Upload
fitra-hanif
View
603
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
geophysics metode
Citation preview
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metode Geolistrik tahanan jenis atau resistivity adalah salah satu metode
dalam geofisika yang memanfaatkan sifat kelistrikan batuan. Metode ini digunakan
untuk ekplorasi mineral (bijih sulfida), sumber air (akuiver), penentuan kedalaman
lapisan overburden batubara, penelitian panas bumi.
Metode ini dilakukan dengan cara mengirim arus dan mengukur tegangan atau
potensial yang terbaca dipermukaan, sehingga diperoleh resistivitas atau tahanan jenis
antar lapisan batuan dibawah permukaan bumi, dan juga ketebalan masing-masing
lapisan batuan tersebut. Dari harga tahanan jenisnya dipakai sebagai dasar penafsiran
litologi batuan yang terdapat pada lapisan tersebut.
Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana
hambatan diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan
dalam suatu penghantar.
Ketiga sifat aliran listrrik tersebut tidak dapat dibedakan satu terhadap ynag
lainnya hanya dari pengukuran geolistrik saja, tetapi harus dilakukan penelitian lebih
lanjut terhadap sample batuannya.
1.2 Maksud Dan Tujuan
Geolistrik bertujuan untuk mengetahui formasi yang bersifat konduktif dalam
bumi, sehingga dapat dimanfaatkan untuk pencarian mineral, geothermal, keairan (air
tanah) yang diperkirakan prospek. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk
mengetahui nilai resistivitas semu bawah permukaan daerah lapangan merah
universitas padjadjaran dengan menggunakan metode dipole dipole parallel.
2
1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Waktu / Tanggal : Desember 2012
Tempat : Lapangan Merah, Universitas Padjadajaran, Jatinangor
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Metode Geolistrik
Metode geolistrik yaitu salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat
aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi.
Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan
diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu
penghantar.
IVR ……………(2-1)
dimana R adalah hambatan (tahanan) dalam satuan ohm, V beda potensial dan I
adalah arus Ampere yang dilewatkan.
Oleh karena medium dibawah permukaan bumi tidak homogen (sejenis), maka
terdapat pengertian hambatan jenis (resistivitas/ ) yang bergantung dari pemasangan
elektrode arus dan potensialatau faktor konfigurasi (k), selain tegangan yang terbaca
(V) dan arus yang dikirimkan (I).
IVk ……………(2-2)
Metode Resistivity merupakan salah satu bagian dari metode geolistrik yang
mengukuR parameter Resistivitas (tahanan Jenis) batuan di bawah permukaan bumi.
Resistivitas : Kemampuan suatu medium untuk menghambat arus listrik
yang melaluinya bergantung dari sifat dan geometri medium tersebut.
Konduktivitas : Kemampuan suatu medium/batuan untuk menghantrkan arus
listrik yang melaluinya.
4
Pelaksanaan metode resistivity adalah dengan mengirimkan arus dan mengukur
potensial, dengan jarak elektrode arus dan potensial yang divariasikan. Dengan
demikian diperoleh harga restivitas atau tahanan jenis untuk setiap jarak elektrtode
arus dan potensial yang besarnya tertentu.
Gambar 1. Skema Prinsip Metode Resistivity
Dengan mengeplotkan data tahanan jenis terhadap kjarak elektrode arus, maka
diperoleh kurva yang melukiskan hubungan fungsional antara jarak elektrode arus
(spasi) dan tahanan jenis. Kurva ini kemudian dioleh secara kurva matching dengan
menggunakan kurvakurva utama (master curve) dan bantu (auxilliary curve). Dari
sini akan diperoleh jumlah, ketebalan dan harga tahanan jenis untuk masing-masing
lapisan bawah permukaan bumi. Alaupun metode ini dapat dipergunakan untuk
menafsirkan setiap daerah yang dibawahnya mempunyai kontras tahanan jenis, tetapi
karena keterbatasan dari metode ini maka penggunaannya terbatas hanya pada
struktur bawah permukaan yang mempunyai perlapisan horisontal dan struktur lain
dengan geometeri yang sederhana, misanya : bola, pipa, dike dan lain-lain.
