BAB I PENDAHULUAN 1.1 . Latar Belakang
Geofisika merupakan ilmu yang sangat erat kaitannya dengan prinsip-prinsip fisika. Diantaranya adalah pemanfaatan hukum Biot-Savart pada interaksi medan magnet terhadap konduktivitas lapisan tertentu dibawah permukaan bumi. Adanya anomali menyebabkan munculnya variasi konduktivitas terhadap perubahan komponen-komponen medan magnet.
Perubahan-perubahan komponen medan tersebut dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan bumi. Oleh karena itu , Metode elektromagnetik merupakan salah satu metode dalam eksplorasi geofisika yang umumnya digunakan untuk pencarian bahan-bahan yang memiliki sifat konduktif yang tinggi . Metode elektromagnetik sangat berguna dan praktis karena data dapat diperoleh dengan cepat untuk daerah yang luas sekalipun. Survei elektromagnetik tidak memerlukan elektroda yang ditancapkan ke tanah seperti pada survei resistivitas. Gelombang elektromagnetik yang ada di alam baik yang berasa dari lapisan ionosfer, gelombang radio komunikasi militer, dan gelombang elektromagnetik yang di kontrol sumbernya oleh manusia diyakini akan merambat ke bawah permukaan bumi dan menginduksi material konduktif sehingga menghasilkan gelombang elektromagnetik sekunder, ini merupakan prinsip dasar kerja metode elektromagnetik
Salah satunya adalah metode Turam, metode Turam merupakan salah satu metode aktif dimana daerah yang diobservasi akan dibangkitkan medan magnet oleh seperangkat koil pemancar dan penerima yang terintegrasi dalam compensating network.
1.2 Rumusan Masalah
Dengan latar belakang tersebut di atas, dibuat dua rumusan masalah sebagai berikut : 1. Apa saja konsep dasar dalam metode elektromagnetik turam ?
2. Bagaimana cara akuisisi data dalam metode elektromagnetik turam secara umum? 3. Bagaimana Prosesing dan interpretasinya ?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari ditulisnya makalah ini adalah untuk menginformasikan kepada pembaca tentang konsep dasar metode geofisika elektromagnetik turam , serta cara akuisisi datanya secara umum
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Basic Concept
Pada umumnya metode geofisika dibagi menjadi 2 macam yaitu metode aktif dan metode pasif. Pada metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan sendiri kemudian mengukur respon yang dilakukan oleh bumi, sedangkan pada metode pasif dilakukan pengukuran dengan menggunakan medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Medan alami disini dapat berupa radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan medan elektromagnetik bumi serta radioaktivitas bumi. Kemudian medan buatan ini dapat berupa ledakan dinamit atau pemberian getaran kepermukaan bumi melalui besi, pemberian arus listrik kedalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya. Bermacam-macam metode geofisika yang digunakan untuk identifikasi bawah permukaan bumi, misalnya metode geolistrik, seismik, gravitasi, radar, polarisasi terinduksi, potensial diri, magntik dan elektromagnetik.
Dalam hal ini lebih di signifikasikan dalam pembelajaran metode elektromagnetik. Metode ini biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan yang terjadi pada komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dapat dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja membangkitkan medan elektromagnetik didaerah sekitar observasi, pengukuran ini disebut sebagai teknik pengukuran aktif. Contohnya adalah metode Turam Elektromagnetik, akan tetapi pada dasarnya metode ini kurang praktis digunakan dan daerah observasi dibatasi oleh besarnya sumber yang dibuat pada survei pengukuran. (Suprihatin, 2011).
Metode Turam lebih diklasifikasikan dalam observasi eksplorasi mineral, seperti singkapan sulfida, uranium dan lain sebagainya. Medan elektromagnetik yang berupa gelombang elektromagnetik berasal dari interaksi medan listrik dan medan magnet.
Ketika sebuah gelombang berjalan mencapai suatu bidang batas atau bidang antarmuka pada dua daerah yang berbeda, maka sebagian dari gelombang tersebut akan dipantulkan dan sebagian lainnya lagi akan diteruskan. Basarnya gelombang yang diteruskan atau yang dipantulkan ditentukan dari konstanta kedua daerah yang saling berbatasan tersebut.
