Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER Ridwan Setiawan (1127030058) Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung Tahun 2014 Email:
[email protected]
ABSTRAK
Secara kasat mata, untuk mengetahui kondisi di dalam bumi itu sulit sekali. Karena itu untuk mengetahuinya ada beberapa cara, dianataranya yaitu menggunakan metode geolistrik. Salah satu metode geolistrik adalah metode tahanan jenis. Dengan mengetahui nilai tahanan jenis (resistivitas) di bawah permukaan bumi, maka dapat ditentukan banyaknya lapisan penyusun dan jenis material penyusun. Metode resistivitas yang digunakan adalah konfigurasi Wenner. Arus diinjeksikan ke permukaan bawah bumi, kemudian diukur nilai beda potensial listrik dan arus listrik. Sehingga dapat diperoleh nilai resistivitas di bawah permukaan bumi. Data yang telah diperoleh diinversi oleh software RES2DINV. Hasil interpretasi menunjukkan bahwa pada litologi lapangan pertamina terdiri dari lapisan tanah liat berpasir, dengan kedalaman 1-5 m. Dengan 7 kali iterasi data geolistrik yang asli dinterpretasikan sehingga menghasilkan nilai error sebesar 47,6%. Lapisan yang paling mendominasi adalah batu pasir dengan nilai resistivitas antara 350-720 β¦m. Semakin dalam permukaan maka semakin kecil nilai resitivitasnya dan semakin renggang jarak antar elektroda maka semakin dalam permukaan yang dapat diukur resistivitasnya.
Kata kunci : Geolistrik, resistivitas, Wenner, RES2DINV.
Ridwan Setiawan 1
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
geolistrik tahanan jenis konfigurasi
1. Dasar Teori Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya bagaiman
di
cara
dalam
bumi
dan
mendeteksinya
di
permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara
wenner dan Mengetahui sebaran nilai resistivitas lokasi penelitian. Sehingga Eksperimen
geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetotelluric, IP (Induced (tahanan
Polarization), jenis)
dan
resistivitas
lain-lain.
Pada
eksperimen ini akan dibahas khusus tentang metode geolistrik tahanan jenis. Pada metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus. Kemudian 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). Eksperimen ini bertujuan Memahami prinsip dasar
cukup
penting
dilakukan, karena dapat memberikan suatu gambaran mengenai tahanan jenis tanah, kedalaman tanah, serta nilai resistivitas batuan yang terkandung di dalamnya. Metode
alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metode
ini
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. Metode
resistivitas
umumnya
digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 β 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
Ridwan Setiawan 2
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
potensial. Dari hasil pengukuran arus dan
beda
potensial
diperoleh variasi
listrik,
dapat
harga resistivitas
listrik pada lapisan di bawah titik ukur. Ilustrasi garis ekipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 2 : Konfigurasi Wenner C1 dan C2 adalah elektrodeelektrode
arus,
elektrode-elektrode
potensial, a adalahspasi elektrode, n adalah Gambar 1. Pola aliran arus dan bidang ekipotensial Semakin besar jarak antar elektroda menyebabkan makin dalam tanah yang dapat diukur. Ada beberapa konfigurasi untuk tahanan jenis dalam melakukan akuisisi data. Salah satunya adalah dengan menggunakan konfigurasi Wenner. Konfigurasi
perbandingan
jarak
antara
elektrode C1 dan P1 dengan spasi βaβ , L adalah bentangan maksimum. Dasar
metoda
tahanan
jenis
adalah hukum Ohm yang pertama kali dicetuskan oleh George Simon Ohm. Dia menformulasikan hubungan antara tegangan dengan arus listrik pada tegangan jepit. Untuk media terbatas (selinder,balok) berlaku :