2.2 Medan Potensial Listrik
Yang menjadi dasar teori metode resistivity adalah teori potensial. Jika arus
kontinyu melalui suatu medium homogen, maka akan terjadi medan listrik yang
memenuhi persamaan :
I
VV
5
EJ …………… (2-3)
dimana J adalah densitas arus, E medan listrtik dan adalah kondukvitas
medium (mhos/m).
Potensial merupakan besaran skalar dari medan listrik. Hubungan antara medan listrik
dan potensialnya adalah sebagai berikut :
VE …………… (2-4)
Dengan mengkombinasikan pers.(2-4) diperoleh densitas arus sebesar :
VJ …………… (2-5)
Oleh karena muatan itu kekal, maka didalam luasan volume tertutup (A) berlaku :
A
0dAJ …………… (2-6a)
Menurut teorema Gauss, integral volum dari divergensi rapat arus yang tersebar pada
daerah tertentu sama dengan jumlah total muatan yang dibatasinya, maka persamaan
diatas dapat dituliskan sebagai berikut :
V
0JdV ……………(2-6b)
Oleh karena dV tidak sama dengan nol, maka divergensi rapat arusnya harus sama
dengan nol.
0)V(J ……………(2-6c)
Artinya arus yang masuk kedalam elemen volum (dV) sama dengan arus yang keluar,
maka dengan kondisi volum dV tidak ada sumber arus atau lubuk arus.
0VV 2 ……………(2-6d)
Sehingga pada potensial listrtik berlaku :
0V2 ………………(2-7)
Dengan memasukkan sarat batas sebagai berikut :)2()1( VV
)2()1(
xV
xV
……………(2-8a)
6
)2(n
)1(n JJ
Indek (1) dan (2) menunjukkan keadaan 1 dan 2. Dari hal tersebut, maka keadaan
medan listriknya adalah :)2(
t)1(
t EE
)2(n2
)1(n1 EE ………………(2-8b)
Persamaan (2-8a) dan (2-8b) merupakan kondisi batas (boundary condition) yang
harus dimasukkan dalam persamaan Laplace, untuk memperoleh besarnya potensial
pada kondisi arus yang tertentu.
2.3 Elektroda Arus Tunggal pada Kedalaman
Dalam koordinat ruang, potensial hanya merupakan fungsi r, sehingga persamaan
Laplace dalam ordinat bola adalah :
0drdV)r/2(
drVdV 2
22 ………………(2-9)
Dengan mengalikan r2 dan mengintegralkan, maka diperoleh :
drdVr2
drVdr 2
22
drdVr2
drVdr 2
22 ……………(2-10a)
2rA
drdV
Dengan mengintegralkan lagi persamaan diatas diperoleh :
2rA
drdV
BrAV …………(2-10b)
dengan A dan B adalah konstanta hasil integrasi. Untuk r~, V=0, sehingga didapat
B=0.
7
Untuk memperoleh potensial V, maka arus yang melewati secara radial kesemua arah
dari titik elektroda sama dengan arus total yang melewati permukaan bola :
A4drdVr4Jr4I 22 …………(2-10c)
4I
4IA
dimana /1 resistivitas = seperkonduktivitas.
Dengan memasukkan pers.(2-10c) dalam (2-10b), maka potensial listriknya :
r1
4IV
……………(2-11)
atauIVr4 ……………(2-12)
dimana = resistivitas atau hambatan jenis, V potensial dan I adalah arusnya.
2.4 Elektroda Arus Tunggal di Permukaan
Jika arus searah yang dikirim melalui elektroda arus terletak dipermukaan
medium yang homogen dan isotrop, untuk mencari potensial, maka sumber arus
harus dipandang sebagai titik arus (gambar 2-3).
