ABSTRACT
GRAVITY ANOMALY ANALYSIS OF REMBANG HIGH ZONE BESIDES 3D INVERSION MODELLING
By Khotibul Iman
Rembang High is located in the westest of Rembang fisiografic zone. Its gravity anomaly about 30-60 mGals is the highest gravity anomaly in the North South Java Basin. After spectrum analysis and gravity 3D inversion modelling have done, can be interpreted that the source of high of gravity anomaly came from gravity residual anomaly that formed as anticline with an approximately depth untill 1400 meters from the surface and has density value about >2.75 grams/cm3 it was identificated as uplifted basement.
ABSTRAK
ANALISIS ANOMALI GAYABERAT DI DAERAH REMBANG HIGH BERDASARKAN PEMODELAN INVERSI 3D
Oleh Khotibul Iman
Rembang High terletak di bagian paling Barat zona fisiografi Rembang. Anomali gayaberatnya berkisar 30-60 mGal yang merupakan nilai anomali gayaberat tertinggi pada Cekungan Jawa Timur Utara. Setelah dilakukan analsis spektrum dan pemodelan inversi 3D gayaberat, dapat diinterpretasikan bahwa penyebab tingginya anomali gayaberat tersebut bersumber dari anomali gayaberat residual berbentuk antiklin hingga kedalaman 1400 meter dengan densitas >2.75 gram/cm3
yang diperkirakan sebagai basement yang terangkat (akrasi).
ANALISIS ANOMALI GAYABERAT DI DAERAH REMBANG HIGH
BERDASARKAN PEMODELAN INVERSI 3D
Oleh
KHOTIBUL IMAN Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
ANALISIS ANOMALI GAYABERAT DI DAERAH REMBANG HIGH
BERDASARKAN PEMODELAN INVERSI 3D (Skripsi)
Oleh
KHOTIBUL IMAN 0815051018
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Peta anomali gayaberat lengkap daerah Jawa Tengah dan Jawa Timur memperlihatkan anomali tinggi rembang high berada pada Cekungan
Jawa Timur Utara ... 1
2. Lokasi penelitian masuk dalam Fisiografi Rembang... 4
3. Geologi daerah penelitian yang terdiri dari lembar geologi Kudus, Rembang, Salatiga, dan Ngawi ………... 6
4. Kolom Stratigrafi Zona Rembang ... 8
5. Pola struktur Pulau Jawa ... 11
6. Gaya tarik menarik merarik antara dua benda m1 dan m2 ... 12
7. Estimasi rapat massa dengan metode Nettleton ... 15
8. Hubungan antara − + 0.3086ℎdan (2 ℎ) ... 17
9. Grafik hubungan antara amplitudo dan bilangan gelombang pada analisa spektrum ... 19
10. Efek potensial gayaberat di titik P dan benda prisma tegak... 20
11. Diagram Alir Penelitian ... 24
12. Peta kontur anomali gayaberat lengkap daerah Kudus, Rembang, Ngawi, dan Salatiga ... 25
13. Peta kontur 3 dimensi topografi daerah penelitian ... 26
14. Dua lintasan untuk analisis spektrum dalam daerah penelitian yang dipersempit dalam persegi empat berwarna kuning ... 27
15. (a) Profil slice anomali gayaberat lintasan 1 (b) Profil slice anomali gayaberat lintasan 2 ... 28
16. Grafik analisis spektrum (a) pada Lintasan 1 dan (b) pada Lintasan 2 . 30 17. Format data observasi model 3 dimensi gayaberat ... 31
18. Mesh model 3 dimensi ... 32
19. Model 3 dimensi gayaberat daerah penelitian ... 32
20. Model 3 dimensi sebaran densitas bawah permukaan daerah penelitian yang di-slice searah Barat-Timur ... 34
21. Model 3 dimensi sebaran densitas bawah permukaan daerah penelitian yang di-slice searah Utara-Selatan ... 34
22. Lembar geologi Kudus, Rembang, Salatiga, dan Ngawi dipadukan dengan kontur anomali gayaberat Rembang High ... 35
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT
... i
ABSTRAK
... ii
HALAMAN JUDUL
...
iii
PERSETUJUAN
...
iv
PENGESAHAN
...
v
PERNYATAAN
...
vi
RIWAYAT HIDUP
...
vii
MOTTO
...
viii
PERSEMBAHAN
...
ix
KATA PENGANTAR
...
x
SANWACANA
...
xi
DAFTAR ISI
………
...
xiii
DAFTAR GAMBAR
………...
...
xv
DAFTAR TABEL
………
...
x
vii
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ...
1
1.2
Tujuan Penelitian ...
2
1.3
Batasan Masalah ...
2
1.4
Manfaat ...
3
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Lokasi Penelitian ...
4
2.2
Geomorfologi ...
5
2.3
Geologi Zona Rembang...
6
2.3.1
Geologi Regional ...
6
2.3.2
Stratigrafi ...
7
2.3.3
Struktur Geologi ...