Wenner ditunjukkan:
π
=
βπ πΌ
dengan: R = tahanan listrik dalam Ohm ΞV = beda potensial dalam Volt I = besar arus listrik dalam Ampere
Ridwan Setiawan 3
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
Pada balok atau selinder yang homogen maka besar tahanan listrik (Gambar 2.1)
Dengan V : potensial
adalah :
I : arus listrik (ampere)
ππΏ π
= π΄
π: tahanan-jenis batuan (ohm meter)
dengan:
r : jarak antara satu titik dengan
L = panjang silinder dalam (m)
sumber (meter)
A = satuan luas penampang dalam (π2 ) Ο = tahanan jenis spesifik dalam Ohm
Pada metoda Eksplorasi Tahanan jenis ada beberapa konfigurasi elektrode atau
susunan
elektrode
arus
dan
potensial yang digunakan. Perbedaan letak elektrode potensial (M-N) dari letak
elektrode
arus
(A-B)
akan
mempengaruhi besar medan listrik yang
Gambar 3 : Model Silinder
diukur. Besar faktor oleh perbedaan Bila arus tunggal I diinjeksikan ke dalam bumi yang homogen isotropik (Gambar 3) dan permukaan yang dilalui arus I merupakan ruang setengah bola (2Οπ 2 ),
akibat letak titik pengamatan disebut Faktor Geometri (K). Faktor geometri untuk konfigurasi Wenner adalah : πΎ = 2ππ
maka potensial V di suatu titik yang berjarak r dari sumber arus tunggal
a. Alat dan Bahan
berdasarkan persamaan (2.2) adalah :
π
=
Spesifikasi yang dibutuhkan dalam
ππΏ π΄
melakukan eksperimen ini adalah:
Dengan A = 2ππ 2 & πΏ = π, maka:
π π
= 2ππ Dimana π
=
2. Metode Percobaan
1) Set Alat Geolistrik
5) Konektor
2) 12 Elektroda
6) 2 Multimeter
3) 1 Accu Mobil
7) Software Res2dinv
4) 4 Set Kabel 100 m
8) Meteran
π πΌ
sehingga : πΌπ π= 2ππ
Atau
π = 2ππ
π πΌ Ridwan Setiawan 4
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
permukaan bumi serta lapisan-
b. Prosedur Percobaan Eksperimen dilakukan di lapangan pertamina. Langkah-langkah yang
lapisan
batuan
apa
saja
yang
terkandung di dalamnya.
harus dilakukan yaitu: alat disusun seperti pada gambar 2, kemudian elektroda
disusun
dengan
3. Data dan Pembahasan A. Data Pengamatan
konfigurasi Wenner. Setelah itu jarak elektroda diatur dengan spasi 5 m untuk setiap elektroda. Sumber
data yang diambil dalam percobaan ini yaitu :
tegangan dihubungkan dengan Alat.
n adalah jarak antar elektroda
Arus dan tegangan di injeksikan dan
A dan B Adalah perbedaan letak
hasilnya
elektrode arus.
dicatat
dalam
tabel.
Langkah tersebut diulang untuk nilai spasi (n)=10 m dan 15 m.
M, N adalah Perbedaan letak elektrode potensial.
Setelah mendapatkan data sebanyak 21, hasil akhir dari perhitungan
V adalah tegangan yang dihasilkan.
dimasukkan ke dalam software
I adalah arus yang dihasipkan.
RES2DINV untuk menggambarkan nilai resistivitas yang ada didalam
Ridwan Setiawan 5
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
B. Pembahasan
Jarak lintasan A dan B adalah 65 meter dengan spasi tiap elektroda sebesar 5 m, 10 m, dan 15 m. Pengukuran tahanan jenis di lokasi penelitian
merupakan
pengukuran
tahanan jenis semu. Data tahanan jenis semu tersebut diolah atau diinversi dengan persamaan matematis untuk mendapatkan nilai tahanan jenis yang sebenarnya. Dalam penelitian ini input
Gambar 3. Output dari software
data tahanan jenis semu diolah dengan
RES2DINV
menggunakan software RES2DINV. Hasil pengolahan data tersebut berupa distribusi tahanan jenis sebenarnya terhadap
penampang
melintang
di
bawah permukaan tanah. Berdasarkan penampang
geolistrik
diketahui
kedalaman
lapisan
tanah
mengandung
ini dan
yang pasir
dapat struktur potensial
berdasarkan
perbedaan nilai tahanan jenis yang divisualisasikan oleh warna tertentu.
