View
262
Download
10
Category
Preview:
DESCRIPTION
free
Citation preview
TUGAS GEOFISIKA
METODE GRAVITY DAN METODE MAGNETOTELLURIC
Disusun oleh:
1. Tiara Veronica (A1E014013)
2. Mika Dwi Permata (A1E014025)
3. Pina Sellavia (A1E014071)
Dosen Pengampu : Desy Hanisa Putri, S.Pd,M.Si
UNIVERSITAS BENGKULU
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
2015
1
METODE GRAVITY
A. Pengertian
Metode gravity merupakan metode geofisika yang didasarkan pada
pengukuran variasi medan gravitasi bumi. Pengukuran ini dapat dilakukan
dipermukaan bumi, dikapal maupun diudara. Dalam metode ini yang dipelajari
adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan dibawah
permukaan, sehingga dalam pelaksanaanya yang diselidiki adalah perbedaan
medan gravitasi dari satu titik observasi terhadap titik observasi lainnya.
Karena perbedaan medan gravitasi ini relatif kecil maka alat yang digunakan
harus mempunyai ketelitian yang tinggi.
Metode ini umumnya digunakan dalam eksplorasi minyak untuk
menemukan struktur yang merupakan jebakan minyak (oil trap), dan dikenal
sebagai metode awal saat akan melakukan eksplorasi daerah yang berpotensi
hidrokarbon. Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam eksplorasi
mineral dan lain-lain. Meskipun dapat dioperasikan dalam berbagai macam hal
tetapi pada prinsipnya metode ini dipilih karena kemampuannya dalam
membedakan rapat massa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya.
Dengan demikian struktur bawah permukaan dapat diketahui. Pengetahuan
tentang struktur bawah permukaan ini penting untuk perencanaan langkah-
langkah eksplorasi baik itu minyak maupun mineral lainnya. Eksplorasi metode
ini dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang.
Metode Gravity (gaya berat) dilakukan untuk menyelidiki keadaan
bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari
daerah sekeliling (r=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
2
didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( mgal ), dengan
demikian anomali kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data,
harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.
Metode gaya berat (gravitasi) adalah salah satu metode geofisika yang
didasarkan pada pengukuran medan gravitasi. Pengukuran ini dapat dilakukan
di permukaan bumi, di kapal maupun di udara. Dalam metode ini yang
dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di
bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah
perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi
lainnya. Metode gravitasi umumnya digunakan dalam eksplorasi jebakan
minyak (oil trap). Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam
eksplorasi mineral dan lainnya.
Prinsip pada metode ini mempunyai kemampuan dalam membedakan
rapat massa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya. Dengan demikian
struktur bawah permukaan dapat diketahui. Pengetahuan tentang struktur
bawah permukaan ini penting untuk perencanaan langkah-langkah eksplorasi
baik minyak maupun mineral lainnya. Untuk menggunakan metode ini
dibutuhkan minimal dua alat gravitasi, alat gravitasi yang pertama berada di
base sebagai alat yang digunakan untuk mengukur pasang surut gravitasi, alat
yang kedua dibawa pergi ke setiap titik pada stasiun mencatat perubahan
gravitasi yang ada. Biasanya dalam pengerjaan pengukuran gravitasi ini,
dilakukan secaralooping.
Pada dasarnya gravitasi adalah gaya tarik menarik antara dua benda yang
memiliki rapat massa yang berbeda, hal ini dapat diekspresikan oleh rumus
hukum Newton sederhana sebagai berikut:
3
B. Metodologi
Hal penting yang perlu diperhatikan adalah melakukan kalibrasi alat dan
menentukan titik acuan (base station) sebelum melakukan pengambilan data
gayaberat di titik-titik ukur lainnya. Mencari besarnya harga medan gravitasi
suatu base station (titik ikat) pengukuran dapat dilakukan dengan persamaan:
gbs = gref + ( gpembacaan bs + gpembacaan ref )
gbs = harga medan gravitasi base station
gref = harga medan gravitasi titik referensi
gpembacaan bs = harga pembacaan gravitasi di base station
gpembacaan ref = harga pembacaan gravitasi di titik referensi
Contoh dalam studi kasus pengukuran yang digunakan dalam suatu
survey untuk menentukan daerah geothermal/panas bumi dapat dilakukan
dengan beberapa parameter dan terlihat seperti pada gambar berikut.
4
Titik Ukur Pada Lintasan Akuisisi
Lintasan pengambilan data terdiri dari lintasan A, B, C, D, E, F dan G
sebanyak 189 titik pengambilan data. Pada lintasan regional terdapat 74 titik
ukur, sehingga jumlah titik pengambilan data terdapat 263 titik. Sehingga
dalam titik ukur tersebut terdapat dua jenis titik ukur, lintasan utama dan
lintasan regional. Lintasan utama ini merupakan pengukuran inti yang letak
titik ukurnya berada pada sepanjang lintasan yang telah ditentukan. Dan
lintasan regiona adalah pengukuran yang titik ukurnya tidak berada di lintasan
utama yang telah ditentukan. Pada satu lintasan pengukuran, interval
pengambilan titik adalah 250-500 m. Pada lintasan regional interval
pengambilan titik adalah 500-1000 m sedangkan interval pengambilan titik
pada daerah manifestasi panas bumi berkisar antara 100-150 m. Sehingga
setelah semua proses akuisisi telah selesai, dapat dilanjutkan ke proses
prosesing data dengan berbagai pengolahan.
