(Studi Kasus di Desa Pacekelan Kecamatan Purworejo Kabupaten Purworejo Jawa Tengah)
SKRIPSI
Diajukan Dalam Rangka Menyelesaikan Study Strata I Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Disusun Oleh :
Nama : Dwi Umi Widy Astuti NIM : 4250401010
Jurusan/Prodi: Fisika/Fisika S1
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
ii
PERSETUJUAN PEMBIMBING
Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan kesidang ujian skripsi Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.
Semarang, 26 Agustus 2006
Pembimbing I Pembimbing II
Drs. M. Aryono Adhi, M.Si Drs. Sunyoto Eko Nugroho, M.Si
iii
PENGESAHAN KELULUSAN
Skripsi ini telah diujikan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang pada :
Hari : Tanggal :
Panitia Ujian
Ketua, Sekretaris
Drs. Kasmadi Imam S, M.S. Drs. M. Sukisno, M.Si
NIP 130781011 NIP 130529522
Penguji I, Penguji II
Dr. Supriadi Rustad Drs. M. Aryono Adhi, M.Si
NIP. 131695157 NIP. 132150462
Penguji III,
Drs. Sunyoto Eko Nugroho, M.Si
iv
PERNYATAAN
Saya menyatakan bahwa yang tertulis dalam skripsi ini benar-benar hasil karya sendiri, bukan jiplakan dari karya tulis orang lain baik sebagian maupun seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.
Semarang, 26 Februari 2007
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
• Bacalah dengan menyebut nama Tuhanmu yang menciptakan
(Q.S. Al Alaq : 1) • Akal dan belajar itu seperti jiwa dan raga, tanpa raga, jiwa adalah udara
hampa, tanpa jiwa, raga adalah kerangka tanpa makna.
(Kahlil Gibran) • Kebahagian dalam hidup bukan karena kita bahagia tetapi kebahagiaan dalam
hidup adalah ketika kita bisa membuat orang lain bahagia.
PERSEMBAHAN
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis diberi kekuatan untuk menyelesaikan skripsi ini.
Dalam menyelesaikan skripsi ini tentunya penulis tidak terlepas dari bimbingan, bantuan, dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Dr. AT. Soegito, S.H.,M.M., selaku Rektor Universitas Negeri Semarang. 2. Drs. Kasmadi I.S,M.S., selaku Dekan FMIPA Universitas Negeri Semarang. 3. Drs. M. Sukisno, M.Si, selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNNES. 4. Dra. Upik Nurbaiti, selaku Dosen Wali.
5. Dr. Supriadi Rustad, selaku dosen penguji.
6. Drs. M. Aryono Adhi, M.Si, selaku dosen pembimbing I. 7. Drs. Sunyoto Eko Nugroho, M.Si, selaku dosen pembimbing II.
8. Papa Mamaku tercinta atas semua kepercayaan, cinta dan kebahagian yang selama ini menyertai setiap langkahku.
9. Adikku Lina Rustanti yang selalu berkata “SEMANGAT!” ketika aku ingin berhenti melangkah.
10. Kakakku Eko, Mba’ Cici’, si Kecil Ariel n Keluarga Besar Bp. Suyoto
vii
Wiyono, Adjie, Tepox, Warinyoh, Arisan, Mas Na2ng, Islah, n Jacky, tak ada kata yang lebih indah untuk persehabatan kita.
12. April, atas komp, kamar dan perhatiannya, Atik, Ma2h, Yanti, D-nies, Arisan, Irfan, Toro, Adji’, Bu Putih, Mba’ Na, Hera, Arint, Dsita, kalian membuatku merasa selalu muda.
13. Tmen2 LAKERS cost, HMI,UKM SDC, Mas Eko, Hnfi, Kristian, Laily, Iin, Anis, Misbah, dkk, yang membuatku selalu tersenyum.
14. Mas Wasi n Mba’ Natalie cntik, atas kesabarannya selama ini.
15. Mas Hamrowi, Mas Andi Fadllan, Mas Suga, Mas Gi’, Mas Eksan, Mas Joko, Nina Centil, Mba’ Olint, Mba’ Lulu’, Mba’ Danu, Mba’ Nining, Mba’ Nina. 16. Mas Yo2’, Mas Edy, Dik Mo2n, Dik Ayink, Cilikon, Dik Wa2n n Acong
kalian tak akan kulupakan.
Seperti Makhluk Allah yang lain, karya ilmiah ini sangat jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan, oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis mohon maaf sebesar-besarnya. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan agar tercipta karya tulis sejenis yang lebih baik.
viii SARI
Dwi Umi Widy Astuti, 2006. Pengukuran Resistivitas Untuk Menentukan Kedalaman Batuan Dasar (Basement)(Studi Kasus Desa Pacekelan Kecamatan Purworejo Kabupaten Purworejo Jawa Tengah)
Pembimbing I : Drs. M. Aryono Adhi, M.Si Pembimbing II : Drs. Sunyoto Eko Nugroho, M.Si
Metode tahanan jenis adalah salah satu dari metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode geolistrik adalah salah satu cara metode geofisika untuk mendeteksi lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kedalaman batuan dasar di Desa Pacekelan Kecamatan Purworejo Kabupaten Purworejo dengan menggunakan metode tahanan jenis (resistivitas) konfigurasi Schlumberger.
Metode tahanan jenis ini untuk mengetahui jenis pelapisan batuan didasarkan pada distribusi nilai resistivitas tiap lapisan. Pada penelitian ini yang dilakukan adalah dengan menginjeksikan arus melalui elektroda arus sehingga menimbulkan beda potensial melalui elektroda potensial. Harga tahanan jenis dapat diturunkan dari nilai arus dan beda potensial dari berbagai jarak elaktroda yang berbeda. Pada metode tahanan jenis bumi diasumsikan bersifat homogen isotropic dimana nilai tahanan jenis yang terukur bukan merupakan harga sebenarnya akan tetapi merupakan nilai tahanan jenis semu (apparent resistivitas).