Bagan 1 refleksi dan transmisi gelombang elektromagnetik
Besarnya gelombang elektromagnetik datang dirumuskan:
Besarnya gelombang elektromagnetik yang dipantulkan dirumuskan:
Sedangkan pada gelombang elektromagnetik yang diteruskan dirumuskan:
Perlu diingat bahwa ketika suatu gelombang elektro magnetik menumbuk suatu material, maka gelombang tersebut akan mengalami pergerakan sejajar dan tegak lurus terhadap materi yang ditumbuk.
Bagan 2 tampilan saat pengambilan data saat dilapangan dengan metode turam
Bagan 2 menunjukan gambaran kasar dari survey dengan metode turam. Transmiternya terdiri dari kotak segiempat besar dengan panjang kawat sekitar 600m-1200m yang membawa satu atau lebih arus AC dengan frekuensi antara 100Hz sampai 2000 Hz. Arus ini diberikan oleh motor generator. Pengukuran dilakukan sepanjang garis lintang tegak lurus terhadap sisi kotak dengan menggunakan 2 koil receiver yang terpisah oleh jarak yang telah ditentukan (umumnya antara 30m-120m). medan gradient kuat dekat dengan arus sumber mencegah untuk pembacaan pada jarak kurang dari 120m dengan kotak. Untuk jarak yang lebih besar (>600m dari kotak), sinyal rendah ke rasio noise dikarenakan oleh sinyal yang mencegah pembacaan.
Saat ini system pengukuran untuk komponen vertical menggunakan medan magnet Hz meskipun pada prakteknya komponen horizontal Hx atau Hy telah diukur. Pengukuran dilakukan untuk mencari FSR dan beda fase antara dua buah koil. Field strength ratio (FSR) merupakan perbandingan amplitude pada medan dalam dua kumparan (coils), sedangkan perbedaan beda fase merupakan perbedaan sudut fase pada medan dalam dua kumparan (coils).
Bagan 3 FSR dan beda fase dari medan magnet vertikal dan horisontal
2.3Konsep metode turam
Sistem Turam adalah keterangan/fakta yang tepat untuk menganalisis dengan lembaran semi tak hingga, saat sumber sudah dipastikan dan mutual induktansi telah efektif antara dua kabel panjang parallel, puncak dari konduktor dan sisi dekat dari putaran pengirim. Saat panjang kabel sama, keduanya = , dimana lebih besar dari pemisahan antara kabel-kabel secara sederhana membentuk:
Pada pengukuran Turam, bentuk komponen adalah normal dan komponen vertikal dibentuk dari pengurangan perbandingan, saat dua gulungan dan kuadratur adalah berbeda pada bentuk sudut antara dua gulungan. Sehingga kita mengukur total daerah vertikal pada
dua gulungan, dan ,pada perbandingan:
=
Dan perbedaan bentuk sudut , . Untuk bentuk komponen dengan area yang bervariasi diberikan ;
Selanjutnya,
setelah disusun ulang, pengabaian syarat pada ( dan mengambil x dengan bentuk x/c=x kita mendapat
Rumus diatas dapat ditulis dalam bentuk lebih sederhana jika kita mengasumsikan
dan ,jadi dan
Untuk perbandingan R/p perkiraan persamaannya;
Pada sistem turam, bagaimanapun mengukur perbedaan bentuk antara dua gulungan penerima dari komponen imajinair. Jadi masing-masing bentuk sudut mungkin ditemukan dari perbandingan imajinair dan bagian real dari Hz untuk setiap gulungan penerima dimana
Dimana, Persamaan untuk sudut adalah lebih sederhana jika kita mempunyai
kita dapat menulis
Ciri khas dari Turam adalah sedikit asimetri dikarenakan oleh lokasi kabel pemancar. Hal tersebut memungkinkan sebuah gagasan panjang lateral dari konduktor dengan cara mengeluarkan garis melintang yang sama sebanyak dua kali, dimana kabel ditempatkan pada arah berlawanan dari kondutor dan tidak ada perbedaan penempatan antara ujung positif. Untuk mengurangi rasio dapat diperoleh dengan memisahkan pembacaan rasio field dengan normal rasio pada tiap stasiun. Nilai dari Φ = ∑∆Φ dapat ditemukan dengan memasukkan pembacaan fasa suksesif dan dengan memasukkan kebalikan dari lokasi rear koil. Total nila field pada baris yang sama dapat ditemukan dari rasio V/RR; misalnya, V300 =V 200/RR250 = 1·00 / 1·01 = 0·99,V400 = V300 /RR350,etc. Komponen riil dan imaginer dikalkulasikan dari R = V cos Φ dan I = V sin Φ berturut – turut, dimana Φ adalah sesuai dengan nilai ∑∆Φ untuk setiap V. dengan catatan R selalu positif sementara I bisa positif ataupun negatif.