Dalam metode ini penelitian dapat digolongkan menjadi 3 tahap, tahap
ini umum digunakan juga pada metode geofisika yang lainnya. Antara lain
adalah Akuisisi Data, Prosesing Data, dan Interpretasi. Akuisisi data ini adalah
proses pengambilan data di lapangan. Dalam proses ini dibagi menjadi
5
beberapa tahap yang harus dilakukan. Mulai dari mengatahui informasi dari
daerah yang akan diukur dan persiapan alatnya. Pengukuran dengan metode
gravity dapat dilakukan dipermukaan bumi, di kapal, maupun di udara. Dalam
metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat
massa batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang
diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap
titik observasi lainnya.
1. Alat-Alat Yang Digunakan Dalam Pengambilan Data Di Darat
a Gravity meter LaCoste & Romberg Model G-1177
b Barometer Aneroid Precission
c Global Positioning System (GPS)
6
d Battery Charger
e Termometer
f Peta Topografi
g Kamera Digital
h Buku Lapangan
i Alat tulis
7
2. Alat-Alat Yang Digunakan Dalam Pengambilan Data Di Laut
a. Kapal laut yang memiliki navigasi dilengkapi dengan peralatan
pendukung lainnya.
b. Altimeter adalah alat untuk mengukur ketinggian suatu titik dari
permukaan laut. Biasanya alat ini digunakan untuk keperluan navigasi
dalam penerbangan, pendakian, dan kegiatan yang berhubungan dengan
ketinggian.
c. Gravimeter LaCoste & Romberg G-502. Gravimeters dirancang untuk
mengukur perbedaan yang sangat kecil dimedan gravitasi dan sebagai
hasilnya merupakan instrumen yang sangat halus. Gravimeter ini rentan
terhadap shock mekanis selama transportasi dan penanganan.
8
Setelah peralatan telah tersedia, langkah awal untuk pengukuran adalah
menggunakan peta geologi dan peta topografi, hal ini bertujuan untuk
menentukan lintasan pengukuran dan base station yang telah diketahui harga
percepatan gravitasinya. Akan tetapi ada beberapa parameter lain yang
dibutuhkan juga dalam penentuan base station, lintasan pengukuran dan titik
ikat. Antara lain adalah :
Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal.
Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta.
Lokasi titik pengukuran harus mudah dijangkau serta bebas dari
gangguan kendaraan bermotor, mesin, dll.
Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima
sinyal dari satelit dengan baik tanpa ada penghalang.
Sehingga dapat disimpulkan lokasi titik acuan harus berupa titik/tempat
yang stabil dan mudah dijangkau. Penentuan titik acuan sangat penting, karena
pengambilan data lapangan harus dilakukan secara looping, yaitu dimulai pada
suatu titik yang telah ditentukan, dan berakhir pada titik tersebut. Titik acuan
tersebut perlu diikatkan terlebih dahulu pada titik ikat yang sudah terukur
sebelumnya. Dalam alur pengambilan data dilakukan dengan proses looping.
Tujuan dari sistem looping tersebut adalah agar dapat diperoleh nilai koreksi
apungan alat (drift) yang disebabkan oleh adanya perubahan pembacaan akibat
gangguan berupa guncangan alat selama perjalanan. Dalam pengukuran
gayaberat terdapat beberapa data yang perlu dicatat meliputi waktu pembacaan
(hari, jam, dan tanggal), nilai pembacaan gravimeter, posisi koordinat stasiun
pengukuran (lintang dan bujur) dan ketinggian titik ukur. Pengambilan data
dilakukan di titik-titik yang telah direncanakan pada peta topografi dengan
interval jarak pengukuran tertentu.
C. Signifikansi dan Penggunaan
Pengukuran gravitasi dapat digunakan untuk fitur geologi peta utama
lebih dari ratusan kilometer persegi dan untuk mendeteksi dangkal fitur yang
lebih kecil di dalam tanah atau rock. Di beberapa daerah, metode gravitasi
9
dapat mendeteksi rongga bawah permukaan. Manfaat lain dari metode gravitasi
adalah bahwa pengukuran dapat dilakukan di daerah budaya banyak
dikembangkan, dimana metode geofisika lainnya mungkin tidak bekerja.
Sebagai contoh, pengukuran gravitasi bisa dibuat di dalam bangunan, di daerah
perkotaan dan di daerah kebisingan budaya, listrik, dan elektromagnetik.