Hasil dari pengukuran dilapangan berupa beda potensial dan arus dapat digunakan untuk menghitung harga resistivitas semu. Setelah diperoleh harga resistivitas semu kemudian dibuat matching curve, dalam hal ini dilakukan menggunakan perhitungan computer dengan program interpex-1D untuk mengetahui nilai resistivitas kedalaman tiap lapisan. Setelah itu nilai rsistivitas, kedalaman dan ketebalan lapisan diolah secara manual untuk mendapatkan penampang 2D. 15 titik pengukuran dibagi menjadi 4 penampang lapisan yang mewakili bentangan daerah penelitian.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tiap-tiap penampang lapisan terbagi atas tiga lapisan batuan dan batuan dasar pada daerah penelitian ditemukan pada lapisan ketiga dan memiliki nilai resistivitas >30 Ωm dengan kedalaman >50m. Batuan dasar dapat ditemukan pada tiap-tiap PAC pada lapisan ketiga, kecuali pada titik 8 jalur PAC 4 karena pada kedalaman 96,71m belum menunjukkan adanya kedalaman batuan dasar.
ix DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL... i
PERSETUJUAN PEMBIMBING... ii
PENGESAHAN KELULUSAN ... iii
PERNYATAAN... iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
SARI... viii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Alasan Pemilihan Judul... 1
B. Permasalahan ... 2
C. Penegasan Istilah... 3
D. Tujuan Penelitian ... 4
E. Manfaat Penelitian ... 4
F. Sistematika Skripsi... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
A. Sifat Listrik Batuan ... 7
x
C. Resistivitas Batuan ... 12
D. Geolistrik Metode Tahanan Jenis... 14
E. Geologi Daerah Penelitian... 16
BAB III METODE PENELITIAN ... 18
A. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 18
B. Desain Penelitian ... 22
C. Metode Analisis dan Interpretasi Data ... 24
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 26
A. Hasil Penelitian ... 26
B. Pembahasan ... 26
1. Kondisi Geologi ... 26
2. Analisis dan Interpretasi Data ... 30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 42
A. Simpulan ... 42
B. Saran... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
xi DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Variasi Rsistivitas Material Bumi (Batuan) ... 15
Tabel 3.1 Spesifikasi Naniura NRD 22 S... 23
Tabel 4.1 Interpretasi Litologi Penampang 2D PAC 1 ... 32
Tabel 4.2 Interpretasi Litologi Penampang 2D PAC 2 ... 33
Tabel 4.3 Interpretasi Litologi Penampang 2D PAC 3 ... 37
Tabel 4.4 Interpretasi Litologi Penampang 2D PAC 4 ... 38
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Silinder Konduktor... 8
Gambar 2.2 Medium Homogen Isotropik dengan Arus Listrik ... 10
Gambar 2.3 Titik arus di dalam bumi ... 12
Gambar 2.4 Penampang vertical ketika arus diinjeksikan pada permukaan yang seragam... 12
Gambar 2.5 Dua titik arus yan berlawanan polaritas di permukaan bumi ... 13
Gambar 2.6 Medium berlapis dengan variasi resistivitas ... 17
Gambar 3.1 Peta Jawa Tengah (kab. Purworejo dilingkari... 19
Gambar 3.2 Peta Kab. Purworejo (dengan lokasi penelitian di dalam lingkaran) ... 20
Gambar 3.3 Peta penentuan letak titik pengambilan data ... 22
Gambar 3.4 Skema Peralatan Pengukuran Resistivitas Konfigurasi Schlumberger ... 24
Gambar 4.1 Peta Penentuan Titik Penampang... 27
Gambar 4.2 Penampang Dua Dimensi PAC 1 ... 31
Gambar 4.3 Penampang Dua Dimensi PAC 2 ... 34
Gambar 4.3 Penampang Dua Dimensi PAC 3 ... 36
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Data Lapangan... 45
Lampiran 2 Data Hasil Pengolahan dengan Interpex-1D ... 60
Lampiran 3. Pengolahan Data Geolistrik dengan Interpex-1D konfigurasi
Schlumberger ... 105
1
Secara umum geofisika dapat diartikan sebagai suatu kajian yang terstruktur tentang fenomena alam, pengukuran dan karakterisasinya serta penggunaannya untuk pencarian sumber daya alam, khususnya ditinjau dari aspek-aspek fisika. Untuk memahami geofisika secara baik, diperlukan dasar-dasar yang kuat dalam fisika, geologi, matematika dan juga instrumentasi. Seringkali geofisika juga dianggap sebagai sekumpulan alat atau tools (misalnya metode-metode untuk eksplorasi, metode-metode untuk peramalan dan metode lainnya). Salah satu metode geofisika untuk eksplorasi adalah metode tahanan jenis yang bisa digunakan untuk menentukan kedalaman batuan dasar.
A. Alasan Pemilihan Judul
di dalam sungai tersebut terdapat kerakal, kerikil dan batu pasir. Formasi yang berumur Miosen juga tersebar di daerah perbukitan. Perselingan gunung api yang berbentuk bongkahan-bongkahan besar yang melapuk berwarna coklat kemerah-merahan melingkupi sebagian besar perbukitan desa tersebut. Litologi daerah tersebut menyebutkan bahwa dearah tersebut masih banyak terdapat patahan, ini salah satu hal yang dapat menyebabkan adanya tanah longsor. Dan hal tersebut terbukti dengan adanya tanah longsor di beberapa tempat di desa tersebut.
Laboratorium Fisika telah melakukan banyak penelitian dengan menggunakan alat geolistrik. Salah satunya adalah digunakan dalam upaya penentuan kedalaman batuan dasar (basement). Penentuan kedalaman batuan dasar dipandang perlu dilakukan gunamemberikan informasi atau data kepada pihak yang bersangkutan sebagai bahan pertimbangan dalam melakukan langkah-langkah kongkrit pembangunan.
Bermula dari semua permasalahan tersebut di atas, maka dalam skripsi ini penulis mengambil judul “PENGUKURAN RESITIVITAS UNTUK
MENENTUKAN KEDALAMAN BATUAN DASAR (BASEMENT) (Dengan studi kasus di Desa Pacekelan, Kecamatan Purworejo, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah).”
B. Permasalahan
kedalaman batuan dasar sangat diperlukan untuk informasi pembangunan agar mendapat bangunan yang baik dan kokoh. Penentuan kedalaman batuan dasar dilakukan di desa Pacekelan, kecamatan Purworejo, kabupaten Purworejo, Jawa Tengah.
C. Penegasan Istilah
Untuk menghindari penafsiran yang berbeda terhadap beberapa istilah yang digunakan, maka diperlukan penegasan sebagai berikut:
1. Geolistrik adalah alat yang digunakan dalam survey metode geofisika
yang bekerja atas prinsip aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi.
2. Metode tahanan jenis adalah suatu metode geofisika dengan
menggunakan prinsip distribusi tahanan jenis pada lapisan-lapisan bumi untuk mengetahui jenis batuannya.
3. Basement adalah batuan dasar atau batuan yang kokoh yang terdapat di
bawah permukaan tanah.
4. Peta Geologi adalah peta yang menggambarkan bentuk serta kedudukan
batuan dipermukaan bumi yang mencerminkan keadaan bawah permukaan.