Metode Turam memberitahu kita banyak informasi yang berguna saat kedua komponen real dan imajiner diukur, sehingga diperoleh hasil yang seimbang dari proses tersebut. Sebagai tambahan permasalahan mekanik untuk panjang kabel, yang diperlukan unit pemberi ganti tidak dipergunakan dalam metode ini.
2.4 Pemodelan sederhana dalam penerapan metode turam
Aplikasi persamaan Maxwell untuk turam untuk konductivitas yang tidak homogeny di bumi adalah sulit. Sehingga perhitungan menggunakan asumsi:
1. Konduktivitas yang tidak homogeny mempunya panjang strike (sasaran) tak terhingga (2 dimensi), artinya properti elektromagnetik dari kebanyakan yang tidak homogeny dapat diperoleh hanya tegak lurus terhadap “strike (sasaran)” dengan kata lain arah garis “strike” sepanjang sumbu y.
2. Pengiriman yang tak terhingga merupakan pendekatan dari arus parallel yang tak terhingga dengan arah strike. Hal ini penting untuk mencatat ketika menggunakan model garis bengkok (kurva)untuk memprediksi respon dari turam.
Pada pengolahan data mengindifikasikan bahwa pengaruh dari sisi jarak pada kotak pada model kurva adalah relative kecil, sehingga dapat diabaikan. Pendapat yang rasional antara medan dan teori garis kurva turam diharapkan jika panjang dari conductive yang tidak
homogen adalah lebih besar dari satu setengah dari sisi panjang pada kotak dan pengukuran hanya dapat dilakuakn disepanjang garis tengah ketiga pada sisi panjang.
Solusi perhitungan pada persamaan Maxwell menggunakan pendekatan secara tehnik perhitungan yang dijelaskan melalui swift. Ini merupakan suatu program perhitungan medan gelombang EM untuk arus garis yang tak terhingga pada geologi struktur dua dimensi dengan strike parallel terhadap arah arus garis yang telah ditetapkan dari Geoscience Incorporated of Cambridge, Massachusetts.
Bagan 4 model konduktor dalam bumi
Untuk outputnya, pada pengukuran spesifik menunjukan bahwa ketiga komponen bidang EM tidak nol., medan elektrik yang pararel searah dengan strike (Ey) dan medan magnet yang tegak lurus terhadap arah strike (Hx, Hz). Kurva turam diperoleh dengan menyisipkan pengukuran pertama dan kemudian menghitung FSR dan beda fase seperti yang dirumuskan pada bagan 2 dan 3 yang terlihat . FSR didefinisikan oleh Hz1 / Hz2 dimana Hz1 dan Hz2 adalah besar dari medan magnet vertical pada receiver 1 dan 2. Pada definisi ini diasumsikan bahwa receiver2 dekat dengan salah satu sumber. Perbedaan fase untuk untuk Hz didefinisikan oleh Z1 dan Z2 dimana Z1 dan Z2 adalah fase vertical pada receiver posisi 1 dan posisi 2. 1/FSR beberapa penulis seperti bosscart dan duckworth menyatakan bahwa perhitungan berkebalikan dengan definisinya. Perbedaan fase ini juga berkebalikan dengan tanda aljabar. Dalam definisi ini dipilih yang jauh dari sumber
Bagan 5 perbandingan kurva normalised dengan unnormalised untuk kedua-duanya vertikal dan horisontal 1/FSR
FSR dan perbedaan fase garis kurva dihitung menggunakan medan magnet total. Tetapi kurva FSR dapat berkurang. Pengurangan garis kurva bengkok diperoleh dari pengambilan nilai FSR (1/FSR) pada partisipasi titik. Pengurangan ini merupakan keuntungan dari perpindahan gradient medan magnet dari garis kurva FSR dan 1/FSR. Gambar 2.4 adalah suatu perbandingan kurva normalised dengan kurva unnormalised untuk kedua-duanya horisontal dan vertical 1/FSR.