9
III.
TEORI DASAR
3.1
Prinsip Dasar Metode Gayaberat ...
12
3.1.1
Teori Gayaberat Newton ...
12
3.2
Estimasi Densitas Permukaan Rata-Rata ...
14
3.2.1
Metode Nettleton ...
15
3.2.2
Metode Parasnis ...
16
3.3
Analisis Spektrum ...
17
3.4
Pemodelan 3D ... 19
IV.
METODE PENELITIAN
4.1
Waktu dan Tempat Penelitian ...
22
4.2
Alat dan Bahan...
22
4.3
Prosedur Penelitian ...
23
4.3.1
Data penelitian ...
23
4.3.2
Pengolahan Data Anomali gayaberat ...
23
4.3.3
Analisis dan interpretasi ...
23
4.4
Diagram Alir Penelitian...
24
V.
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1
Hasil Penelitian ...
25
5.1.1
Peta Anomali Gayaberat Lengkap ...
25
5.1.2
Analisis Spektrum ...
28
5.1.3 Pemodelan 3D Gayaberat ...
31
5.2
Pembahasan ...
33
VI.
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1
Kesimpulan ...
42
6.2
Saran ... 42
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan rahmat,
taufik serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Analisis Anomali Gayaberat di Daerah Rembang High Berdasarkan Pemodelan Inversi 3D” sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana
pada Jurusan Teknik Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
Shalawat dan salam senantiasa tercurah untuk sang Teladan dan Pemimpin umat,
junjungan umat, Nabi Muhammad SAW, yang telah membawa umat manusia dari
zaman Jahiliyah kepada zaman yang berilmu pengetahuan seperti saat ini.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan.
Oleh karena itu, kritik dan saran diharapkan untuk perbaikan di masa yang akan
datang. Harapannya semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita
semua. Aamiin.
Bandar Lampung, Desember 2015 Penulis,
MOTO
“Demi massa, Sesungguhnya manusia berada dalam kerugian ,
Kecuali orang-orang yang beriman dan beramal shaleh”
(al-ashr:1-3)
“Manusia akan terus berkembang selama ia mau berfikir”
(anonim)
“Orang yang paling bahagia adalah orang yang pandai bersyukur”
(anonim)
“don’t sweet the small the small stuff s everything is small stuff”
“yakin, usaha, sampai”
PERSEMBAHAN
Atas segala Rahmat dan karunia Allah SWT, ku persembahkan karya
ilmiah ini untuk:
Kedua orangtua ku, abahku Masja dan emakku Roheni atas segala
doa, pengorbanan, motivasi, kasih sayang, dan cintanya yang tidak
akan terbalaskan oleh apapun.
nenekku ibu Rayati, tetehku Nufus, serta adik-adikku Roni, Agung,
dan Nazwa serta keponakanku Zya yang selalu mendoakan,
menyemangati dan mendukung untuk kelulusanku.
dan untuk Seseorang yang selalu mengisi awal perjuangan ini dengan
SANWACANA
Alhamdulillahhirabbil’alamin, puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat, karunia, petunjuk dan segala kemudahan yang tiada terbatas
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, serta dukungan, semangat, bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak sehingga skripsi ini terselesaikan dengan baik. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih tiada terbatas kepada:
1. Kedua Orang Tua ku tercinta, emakku Roheni dan abahku masja, yang telah
membesarkan dan mendidik dengan penuh cinta dan kasih sayang. Terimakasih atas
segala motivasi, ketulusan dan kesabaran yang terhembus dalam do’a agar penulis
dapat menyelesaikan pendidikan dengan harapan agar dapat menjadi orang yang
berakhlak, berintelektual, serta sukses di kemudian hari.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin sebagai Rektor Universitas Lampung.
3. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.S., M.Sc., Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik,
Universitas Lampung.
4. Bagus Sapto Mulyatno, S.Si, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Geofisika
Universitas Lampung .
5. Bapak Dr. Ahmad Zaenudin, S.Si, M.T. sebagai Pembimbing I yang telah
memberikan waktu, saran, pengarahan dan motivasi serta memberikan
masukan-masukan bantuan yang begitu besar sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
6. Bapak Rustadi, S.Si, M.T. sebagai Pembimbing II yang telah memberikan
pengarahan, motivasi serta memberikan masukan-masukan bantuan yang begitu besar
sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
7. Bapak Syamsurijal Rasimeng, S.Si, M.Si., selaku Penguji yang telah memberikan
8. Bapak Nandi Khaerudin, S.Si, M.Si., Bapak Alimuddin, S.Si, M.Si., dan Dr. Ahmad
Zaenudin, S.Si, M.T. sebagai dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan
arahan dan masukan dari awal perkuliahan sampai terselesaikannya skripsi ini.