5. Formasi adalah seperangkat lapisan atau strata yang memiliki ciri-ciri
D. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kedalaman batuan dasar
(basement) dengan studi kasus di Desa Pacekelan, Kecamatan Purworejo,
Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah).
E. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dengan diketahui kedalaman batuan dasar maka instansi terkait dapat mempertimbangkan langkah-langkah yang akan diambil untuk pembangunan tersebut, seperti penentuan kedalaman pasak ataupun pondasi bangunan.
2. Bangunan yang akan dihasilkan akan lebih kokoh dan dapat dihindarkan dari bahaya tanah longsor yang sering terjadi.
F. Sistematika Skripsi
Untuk mempermudah dalam menelaah skripsi ini, maka dalam penyusunannya dibuat sistematika sebagai berikut:
1. Bagian awal skripsi
Bagian ini berisi halaman judul, lembar pengesahan, sari, kata pengantar, motto dan persembahan, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar, dan daftar lampiran.
2. Bagian isi skripsi
a. Bab I Pendahuluan
Bab ini memuat alasan pemilihan judul yang melatar-belakangi masalah, permasalahan, penegasan istilah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika skripsi.
b. Bab II Landasan Teori
Bab ini terdiri dari kajian mengenai landasan teori yang mendasari penelitian.
c. Bab III Metode Penelitian
Bab ini menguraikan metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan skripsi. Metode penelitian ini meliputi; metode pengumpulan data, desain penelitian, dan metode analisis dan interpretasi data.
d. Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan
Bab ini berisi hasil-hasil penelitian dan pembahasannya. e. Bab V Penutup
Bab ini berisi tentang kesimpulan hasil penelitian dan saran-saran sebagai implikasi dari hasil penelitian.
3. Bagian akhir skripsi
6
sederhana adalah berdasarkan kejadiannya atau cara terbentuknya, menjadi tiga kelompok utama; batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorfosa. Batuan Beku merupakan batuan yang terbentuk langsung dari pembentukan magma, magma merupakan zat cair pijar yang merupakan persenyawaan silikat yang berada di bawah kondisi tekanan dan suhu yang tinggi di dalam tubuh bumi. Batuan Metamorfik merupakan batuan yang mengalami perubahan karena pengaruh bertambahnya tekanan dan temperatur. Struktur, tekstur dan komposisi batuan asal berubah menjadi batuan baru metamorfik, demikian juga mineraloginya, perubahan ini terjadi langsung dari fase padat tanpa melalui fase cair. Batuan sedimen merupakan batuan yang terjadi akibat peristiwa pembatuan atau litifikasi dari hancuran batuan lain (detritus) atau litifikasi dari hasil reaksi kimia tertentu. Litifikasi adalah proses terubahnya material lepas menjadi kompak dan keras.
dasar sangat berpengaruh terhadap kestabilan tanah terutama dalam hal pergerakan tanah. Semakin kuat batuan, semakin kecil kemungkinan pergerakan tanahnya, begitu juga sebaliknya.
Usaha eksplorasi dengan menggunakan alat geolistrik kali ini bertujuan untuk menentukan kedalaman batuan dasar (basement). Penggunaan alat tersebut tidak terlalu sulit, akan tetapi dalam pemanfaatannya juga harus diimbangi dengan pemahaman konsep atau teori yang menjadi dasar dari geolistrik yang antara lain adalah sifat listrik batuan, aliran listrik dalam bumi, resistivitas, serta asumsi-asumsi yang digunakan dalam pengukuran geolistrik.
A. Sifat listrik batuan
Aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.
a. Konduksi secara elektronik
Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga dipengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang dilewatinya. Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas (tahanan jenis).
L
Jika ditinjau silinder konduktor dengan panjang L, luas penampang A, dan resistansi R, maka dapat dirumuskan:
R = ρ
A L
di mana ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam Ωm. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistansi R dirumuskan:
R = I V
Dari kedua rumus tersebut didapatkan nilai resistivitas (ρ) sebesar : ρ =
IL VA
b. Konduksi secara elektrolitik
ρe = a
φ
-mS-nρwDi mana ρe adalah resistivitas batuan,
φ
adalah porositas, S adalahfraksi pori-pori yang berisi air, dan ρw adalah resistivitas air. Sedangkan a, m, dan n adalah konstanta. m disebut juga faktor sementasi. Untuk nilai n yang sama, Schlumberger menyarankan n = 2.
c. Konduksi secara dielektrik
Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, yaitu terjadi polarisasi saat bahan dialiri listrik.
B. Aliran listrik di dalam Bumi
Gambar 2.2 Medium Homogen Isotropik dengan arus listrik
Jika ditinjau suatu medium homogen isotropik yang dialiri arus listrik searah I (diberi medan listrik E), maka elemen arus listrik dI yang melalui elemen luas dA dengan kerapatan arus J adalah:
A d J dI = r• r
Jr = σ E (Hukum Ohm)
dengan σ adalah konduktivitas medium.
Medan listrik E adalah gradien potensial skalar:
E = -∇ V
dA
sehingga Jr = -σ∇ V
Jika di dalam medium tidak ada sumber arus, maka
I =
∫
•s
dA
J = 0
Sesuai teorema Divergensi
∫
•sehingga Hukum Kekekalan Muatan
J
Yang merupakan persamaan Laplace. Dalam koordinat bola operator Laplacian berbentuk
r2
Karena anggapan homogen isotropis, maka persamaan menjadi:
r
dengan menggunakan diferensial orde 2, maka jawaban umum persamaan Laplace untuk kasus ini adalah
V(r) = r C1
+ C2
di mana C1 dan C2 adalah konstanta sembarang. Nilai konstanta tersebut
ditentukan dengan menerapkan syarat batas yang harus dipenuhi potensial
V(r), yaitu:
V(r) = r C1
Potensial di sekitar titik arus a. Titik arus di dalam bumi
Gambar 2.3 Titik arus di dalam bumi
Arus keluar secara radial dari titik arus sehingga jumlah arus yang keluar melalui permukaan bola A dengan jari-jari r adalah
I = 4πr2 ∧
r •J
sehingga C1 = I
π ρ 4
dan V(r) =
r I
π ρ
4 atau ρ = 4πr I V
b. Titik arus di permukaan bumi
Gambar 2.4 Penampang vertical ketika arus diinjeksikan pada permukaan yang seragam.
I
equipotensial arah arus
A B
c. Dua titik arus yang berlawanan polaritasnya di permukaan bumi
Gambar 2.5 Dua titik arus berlawanan polaritas di permukaan bumi
Beda potensial yang terjadi antara MN yang diakibatkan oleh injeksi arus pada AB adalah:
ΔV = VM – VN =
yang merupakan faktor koreksi karena letak (konfigurasi) elektroda potensial dan elektroda arus.