Pengukuran kondisi bawah permukaan dengan metode gravitasi membutuhkan
sebuah gravimeter dan sarana untuk menentukan lokasi dan elevasi relatif
sangat akurat dari stasiun gravitasi.
Unit pengukuran yang digunakan dalam metode gravitasi adalah gal,
berdasarkan gaya gravitasi di permukaan bumi. Gravitasi rata-rata di
permukaan bumi adalah sekitar 980 gal. Unit umum digunakan dalam survei
gravitasi daerah adalah milligal (10 - gal 3). Teknik aplikasi lingkungan
memerlukan pengukuran dengan akurasi dari beberapa gals μ (10-6 gals), mereka
sering disebut sebagai survei mikro.
Sebuah survei gravitasi rinci biasanya menggunakan stasiun pengukuran
berjarak dekat (beberapa meter untuk beberapa ratus kaki) dan dilakukan
dengan gravimeter mampu membaca ke beberapa μ gals. Detil survei
digunakan untuk menilai geologi lokal atau kondisi struktural.
Sebuah survei gravitasi terdiri dari melakukan pengukuran gravitasi di
stasiun sepanjang garis profil atau grid. Pengukuran diambil secara berkala di
base station (lokasi referensi stabil noise-free) untuk mengoreksi drift
instrumen.
Data gaya berat berisi anomali yang terdiri dari dalam efek lokal regional
dan dangkal. Ini adalah efek lokal dangkal yang menarik dalam pekerjaan
mikro. Banyak diterapkan pada data lapangan mentah. Koreksi ini termasuk
lintang, elevasi udara bebas, koreksi Bouguer (efek massa), pasang surut Bumi,
dan medan. Setelah pengurangan tren regional, sisa atau data gayaberat
Bouguer anomali sisa dapat disajikan sebagai garis profil atau di peta kontur.
Peta anomali gaya berat sisa dapat digunakan untuk kedua interpretasi
10
kualitatif dan kuantitatif. Rincian tambahan metode gravitasi diberikan dalam
Telford et al (4); Butler (5); Nettleton (6), dan Hinze (7).
Metode gravitasi tergantung pada variasi lateral dan kedalaman dalam
kepadatan material bawah permukaan. Kepadatan dari tanah atau batuan
merupakan fungsi dari densitas mineral pembentuk batuan, porositas medium,
dan densitas dari cairan mengisi ruang pori. Rock kepadatan bervariasi dari
kurang dari 1,0 g / cm 3 untuk beberapa batu vulkanik vesikuler lebih dari 3,5 g
/ cm 3 untuk beberapa batuan beku ultrabasa.
Sebuah kontras densitas yang memadai antara kondisi latar belakang dan
fitur yang sedang dipetakan harus ada untuk fitur yang akan terdeteksi.
Beberapa geologi yang signifikan atau batas hidrogeologi mungkin tidak
memiliki kontras densitas medan-terukur di antara mereka, dan karenanya tidak
dapat dideteksi dengan teknik ini. Sedangkan metode gravitasi langkah-
langkah variasi densitas bahan bumi, itu adalah penerjemah yang, berdasarkan
pengetahuan tentang kondisi lokal atau data lain, atau keduanya, harus
menginterpretasikan data gravitasi dan tiba di solusi geologi yang wajar.
D. Pengolahan Data Gravity
Pemrosesan data gayaberat yang sering disebut juga dengan reduksi data
gayaberat, secara umum dapat dipisahkan menjadi dua macam, yaitu: proses
dasar dan proses lanjutan. Proses dasar mencakup seluruh proses berawal dari
nilai pembacaan alat di lapangan sampai diperoleh nilai anomali Bouguer di
setiap titik amat. Proses tersebut meliputi tahap-tahap sebagai berikut: konversi
pembacaan gravity meter ke nilai milligal, koreksi apungan (drift correction),
koreksi pasang surut (tidal correction), koreksi lintang (latitude correction),
koreksi udara bebas (free-air correction),koreksi Bouguer (sampai pada tahap
ini diperoleh nilai anomali Bouguer Sederhana (ABS) pada topografi.), dan
koreksi medan (terrain correction). Pemrosesan data tersebut menggunakan
komputer dengan software MS. Excel. Proses lanjutan merupakan proses untuk
mempertajam kenampakan/gejala geologi pada daerah penyelidikan yaitu
pemodelan dengan menggunakansoftware Surfer 8 dan GRAV2DC. Beberapa
11
koreksi dan konversi yang dilakukan dalam pemrosesan data metoda gayaberat,
dapat dinyatakan sebagai berikut :
a. Konversi Pembacaan Gravity Meter
Pemrosesan data gayaberat dilakukan terhadap nilai pembacaan
gravity meter untuk mendapatkan nilai anomali Bouguer. Untuk
memperoleh nilai anomali Bouguer dari setiap titik amat, maka dilakukan
konversi pembacaan gravity meter menjadi nilai gayaberat dalam satuan
milligal. Untuk melakukan konversi memerlukan tabel konversi dari gravity
meter tersebut. Setiap gravity meter dilengkapi dengan tabel konversi. Cara
melakukan konversi adalah sebagai berikut:
Misal hasil pembacaan gravity meter 1714,360. Nilai ini diambil nilai
bulat sampai ratusan yaitu 1700. Dalam tabel konversi (Tabel 3.1) nilai
1700 sama dengan 1730,844 mGal.
