22
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.

Geolistrik Dipole - Dipole

Embed Size (px)

DESCRIPTION

geophysics metode

Citation preview

Page 1: Geolistrik Dipole - Dipole

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.

Page 2: Geolistrik Dipole - Dipole

2

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Waktu / Tanggal : Desember 2012

Tempat : Lapangan Merah, Universitas Padjadajaran, Jatinangor

Page 3: Geolistrik Dipole - Dipole

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.

Page 4: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 5: Geolistrik Dipole - Dipole

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)

Page 6: Geolistrik Dipole - Dipole

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.

Page 7: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 8: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 9: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 10: Geolistrik Dipole - Dipole

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

…..

Page 11: Geolistrik Dipole - Dipole

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.

Page 12: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 13: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 14: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 15: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 16: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 17: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 18: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 19: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 20: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 21: Geolistrik Dipole - Dipole

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

Page 22: Geolistrik Dipole - Dipole

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.