C. Resistivitas batuan
Sehingga range resistivitas maksimum yang mungkin adalah dari 1,6 x 10-8 (perak asli) hingga 1016Ωm (belerang murni).
Konduktor biasanya didefinisikan sebagai bahan yang memiliki resistivitas kurang dari 10-8 Ωm, sedangkan isolator memiliki resistivitas lebih dari 107Ωm. Dan di antara keduanya adalah bahan semikonduktor. Di dalam konduktor berisi banyak elektron bebas dengan mobilitas yang sangat tinggi. Sedangkan pada semikonduktor, jumlah elektron bebasnya lebih sedikit. Isolator dicirikan oleh ikatan ionik sehingga elektron-elektron valensi tidak bebas bergerak.
Menurut Telford W. and Sheriff, 1982, secara umum, berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan dan mineral dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu:
9 Konduktor baik : 10-8 < ρ < 1 Ωm
9 Konduktor pertengahan : 1 < ρ < 107Ωm
9 Isolator : ρ > 107Ωm
Tabel 2.1. Variasi Material Bumi (Batuan)
D. Geolistrik Metode Tahanan Jenis
aliran listrik di dalam bumi dan cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus, dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi (buatan). Metode geofisika tersebut di antaranya; metode potensial diri, metode arus telurik, magnetotelurik, elektromagnetik, IP
(Induced Polarization), dan resistivitas(tahanan jenis).
Dari sekian banyak metode geofisika yang diterapkan dalam geolistrik, metode tahanan jenis adalah metode yang paling sering digunakan. Metode ini pada prinsipnya bekerja dengan menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi melalui dua elektroda arus sehingga menimbulkan beda potensial. Dan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda dapat digunakan untuk menurunkan variasi harga tahanan jenis lapisan di bawah titik ukur (sounding point). Metode ini lebih efektif dan cocok digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 kaki atau 1500 kaki. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman basement (batuan dasar), pencarian reservoir (tandon) air, dan eksplorasi geothermal (panas bumi).
Pada metode tahanan jenis konfigurasi Schlumberger, bumi diasumsikan sebagai bola padat yang mempunyai sifat homogen isotropis. Dengan asumsi ini, maka seharusnya resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak bergantung atas spasi elektroda, ρ=K ΔV/I. Namun pada kenyataannya bumi terdiri atas lapisan-lapisan dengan ρyang berbeda-beda sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan tersebut. Maka harga resistivitas yang terukur bukan merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja, tetapi beberapa lapisan. Hal ini terutama untuk spasi elektroda yang lebar.
ρa =K I
V
Δ
dengan ρa adalah apparent resistivity (resistivitas semu) yang bergantung
pada spasi elektroda.
Untuk kasus tak homogen, bumi diasumsikan berlapis-lapis dengan masing-masing lapisan mempunyai harga resistivitas yang berbeda. Resistivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau.
Sebagai contoh
Gambar 2.6 Medium Berlapis dengan Variasi Resistivitas
ρ2
ρa
ρ3
ρ1
Medium berlapis yang ditinjau terdiri dari dua lapis yang berbeda resistivitasnya (ρ1danρ2) dianggap sebagai medium satu lapis homogen
yang memepunyai satu harga resistivitas, yaitu resistivitas semu ρa,
E. Geologi Daerah Penelitian
Desa Pacekelan kecamatan Pueworejo Kabupaten Purworejo Jawa Tengah, secara geografis terletak pada koordinat lintang selatan 07044’02” – 7045’58” dan bujur timur 110001’08” – 110002’47”. Disebelah selatan Kabupaten Purworejo berbatasan dengan Samudra Hindia, disebelah utara berbatasan dengan Kabupaten Wonosobo, disebelah barat berbatasan dengan kabupaten Kebumen, dan disebelah timur berbatasan dengan wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta dan Kabupaten Magelang.
18
Metode penelitian yang digunakan adalah pengukuran di lapangan. Pertama menentukan lokasi pengukuran kemudian mempersiapkan alat ukur dan dilanjutakn dengan pengukuran. Dari data yang diperoleh akhirnya dianalisis dan diinterpretasikan.
A. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian geolistrik untuk menentukan kedalaman batuan dasar dilakukan di desa Pacekelan, Ke. Purworejo, Kab. Purworejo, Jawa Tengah.. Secara geografis wilayah tersebut terletak pada koordinat lintang selatan 07044’02” – 7045’58” dan bujur timur 110001’08” – 110002’47”. Disebelah selatan Kabupaten Purworejo berbatasan dengan Samudra Hindia, disebelah utara berbatasan dengan Kabupaten Wonosobo, disebelah barat berbatasan dengan kabupaten Kebumen, dan disebelah timur berbatasan dengan wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta dan Kabupaten Magelang. Penelitian ini dilaksanakan mulai tanggal 12 Juli 2005 s.d. 14 Juli 2005.
Gambar 3.2 Peta Kabupaten Purworejo (dengan lokasi penelitian didalam lingkaran)
Pada gambar 3.3 terdapat 15 titik saonding. Titik satu berada pada koordinat lintang selatan 070 45’ 15” dan bujur timur 1100 01’ 48”. Titik 1 diambil disebuah perkampungan tepatnya di depan Masjid Al Huda
pada koordinat 070 45’ 08” LS dan 1100 02’ 02” BT. Pada titik 4 ini diambil disebuah ujung jalan raya sebelah barat desa tersebut. Jarak antara titik 3 dan 4 adalah ±30m. titik 1, 2, 3, dan 4 diambil pada hari pertama yaitu pada tanggal 12 Juli 2005.
