahakan tegak lurus terhadap struktur Geometris model cebakan. Rencana didasarkan atas proyeksi singkapan tubuh endapan bijih pada permukaan. Data acquisisi dibuat tegak lurus pada luas dari tubuh cebakan yang menyangkut : 1. Jumlah titik pengukuran, ataupun panjang lintasan seismik dan lain-lain 2. Spasi antara titik pengukuran, spasi titik tembak, geophone pada seismik 3. Kedalaman-panjang rentang atau daerah terwakilkan 4. Kedalaman pendugaan yang ingin dicapai 5. Rencana titik uji atau pemboran uji untuk dibandingkan dengan data pengukuran di laboratorium, maupun data hasil rekaman di lapangan 6. Biaya (diperinci).
Metoda Eksplorasi
4-8
4.4. 2. PENDANAAN Eksplorasi geofisika umumnya melibatkan banyak orang : staff, operator, buruh dan staff office support, dan juga memobilisasi peralatan yang canggih, dengan demikian perlu direncanakan pendanaan waktu dropping uang, penyedian logistik, sewa / depresiasi alat, buruh dan fasilitas camp. Berhasil atau tidaknya eksplorasi sangat tergantung dari perencanaan pendanaan yang baik. Tabel dibawah ini memaparkan element-element pendanaan , tidak termasuk buruh dan fasilitas camp.
4.4.3. DAMPAK LINGKUNGAN AKIBAT DARI EKSPLORASI GEOFISIKA Secara umum dampak lingkungan yang terjadi pada eksplorasi geofisika adalah sangat kecil dibandingkan dengan dampak yang terjadi pada tahapan eksploitasi. Eksploitasi minyak dan gas bumi juga mempunyai dampak yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan dampak yang ditimbulkan oleh eksploitasi tambang. Akan tetapi dampak tersebut umumnya diperbaiki lagi pada tahap akhir pertambangan dengan reklamasi daerah yang telah dieksploitasi. Dampak terhadap lingkungan dari kegiatan ini relatif jauh kecil daripada dampak kegiatan manusia lainnya seperti pembangunan bendungan, real estate, urban, limbah dan sampah akibat bertambahnya populasi manusia, disuatu tempat melebihi kapasitas normal, akan jauh lebih berdampak terhadap lingkungan dibangdingan eksplorasi geofisika. 4.5 METODE EKSPLORASI GAYA BERAT Metode eksplorasi gaya berat dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling (=gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, 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. Perpisahan anomali akibat rapat masa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Di pasaran sekarang didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( gal ), dengan demikian anomali kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data, harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.
Metoda Eksplorasi
4-9
Gambar 4.6 Eksplorasi Gaya berat
4.6. Metode Eksplorasi Geomagnet Metode eksplorasi geomagnet dilakukan berdasarkan pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbadaan distribusi mineral ferromagnetic, paramagnetic, diamagnetic. Umumnya tubuh intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe 3O4, Fe2O3) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Dan metode ini juga sangat disukai pada studi geothermal karena mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal. Metode eksplorasi disukai karena data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki. Di pasaran banyak ditawarkan alat geomagnet dengan sensitifitas yang tinggi seperti potongan PROTON MAGNETOMETER dan lain-lain.