9. Seluruh Dosen Teknik Geofisika Universitas Lampung, terimakasih atas semua ilmu
yang bermanfaat yang telah diberikan serta Seluruh Staff TU Jurusan Teknik
Geofisika dan Staff Dekanat Fakultas Teknik, Universitas Lampung
10. Teman-teman seangkatan dan seperjuangan Teknik Geofisika 2008: Ristika, Zuhron,
Mizpha, Mamet, Asep, Syamsul, Rian, Gamal, Alhada, Irfan, Ipan, Aan, Didi, Aldo,
Pakde, Bibiw, Andri, Adi, Cantika, Ayu, Uni, Pippy, Uty, Akroma, Fitri, Ferra, Bella,
dan Lucy terimakasih atas segala kenangan indah dan lucu yang telah kita lewati
bersama, dan untuk Agung semoga bahagia dan tenang di sisi-Nya, terimakasih atas
persahabatan yang tulus dan menyenangkan.
11. Kakak tingkat 2007 yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih atas
dukungan dan semangat yang telah diberikan selama ini.
12. Adik-Adik tingkat 2009, 2010 sampai 2015 yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
13. Almamater Tercinta yang mengajarkan arti sebuah perjuangan.
14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terimakasih atas segalanya.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan
tetapi sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Semoga Allah SWT mencatat dan membalas semua kebaikan yang telah diberikan
kepada penulis. Aamiin.
Bandar Lampung, Desember 2015
Penulis,
RIWAYAT HIDUP
Khotibul Iman, lahir di Talangpadang pada tanggal 25
November 1989, merupakan anak kedua dari lima
bersaudara pasangan Bapak Masja dengan Ibu Roheni.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD
Negeri 2 Talangpadang pada tahun 2001, mengenyam
pendidikan sekolah menengah pertama di Mts. Manba’ul Ulum Asshiddiqiyah 2
Batuceper, Tangerang yang diselesaikan pada tahun 2004, sedangkan pendidikan
sekolah menengah atas diselesaikan di MAN Rangkasbitung, Lebak, Banten pada
tahun 2007. Pada tahun 2008 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Universitas
Lampung Fakultas Teknik Jurusan Teknik Geofisika melalui jalur SNMPTN
Universitas Lampung.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di organisasi HIMATG sebagai
pengurus aktif pada tahun 2009-2010, penulis juga pernah tercatat sebagai
pengurus HMGI regional Lampung pada tahun 2009-2010. Pada tahun 2012,
penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di Natarang Mining Ltd, Waylinggo
Prospect Area, Wonosobo, Tanggamus, Lampung. dan pada bulan september
2015 penulis melakukan penelitian sebagai bahan penyusunan Tugas Akhir di
Laboratorium Pengolahan dan Pemodelan Data Geofisika, Jurusan Teknik
Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Hingga akhirnya penulis
BAB. I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada pemetaan gayaberat di Cekungan Jawa Timur Utara sering terdengar istilah
Rembang High. Rembang High merupakan anomali gayaberat yang muncul pada zona Rembang pada Cekungan Jawa Timur Utara (Smyth et al, 2005). Peta
anomali gayaberat daerah Jawa bagian Timur diperlihatkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Peta anomali gayaberat lengkap daerah Jawa Tengah dan Jawa Timur memperlihatkan anomali tinggi Rembang High berada pada Cekungan Jawa Timur Utara (dimodifikasi dari Untung dan Seto, 1978)
Menurut Van Bemmelen (1949), zona Rembang dibagi menjadi antiklin
2
Blora-Kendeng. Antiklin Cepu dibagi menjadi antiklin Cepu Barat atau Tinggian
Purwodadi (Purwodadi High) dan Antiklin Cepu Timur. Anomali Rembang High
berada pada Tinggian Purwodadi berkisar hingga 60 mgal sedangkan anomali dari
antiklin Cepu Timur dan antiklin Rembang Utara identik antara 20–40 mgal.
Rembang High menjadi pemandangan yang kontras di Barat Cekungan Jawa
Timur Utara dan menyisakan pertanyaan kenapa anomali gayaberatnya lebih
tinggi dari zona fisiografi Rembang yang lain ?
Untuk menjawab pertanyaan di atas maka dalam penelitian ini akan digunakan
metode geofisika dengan membuat Model Inversi 3 Dimensi Gayaberat Rembang
High.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui penyebab tingginya anomali gayaberat Rembang High
2. Membuat model geologi bawah permukaan berdasarkan model 3 dimensi
gayaberat Rembang High
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini difokuskan menggunakan metode geofisika melalui pemodelan 3
dimensi gayaberat pada anomali Rembang High menggunakan data anomali
gayaberat lengkap sekunder daerah Kudus, Rembang, Salatiga dan Ngawi yang
3
1.4. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat memahami model geologi bawah
permukaan Rembang High dan dapat dijadikan dasar untuk mencari cebakan
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Lokasi Penelitian
Menurut Van Bemmelen (1949), lokasi penelitian masuk dalam fisiografi
Rembang yang ditunjukan oleh Gambar 2.