Titik 5 berada pada koordinat 070 44’ 52” LS dan 1100 01’ 56”. Titik ini diambil di tengah-tengah pedesaan tepatnya disebelah Balai Desa. Titik 6 berada di koordinat 070 44’ 50” LS dan 1100 02’ 00”, titik ini diambil tidak jauh dari Balai Desa tepatnya didekat rumah Pak Lurah, disini terdapat perkebunan jambu air. Jarak antara titik 5 dan 6 adalah±25m. Titik 7 berada pada koordinat 070 44’ 44” LS dan 1100 02’ 14” BT, titik ini diambil diujung tenggara tepat pada longsoran tanah terjadi. Jarak antara titik 6 dan 7 adalah ±30m. Titik 8 berada pada koordinat 070 44’ 36” LS dan 1100 02’ 04” BT, titik ini diambil disebelah timur balai desa tepatnya di Mushalla dekat balai desa. Titik 7 dan 8 berjarak ±30m. Titik 9 berada pada
koordinat 070 44’ 34” LS dan 1100 01’ 58” BT, titik diambil disebelah barat laut dari Mushalla. Pada titik ini diambil didaerah makam. Jarak antara titik 8 dan 9 adalah ±25m. Titik 5, 6, 7, 8 dan 9 diambil pada hari kedua pada tanggal 13 Juli 2005.
sawah akan tetapi tepat berada di kebun jeruk. Jarak antara titik 1 dan 12 adalah ±30m. Titik 13 berada pada koordinat 070 44’ 38” LS dan 1100 01’ 24” BT, diambil di sawah, dan pada titik ini diambil melalui sungai dangkal. Jarak antara titik 12 dan 13 ±40m. Titik 14 berada pada koordinat 070 44’ 22” LS dan 1100 01’ 36” BT, titik ini diambil ditengah-tengah sawah padi. Jarak antara titik 13 dan 14 adalah ±40m. Titik 15 berada pada koordinat 070 44’ 18” LS dan 1100 01’ 48” BT, titik ini diambil kembali ke jalan raya, tepat di belakang penggergajian kayu. Jarak antara titik 14 dan 15 adalah
±35m. Titik 10, 11, 12, 13, 14 dan 15 diambil pada hari ketiga pada tanggal 14 Juli 2005.
B. Desain Penelitian
a. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah geolistrik (resistivity
meter) Naniura NRD 22 S dengan spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 3.1. Spesifikasi Naiura NRD 22 S
Pemancar (Transmitter) Spesifikasi
1. Catu daya 12/24 volt, minimal 6 Ah 2. Daya 200W (12 V) atau 300W (24 V) 3. Tegangan keluar maksimum 350 V (20V) atau
450V (24V)
4. Arus keluar maksimum 2000 mA 5. Ketelitian arus 1 mA
Penerima (Receiver) spesifikasi
1. Impedansi masukan 10 M-ohm
4. Kompensator # Kasar 10 x putar #Halus 1x putar Dan dilengkapi dengan:
• Dua buah elektroda arus (terbuat dari tembaga) • Dua buah elektroda potensial (terbuat dari tembaga)
• Dua gulung kabel (untuk elektroda arus) sepanjang + 24 0meter • Dua gulung kabel (untuk elektroda potensial) sepanjang + 20meter • Baterai kering 24 volt
• Dua buah palu untuk menanam elektroda b. Cara Penelitian
Dari beberapa konfigurasi geolistrik metode tahanan jenis yang ada, dalam penelitian ini penulis menggunakan konfigurasi Schlumberger. Pemilihan konfigurasi ini karena kemudahan baik dalam pengambilan data maupun analisis dan interpretasinya. Pada konfigurasi Schlumberger, susunan electroda dimaksudkan untuk mengetahui lapisan-lapisan tanah kearah dalam (vertical). Elektroda-elektroda potensial diam pada suatu tempat pada garis sentral AB sedangkan kedua elektroda arus digerakkan secara simetri keluar dalam langkah-langkah tertentu dan pada jarak yang sama.
kemudian potensial antara elektroda-elektroda terlalu kecil, maka jarak MN dapat diperbesar.
Gambar 3.4. Skema Peralatan Pengukuran Resistivitas konfigurasi Schlumberger (AM = NB dan MO = ON)
Data yang diperlukan untuk pengukuran tahanan jenis lapisan batuan meliputi:
a. Jarak dua elektroda arus (AB). b. Jarak dua elektroda potensial (MN).
c. Arus listrik (I) yang diinjeksikan ke dalam tanah. d. Beda potensial (
Δ
V
) antara kedua elektroda potensial.e. Dari dua data AB dan MN ini akan diperoleh harga faktor koreksi geometri (K) sehingga dapat diturunkan nilai tahanan jenis semu (ρa).
Dari dua data AB dan MN ini kita peroleh harga faktor koreksi geometri (k), sedangkan dari data I,ΔV, dan k akan kita dapatkan nilai tahanan jenisnya. Untuk konfigurasi Schlumberger di atas, nilai K
dapat diturunkan menjadi
L l
O N
M B
A
V
Pow er supply
K = π l
l
L )
( 2− 2
di mana L = AB/2 dan l = MN/2
Pengukuran pada suatu wilayah harus terdiri dari beberapa titik sounding yang mewakili daerah penelitian. Hal ini bertujuan untuk memperoleh informasi yang cukup bagi analisis, dan interpretasi data yang diperoleh.
C. Metode Analisis dan Interpretasi Data
Analisis dan interpretasi data dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara manual dan komputer. Analisis data secara manual dilakukan dengan cara pencocokan kurva (matching curve), yaitu mengeplot data lapangan yang berupa AB/2 dan ρa pada kertas bilogaritmik. Hasil dari proses ini
26 A. Hasil Penelitian
Data hasil pengukuran geolistrik di Desa Pacekelan, Kecamatan Purworejo, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah terdiri dari lima belas titik sounding yang diperoleh dengan metode Schlumberger. Data-data tersebut memiliki jarak elektroda arus (AB/2) mulai dari 1 meter sampai 240 meter dan jarak elektroda potensial (MN/2) mulai dari 0.5 meter sampai 20 meter (kurang dari 1/3 jarak elektroda arus). Untuk setiap pengambilan data dilakukan secara berulang minimal tiga kali dalam satu konfigurasi hal ini dilakukan untuk melihat kekonsistenan data hasil pengukuran. Ketika jarak elektroda potensial diubah, maka dilakukan pengulangan pengukuran pada MN/2 yang lama dan yang baru. Adapun data hasil pengukuran terlampir pada lampiran 1.
B. Pembahasan
1. Kondisi Geologi
Samudra Hindia, disebelah utara berbatasan dengan Kabupaten Wonosobo, disebelah barat berbatasan dengan kabupaten Kebumen, dan disebelah timur berbatasan dengan wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta dan Kabupaten Magelang.
Berdasarkan pemetaan yang pernah dilakukan oleh Thanden, dkk (1996) lembar Purworejo, dari pusat penelitian dan Pengembangan Geologi memperlihatkan bahwa stratifikasi daerah penelitian, pola struktur yang utama terdapat disebagian besar wilayahnya merupakan endapan aluvium yang berumur Halosen. Ini terlihat jelas dengan adanya begitu banyak sungai dangkal. Didalam endapan sungai tersebut terdapat kerikil, kerakal dan pasir.
Formasi yang berumur Miosen tersebar luas di daerah perbukitan. Perselingan Gunungapi dengan ketebalan lebih dari 50 meter membentuk bongkahan-bongkahan besar yang melapuk berwarna coklat kemerah-merahan.