Dengan melihat lagi pers.(2-10b) kondisi batas untuk elektroda arus tunggal
dipermukaan adalah V=0 untuk r ~, sehingga B=0 dan dV/dz=0 pada z=0 (
udara=0). Maka diperoleh :
0rAz
zr
rA
rrA
dzd
dzdV
3
; pada z=0 ……………………(2-
13)
dimana 2222 zyxr
Arus yang melewati luasan ½ bola (bawah permukaan merupakan luasan ½ bola)
adalah :
Aa2drdVr2Jr2I 22
8
2I
2IA ………………(2-14)
Maka potensial elektrroda dipermukaan medium homogen adalah :
r1
2IV ………………(2-15)
Tahanan jenis atau resistivitasnya dapat ditulis sebagai berikut :
IVr2 ………………(2-16)
2.5 Elektroda Arus Ganda di Permukaan
Jika elektrroda kedua tidak terletak jauh tak berhingga, tetapi pada jarak yang
berhingga, maka elektroda arus yang kedua ini akan memberikan sumbangan pada
potensial yang terjadi.
I
V
C1 P1 P2 C2
r1 r2
r3 r4
Gambar 2. Dua Elektoda Arus dan Potensial Terletak di Permukaan Tanah Homogen
Isotrop dengan Tahanan Jenis .
Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C1 adalah :
1
11 r
AV ; dimana
2IA1 ………………(2-17a)
Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C2 adalah :
2
22 r
AV ; dimana 12 A
2IA
………………(2-17b)
V
9
Jika arus pada kedua elektroda tersebut sama tetapi arahnya berlawanan, maka
potensial dititik P1 adalah :
21
211P r1
r1
2IVVV ………………(2-18a)
Beda potensial dititik P2 (dengan cara yang sama) adalah :
43
432P r1
r1
2IVVV ……………(2-18b)
Sehingga beda potensial antara titik P1 dan P2 :
)VV()VV(VVV 43212P1P
4321 r1
r1
r1
r1
2IV …………(2-18c)
2.6 Elektroda Arus Tunggal di Permukaan Tanah yang Berlapis
Jika medium mempunyai lapisan mendatar yang pada setiap lapisannya adalah
homogen isotrop, maka dengan adanya lapisan ini seolah-olah terjadi pencerminan
titik arus terhadap bidang batas. Batas (boundary) terletak pada batas lapisan itu
sendiri.
Titik arus C1 mempunyai bayangan C1’ pada kedalaman 2z dibawah
permukaan. Bayangan ini seolah-olah dicerminkan dari batas lapisan pertama.
Kemudian dicerminkan terhadap permukaan lagi, sehingga memberikan bayangan
C1’’ dengan jarak 2z diatas C1.
Bayangan kedua ini dicerminkan oleh batas lapisan pertama pada titik C1’’’ pada
kedalaman 4z dibawah permukaan, dan seterusnya.
Potensial di P1 yang diakibatkan oleh C1’ :
1
1'1P r
kr1
2I
V …………(2-19a)
dimana k = koefisien transmisi
r = jarak C1 terhadap P1
10
r1 = jarak C1’ terhadap P1
1 = resistivitas/tahanan jenis pada medium 1
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’ :
1
a1''1P r
k.k2I
V ……………(2-19b)
dimana ka adalah koefisien transmisi udara ~1
Maka potensial di P yang diakibatkan oleh pencerminan pertama (C1’ dan C1”) adalah:
1
1
1
a
1
1"1
'1)1(P r
k2r1
2I
rk.k
rk
r1
2I
VVV …………(2-19c)
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’’ :
2
a1'''
rk.k
2I
V ………………(2-19d)
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’”” :
2
a1'"'
rk.k.k
2I
V …………(2-19e)
Sehingga potensial dititik P yang disebabkan oleh pencerminan kedua :
2
21
2
a
2
1""''')2(P r
k22I
rk.k.k
rk.k
2I
VVV ………………(2-19f)
Dan seterusnya, sehingga potensial dititik P1 merupakan jumlahan dari seluruh
pencerminan tersebut dan dapat dituliskan sebagai berikut :
...rk2...
rk2
rk2
r1
2I
Vm
m
2
2
1
1 ………………(2-20)
dimana :
2/122221 )z2()r()z2()r(r
2/122222 )z4()r()z4()r(r
…..
11
2/12222m )mz2()r()mz2()r(r
2.7 Konfigurasi Elektroda
Konfigurasi ( array ) adalah tatanan ataususunan elektroda dalam metode
geolistrik.