5
Secara fisiografis lokasi penelitian masuk dalam zona Antiklin Rembang.
Berbatasan dengan komplek Gunung Muria di Utara, di Barat berbataan dengan
dataran Aluvial Jawa Utara, dan di Selatan berbatasan dengan zona Randublatung.
Secara administratif lokasi penelitian terletak di kabupaten Grogoban provinsi
Jawa Tengah. Menurut Van Bemmelen (1949) lokasi penelitian masuk dalam
zona Cekungan Jawa Timur Utara.
2.2. Geomorfologi
Zona Rembang merupakan daerah dataran berundulasi dengan jajaran perbukitan
berarah Barat-Timur dan berselingan dengan dataran alluvial. Lebar rata-rata zona
ini adalah 50 km dengan puncak tertinggi 515 m (Gading) dan 491 m
(Tungangan). Terdiri dari pegunungan lipatan berbentuk antiklinorium yang
memanjang dengan arah Barat – Timur, dari kota Purwodadi melalui Blora,
Jatirogo, Tuban sampai pulau Madura (Van Bemmelen,1949).
Morfologi di daerah tersebut dapat dibagi menjadi 3 satuan, yaitu satuan
morfologi dataran rendah, perbukitan bergelombang dan satuan morfologi
perbukitan terjal (Van Bemmelen,1949), dengan punggung perbukitan tersebut
umumnya memanjang berarah Barat – Timur, sehingga pola aliran sungai
umumnya hampir sejajar (sub-parallel) dan sebagian berpola mencabang
(dendritic). Morfologi daerah penelitian berada pada kontur perbukitan dimana
tepat berada di daerah tinggian purwodadi yang merupakan zona rembang sebelah
6
2.3. Geologi Zona Rembang
2.3.1 Geologi Regional
Peta lembar geologi regional daerah penelitian ditunjukan oleh Gambar 3.
7
2.3.2. Stratigrafi
Zona Rembang umumnya terdiri dari sekuen Eosen-Pliosen yang meliputi
endapan tepian paparan seperti sedimen klastik laut dangkal dan endapan karbonat
yang luas. Batuan dasar yang mengalasi zona Rembang didominasi oleh berbagai
jenis batuan metamorf berumur Kapur seperti batusabak (Sumur Purwadadi-1),
filit (Sumur Kujung-1) dan batuan beku diorit (Sumur NCJ-1) (Smyth et al.,2005).
Endapan tertua di zona ini, yang disebut Formasi Pra-Ngimbang, yang dijumpai di
bagian Timur zona Rembang berdasarkan data sumur. Formasi ini terdiri dari
batupasir, batulanau, dan serpih dengan sisipan batubara dan berdasarkan
kandungan fosil nanno menunjukkan umur Paleocene sampai Eosen Awal.
Walaupun tidak tegas namun diinterpretasikan batasnya tidak-selaras dengan
Formasi Ngimbang yang diendapkan di atasnya (Phillips et al., 1991).
Formasi Ngimbang yang berumur Eosen Tengah terdiri dari tiga anggota:
Anggota Klastik Ngimbang, Anggota Karbonat Ngimbang, dan Anggota Serpih
Ngimbang (Phillips et al., 1991). Sekuen di atas endapan Formasi Pra-Ngimbang
dan Formasi Ngimbang didominasi oleh endapan karbonat Formasi Kujung dan
Formasi Prupuh yang berumur Oliogosen. Dominasi endapan karbonat ini
menunjukkan berkurangnya input material klastik yang kemungkinan disebabkan
baik oleh naiknya muka air laut ataupun oleh berkurangnya kondisi relief di
daerah sumbernya (Phillips et al., 1991).
Menurut Smyth et al. (2005) endapan karbonat Oligo-Miosen ini, yang disebut
sebagai Synthem Two Zona Rembang, ada yang mengandung lapisan material
8
Volkanik Pegunungan Selatan. Pengendapan suatu seri batuan siliklastik dan
karbonat di atas Formasi Kujung menandai priode terjadinya perubahan pola
sedimentasi secara besar-besaran. Hal ini ditunjukkan oleh Endapan karbonat
murni Formasi Kujung ke arah atas berubah menjadi endapan asal-daratan
Formasi Tuban dan Formasi Ngrayong yang berumur Miosen Tengah. Formasi
Ngrayong merupakan endapan terestrial sampai laut dangkal yang dicirikan oleh
banyaknya kandungan kuarsa.
9
Di atas Formasi Ngrayong, endapannya dicirikan kembali oleh endapan karbonat
berumur Miosen Akhir sampai Pliosen dari Formasi-formasi Bulu, Wonocolo,
Ledok dan Mundu. Fase regresi menandai bagian atas Zona Rembang seperti
ditunjukkan oleh endapan batupasir globigerina Formasi Selorejo dan
batulempung Formasi Lidah sebelum diendapkan Formasi Paciran sebagai satuan
batugamping termuda di zona ini (Pringgoprawiro, 1983). Susunan stratigrafi
zona Rembang dari tua ke muda berurutan ditunjukkan oleh Gambar 4.