Berdasarkan pengolahan data software RES2DINV diperoleh nilai errornya sebesar 47,6% dengan 7 kali iterasi. Untuk hasil dari interpretasi kualitatif daerah tersebut terdiri dari beberapa
jenis
batuan
diantaranya
berupa batuan sedimen (batu pasir, marls, lempung, Aluvium dan pasir, basalt, graphite) batuan beku dan metamorf (Tufa, tufaan, kelompok lava). Maka
secara
kuantitatif
penampang melintang hasil olahan data (gambar 5) dapat di interpretasikan sebagai berikut. Untuk nilai resistivitas batuan bernilai 350-725 Ξ©m dengan warna
biru
tua,
biru
sampai
pada
kedalaman berkisar 1-5m diasumsikan sebagai batu pasir
(tabel resistivitas
Ridwan Setiawan 6
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
batuan Roy,1984), batu pasir ini berupa
dalam tanah. Serta arus yang terbaca
campuran antara lapukan batuan dengan
pada multimeter tidak stabil.
pasir, pada kedalaman 1-3m berupa daerah lapukan batuan, kemudian pada
4. Kesimpulan
daerah warna biru muda, biru benhur dengan nilai resistivitas
Hasil
dari
eksperimen
tentang metode geolistrik dengan
batuan berkisar 1503 Ξ©m diasumsikan
konfigurasi
sebagai pasir (tabel resistivitas batuan
disimpulkan
Roy,1984), untuk warna hijau, hijau
geologi batuan di lokasi penelitian
muda, hijau cerah, hijau abu-abu
didominasi oleh batu pasir. Hal ini
dengan
nilai
Wenner bahwa
dapat :
Secara
dilihat dari hasil eksperimen yang
resistivitas batuan berkisar 3115 Ξ©m -
dilakukan dengan
6457 Ξ©m diasumsilkan juga sebagai
konfigurasi wenner. Dari hasil
kerikil kering, pada kedalaman 5 m-10
inversi
m (tabel resistivitas batuan Roy,1984),
menunjukkan
pada nilai resistivitas batuan berkisar
resistivitas
13382 Ξ©m dengan warna kuning, coklat
terbaca
menggunakan
software
RES2DINV
bahwa
yang masih
nilai
batuan
yang
besar.
Nilai
diasumsikan sebagai basal (
resisistivitas bergantung terhadap
tabel resistivitas batuan Loke,2006) dan
jenis batuan atau material yang
warna merah, orange
yang
berada di bawah permukaan bumi.
berkisar
Semakin dalam permukaan berarti
memiliki
nilai
resistivitas
sekitar 27738 Ξ©m diasumsikan sebagai
nilai resistivitasnya semakin kecil.
batuan granit, sedangkan pada warna merah,
merah
hati,
ungu
DAFTAR PUSTAKA
dengan nilai resistivitas berkisar
57491
sebagai
batuan
Ξ©m
diasumsikan
aglomerat
( tabel
resistivitas batuan Suyono,1978)
cukup
besar,
dipengaruhi
oleh
beberapa
hal
itu
faktor,
diantanya penentuan jarak dan spasi yang
kurang
variatif
dan
ο Halliday
Resnick.1991.
Fundamental of Physics (edisi
Nilai error yang dihasilkan dari eksperimen
ο Modul eksperimen fisika 2.
ke-8). ο Sinurhasanah.2012.Metode Tahanan
Jenis
Konfigurasi
Wenner . Availablefrom:
kurang
dalamnya elektoda yang ditancapkan ke
Ridwan Setiawan 7
Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2
(http://ejournal. Sinu_uneh.yahoo.co.id) [Diakses pada 10 Oktober 2014]. ο Loke, M.H. 2004. Tutorial : 2-D and 3-D Electrical Imaging Surveys.
Ridwan Setiawan 8