Sisa dari hasil pembacaan yang belum dihitung yaitu 14,360 dikalikan
dengan faktor interval yang sesuai dengan nilai bulatnya, yaitu 1,01772
sehingga hasilnya menjadi 14,360 x 1,01772 = 14.61445 mGal.
Kedua perhitungan diatas dijumlahkan, hasilnya adalah (1730,844 +
14.61445) x CCF = 1746.222 mGal. Dimana CCF (Calibration Correction
Factor) merupakan nilai kalibrasi alat Gravity meter LaCoste & Romberg
type G.525 sebesar 1.000437261.
Tabel 3.1 Kutipan contoh tabel konversi gravity meter type G.525.
Pembacaan
Counter
Nilai Dalam
mGal
Interval
Faktor
1600 1629.070 1.01774
12
1700 1730.844 1.01772
1800 1832.616 1.01770
b. Posisi dan Ketinggian
Penentuan posisi menggunakan GPS, sedangkan pengukuran
ketinggian menggunakan barometer aneroid dan termometer. Pengukuran
ketinggian dilakukan secara diferensial yaitu dengan menggunakan dua
buah barometer dan termometer. Pengukuran tersebut dilakukan dengan
menempatkan satu alat di base station sedangkan alat yang lain dibawa
untuk melakukan pengukuran pada setiap titik amat. Adapun pemrosesan
data posisi dan ketinggian sebagai berikut.
1. Pemrosesan Data GPS
Setiap kali pembacaan posisi titik amat langsung dapat diketahui
dari bacaan tersebut, yaitu berupa bujur (longitude) dan lintang (latitude).
Posisi yang ditunjukan GPS dalam satuan derajat, menit dan detik. Maka
perlu melakukan konversi posisi dari satuan waktu ke dalam satuan
derajat. Posisi ini selanjutnya digunakan untuk menghitung koreksi
lintang atau perhitungan normal.
2. Pemrosesan Data Barometer
Barometer merupakan alat ukur tekanan udara yang secara tidak
langsung digunakan untuk mengukur beda tinggi suatu tempat di
permukaan bumi. Prinsip pengukuran ketinggian barometer didasarkan
pada suatu hubungan antara tekanan udara disuatu tempat dengan
ketinggian tempat lainnya, yaitu dengan adanya tekanan udara suatu
tempat dipermukaan bumi sebanding dengan berat kolom udara vertikal
yang berada diatasnya (hingga batas atas atmosfer). Ketelitiaan
pengukuran tinggi barometer sangat tergantung pada kondisi cuaca,
13
sebab keadaan tersebut akan mempengaruhi tekanan udara di suatu
tempat.
Perbedaan temperatur udara dan kecepatan angin disuatu tempat
akan menyebabkan tekanan udara naik turun (berfluktuasi), sehingga
akan menimbulkan kesalahan dalam beda tinggi antara dua tempat yang
berbeda. Maka perlu dilakukan pengukuran temperatur udara untuk
menentukan koreksi temperatur yang harus diperhitungkan dalam
penentuan beda tinggi, sehingga akan memperkecil kesalahan (Subagio,
2002). Pengukuran ketinggiaan dengan menggunakan barometer selain
tergantung pada tekanan udara, dipengaruhi juga oleh beberapa
parameter seperti temperatur udara, kelembaban udara, posisi lintang titik
amat, serta ketinggian titik ukur.
Dalam pemrosesan data metoda gayaberat terdapat beberapa
tahapan dengan koreksi-koreksi diantaranya adalah :
1. Koreksi Apungan (Drift Correction)
Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan pengaruh perubahan
kondisi alat (gravity meter) terhadap nilai pembacaan. Koreksi apungan
muncul karena gravity meter selama digunakan untuk melakukan
pengukuran akan mengalami goncangan, sehingga akan menyebabkan
bergesernya pembacaan titik nol pada alat tersebut. Koreksi ini dilakukan
dengan cara melakukan pengukuran dengan metode looping, yaitu
dengan pembacaan ulang pada titik ikat (base station) dalam satu
kalilooping, sehingga nilai penyimpangannya diketahui.
2. Koreksi Pasang Surut (Tidal Correction)
Koreksi ini adalah untuk menghilangkan gaya tarik yang dialami
bumi akibat bulan dan matahari, sehingga di permukaan bumi akan
mengalami gaya tarik naik turun. Hal ini akan menyebabkan perubahan
nilai medan gravitasi di permukaan bumi secara periodik. Koreksi pasang
surut juga tergantung dari kedudukan bulan dan matahari terhadap bumi.