Lima belas titik ukur terletak dalam formasi Bemelem dan endapan Aluvium. Berikut ini deskripsi dari masing-masing formasi tersebut :
a. Endapan Aluvium (Qa)
pembawa air dengan tebal lebih dari 80 meter. Bongkahan tersusun dari andesit, batu gamping dan sedikit batu pasir. Endapan Aluvium ini berumur Halosen.
b. Formasi Bemelem (Tmoa)
Formasi ini merupakan batuan sediment dan perselingan batuan gunungapi dengan ketebalan berkisar 50 meter sampai 200 meter. Batuan gungngapi yang melapuk berwarna coklat kemerah-merahan dan sering membentuk bongkahan-bongkahan besar. Satuan ini berumur Miosen Akhir.
2. Analisis dan Interpretasi Data
a. Analisis satu dimensi
Dari hasil perhitungan kelima belas titik pengukuran dengan menggunakan software Interpex-1D dapat digambarkan nilai
resistivitas dan perkiraan lapisan batuannya. Sebagai contoh titik 5,
dari hasil pengolahan dapat digambarkan nilai resistivitas yaitu sebesar 29.04 Ωm untuk kedalaman berkisar antara 0 – 6.30 meter, yang merupakan lapisan pertama. Kemudian nilai resistivitas 11.04 Ωm untuk kedalaman berkisar antara 6.30 m - 51.12 m sebagai lapisan kedua, serta nilai resistivitas 25,95Ωm dengan kedalaman >51.12 meter. Seperti terlihat dalam lampiran.
b. Analisis dua dimensi
Berdasarkan penampang dua dimensi diatas dapat kita intepretasikan adanya pelapisan tanah maupun batuan berdasarkan nilai
resistivitasnya dan juga ketebalannya. Intepretasi litologi dari penampag
dua dimensi pada PAC 1 dapat kita tabelkan rentang nilai resistivitasnya, kedalaman serta ketebalannya setiap lapisan.
Tabel 4.1. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi
Lapisan
Resistivitas (Ωm)
Ketebalan (m)
Kedalaman (m) 1 20,37 – 32,92 0 – 7,24 6,71 – 7,24 2 6,91 – 14,39 47,78 - ? 0 - ?
3 46,51 – 67,61 - > 47,78
Berdasarkan table 4.1 dijelaskan gambaran mengenai perlapisan batuan pada daerah penelitian, bahwa daerah tersebut tersusun dari tiga lapisan batuan terlihat pada gambar 4.2. lapusan ini terlihat memanjang dari arah barat laut ke timur tenggaradengan nilai resistivitasnya 20,37 Ωm – 32,92 Ωm. Lapisan pertama ini merupakan lapisan penutup bagian atas dengan kedalaman yang berkisar 6,71 m – 7,24 m. lapisan ini merupakan lapisan impermeable dan tidak memungkinkan terdapat akuifer.
Dibawah lapisan ini adalah lapisan yang kedua memiliki nilai
resistivitas 6,91 Ωm – 14,39 Ωm. Lapisan ini diperkirakan merupakan
lapisan permukaan diharapkan sebagai sumber air tanah dangkal. Pada titik 15 dan 11 kedalamannya berkisar antara 0 – 65,2 m. Pada titik 9 dan 6 kedalamannya berkisar antara 7,1 m – 78,65 m.
Lapisan ketiga memiliki nilai resistivitas antara 46,51 Ωm – 67,61Ωm. Lapisan ini diduga kuat sebagai batuan dasar karena lapisan ini memberikan batasan yang jelas dengan lapisan yang ada diatasnyaserta resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang tidak terlalu dalam yaitu pada kedalaman lebih dari 47,78 m
Penampang dua dimensi PAC 2 yang berarah dari timur tenggara dan barat laut memberikan hasil seperti pada gambar 4.3. dengan nilai resistivitasnya serta kedalaman dan ketebalannya dapat terlihat pada table 4.2. sebagai gambaran susunan litologi penampangnya.
Tabel 4.2. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi
Lapisan Resistivitas (Ωm)
Ketebalan (m)
Kedalaman (m) 1 18,85 – 32,92 0 – 18,90 7,24 – 18,90 2 7,73 – 10,56 54,88 - ? 0 - ?
3 41,56 – 47,51 - > 54,88
bagian atas dengan kedalaman yang berkisar 7,24 m – 18,90 m. lapisan ini merupakan lapisan impermeable dan tidak memungkinkan terdapat akuifer.
Dibawah lapisan ini adalah lapisan yang kedua memiliki nilai
resistivitas 7,73 Ωm – 10,56 Ωmdengan kedalaman dan ketebalan yang
bervariasi untuk setiap titik sounding. Lapisan ini diperkirakan merupakan sumber air tanah dangkal karena batuan tersebut memungkinkan melewatkan air. Hal ini dikuatkan dengan survey yang dilakukan terhadap penduduk setempat tentang kedalaman air sumur, dimana didapatkan rata– rata kedalaman air sumur ±30 m, disamping itu juga titik-titik ini berada pada endapan aluvium, sehingga nilai resistivitas yang ada merupakan akuifer air dangkal. Titik 7, 8, 9, 12 berada pada kedalaman 7,24 m – 96,1 m dan titik 14 pada kedalaman 0 – 54,2 m.
Lapisan ketiga memiliki nilai resistivitas antara 41,56 Ωm – 47,51 Ωm. Lapisan ini diduga kuat sebagai batuan dasar karena lapisan ini memberikan batasan yang jelas dengan lapisan yang ada diatasnya serta resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang tidak terlalu dalam juga yaitu pada kedalaman lebih dari 54,88 m. hal ini dikuatkan dengan peta geologi dimana pada daerah penelitian terdapat batuan gunung api yang berumur halosen pada kedalaman lebih dari 50 m.
resistivitasnya serta kedalaman dan ketebalannya dapat terlihat pada table 4.3. sebagai gambaran susunan litologi penampangnya.
Tabel 4.3. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi
Lapisan
Resistivitas (Ωm)
Ketebalan (m)
Kedalaman (m) 1 31,87 – 42,25 0 – 14,83 10,23 – 14,83 2 3,84 – 30,54 42,89 - ? 0 - ?
3 42,22 – 49,76 - > 47,78
Berdasarkan tabel 4.3 dan gambar 4.4. lapusan ini terlihat memanjang dari arah barat laut ke timur tenggaradengan nilai resistivitasnya 31,87 Ωm – 42,25 Ωm. Lapisan pertama ini merupakan lapisan penutup bagian atas dengan kedalaman yang berkisar 10,23 m – 14,83 m. lapisan ini merupakan lapisan impermeable dan tidak memungkinkan terdapat akuifer.