2.3.3. Struktur Geologi
Evolusi tektonik daerah penelitian merupakan refleksi dari evolusi tektonik di
Jawa Timur yang bisa diikuti mulai dari Jaman Akhir Kapur (85–65 juta tahun
yang lalu) sampai sekarang (Pulonggono dan Martodjojo, 1994).
Karena masuk dalam cekungan Jawa Timur Utara yang mengalami dua periode
waktu yang menyebabkan arah relatif jalur magmatik atau pola tektoniknya
berubah, yaitu pada jaman Paleogen (Eosen–Oligosen), yang berorientasi Timur
Laut – Barat Daya searah dengan pola Meratus. Pada Eosen Cekungan Jawa
Timur bagian Utara mengalami rejim tektonik regangan yang diindikasikan oleh
litologi batuan dasar berumur Pra – Tersier yang mempunyai pola akresi berarah
Timur Laut – Barat Daya, yang ditunjukkan oleh orientasi sesar – sesar di batuan
dasar, horst atau sesar – sesar anjak dan graben atau sesar tangga. Dan pada
jaman Neogen (Miosen–Pliosen) berubah menjadi relatif Timur – Barat (searah
dengan memanjangnya Pulau Jawa), yang merupakan rejim tektonik kompresi,
10
menyebabkan cekungan Jawa Timur Utara terangkat (Orogonesa Plio–Pleistosen)
(Pulonggono dan Martodjojo, 1994).
Kurun waktu Neogen – Resen, pola tektonik yang berkembang di Pulau Jawa dan
sekitarnya, khususnya Cekungan Jawa Timur bagian Utara merupakan zona
penunjaman (convergent zone), antara lempeng Eurasia dengan lempeng Hindia –
Australia (Pulonggono dan Martodjojo, 1994).
Zona pegunungan Rembang – Madura (Northern Java Hinge Belt) dapat
dibedakan menjadi 2 bagian yaitu bagian Utara (Northern Rembang
Anticlinorium) dan bagian Selatan (Middle Rembang Anticlinorium). Bagian Utara
pernah mengalami pengangkatan yang lebih kuat dibandingkan dengan di bagian
selatan sehingga terjadi erosi sampai Formasi Tawun, bahkan kadang – kadang
sampai Kujung Bawah. Di bagian selatan dari daerah ini terletak antara lain
struktur – struktur Banyubang, Mojokerep dan Ngrayong. Bagian Selatan (Middle
Rembang Anticlinorium) ditandai oleh dua jalur positif yang jelas berdekatan
dengan Cepu (Prihatin, 2009).
Pulunggono dan Martodjojo (1994) menyatakan bahwa pola struktur dominan
yang berkembang di Pulau Jawa adalah (Gambar 5):
Pola Meratus, berarah timur laut-barat daya (NE-SW) terbentuk pada 80
sampai 53 juta tahun yang lalu (Kapur Akhir - Eosen Awal). Pola ini
ditunjukkan oleh Tinggian Karimunjawa di kawasan Laut Jawa yang
diperkirakan menerus ke arah barat daya ke daerah antara Luk Ulo (Jawa
Tengah) sampai Sesar Cimandiri (Jawa Barat).
Pola Sunda, berarah utara-selatan (N-S) terbentuk 53 sampai 32 juta tahun
11
adalah yang paling dominan di daerah Jawa Barat. Pola Sunda ini
merupakan sesar-sesar yang dalam dan menerus sampai Sumatra. Pola ini
merupakan pola yang berumur lebih muda sehingga keberadaannya
mengaktifkan kembali Pola Meratus.
Pola Jawa, berarah timur-barat (E-W) terbentuk sejak 32 juta tahun yang
lalu sampai sekarang (Oligosen Akhir - Resen). Pola ini adalah pola
termuda yang mengaktifkan kembali seluruh pola yang telah ada
sebelumnya.
Secara regional, pola struktur yang berkembang di daerah penelitian adalah Pola
Meratus dan Pola Jawa yang terlihat dari kelurusan yang relatif berarah timur
[image:30.612.136.501.383.582.2]laut-barat daya dan berarah barat-timur.