14
Koreksi tersebut dihitung berdasarkan perumusan Longman (1965) yang
telah dibuat dalam sebuah paket program komputer. Koreksi ini selalu
ditambahkan terhadap nilai pengukuran, dari koreksi akan diperoleh nilai
medan gravitasi di permukaan topografi yang terkoreksi drift dan pasang
surut,
3. Koreksi Lintang (Latitude Correction)
Koreksi lintang digunakan untuk mengkoreksi gayaberat di setiap
lintang geografis karena gayaberat tersebut berbeda, yang disebabkan
oleh adanya gaya sentrifugal dan bentuk ellipsoide. Dari koreksi ini akan
diperoleh anomali medan gayaberat. Medan anomali tersebut merupakan
selisih antara medan gayaberat observasi dengan medan gayaberat
teoritis (gayaberat normal).
Menurut (Sunardy, A.C., 2005) gayaberat normal adalah harga
gayaberat teoritis yang mengacu pada permukaan laut rata-rata sebagai
titik awal ketinggian dan merupakan fungsi dari lintang geografi. Medan
gayaberat teoritis diperoleh berdasarkan rumusan-rumusan secara teoritis,
maka untuk koreksi ini menggunakan rumusan medan gayaberat teoris
pada speroid referensi (z = 0) yang ditetapkan oleh The International of
Geodesy (IAG) yang diberi nama Geodetic Reference System 1967 (GRS
67) sebagai fungsi lintang (Burger, 1992),
4. Koreksi Ketinggian
Koreksi ini digunakan untuk menghilang perbedaan gravitasi yang
dipengaruhi oleh perbedaan ketinggian dari setiap titik amat. Koreksi
ketinggian terdiri dari dua macam yaitu
a) Koreksi Udara Bebas (free-air correction)
Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan
ketinggian sebesar h dengan mengabaikan adanya massa yang terletak
diantara titik amat dengan sferoid referensi. Koreksi ini dilakukan
untuk mendapatkan anomali medan gayaberat di topografi. Untuk
15
mendapat anomali medan gayaberat di topografi maka medan
gayaberat teoritis dan medan gayaberat observasi harus sama-sama
berada di topografi, sehingga koreksi ini perlu dilakukan. Koreksi
udara bebas dinyatakan secara metematis dengan rumus :
FAC =0.3085h mGal
dimana h adalah beda ketinggian antara titik amat gayaberat dari
sferoid referensi (dalam meter).
Setelah dilakukan koreksi tersebut maka akan didapatkan
anomali udara bebas di topografi yang dapat dinyatakan dengan
rumus:
FAA =gobs-g(f) +FAC mGal
dimana :
FAA: anomali medan gayaberat udara bebas di topografi (mGal)
Gobs: medan gayaberat observasi di topografi (mGal)
G(f): medan gayaberat teoritis pada posisi titik amat (mGal)
FAC : koreksi udara bebas (mGal)
b). Koreksi Bouguer
Bouguer Correction adalah harga gaya berat akibat massa di
antara referensi antara bidang referensi muka air laut samapi titik
pengukuran sehingga nilai gobservasi bertambah. Setelah dilakukan
koreksi-koreksi terhadap data percepatan gravitasi hasil pengukuran
(koreksi latitude, elevasi, dan topografi) maka diperoleh anomali
percepatan gravitasi (anomali gravitasi Bouguer lengkap) yaitu :
gBL = gobs ± g(ϕ) + gFA–gB + gT
16
dimana :
gobs = medan gravitasi observasi yang sudah dikoreksi pasang
surut
g(ϕ) = Koreksi latitude
gFA = Koreksi udara bebas (Free Air Effect)
gB = Koreksi Bouguer
gT = Koreksi topografi (medan)
Dengan memasukan harga-harga numerik yang sudah diketahui,
gBL = gobs ± g(ϕ) + 0.094h– (0.01277h – T) σ
5. Koreksi Medan (Terrain Corection)
Koreksi medan digunakan untuk menghilangkan pengaruh efek
massa disekitar titik observasi. Adanya bukit dan lembah disekitar titik
amat akan mengurangi besarnya medan gayaberat yang sebenarnya.
Karena efek tersebut sifatnya mengurangi medan gayaberat yang
sebenarnya di titik amat maka koreksi medan harus ditambahkan
terhadap nilai medan gayaberat.
17
METODE MAGNETOTELLURIK
A. Pengertian Metode Magnetotellurik (MT)
Magnetotelluric
(MT) adalah metode pasif
yang mengukur arus listrik
alami dalam bumi, yang
dihasilkan oleh induksi
magnetik dari arus listrik
di ionosfer. Metode ini
dapat digunakan untuk
menentukan sifat listrik
bahan pada kedalaman yang relatif besar (termasuk mantel) di dalam bumi.