Dibawah lapisan ini adalah lapisan yang kedua memiliki nilai
resistivitas 3,84 Ωm – 30,54 Ωm. Lapisan ini diperkirakan lapisan
permeable. Pada lapisan ini potensi akuifer akan muncul pada titik 11 dan 10 pada kedalaman 0 – 82,46 m.
Penampang dua dimensi PAC 4 yang berarah dari timur tenggara dan barat laut memberikan hasil seperti pada gambar 4.5. dengan nilai resistivitasnya serta kedalaman dan ketebalannya dapat terlihat pada tabel 4.4. sebagai gambaran susunan litologi penampangnya.
Tabel 4.4. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi
Lapisan Resistivitas (Ωm)
Ketebalan (m)
Kedalaman (m) 1 20,87 – 23,07 0 – 18,90 6,71 – 18,90 2 4,49 – 10,56 67,81 - ? 6,71 - ?
3 24,15 – 129,8 - > 67,81
Berdasarkan table 4.4 dan gambar 4.5 lapisan ini terlihat memanjang dari arah barat daya ke timur laut dengan nilai resistivitasnya 20,87 Ωm – 23,07Ωm. Lapisan pertama ini merupakan lapisan penutup bagian atas dengan kedalaman yang berkisar 6,71 m – 18,90 m. lapisan ini merupakan lapisan impermeable dan tidak memungkinkan terdapat akuifer.
Dibawah lapisan ini adalah lapisan yang kedua memiliki nilai
resistivitas 4,49 Ωm – 10,56 Ωm. Lapisan ini diperkirakan lapisan
permeable. Pada lapisan ini potensi akuifer akan muncul pada kedalaman 6,71 m – 130,1 m.
resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang cukup dalam juga yaitu pada kedalaman lebih dari 67,81 m.
Dengan memperhatikan uraian hasil analisis dan intepretasi data diatas dikaitkan dengan tatanan geologi regional, maka dapat dianalisis lebih lanjut bahwa didaerah penyelidikan memungkinkan ditemukan batuan dasar. Hal ini terlihat dengan dijumpainya lapisan dengan nilai resistivitas cukup tinggi yaitu >30 Ωm. setelah kedalaman 45 m yang diperkirakan batuan dasar yang tersusun dari batuan gunung api mengingat daerah penelitian berada pada daerah formasi bemelen dan endapan alluvium. Dengan memperhatikan penampang dua dimensi pada PAC 1, PAC 2, PAC 3, dan PAC 4 semua memungkinkan ditemukan batuan dasar, tetapi pada PAC 2 batuan dasar di tiap-tiap titik memiliki kedalaman yang hamper sama dan sangat dangkal yaitu pada kedalaman >50 m, penelitian PAC 2 berada pada daerah endapan alluvium dimana batuan dasarnya merupakan perselingan batuan gunung api yang berumur halosen.
Dari keempat jalur penelitian semua dapat dipilih sebagai lokasi pembangunan jalan, jembatan, dan perumahan. Tetapi karena letak batuan yang cukup dalam maka perlu adanya persiapan yang sangat mantap, misalnya pasak tiang bangunan hendaknya dibuat dengan kedalaman >50 m. hal ini dimaksudkan untuk menghindari kerobohan bangunan maupun bahaya tanah longsor, karena hal ini yang dialami oleh warga sekitar.
36 A. Simpulan
Dari uraian bab-bab sebelumnya tentang data geolistrik maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
a. Dari seluruh titik sounding yang ada, daerah penelitian tersusun dari tiga lapisan batuan. Lapisan pertama merupakan lapisan penutup bagian atas yang bersifat impermeable yaitu tidak mungkin melewatkan air. Lapisan kedua merupakan lapisan pembawa air (akuifer). Lapisan ketiga diduga sebagai batuan dasar.
b. Litologi yang diharapkan sebagai batuan dasar adalah batuan yang memiliki resistivitas >30 Ωm setelah kedalaman 50 meter, yaitu terlihat jelas pada semua gambar penampang dua dimensi.. tidak ditemukannya batuan dasar terlihat pada titik 8 saja, karena pada kedalaman 96,71 belum menunjukkan adanya batuan dasar.
c. Daerah penelitian terdistribusi oleh dua lapisan yaitu batu pasir, lempung, kerakal dan kerikil dengan nilai resistivitasnya 6-20 Ωm. dan batuan sediment serta perselingan gunungapi yang nilai resistivitasnya 30 Ωm - 129Ωm.
prasarana, seperti jalan, jembatan dan perumahan, kecuali di titik 8 pada jalur PAC 4.
B. Saran
Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik maka saran yang dapat penulis berikan diantaranya adalah :
1. Melakukan penelitian ulang dengan metode yang berbeda guna mendukung data yang sudah diperoleh dari penelitian ini.
2. Membangun jalan, jembatan, perumahan, maupun sarana yang lain dengan memasang pondasi atau pasak tiang bangunan lebih dalam, berkisar
±50m.
DAFTAR PUSTAKA
Boas, Mary.L. 1985. Mathematical Methods in The Physical Sciences. New York: John Wiley and Sons, Inc
Damayanti, Nina. 2005. Penentuan Kedalaman Batuan Dasar (Basement) dengan
Geolistrik Metode Tahanan Jenis Konfigurasi Schlumberger. Semarang.
Tidak diterbitkan.
Faddlan, Andi. 2003. Pemanfaatan Geolistrik Metode Tahanan Jenis Untuk
Menentukan Letak dan Kedalaman Akuifer Air Tanah. Semarang. Tidak
diterbitkan.
Handayani, Gunawan. 2000. Penerapan Metode Geofisika dalam Eksplorasi
Mineral (makalah). Bandung: Fisika Bumi ITB
Kodoatie, Robert J. 1996. Pengantar Hidrogeologi. Yoggyakarta: Penerbit ANDI
Michelcic, James R. 1999. Fundamentals of Environmental Engineering. New York: John Willey & Sons, Inc
Martin, Putut. 2002. Geologi Dasar. Semarang. FMIPA UNNES Semarang.