Konfigurasi dalam metode geolistrik terdiri dari :
1. Konfigurasi Wenner
2. Konfigurasi Schlumberger
3. Konfigurasi wenner-schlumberger
4. Konfigurasi pole-dipole
5. Konfigurasi dipole-pole
6. Konfigurasi pole-pole
7. Konfigurasi Dipole-dipole
2.8 Fungsi Faktor Geometri
• Normalisasi arus yang masuk kedalam bumi
• Faktor pengali arus dan respon potensial terhadap kedalaman
Arus yang masuk kedalam bumi dalam bentuk radial (konsep arus ½ bola)
semakin jauh dari sumber listrik maka energi akan melemah, maka untuk panjang
lintasan yang semakin besar(Kedalaman yang didapat juga besar) maka untuk
menstbailkan nilai tersebut harus dikali dengan faktor geometri yang berbeda untuk
masing-masing konfigurasi elektroda.
2.9 Pemasangan Elektroda
Seperti telah diterangkan didepan bahwa resistivitas yang diperoleh amat
bergantung pada cara pemasangan elektroda arus dan potensial.
Dalam metode geolistrrik tahanan jenis ada beberapa cara pemasangan elektrtode
atau konfigutrasi elektroda. Konfigurasi ini bergantung pada letak elektroda arus dan
potensial.
12
Hubungan antara beda potensial, tahanan jenis seperti pada pers.(2-18c) atau dapat
ditulis sebagai berikut :
4321 r1
r1
r1
r1
1IV2 ……………(2-22a)
IV
r1
r1
r1
r1
2
4321
……………(2-22b)
AtauIVk ……………(2-23a)
dimana k = faktor konfigurasi
r1= jarak C1P1 ; r3= jarak C1P2
r1= jarak C2P1=P1C2 ; r4= jarak C2P2
1
22211211 PC1
PC1
PC1
PC12k
……………(2-23b)
2.10 Pemasangan Elektroda Dipole-Dipole
Susunan elektrode dipole-dipole jika elekrode arus dan elektrode potensial
dipisahkan oleh jarak na, dimana a adalah spasi atau jarak masing-masing kaki
elektrode tersebut.
Gambar 3.a Cara Pemasangan Elektrode Dipole-Dipole.
V IV
13
Gambar 3.b Cara Pemasangan Elektrode Dipole-Dipole.
2.11 Kelemahan dan Kelebihan Metode Dipole-Dipole
Kelemahan
1. Survey Dipole-dipole mebutuhkan waktu yang relative lama.
2. Kedalaman maksimal yang masih bisa di tafsir dengan baik <100 m
3. Kurang sensitif digunakan untuk target yang berlapis
Kelebihan
• 1. Sensitivitas konfigurasi dipole-dipole baik secara vertikal dan horisontal
(lateral)
• 2. baik digunakan untuk target berupa intrusi, urat (vein) kuarsa
2.12 Interpterasi dan Aplikasi
1. Identifikasi Lapisan Batubara
2. Pencarian Pagar Candi
3. Energi Panas Bumi
4. Eksplorasi Mineral Sulfida
5. Penafsiran Struktur Geologi
6. Intrusi
7. Pillow Lava
14
Gambar 4. Survey MappingKonfigurasi Dipole-Dipole
Gambar 5. Plot Point Konfigurasi Dipole-Dipole.