Dyke (Tanggul/pematang) di bawah permukaan tanah vertikal
Puncak komponen vertikal dan titik modulasi pembengkokan komponen horisontal dari FSR dapat digunakan untuk menandai adanya poros konduktor. Bagaimanapun,puncak_ maupun titik modulasi pembengkokan terjadi secara langsung di atas konduktor. Posisi puncak komponen vertical dari FSR dipindah-pindah 50 sampai 60 meter menjauh dari sumber sedang titik modulasi pembengkokan komponen yang horisontal FSR digeser sekitar 10 meter ke arah sumber. Karena suatu separasi kumparan tetap, peningkatan pergeseran ini ketika dyke-source separasi dikurangi. Di dalam bidang, suatu separasi pengulangan konduktor khas bervariasi antar 250 m dan 350 m, yang mana adalah kira-kira dua kali lebih jarak dipilih untuk kebanyakan dari kurva model ini. sebagai konsekwensinya, pergeseran di
atas puncak dan titik modulasi pembengkokan adalah lebih sedikit ditekankan. Model Studi juga telah menunjukkan bahwa pergeseran dikurangi dapat diharapkan untuk frekwensi yang lebih tinggi dan separasi coil lebih pendek.
Jika separasi coil dibagi dua(yaitu., pembacaan diambil berselang-seling 30,5 meter sebagai ganti 61 meter), kemudian nilai FSR untuk suatu separasi coil 61 m dapat diperoleh dari yang 30,5 m pembacaan dengan perkalian keduanya 30,5 m membaca. Tahap Diference dapat diperoleh dengan menambahkan beda fase keduanya pada 30,5 m. hasil ini adalah tepat dan telah dibuktikan pada penggunaan kurva model. Haruslah dicatat, bagaimanapun, bahwa di dalam sistim medan maknit, dua hasil ini akan berbeda oleh karena adanya noise pada lapisan tanah. Perbandingan kekuatan Bidang (FSR) Dan Beda fase berkurang dengan penurun separasi coil. Oleh karena itu signal untuk perbandingan noise tergantung pada separasi coil.
Bagan 6 perbandingan kekuatan bidang (FSR) dan beda fase berkurang dengan penurunan separasi coil
Gambar di atas menunjukan kurva turam yang dihasilkan dengan separasi coil 61 m dan 30,5 m. Suatu penurunan pergeseran puncak keganjilan sehubungan dengan poros konduktor adalah jelas dengan separasi coil yang lebih kecil.