Metoda Eksplorasi
4-10
4.6.1. Metoda Eksplorasi Geolistrik Metode eksplorasi geolistrik adalah metoda eksplorasi geofisika yang kompleks karena terdiri dari bermacam-macam metoda. Diantaranya metode tahanan jenis (resisitivity), metode potensial diri (self potential), metoda potensial terimbas (induced potential), metoda misse a la masse, metode potensial dan lain-lain. 4.6.1.1. Metode tahanan jenis (resistivity) Metoda eksplorasi ini dilakukan berdasarkan perbadaan harga tahanan jenis batuan yang terdapat pada daerah yang ingin diselidiki. Metoda ini mempunyai dua pendekatan yaitu: Pendekatan Horizontal (sounding) Pendekatan Vertikal (profiling) Umumnya metoda tahanan jenis ini dilakukan dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah, lalu mengukur potensial yang timbul akibat adanya perbedaan tekanan jenis batuan. Aturan yang digunakan umumnya aturan elektroda Wenner atau Schlumberger. Makin jauh rentang elektroda arus, makn dalam penetrasi pendugaan yang dihasilkan. 4.6.1.2. Potensial Terimbas (Induced Potential) Metoda potensial terimbas merupakan metoda geolistrik yang mempelajari daya suatu batuan dalam menyimpan listrik. Ada dua maca metoda yaitu Time Domain IP dan Frekuensi Domain IP. 4.6.1.3. Survey Geolistrik Metoda Polarisasi Terimbas(Induced Polarization;IP) Polarisasi terimbas merupakan cara penyelidikan geofisika yang belum lama berkembang. Cara ini terutama diterapkan untuk tujuan-tujuan eksplorasi logam dasar dan kadang-kadang dilkukan untukpenyelidikan air tanah. Metoda polarisasi terimbas dilakukan berdasarkkan pada perbedaan harga tahanan (impedansi) suatu media/batuan sebagai akibta pemakaian aliran arus listrik yang berbeda frekuensinya. Dalam hal ini dipakai frekuensi sebesar 0,3 dan 3,0 Hz. Metoda ini disebut metoda “frequency domain”. Dalam metoda ini, harga tahanan jenis akibat arus dengan frekuensi yang tinggi (3,0 Hz), akan lebih rendah jika dibandingkan dengan harga tahanan jenis yang diakibatkan oleh Metoda Eksplorasi
4-11
arus dengan frekuensi yang lebih rendah (0,3Hz). Hal ini disebabkan oleh adanya gejala yang disebut polarisasi pada mineral-mineral seperti sulfida, grafit dan lempung yang bersifat induktif. Makin banyak mineral-mineral tersebut terkandung dalam batuan, perbedaan tahanan jenisnya semakin besar. Dari penggunaan metoda polarisasi terimbas di lapangan, memakai metoda penyebaran titik “n” sampai n=4 . Gambaran letak titik-titik kedalaman deteksi yang dipengaruhi oleh bentuk topografi. 4.7. CARA PENGUKURAN IP TIME DOMAIN DAN FREKUENSI DOMAIN Pengukuran polarisasi terimbas dapat dilakukan dengan dua cara: 1. Mengukur penurunan tegangan antara dua kutub elektroda sesudah terjadi pemutusan listrik 2. Mengamati variasi tahanan jenis semu batuan terhadap frekuensi arus listrik yang dialirkan melewatinya Pengukuran ini masing-masing dikenal sebagai cara pengukuran IP Time – Domain _ dan Frekuensi – Domain. Rangkaian elektoda yang dipergunakan untuk penyelidikan lapangan, sama halnya seperti dalam penyelidikan tahanan jenis. Pada pengukuran cara Time – Domain, arus listrik dialiirkan selama jangka waktu tertentu, misalnya 15 menit, kemudian arus diputuskan. Tegangan antar dua elektroda potensial diamati untuk waktu 1520 detik berikutnya. Alat dipindahkan ke titik berikutnya, dan arus dialirkan pada arah yang sebaliknya dalam jangka waktu 15 detik . Untuk mempersingkat pengukuran di lapangan, biasanya selang waktu yang dipergunakan antara 3,4 atau 5 detik. Pada pengukuran frekuensi domain biasanya dipergunakan dua jenis frekuensi, yaitu yang rendah (0,1 c/detik) dan yang tinggi (10c/detik). Spektrum harga tahanan jenis semu untuk frekuensi rendah sampai tinggi akan memberikan informasi yang lebih lengkap, akan tetapi hal ini jarang dilakukan orang. Cara pengukurannya dilakukan pada frekuensi yang cukup rendah untuk menghindari pengaruh gelombang elekromagnetik yang mungkin tibul karena adanya bahan-bahan konduktif di atau di dekt permukaan tanah. Dalam hal, ada beberapa jenis instrumen yang tidak mampu mengukur pada frekuensi yang terlalu rendah. Sebab itu frekuensi yang paling efektif untuk penyelidikan lapangan biasanya antara 0,1 hingga 10 c/detik.
Metoda Eksplorasi
4-12
Metoda Eksplorasi
4-13
