TUGAS GEOLISTRIK METODE TAHANAN JENIS
Disusun Oleh
Iq Sashmita Lova Marji 03111002001 Muhammad Firdaus Bakri 03111002036
Galih Bagus Nugraha 03111002061
UNIVERSITAS SRIWIJAYA FAKULTAS TEKNIK
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I. PENDAHULUAN... 1
II. TINJAUAN PUSTAKA... 3
II. PEMBAHASAN... 6
IV. KESIMPULAN... 15
V. DAFTRAR PUSTAKA... 16
BAB I PENDAHULUAN
Geolistrik pertama kali diperkenalkan oleh Conrad Schlumberger pada tahun 1912. Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (‘Direct Current’) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah ‘Elektroda Arus’ A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam.Dengan adanya aliran arus listrik tersebut maka akan menimbulkan tegangan listrik di dalam tanah.
Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan penggunakan multimeter yang terhubung melalui 2 buah ‘Elektroda Tegangan’ M dan N yang jaraknya lebih pendek dari pada jarak elektroda AB. Bila posisi jarak elektroda AB diubah menjadi lebih besar maka tegangan listrik yang terjadi pada elektroda MN ikut berubah sesuai dengan informasi jenis batuan yang ikut terinjeksi arus listrik pada kedalaman yang lebih besar.Dengan asumsi bahwa kedalaman lapisan batuan yang bisa ditembus oleh arus listrik ini sama dengan separuh dari jarak AB yang biasa disebut AB/2 (bila digunakan arus listrik DC murni), maka diperkirakan pengaruh dari injeksi aliran arus listrik ini berbentuk setengah bola dengan jari-jari AB/2.
suatu harga tahanan jenis semu (‘Apparent Resistivity’). Disebut tahanan jenis semu karena tahanan jenis yang terhitung tersebut merupakan gabungan dari banyak lapisan batuan di bawah permukaan yang dilalui arus listrik.
Bila satu set hasil pengukuran tahanan jenis semu dari jarak AB terpendek sampai yang terpanjang tersebut digambarkan pada grafik logaritma ganda dengan jarak AB/2 sebagai sumbu-X dan tahanan jenis semu sebagai sumbu Y, maka akan didapat suatu bentuk kurva data geolistrik. Dari kurva data tersebut bisa dihitung dan diduga sifat lapisan batuan di bawah permukaan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Geolistrik salah satu metode dalam geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi. Pendeteksian di atas permukaan meliputi pengukuran medan potensial, arus, dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus ke dalam bumi. Metode geolistrik yang terkenal : metode Potensial Diri (SP), arus telluric, magnetotelluric, elektromagnetik, IP (Polarization), dan resistivitas (tahanan jenis) (Reynolds, 1997).Metode geolistrik resistivitas merupakan metode geolistrik yang mempelajari sifat resistivitas (tahanan jenis) listrik dari lapisan batuan di dalam bumi (Hendrajaya dan Idam, 1990). Pada metode arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua buah elektroda arus dan dilakukan pengukuran beda potensial melalui dua buah elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik akan dapat dihitung variasi harga resistivitas pada lapisan permukaan bumi di bawah titik ukur (Sounding point) (Apparao, 1997). Pada metode ini dikenal banyak konfigurasi elektroda, diantaranya yang sering digunakan adalah: konfigurasi Wenner, konfigurasi Schlumberger, konfigurasi Wenner-Schlumberger, konfigurasi Dipol-dipol, Rectangle Line Source dan sistem gradien 3 titik (Hendrajaya dan Idam, 1990).
Metode geolistrik resistivitas (tahanan jenis) adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya.
Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektrode arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektrode potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.
Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana material-materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.
Kegunaan Geolistrik
BAB III PEMBAHASAN
Pada bahasan ini kita akan memahami konsep fisika yang terlibat pada metode tahanan jenis bawah permukaan tanah. Tentunya kita tahu bahwa batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat listrik. Sifat listrik batuan maupun mineral terdiri atas potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Konduktivitas listrik adalah sifat yang paling dominan dibandingkan yang lainnya.
Arus listrik dapat mengalir pada batuan mineral melalui 3 cara yaitu
1. Konduksi elektronik
Konduksi elektronik merupakan aliran elektron bebas yang terdapat pada batuan maupun mineral. Karena pada batuan/ mineral ini terdapat banyak elektron bebas didalamnya sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/ mineral oleh elektron bebas. 2. Elektrolitik
Konduksi elektrolitik terjadi ketika pori – pori batuan atau mineral yang terisi oleh fluida elektrolitik, dimana aliran muatan terjadi melalui aliran aliran ion elektrolit. Intinya adalah arus listrik dibawa oleh ion ion elektrolit.