Dengan teknik ini, variasi waktu pada potensi listrik diukur pada stasiun
pangkalan dan stasiun survei. Perbedaan pada sinyal tercatat digunakan untuk
memperkirakan distribusi resistivitas listrik bawah permukaan.
Metode pengukuran MT (magnetotelluric) dan AMT (audio
magnetotelluric) secara umum adalah sama, perbedaanya hanya pada cakupan
frekuensi yang ditangkap, dimana semakin kecil frekuensi yang dihasilkan
maka semakin dalam penyelidikan yang diperoleh. Metode MT memperoleh
data dari frekuensi sekitar 400 Hz sampai 0.0000129 Hz (perioda sekitar 21.5
jam) sedangkan metode AMT memperoleh data dari frekuensi 10 kHz
sampai 0.1 Hz, dimana sumbernya berasal dari alam (arus telurik yang terjadi
di sekitar ionosfer bumi).
Untuk memperbaiki kualitas data dari gangguan elektromagnet lokal
(power line, aktivitas industri, aktivitas manusia, jalan, pohon-pohon besar
yang dapat menghasilkan gangguan micro-vibrations dari akar-akarnya, dll)
dapat dilakukan dengan cara mengkorelasikan data dari satu alat yang
disimpan statis di suatu tempat yang jauh dari gangguan elektromagnetik
lokal dengan alat lainnya yang berpindah-pindah (local, remote, far remote
18
station) dan dilakukan dalam rentang waktu yang sama yang
disinkronisasikan terhadap waktu UTC.
B. Metodologi
Metode MT adalah metode sounding yang mengukur secara pasif
gelombang Elektromagnetik (EM) alami (Agung, 2009; Satrio dan Koesuma
2012). Metode magnetotellurik memiliki jangkauan penetrasi yang lebih dalam
dibandingkan dengan metode geolistrik. Metode magnetotelurik dapat
mengetahui sebaran batuan dan lapisan di bawah permukaan dengan melihat
nilai resistivitasnya atau tahanan jenisnya (Kadir, 2011). Selain itu model
konseptual, luas dan batas reservoir panas bumi dapat diketahui.
Sumber sinyal untuk metode magnetotellurik adalah medan magnetik
yang berasal dari dalam dan luar bumi serta memiliki rentang frekuensi yang
bervariasi. Medan magnet yang berasal dari dalam dikarenakan pergerakan
antara mantel bumi terhadap inti bumi. Medan magnet yang berasal dari luar
bumi adalah medan magnet yang dihasilkan di atmosfer dan magnetosfer
(Agung, 2009; Kadir, 2011). Semua sumber medan magnetik tersebut memiliki
nilai yang bervariasi terhadap waktu, tetapi yang dimanfaatkan pada Metode
Magnetotellurik hanya medan magnetik yang berasal dari luar bumi yang
memiliki rentang frekuensi lebih besar.
Sumber magnetik yang berasal dari luar bumi yaitu seperti peristiwa petir
yang menyambar dan solar wind yang terjadi. Frekuensi yang dihasilkan oleh
peristiwa solar wind memiliki frekuensi lebih kecil dari 1 Hz sehingga jarak
tembus medan magnetik menjangkau kedalaman yang cukup jauh (Simpson
19
dan Bahr, 2005). Frekuensi yang dihasilkan pada aktivitas petir atau kilat ialah
di atas 1 Hz (Agung, 2009; Kadir, 2011). Peristiwa ini terjadi di ionosfer dan
menjalar hingga ke permukaan bumi. Ketika mencapai permukaan bumi secara
otomatis medan magnet bumi akan mengalami perubahan. Jika perubahan
medan magnet bumi terjadi berulang kali maka akan menghasilkan fluks
magnet yang menginduksi arus listrik di bawah permukaan bumi dan
menghasilkan medan magnet sekunder yang akan direkam oleh alat MT (Kadir,
2011).
Gelombang EM yang masuk ke dalam permukaan bumi akan mengalami
peluruhan dari amplitudo awal yang disebut dengan istilah skin depth. Skin
depth adalah jarak (δ) sepanjang kuat medan listrik yang teratenuasi oleh kuat
medan listrik awal. Skin depth dapat dituliskan dengan persamaan berikut
(Kadir, 2011):
δ = √2𝜔𝜎𝜇 ≈ 503 √𝜌𝑓 (1)