14
BAB III. TEORI DASAR
3.1. Prinsip Dasar Metode Gayaberat
3.1.1. Teori Gayaberat Newton
Teori gayaberat didasarkan oleh hukum Newton tentang gravitasi. Hukum
gravitasi Newton yang menyatakan bahwa gaya tarik menarik antara dua buah
benda adalah sebanding dengan massa kedua benda tersebut dan berbanding
terbalik dengan jarak kuadrat antara pusat massa kedua benda tersebut
[image:31.612.167.477.458.544.2]diperlihatkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Gaya tarik menarik merarik antara dua benda m1 dan m2 (Anis, 2015)
dengan:
F = gaya tarik menarik (Newton)
G = konstanta universal gayaberat (6,67 x 10-11 m3kg-1s-2)
m1 = massa benda 1 (kg)
13
m2 = massa benda 2 (kg)
r = jarak antar pusat massa (m)
Untuk gaya gravitasi antara benda bermassa m dengan bumi bermassa M, adalah:
karena jarak benda ke permukaan bumi sangat kecil, maka nilai r sebanding
dengan nilai jari-jari bumi (R), sehingga persamaan (2) menjadi:
3.1.2. Percepatan Gravitasi
Dalam pengukuran gayaberat yang diukur bukan gaya gravitasi F, melainkan
percepatan gravitasi g. Hubungan antara keduanya dijelaskan oleh hukum Newton
II yang menyatakan bahwa sebuah gaya adalah hasil perkalian dari massa dengan
percepatan. Hukum Newton mengenai gerak Newton, yaitu:
F = mg
Interaksi antara bumi (bermassa M) dengan benda di permukaan bumi (bermassa
m) sejauh jarak R dari pusat keduanya juga memenuhi hukum tersebut, maka dari
persamaan (3) dan (4) didapatkan:
g = G
dimana satuan g adalah m/det2 dalam SI, atau Gal (Galileo), yaitu 1 cm/det2.
Karena pengukuran dilakukan dalam variasi percepatan gravitasi yang begitu
kecil, maka satuan yang sering digunakan adalah miliGal (mGal). Persamaan (5)
menunjukkan bahwa besarnya percepatan yang disebabkan oleh gravitasi di bumi
(g) adalah berbanding lurus dengan massa bumi (M) dan berbanding terbalik
dengan kuadrat jari-jari bumi (R).
(2)
(3)
(4)
14
Hal-hal yang dapat mempengaruhi nilai percepatan gravitasi adalah perbedaan
derajat garis lintang, perbedaan ketinggian (topografi), kedudukan bumi dalam
tata surya, variasi rapat massa batuan di bawah permukaan bumi, perbedaan
elevasi tempat pengukuran, dan hal lain yang dapat memberikan kontribusi nilai
gravitasi, misalnya bangunan.
3.2. Estimasi Densitas Permukaan Rata-Rata
Dalam eksplorasi geofisika dengan metode gravitasi dimana besaran yang
menjadi sasaran utama adalah rapat masa (kontras densitas), maka perlu diketahui
distribusi harga rapat massa batuan baik untuk keperluan pengolahan data maupun
interpretasi.
Rapat massa batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah rapat
massa butir atau matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida yang
terdapat dalam pori-porinya. Namun demikian, terdapat banyak faktor lain yang
ikut mempengaruhi rapat massa batuan, diantaranya adalah proses pembentukan,
pemadatan (kompaksi) akibat tekanan, kedalaman, serta derajat pelapukan yang
telah dialami batuan tersebut.
Pada perhitungan anomali Bouguer diperlukan harga rapat massa rata-rata di
daerah survei. Untuk itu nilai densitas rata-rata di daerah tersebut harus ditentukan
dengan baik. Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk menentukan rapat
massa rata-rata, yaitu:
1. Analisis batuan daerah survey dari pengukuran di laboratorium
2. Metoda Nettleton
15
3.2.1. Metode Nettleton
Metode ini didasarkan pada pengertian tentang koreksi Bouguer dan koreksi
medan, dimana jika rapat massa yang digunakan sesuai dengan rapat massa
permukaan, maka penampang atau profil anomali gayaberat menjadi smooth.
Dalam aplikasi, penampang dipilih melalui daerah topografi kasar dan tidak ada
anomali gayaberat target. Estimasi rapat massa dengan metode Nettleton
[image:34.612.184.455.270.574.2]diperlihatkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Estimasi rapat massa dengan metode Nettleton (Telford dkk., 1990)
Anomali Bouguer titik amat pada suatu lintasan diplot dengan berbagai macam
harga rapat massa ( ). Nilai densitas permukaan diperoleh apabila nilai anomali
gayaberat yang dihasilkan tidak mempunyai korelasi dengan topografi di daerah
16
3.2.2. Metode Parasnis
Metode Parasnis didasarkan pada persamaan anomali Bouguer dengan asumsi
nilai anomali Bouguernya adalah nol.
dimana :
CBA = Anomali Bouguer Lengkap
= harga percepatan gravitasi observasi
= harga percepatan gravitasi normal
= koreksi udara bebas
= koreksi Bouguer
Dari asumsi tersebut diperoleh:
atau
Dari persamaan (8) bila ruas kiri dinyatakan sebagai variabel y dan ruas kanan
sebagai variabel x, dan kedua variabel diplot sebaran datanya pada koordinat
kartesian, maka dapat dicari suatu persamaan garis linier dengan metode kuadrat
terkecil (least square). Persamaan regresi yang dihasilkan adalah:
Dimana nilai a adalah nilai rapat masa batuan rata-rata.