3. Dielektrik
Konduksi dielektrik terjadi bila batuan atau mineral berperan sebagai dielektrik ketika dialiri arus sehingga terjadi polarisasi pada batuan ataupun mineral tersebut. Konduktivitas listrik ( σ kebalikan dari resistivitas ) bergantung pada porositas batuan dan mobilitas dari air ( atau fluida lainnya ) untuk melewati ruang berpori ( bergantung pada sifat mobilitas ionik dan konsentrasi larutan, viskositas ( )ɳ
Tabel 1. Sumber batuan dan jenis anomalinya
Pada eksplorasi kondisi bawah permukaan tanah terdapat berbagai macam metode, salah satunya adalah metode geolistrik. Dengan metode geolistrik, kita dapat menyelidiki sifat aliran listrik didalam bumi kemudian mengukur respon berupa beda potensial, arus listrik, dan medan elektromagnetik ( baik yang alami maupun injeksi ). Metode tahanan jenis ( resistivitas ) menggunakan sumber arus listrik. Arus listrik diinjeksikan ke tanah melalui elektroda elektroda arus. Pengukuran beda potensial dilakukan dengan menggunakan elektroda potensial yang ditancapkan pada tanah di daerah sekitar tempat arus listrik diinjeksikan.
Konsep Resistivitas Semu
Terdapat beberapa macam susunan/ konfigurasi elektroda untuk akuisisi data pada resistivitas. Secara umum konfigurasi elektroda pada akuisisi data adalah
(Gambar III.1. Konfigurasi elektroda pada akuisisi data)
Nilai ( apparent resistivity ) dapat diperoleh dengan menggunakan hubungan :
Dengan adalah beda potensial antara titik M dan N, I adalah arus, dan K adalah faktor konfigurasi yang bernilai :
Beberapa macam konfigurasi yang telah ada antara lain konfigurasi Wenner, Schlumberger, pole – dipole, dipole – dipole, dan sebagainya. Penggunaan konfigurasi – konfigurasi tersebut memiliki keunggulan dan kelemahan masing masing bergantung pada keperluan pengguna. Sebagai contoh, konfigurasi wenner paling baik digunakan untuk keperluan lateral mapping, sedangkan konigurasi Schlumberger biasanya digunakan untuk keperluan vertical sounding.
Konfigurasi
mengetahui nilai ketebalan dan tahanan jenis batuan di bawah permukaan. Metoda geolistrik konfigurasi Schlumberger merupakan metoda favorit yang banyak digunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan dengan biaya survei yang relatif murah.
Umumnya lapisan batuan tidak mempunyai sifat homogen sempurna, seperti yang dipersyaratkan pada pengukuran geolistrik. Untuk posisi lapisan batuan yang terletak dekat dengan permukaan tanah akan sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran tegangan dan ini akan membuat data geolistrik menjadi menyimpang dari nilai sebenarnya. Yang dapat mempengaruhi homogenitas lapisan batuan adalah fragmen batuan lain yang menyisip pada lapisan, faktor ketidakseragaman dari pelapukan batuan induk, material yang terkandung pada jalan, genangan air setempat, perpipaan dari bahan logam yang bisa menghantar arus listrik, pagar kawat yang terhubung ke tanah dsbnya.
‘Spontaneous Potential’ yaitu tegangan listrik alami yang umumnya terdapat pada lapisan batuan disebabkan oleh adanya larutan penghantar yang secara kimiawi menimbulkan perbedaan tegangan pada mineral-mineral dari lapisan batuan yang berbeda juga akan menyebabkan ketidak-homogenan lapisan batuan. Perbedaan tegangan listrik ini umumnya relatif kecil, tetapi bila digunakan konfigurasi Schlumberger dengan jarak elektroda AB yang panjang dan jarak MN yang relatif pendek, maka ada kemungkinan tegangan listrik alami tersebut ikut menyumbang pada hasil pengukuran tegangan listrik pada elektroda MN, sehingga data yang terukur menjadi kurang benar.
Konfigurasi Wenner
Konfigurasi Wenner
Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil.
Sedangkan kelemahannya adalah tidak bisa mendeteksi homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Data yang didapat dari cara konfigurasi Wenner, sangat sulit untuk menghilangkan factor non homogenitas batuan, sehingga hasil perhitungan menjadi kurang akurat.
Konfigurasi Schlumberger
Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecil-kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak lebih besar dari 1/5 jarak AB.
Konfigurasi Schlumberger
Kelemahan dari konfigurasi Schlumberger ini adalah pembacaan tegangan pada elektroda MN adalah lebih kecil terutama ketika jarak AB yang relatif jauh, sehingga diperlukan alat ukur multimeter yang mempunyai karakteristik ‘high impedance’ dengan akurasi tinggi yaitu yang bisa mendisplay tegangan minimal 4 digit atau 2 digit di belakang koma. Atau dengan cara lain diperlukan peralatan pengirim arus yang mempunyai tegangan listrik DC yang sangat tinggi.
membandingkan nilai resistivitas semu ketika terjadi perubahan jarak elektroda MN/2.