Keterangan : 𝜌 = resistivitas
f = frekuensi
Frekuensi yang digunakan pada metode MT adalah antara 10-4 Hz hingga
104 Hz (Satrio dan Koesuma, 2012).
Waktu perekaman data biasanya dilakukan hingga belasan jam agar data
yang terukur cukup untuk menggambarkan kondisi di bawah permukaan
hingga kedalaman ribuan meter. Alat MTU akan merekam variasi waktu dari
medan magnet dan medan listrik yang akan disimpan dalam removable flash
card (Kadir, 2011). Sensor yang digunakan untuk merekam data terdiri dari 2
jenis sensor yaitu sensor elektrik dan sensor magnetik. Sensor elektrik
berfungsi untuk merekam data medan listrik dan sensor magnetik berfungsi
untuk merekam data medan magnet. Terdapat 3 sensor magnetik yang terdiri
dari 3 koil (Hx, Hy dan Hz) dimana 2 sensor magnetik akan diletakkan secara
horizontal dan 1 sensor magnetik diletakkan secara vertical. Sensor elektrik
yang digunakan terdiri dari 5 poros pot, dimana 4 buah poros pot akan
diletakkan secara tegak lurus (Ex dan Ey) dan 1 buah akan ditanam di bawah
alat MTU sebagai ground. Pada setiap sensor akan terhubung dengan kabel
20
connector untuk menghubungkan 3 buah koil dan 5 poros pot ke alat MTU.
Laptop akan digunakan untuk mengoperasikan alat MTU dan melihat data
mentah, mentransfer data ke removable flash card. Pada proses pengukuran
akan digunakan GPS untuk mengetahui posisi pengukuran di titik tersebut.
Akumulator akan dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik untuk
mengaktifkan alat MTU. Converter AC-DC digunakan untuk megubah
tegangan pada akumulator sebagai energi untuk mengaktifkan laptop.
Poros pot akan ditanam pada lubang. Lubang yang akan ditempati harus
di isi dengan larutan bentronit. Larutan bentronit adalah larutan yang terdiri
dari bentonit, garam dan akuades. Ini berfungsi agar lokasi penanaman tersebut
lebih bersifat elektrolit sehingga elektrode dapat merekam arus tellurik secara
maksimal.
Sebelum penempatan alat pada lokasi pengukuran, dilakukan kalibrasi
alat terlebih dahulu. Kalibrasi dilakukan di daerah yang memiliki sedikit
gangguan seperti terhindar dari sumber-sumber listrik dan ground motion.
Pertama-tama GPS dan laptop dihubungkan ke alat MTU. Kemudian MTU
dihubungkan ke koil yang disusun sejajar di atas tanah. Setalah itu MTU akan
mengukur dalam waktu 30-60 menit. Setelah itu baru dapat dilakukan
pengukuran ke titik yang ditentukan. Pada proses pengaturan alat sesuai layout
pengukuran, poros pot diletakkan kurang lebih dengan jarak 100 meter antar
poros pot.
Setelah itu dapat dilakukan proses perekaman data. Pada proses ini,
kontak antara poros pot dengan tanah harus diperiksa terllebih dahulu. Nilai
resistivitas harus relative lebih kecil dari 2 kΩ. setelah semua siap maka proses
perekaman data dapat dilakukan. Parameter yang ingin diukur dapat
ditententukan dengan menggunakan laptop.
Data yang telah direkam pada alat MTU berupa data mentah medan listrik
dan medan magnet terhadap waktu. Pemilihan pada interval waktu pengukuran
mempengaruhi kualitas data. Semakin panjang interval waktu maka jumlah
data yang didapat semakin banyak. Setelah itu data dalam domain waktu akan
diubah menjadi domain frekuensi dengan transformasi fourier. Proses
transformasi fourier dilakukan karena parameter fisis seperti impedansi,
21
resistivitas semu dan fase merupakan fungsi frekuensi (Heditama, 2011).
Setelah itu akan dihitung nilai impedansi, resistivitas semu dan fase dengan
menggunakan robust processing. Robust processing digunakan untuk
mengurangi noise dan membuat data lebih baik (Heditama, 2011). Semua
proses tersebut dilakukan di perangkat lunak SSMT 2000.
Gambar 2 . Data perekaman alat MT berupa parameter Ex, Ey, Hx, Hy
dan Hz terhadap waktu
Kemudian pengolahan data magnetotellurik dilanjutkan dengan membuat
inversi dari data lintasan pengukuran. Persamaan forward modelling untuk
metode MT adalah (Grandis, 1997): 𝑍𝑗 = 𝑍0𝑗 1−𝑅𝑗 (−2 𝑘𝑗 ℎ𝑗)1+ 𝑅𝑗 𝑒𝑗(−2 𝑘𝑗ℎ𝑗)
…………………………(2)
dimana 𝑅𝑗 = 𝑍0𝑗 − 𝑍𝑗+1𝑍0𝑗 + 𝑍𝑗+1, 𝑘𝑗 = √𝑖𝜔𝜇0𝜌𝑗
Keterangan :
Z = Impedansi
h =Kedalaman
k = Bilangan gelombang
R = Impedansi kontinyu 𝜔 = Kecepatan sudut gelombang 𝜇0 = Pemitivitas ruang hampa
22
Persamaan (2) adalah rumus rekrusif yang menyatakan impedansi di
lapisan –j sebagai fungsi parameter 𝜌𝑗 dan hj dan impedansi permukaan
lapisan di bawahnya (lapisan –j+1). Jadi impedansi permukaan bumi (Zj) dapat
dihitung.