(8)
(9) (6)
17
Gambar 8. Grafik yang menunjukkan hubungan antara dan (Sarkowi, 2011)
3.3. Analisis Spektrum
Analisis spektrum merupakan proses Transformasi Fourier (transformasi dari
domain waktu ke dalam domain frekuensi) untuk mengubah suatu sinyal menjadi
penjumlahan beberapa sinyal sinusoidal dengan berbagai frekuensi. Hasil dari
transformasi ini akan berupa spektrum amplitude dan spektrum phase sehingga
dapat memperkirakan kedalaman dengan mengestimasi nilai bilangan gelombang
(k) dan amplitudo (A) yang dapat digunakan untuk menghitung lebar jendela filter
yang selanjutnya dijadikan sebagai input data dalam proses filtering, pemisahan
anomali regional, dan anomali residual.
Blakely (1995) menurunkan spektrum dari potensial gayaberat yang teramati pada
suatu bidang horizontal.
Berdasarkan kedua persamaan diatas maka diperoleh:
(10)
18
Sehingga TransFormasi Fourier anomali gayaberat pada lintasan yang diinginkan
adalah:
dimana:
= anomali gayaberat
k = bilangan gelombang
Zo = ketinggian titik amat
Z = kedalaman benda anomali
Bila distribusi densitas bersifat random dan tidak ada korelasi antara
masing-masing nilai gayaberat, maka =1, sehingga hasil TransFormasi Fourier anomali
gayaberat menjadi:
dimana:
A = amplitudo
C = konstanta
Selanjutnya dengan melogaritmakan hasil TransFormasi Fourier tersebut di atas,
maka akan diperoleh hubungan antara amplitudo (A) dengan bilangan gelombang
(k) dan kedalaman :
Hasil logaritma ini menunjukkan bahwa kedalaman rata-rata bidang diskontinuitas
rapat massa akan berbanding dengan kemiringan grafik spektrum. Kemudian dari
hubungan itu pula, dengan menggunakan metode least square, maka estimasi
kedalaman anomali adalah gradien dari masing-masing grafik spektrum pada tiap (12)
(13)
(14)
19
lintasan. Hubungan panjang gelombang (λ) dengan k diperoleh dari persamaan
Blakely (1995):
(15)
dengan n adalah lebar jendela.
Maka didapatkan estimasi lebar jendelanya yaitu :
Ilustrasi penentuan kedalaman proses regresi data logaritma hasil Transformasi
[image:38.612.134.508.332.530.2]Fourier ini akan ditunjukan pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik hubungan antara amplitudo dan bilangan gelombang pada analisa spektrum (Sarkowi, 2011)
3.4. Pemodelan 3D
Apabila suatu massa 3 dimensi bentuk sembarang terdistribusi secara kontinyu
dengan rapat massa ∆ρ(α,β.ϒ) seperti ditunjukan pada Gambar 10 potensial
gayaberat di titik P (x, y, x) di atas dan di luar distribusi rapat massa tersebut
diberkan oleh (Kadir, 1996):
(16)
(17)
20
(18)
Komponen gayaberat vertikal akibat distribusi rapat massa diperoleh dengan
mendiferensialkan persamaan 18 terhadap z:
(19)
[image:39.612.138.499.184.460.2](20)
Gambar 10. Efek potensial gayaberat di titik P dan benda prisma tegak (Sarkowi, 2011)
Pendekatan perhitungan respon gayaberat dengan menggunakan benda prisma sisi
tegak dengan spasi ∆x dan ∆y merupakan salah satu alternatif yang dapat
dilakukan, kesesuaian benda di lapangan bergantung pada jumlah dan dimensi
prisma yang disusun. Dengan mengambil lebar sisi horsontal a dan b pada arah α
an β, kedalaman puncak dan dasar adalah h1 dan hb, maka komponen gayaberat
pada z=0 adalah:
21
Dimana :
= distribusi fungsi undak rectangular
= 1 untuk dan (22)
Plouf (1976), menghitung respon gayaberat yang disebabkan oleh model benda
berbentuk prisma:
Dimana, (24)
BAB. IV METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian dimulai pada bulan September 2015 hingga Desember 2015 dan
bertempat di Laboratorium Pengolahan dan Pemodelan Data Geofisika, Jurusan
Teknik Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Adapun jadwal
[image:41.612.134.489.386.529.2]penelitian diperlihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Jadwal Penelitian
Kegiatan
Bulan 1 1 2 3 4 1 Bulan 2 2 3 4 1 Bulan 3 2 3 4 1 2 3 4 Bulan 4Studi Literatur Pengolahan Data
Pemodelan dan Visualisasi Seminar Usul Analisis dan interpretasi
Seminar Hasil Dokumentasi
4.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain:
1. Software Surfer 11
2. Software Numeri
3. Software Global Mapper 8.0
23
5. Data gayaberat lengkap daerah Kudus , Rembang, Ngawi dan Salatiga.
6. Peta geologi regional lembar Kudus , Rembang, Ngawi dan Salatiga
7. Peta topografi daerah penelitian dari DEM-SRTM
8. Seperangkat komputer yang kompatibel dengan software diatas
4.3. Prosedur Penelitian
4.3.1. Data Penelitian
Data yang digunakan dalam peneltian ini adalah data anomali gayaberat lengkap
hasil digitasi pada lembar Kudus, Ngawi, Rembang, dan Salatiga yang telah
terpublikasi yang berasal dari dosen pembimbing.