Agar pembacaan tegangan pada elektroda MN bisa dipercaya, maka ketika jarak AB relatif besar hendaknya jarak elektroda MN juga diperbesar. Pertimbangan perubahan jarak elektroda MN terhadap jarak elektroda AB yaitu ketika pembacaan tegangan listrik pada multimeter sudah demikian kecil, misalnya 1.0 milliVolt.
Umumnya perubahan jarak MN bisa dilakukan bila telah tercapai perbandingan antara jarak MN berbanding jarak AB = 1 : 20. Perbandingan yang lebih kecil misalnya 1 : 50 bisa dilakukan bila mempunyai alat utama pengirim arus yang mempunyai keluaran tegangan listrik DC sangat besar, katakanlah 1000 Volt atau lebih, sehingga beda tegangan yang terukur pada elektroda MN tidak lebih kecil dari 1.0 milliVolt.
Parameter yang diukur :
1. Jarak antara stasiun dengan elektroda-elektroda (AB/2 dan MN/2) 2. Arus (I)
3. Beda Potensial (∆ V) Parameter yang dihitung : 1. Tahanan jenis (R) 2. Faktor geometrik (K) 3. Tahanan jenis semu (ρ )
Kurva Baku
Kurva Bantu, terdiri dari tipe H, A, K dan Q Kurva Lapangan
Untuk mengetahui jenis kurva bantu yang akan dipakai, perlu diketahui bentuk umum masing-masing kurva lapangannya.
Kurva bantu H, menunjukan harga ρ minimum dan adanya variasi 3 lapisan
dengan ρ1 > ρ2 < ρ3.
Kurva bantu A, menunjukkan pertambahan harga ρ dan variasi lapisan
dengan ρ1 < ρ2 < ρ3.
Kurva bantu, K menunjukan harga ρ maksimum dan variasi lapisan dengan
ρ1 < ρ2 > ρ3.
Kurva bantu Q, menunjukan penurunan harga ρ yang seragam : ρ1 > ρ2 > ρ3
Buat kurva lapangan dari titik-titik tersebut secara smooth (tidak selalu harus melalui titik-titik tersebut, untuk itu perlu dilihat penyebaran titik-titiknya secara keseluruhan).
Pilih kurva Bantu apa saja yang sesuai dengan setiap bentukan kurva lapangan.
Letakkan kurva lapangan diatas kurva baku, cari nilai P1 merupakan kedudukan :
d1’,ρ1’ (kedalaman terukur, tahanan jenis terukur) d1’ = kedalaman lapisan perama = sebagai absis ρ1 = tahanan jenis lapisan pertama = sebagai ordinat
Pindahlah kurva lapangan dan letakkan diatas tipe kurva Bantu pertama yang telah ditentukan. Tarik garis putus-putus sesuai dengan harga ρ1/ρ2 pada kurva Bantu tersebut. Garis putus-putus sebagai kurva Bantu ini merupakan tempat kedudukan P2. Kembalikan kurva lapangan diatas kurva baku, geser kurva lapangan berikutnya sedemikian sehingga kurva baku pertama melalui pusat kurva baku. Tentukan nilai ρ3/ρ2serta plot titik P2. (catatan : posisi sumbu-sumbunya harus sejajar dengan sumbu-sumbu pada kurva Bantu)
Dari P2 dapat ditentukan d2’, ρ2’
Titik pusat P3, koordinat d3’, ρ3’ dan nilai kurva Bantu selanjutnya dapat dicari dengan jalan yang sama.
Koreksi Kedalaman
Untuk titik-titik pusat (Pn) yang terletak pada kurva bantu tipe H, tidak perlu dikoreksi.
(Gambar III.3 Contoh Kurva Bantu) Titik P1, tidak perlu dikoreksi
Titik P2, tidak perlu dikoreksi karena terletakpada kurva Bantu tipe H
BAB IV KESIMPULAN
- Geolistrik salah satu metode dalam geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi
- Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. - Geolistrik digunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan
bawah permukaan sampai kedalaman sekitar 300 m sangat berguna untuk mengetahui kemungkinan adanya lapisan akifer yaitu lapisan batuan yang merupakan lapisan pembawa air
DAFTAR PUSTAKA
1. Loke, M.H., “Electrical Imaging Surveys for Environmental and Engineering Studies, 7A practical guide to 2-D and 3-D surveys”, Penang – Malaysia, 1999. 2. Schon, J.H., “Physical Properties of Rocks, Fundamentals and Principles of Petrophysics”. Institute of Aplied Geophysics, Leoben, Austria, 1996. . 3. Telford. W.M.., Sheriff, R.E., Geldart, L.P., “Applied Geophysics”, 2
Cambridge University Press. 1990.