Kelebihan Turam dibanding metode survey elektromagnetik yang lain • Area survey luas, sehingga kemungkinan pengamatan lebih detail
• Spasi receiver coils yang besar, sehingga dapat menembus kedalaman yang lebih dalam
• Penurunan konduktivitas Host-Rock dan overburden effect, karena pemancar dan penerima diparalel
• Indikasi target dip konsisten
• Tidak diperlukan konversi pembacaan beda fase dan rasio amplitudo, karena akan selalu nol dan konstan kecuali jika terdapat anomali
Alat – alat yang digunakan dalam turam : Kompensator Turam
2 Koil Penerima Sumber Arus Kabel Panjang Scintrex – dhp
Bagan 7 kompensator turam ,koil, scintrex dhp 2.2 Processing Metode TURAM
Sebagai Contohnya maka digunakan studi kasus yang Lokasi observasi dilakukan di daerah Galena Hill Area, Yukon Territory.Toronto, Ontario. Pada bulan september 1962 oleh perusahaan KPO Group. Studi kasus yang diambil pada pembahasan metode Turam kali ini adalah laporan survei elektromagnetik metode Turam pada tahun 1962 oleh Silver Titan Mines ltd. Informasi survei lapangan yang didapatkan pada studi kasus ini diantaranya :
Bagan 8 daerah survei lapangan
Prosedur Lapangan
Peralatan yang digunakan adalah Unit Turam tipe A.B.E.M 1182 dengan komposisi 2 koil horizontal pencari yang dipisahkan dengan jarak 100 kaki (30,4 meter) yang bertugas untuk merekam distorsi dari perubahan medan magnet yang dibangkitkan oleh arus bolak-balik pada kabel yang tertanam pada daerah survei tersebut. Pembacaan yang dilakukan dengan plot jarak dari pusat pemancar sebesar 100 kaki (30,48 meter).
Survei lapangan dilakukan dengan menggunakan metode turam untuk mencari anomali bawah permukaan bumi dengan desain survei secara umum yaitu:
Bagan 9 desain survei secara umum
Karakteristik dari lapangan observasi tersebut diketahui dengan menempatkan sepasang koil penerima (SE-77F), sumber tegangan terhubung dengan kablel pada setiap koilnya. Besarnya dapat diketahui dengan perbandingan rasio serta beda fase hantaran listrik pada permukaan vertikal setiap koil. Luasan daerah yang diobservasi mencapai 3 mil.
Studi kasus metode Turam yang diambil kali ini adalah lokasi yang menjadi klaim dari suatu perusahaan pada Grup KPO (pada gambar 2). Secara regional, struktur geologi pada daerah observasi ini terletak dibawah formasi Precambrian yang terbagi menjadi tiga komponen utama, dimana:
Upper Schist : terdiri dari batuan mika, batuan kapur, dan kuarsa. Central Quartzites : kuarsit dengan ciri-ciri berwarna biru, abu-abu,
dan putih
Lower Schist : terdiri dari schist yang tebal
Formasi Precambrian ini diketahui memiliki strike ke arah timur-barat dan dip 20o -40o ke selatan. Informasi geologi sangat penting diketahui mengingat pada informasi struktur geologi kemudian dapat diketahui lokasi lapisan mineral terkonsentrasi. Terutama dengan keterkaitan adanya patahan pada daerah survei studi kasus ini.
Terjadinya mineral tidak lepas kaitannya dengan aktivitas pergerakan lempeng dan gunung api. Celah-celah akibat aktivitas lempeng bumi yang kemudian diisi oleh material lava membentuk dyke dan sill. Demikian pada studi kasus ini, mineralisasi diduga berada pada komponen Central Quartzites dimana terdapat urat patahan yang cenderung curam ke arah selatan. Konsentrasi mineral ditemukan pada sebelumnya adalah pirit, siderit, sfalerit, dan galena. Galena kaya akan perak sehingga pada laporan ini diharapkan ada anomali konduktivitas dari galena pada Galena Hill, Yukon Territory.
Anomali konduktivitas terlihat di beberapa titi k observasi yang seluas 3 mil (sekitar 4,82 kilometer) dari intensitas lemah-sedang yaitu pada line 124+00E dan 128+00E (gambar 3).
4.2 Interpretasi Data dari Studi Kasus Metode Turam
Hasil dari studi kasus di Galena Hill , Yukon Territory, Ontario dapat dilihat pada gambar 3. Simbol menunjukkan bahwa terdapat anomali yang kuat,sedangkan garis
yang adalah patahan berdasarkan struktur geologi. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa pada titik lokasi 124+00E dan 128+00E cocok untuk dilakukan observasi lebih lanjut yaitu dengan drilling.