4.3.2. Pengolahan Data Anomali gayaberat
Data anomali gayaberat dibuat peta kontur pada software Surfer. Pada peta Kontur
dibuat dua lintasan melewati anomali Rembang High yang kemudian di-slice
untuk kemudian dilakukan transformasi Fourier menggunakan software Numeri.
Setelah spektrumnya didapatkan kemudian dibuat grafik untuk dilakukan analisis
spektrum agar didapatkan kedalaman anomali regional dan anomali residual.
Selanjutnya anomali gayaberat lengkap dimodelkan kedalam bentuk 3 dimensi
menggunakan software Grav3D.
4.3.3. Analisis dan Interpretasi
Analisis dan interpretasi dilakukan dengan menentukan kedalaman batuan dasar
Rembang High dari analisis spektrum dan menentukan jenis batuan dasar rembang
high berdasarkan pemodelan 3 dimensi anomali gayaberat didukung oleh data
24
4.4. Diagram Alir Penelitian
Prosedur penelitian selanjutnya digambarkan pada diagram alir pada Gambar 11.
Numeri
[image:43.612.142.489.161.547.2]Grav3D
Gambar 11. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Peta Kontur Anomali Gayaberat Lengkap Data Geologi
3D Modelling
AnalisisSpektrum
Window Depth
Model 3D Analisis
Model Geologi Bawah Permukaan
Kesimpulan
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Berdasarkan analisis spektrum dan model 3D gayaberat, penyebab tingginya
anomali gayaberat di Rembang High adalah sumber anomali residual pada
kedalaman 1400 meter yang diidentifikasikan sebagai batuan dasar yang terangkat
(akrasi) dengan densitas > 2.75 gram/cm3 sebagai bagian antiklin rembang.
6.2. Saran
Disarankan untuk mempelajari data sumur dan data seismik di sekitar daerah
DAFTAR PUSTAKA
Anis, 2015, Identifikasi Struktur Dan Model Sistem Panas Bumi Daerah
Lili-Sepporaki Berdasarkan Analisis Data Anomali Bouguer, Skripsi,
Universitas Lampung
Arief, 2010, Geologi Cekungan Jawa, www.geophisticated.wordpress.com, diakses pada 12 juni 2015
Blakely, R. J., 1996, Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications, Cambridge University Press, Cambridge.
Datun, M., B, Sukandarrumidi., Hermanto, B., Dan Suwarna, N,. Geologi Lembar
Ngawi. Jawa. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Geologi. Bandung.
Kadar, Darwin., dan Sudijono., 1993. Geologi Lembar Rembang. Jawa. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Geologi. Bandung.
Kadir, W.G.A., (1996) : Dekonvousi Anomali Gayaberat Bougeur Dan Derivatif Vertikal Orde Dua Dengan Menggunakan Persamaan Dasar Potensial, Studi Kasus : Pulau Sumatera, Disertasi Program Doktor, Institute Teknologi Bandung. 14-49
Marzuki, dan Sutisna, 1991, Peta Anomali Bougeur Lembar Kudus, Lembar
Ngawi, Lembar Rembang, Lembar Salatiga. Jawa. Pusat Penelitian Dan
Pengembangan Geologi. Bandung.
Plouff, D. (1976) : Gravity And Magnetic Field Of Polygonal Prisms And
Application To Magntic Terrain Corrections, Geophysics, 41.727-741
Prihatin, 2009, Geologi Zona Rembang, mengenalgeologi. wordpress.com, diakses pada 12 juni 2015
Pringgoprawiro, H., 1983, Revisi Sratigrafi Cekungan Jawa Timur Utara Dan
Paleogeografinya, Institute Teknologi Bandung
Smyth, Helen., Robert, Hall. dan Hamilton, Joseph., 2005, East Java: Cenozoic
Basins, Volcanoes and Ancient Basement, Indonesia Petroleum
Association, Proceeding Ann.Conv. 30th : Jakarta, Indonesia.
Suwarti,T., dan Wikarno,R., 1992. Geologi Lembar Kudus, Jawa. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Geologi. Bandung.
Sukardi.,dan Budhitrisna, T., 1992. Geologi Lembar Salatiga. Jawa. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Geologi. Bandung.
Telford, W.M., Geldrat, L.P., dan Sheriff, R.P., 1976, Applied Geophysics,
Cambridge University Pres, Cambridge.
Untung, dan Seto,1978. Gravity and geological study in Java, Indonesia. Survey of Indonesia and Japan, Spec. Publ. 5.