Pengolahan data selenjutnya dengan menggunakan inversi NLCG (Non
Linear Conjugate Gradient). Persamaan model untuk metode ini adalah
(Amriyah, 2012) : 𝑚𝑘+1 = 𝑚𝑘+ 𝛼𝑘 𝑈𝑘 ………………………….(3)
dimana nilai Uk = Mk-1 (-∇W(mk)). Mk merupakan sistem pre-conditioner.
Persamaan tersebut digunakan untuk proses update model, dimana nilai α
dicari terlebih dahulu untuk meminimalisirkan fungsi W(mk+αkUk). Pada
proses komputasi, algoritma tersebut dikendalikan oleh jumlah iterasi (Ncg).
Ncg merupakan fungsi dari λ dimana nilai λ yang besar akan membutuhkan
jumkah Ncg yang kecil, begitu sebaliknya (Siripunvaraporn, 2006). Hasil
pengolahan data dengan inversi tersebut adalah berupa gambar 2 dimensi.
C.Alat Yang Di Gunakan
1 .ADU-07
ADU-07 adalah instrument dari metode Magnetotellurik yang merupakan
keluaran dari METRONIX (Jerman). Untuk memperoleh frekuensi yang
dibutuhkan suatu komponen yaitu koil (perangkat untuk menangkap
frekuensi) , ada tiga macam tipe koil pada satu set ADU-07 ini, antara lain :
a. Broad Band Induction Coil Magnetometer
Ini mencakup frekuensi berbagai dari 0,0001 Hz hingga 10 kHz.
Terlepas dari bandwidth yang lebar, yang MFS-
0 6e menunjukkan karakteristik low-noise yang luar
biasa, kecederungan suhu yang sangat
rendah pada tegangan masukan dan arus offset dan fungsi
transfer sangat stabil di atas suhu dan waktu pemakaian.
23
b. High-Frequency Induction Coil Magnetometer
Mencakup berbagai frekuensi dari 0.001 Hz sampai 50 kHz dan jug
a dapat digunakan untuk aplikasi MT standar. MFS-
0 7e memahami karakteristik noise yang rendah, dapat dioperasikan
pada suhu yang ekstrim.
c. Super-High-Frequency Triple
Dapat menjangkau dengan range frekuensi 1 kHz hingga 300 kHz.
24
D.Eksplorasi Pada Metode Magnegtotelurik
Metode magnetotelurik ini secara umum adalah untuk penelitian panas
bumi, minyak dan gas bumi, geohidrologi, geologi regional, dan penelitian-
penelitian dalam lainnya. Peralatan magnetotelurik yang dimiliki Pusat Survei
Geologi adalah : MTU-5A Phoenix. Magnetotelluric (MT) adalah metode pasif
yang mengukur arus listrik alami dalam bumi, yang dihasilkan oleh induksi
magnetik dari arus listrik di ionosfer. Metode ini dapat digunakan untuk
menentukan sifat listrik bahan pada kedalaman yang relatif besar (termasuk
mantel) di dalam bumi. Dengan teknik ini, variasi waktu pada potensi listrik
25
diukur pada stasiun pangkalan dan stasiun survei. Perbedaan pada sinyal
tercatat digunakan untuk memperkirakan distribusi resistivitas listrik bawah
permukaan.
Metode magnetotellurik (MT) adalah salah satu metode geofisika yang
sering digunakan dalam eksplorasi geothermal karena kemampuannya yang
dapat menggambarkan struktur resistivitas batuan bawah permukaan. Metode
ini termasuk dalam metode elektromagnetik pasif karena menggunakan variasi
medan magnet bumi yang terjadi secara alami sebagai sumbernya. Variasi
medan magnet ini dapat disebabkan karena beberapa faktor yang menghasilkan
gelombang elektromagnetik yang kontinyu dengan rentang frekuensi yang
cukup lebar antara10^4-10^-5 Hz.
(a) Solar wind
(b) Lightning
26
Sumber : Daud, 2010
Sumber yang menyebabkan adanya variasi medan magnet bumi
tersebut tergantung pada frekuensi gelombang elektromagnetik yang
dihasilkan. Untuk frekuensi di atas 1 Hz bersumber dari lightning discharges di
daerah equatorial bumi. Gelombang elektromagnetik yang dihasilkan pada saat
terjadi lightning dikenal sebagai sferics. Sumber lain yang dapat menghasilkan
gelombang elektromagnetik dengan frekuensi di bawah 1 Hz adalah interaksi
antara lapisan magnetosphere bumi dengan solar wind. Ketika mengenai
lapisan magnetosphere bumi, proton dan electron yang terkandung di dalam
plasma solar wind dibelokan dengan arah yang saling berlawanan sehingga
menghasilkan medan listrik. Variasi intensitas dan kecepatan dari solar
wind ini menghasilkan gelombang elektromagnetik yang bervariasi terhadap
waktu.
27
Recommended