Bagan 10 hasil survei elektromagnetik metode turam
Skala yang ditunjukkan seperti L-124+00E menunjukkan bahwa L adalah line, 124+00E adalah skala dari desain survei. “124+00”E adalah 124o persis dari arah timur lokasi survei.
Kuantitas survei dengan metode Turam
Bagan 11 kurva FSR dan beda fase (garis lurus untuk FSR dan garis putus-putus untuk beda fase)
Rasio kuat medan (FSR) dan beda fase (Phase Difference ) dapat dirumus-kan dengan persamaan matematis,
(Spasi koil vertikal)
Dimana Hz1 dan Hz2 adalah medan magnetik yang diter ima oleh masing-masing koil yang dipisahkan oleh jarak 100 kaki pada studi kasus ini.
Dapat diilustrasikan sebagai berikut;
Apabila tidak terdapat konduktivitas di bawah permukaan bumi maka respon beda fase yang didapatkan adalah nol. Namun yang terlihat pada gambar 5 bahwa tidak ada beda fase yang bernilai nol untuk titik lokasi 124+00E dan 128+00E. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dengan hasil survei elektromagnetik metode Turam pada titik lokasi 124+00E dan 128+00E terlihat amplitudo yang dominan dibandingkan respon FSR dari titik lokasi lain.
1/FSR dan FSR
Survei elektromagnetik dengan metode Turam selalu disertai dengan inverse dari FSR yaitu 1/FSR dimana digunakan ketika koil penerima dipisahkan pada jarak yang jauh. Selain itu juga untuk lebih teliti terhadap kemungkinan dyke yang arahnya vertikal seperti gambar dibawah ini,
Gambar 6. Contoh lapisan bawah permukaan bumi yang deposit mineral memiliki arah Hubungan FSR terhadap kedalaman dan dip
Field Strength Ratio digambarkan dalam bentuk kurva. Respon medan magnetik ini memiliki beragam informasi diantaranya adalah kedalaman lapisan konduktor dan arah strike. Jika terdapat anomali konduktivitas maka dip dari lapisan mineral tersebut dapat diperhitungkan seperti penjelasan gambar dibawah ini,
Gambar 7. Dip dari lapisan mineral dapat diketahui dengan landai/curamnya puncak kurva dari Field Strength Ratio
Kurva FSR menunjukkan fungsi dari kedalaman dan konduktivitas dengan persilangan antara sudut dip dari peak dan slope dari kurva FSR. Pada Telford (1990) dijelaskan bahwa kedalaman dari lapisan mineral dapat dicari dengan hubungan
z=k l sinα seperti pada gambar 8. .
Gambar 8. Kedalaman dapat diketahui dengan interpolasi sudut dip dengan dip-angle system
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Sistem Turam adalah keterangan/fakta yang tepat untuk menganalisis dengan lembaran semi tak hingga, saat sumber sudah dipastikan dan mutual induktansi telah efektif antara dua kabel panjang parallel, puncak dari konduktor dan sisi dekat dari putaran pengirim.
Pada pengukuran Turam, bentuk komponen adalah normal dan komponen vertikal dibentuk dari pengurangan perbandingan saat dua gulungan dan kuadratur adalah berbeda pada bentuk sudut antara dua gulungan. Pada sistem turam, bagaimanapun mengukur perbedaan bentuk antara dua gulungan penerima dari komponen imajinair
Metode Turam memberitahu kita banyak informasi yang berguna saat kedua komponen real dan imajiner diukur, sehingga diperoleh hasil yang seimbang dari proses tersebut. Sebagai tambahan permasalahan mekanik untuk panjang kabel, yang diperlukan unit pemberi ganti tidak dipergunakan dalam metode ini.
4.2 Saran
Untuk kedepannya diharapkan metode turam ini lebih banyak diterapkan dalam survey elektromagnetik, metode ini sebenarnya sangat bagus dan kompleks dibanding metode elektromagnetik lainnya seperti AMT , MT , CSAMT hanya saja kurang populer
Daftar Pustaka
