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