Keterangan :
• = titik ukur
I = kuat arus
a = spasi
V = tegangan
n ,n = penetrasi kedalaman
15
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Langkah Akuisisi Data
Adapun langkah akuisisi datanya adalah:
a. Membuat Sket lokasi pengambilan data (grid)
Daerah yang akan diambil datanya dibuat grid dengan jarak 5 meter
b. Pengambilan data
Menyusun rangkain resistivitymeter konfigurasi dipole-dipole paralel
Mengaktifkan resistivitymeter dan menginjeksikan arus listrik
kedalam tanah melalui kabel konektor penghubung dan elektroda
Melakukan pengukuran pada lintasankemudian mencatat arus listrik
(I) dan beda potensial (V) antara dua elektroda
c. Pengolahan Data
Menghitung nilai resistivitas dan menggunakan software Suffer
d. Interpretasi
16
Secara umum, survei geolistrik dapat diberikan dalam diagram alir sebagai berikut :
Gambar 6. Diagram Alir Survey Geolistrik
Informasi Geologi
Pengambilan Data
(V dan I)
Penentuan Lintasan / PosisiTitik Ukur
Kesimpulan
Pengolahan Data
(R, K, Rho, softwr.Res2dinv)
Interpretasi
MULAI Studi Literatur
Selesai
17
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Grid Titik Datum yang Akan di Cari
Gambar 7. Grid Pengambilan Data
Pengambilan Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10
Gambar 8. Grid Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10
18
Pengambilan Data untuk Titik Datum A,B,C dan D
Gambar 9. Grid Data untuk Titik Datum A,B,C dan D
Pengambilan Data untuk Titik Datum w,x,y dan z
Gambar 10. Grid Data untuk Titik Datum w,x,y dan z
19
Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9
dan 10
NO R(m)Panjang (m)
teta alfa beta I (mA) V(mV)MN AB
1 22.36 10 10 45 45 180 206 12.22 22.36 10 10 45 45 180 199 9.43 22.36 10 10 45 45 180 176 11.64 22.36 10 10 45 45 180 117 105 22.36 10 10 45 45 180 112 7.36 22.36 10 10 45 45 180 96 8.47 22.36 10 10 45 45 180 164 11.58 22.36 10 10 45 45 180 170 10.19 22.36 10 10 45 45 180 161 8.3
10 22.36 10 10 45 45 180 110 9.6
Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum A,B,C dan D
NO R(m)Panjang (m)
teta alfa beta I (mA) V(mV)MN AB
A 28.28 10 10 45 45 180 119 4.6B 28.28 10 10 45 45 180 115 0.6C 28.28 10 10 45 45 180 89 6.6D 28.28 10 10 45 45 180 94 5.3
Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum w,x,y dan z
NO R(m)Panjang (m)
teta alfa beta I (mA) V(mV)MN AB
W 33.54 10 10 45 45 180 208 4.8X 33.54 10 10 45 45 180 188 4.7Y 33.54 10 10 45 45 180 120 3.4Z 33.54 10 10 45 45 180 112 5.4
20
4.2 Pembahasan
Perhitungan K (Faktor Konfigurasi) dan (resistivitas semu)
K = [ ( ) ( ) ( ) ( )] dan = ∆1. Pada saat Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10
Datum K rho semu
1 1401.332 82.991522 1401.332 66.193583 1401.332 92.360544 1401.332 119.7725 1401.332 91.336846 1401.332 122.61667 1401.332 98.264158 1401.332 83.255629 1401.332 72.2426
10 1401.332 122.2981
2. Pada saat Titik Datum A,B,C dan D
Datum K rho semu
A 2835.071 109.591B 2835.071 14.79167C 2835.071 210.2412D 2835.071 159.8497
3. Pada saat Titik Datum w,x,y dan z
Datum K rho semu
w 4729.496 109.1422x 4729.496 118.2374y 4729.496 134.0024
21
z 4729.496 228.0293
Pemplotan Data Resistivitas Semu dengan Menggunakan Surfer
Koordinat tidak menggunakan koordinat geografis namun menggunaka koordinat
khayalan.
Gambar 11. Pemplotan Resistivitas
22
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
1. Setelah melakukan praktikum kali ini kita dapat menggunakan geolistrik naniura
untuk konfigurasi dipole dipole paralel.
2. Dari hasil pengambilan data konfigurasi dipole dipole paralel kita mendapatkan
data berupa R (jarak antara elektroda potensial dengan arus), jarak MN (spasi
elektroda potensial), jarak AB (spasi elektroda arus), sudut ( , , ) , ∆ (besar
perbedaan potensial) dan I (besar kuat arus).
3. Dari pengolahan data kita dapatkan K (faktor konfigurasi) yang kemudian kita
gunakan untuk menghitung (resistivitas semu).
4. Hasil resistivitas yang kita dapatkan pada daerah yang kita amati (lapangan merah
universitas padjadjaran) memiliki resistivitas berbeda beda.