NN. Batuan dan Peta Geologi. Bandung: Departemen Teknik Geofisika ITB
Sunardi. 1997. Faktor –faktor penyebab Lahan Kritis di Lereng Gunung Sumbing. Penelitian Dosen Jurusan Geografi. IKIP Semarang
Telford W. and Sheriff. 1982. Applied Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press
Lampiran 1
LEMBAR PENCATATAN PENDUGAAN GEOLISTRIK
Lampiran 3
TABEL DATA PENGOLAHAN GEOLISTRIK DENGAN INTERPEX-1D
KONFIGURASI SCHLUMBERGER
Lokasi Desa Pacekelan, Kec. Purworejo, Kab. Purworejo
ρ
(Ωm) 21.47 10.56 24.15 d (ketebalan) (m) 18.90 77.818
h (kedalaman) (m) 18.90 96.71
ρ
(Ωm) 32.92 10.35 67.61d (ketebalan) (m) 7.24 53.92 9
h (kedalaman) (m) 7.24 61.16
ρ
(Ωm) 8.37 30.54 12.92d (ketebalan) (m) 6.83 75.63 10
h (kedalaman) (m) 6.83 82.46
ρ
(Ωm) 9.48 28.33d (ketebalan) (m) 47.78 11
h (kedalaman) (m) 47.78
ρ
(Ωm) 31.87 7.89 42.22d (ketebalan) (m) 14.83 53.61 12
h (kedalaman) (m) 14.83 68.44
ρ
(Ωm) 42.25 3.84 49.76d (ketebalan) (m) 10.33 42.56 13
h (kedalaman) (m) 10.33 52.89
ρ
(Ωm) 56.96 8.71 41.56d (ketebalan) (m) 8.33 46.55 14
h (kedalaman) (m) 8.33 54.88
ρ
(Ωm) 8.92 14.39 50.82d (ketebalan) (m) 6.85 58.92 15
PENGUKURAN RESISTIVITAS UNTUK MENENTUKAN KEDALAMAN BATUAN DASAR (BASEMENT)
(studi kasus di Desa Pacekelan Kecamatan Purworejo Kabupaten Purworejo Jawa Tengah)
Drs. Aryono Adhi, M. Si 1, Drs. Sunyoto Eko Nugroho, M. Si 2,
Dwi Umi Widy Astuti3
Jurusan Fisika S1
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kedalaman batuan dasar di desa Pacekelan Kecamatan Purworejo Kabupaten Purworejo dengan mengaplikasikan metode tahanan jenis (Resistivity). Metode tahanan jenis bertujuan mengetahui jenis pelapisan batuan didasarkan pada distribusi nilai resistivitas pada tiap lapisan. Data hasil pengukuran di lapangan berupa beda potensial dan arus dapat digunakan untuk menghitung harga resistivitas semu. Setelah dibuat harga resistivitas semu kemudian dibuat matching curve, dengan menggunakan program Interpex-1D untuk mengetahui nilai resistivitas dan kedalaman tiap lapisan. Dengan mengacu dari hasil pengolahan Interpex-1D dapat dibuat penampang dua dimensi secara manual guna mengetahui model pelapisan dan ketebalannya. Hasil penelitian geolistrik menunjukkan bahwa kedalaman batuan dasar memiliki resistivitas yang bervariasi yaitu berkisar lebih dari 30 Ωm pada kedalaman lebih dari 50 meter.
Kata Kunci : Geolistrik, metode tahanan jenis, resistivitas, batuan dasar
1. Dosen Jurusan Fisika 2. Dosen Jurusan Fisika
3. Mahasiswa Jurusan Fisika Unnes
PENDAHULUAN
longsor. Di desa Pacekelan, kecamatan Purworejo, kabupaten Purworejo akan menjadi tempat pembangunan sarana dan prasarana tersebut. Di desa Pacekalan terdapat pola struktur tanah yang melingkupi daerah tersebut, sebagian besar wilayahnya didominasi oleh endapan aluvium yang berumur halosen. Formasi yang berumur Miosen juga tersebar di daerah perbukitan. Perselingan gunung api yang berbentuk bongkahan-bongkahan besar yang melapuk berwarna coklat kemerah-merahan melingkupi sebagian besar perbukitan desa tersebut. Litologi daerah tersebut menyebutkan bahwa dearah tersebut masih banyak terdapat patahan, ini salah satu hal yang dapat menyebabkan adanya tanah longsor. Dan hal tersebut terbukti dengan adanya tanah longsor di beberapa tempat di desa tersebut. Bermula dari semua permasalahan tersebut di atas, maka dalam skripsi ini penulis mengambil judul “PENGUKURAN RESITIVITAS UNTUK MENENTUKAN KEDALAMAN BATUAN DASAR (BASEMENT) (Dengan studi kasus di Desa Pacekelan, Kecamatan Purworejo, Kabupaten Purworejo, Jawa Tengah).”
Adapun beberapa tujuan dari penelitian geolistrik ini adalah : Untuk menentukan kedalaman batuan dasar dari data pengukuran dengan alat geolistrik metode tahanan jenis.
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian di wilayah Pacekelan diantaranya: mengetahui kedalaman batuan dasar sehingga dapat memberikan informasi bagi instansi terkait untuk pembangunan sarana dan prasrana diantarannya dinas pertambangan Dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya dengan menggunakan metode yang geolistrik tahanan jenis konfigurasi schlumberger didapatkan informasi perlapisan batuan daerah penelitian.
LANDASAN TEORI
x
• Konduksi secara elektronik
Misalnya;
Gambar 1 Volume satuan bahan
A x
R= ρ … (1)
ρ adalah resistivitas (tahanan jenis) dalam satuan Ωm.
Menurut hukum Ohm, resistansi R dirumuskan sebagai
IR V =
Δ … (2)
Sehingga didapatkan nilai resistivitas
Ix VA
=
ρ … (3)
sifat konduktivitas (σ) batuan σ =
b. Resistivitas Batuan
Resistivitas yaitu besarnya hambatan suatu bahan yang memiliki panjang dan luas penampang tertentu dengan satuan Ωm. Berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan atau mineral digolongkan menjadi tiga (Telford W. and Sheriff, 1982: 450) yaitu:
¾ Konduktor baik : 10-8 < ρ < 1 Ωm
¾ Konduktor pertengahan : 1 < ρ< 107Ωm
¾ Isolator : ρ> 107Ωm
c. Aliran Listrik Di Dalam Bumi
Jika ditinjau suatu medium homogen isotropik yang dialiri arus listrik searah I (di beri medan listrik E), maka elemen arus listrik dI yang melalui elemen luas dA dengan kerapatan arus J adalah
Gambar 2 medium homogen isotropik yang dialiri arus I
dengan σ adalah konduktivitas medium.
Medan listrik E adalah gradien potensial skalar:
V
Sehingga Hukum Kekekalan Muatan
( )
Vyang merupakan persamaan Laplace. Dalam koordinat bola operator Laplacian
Karena anggapan homogen isotropis, maka persamaan Laplace menjadi
2
Dengan menggunakan diferensial orde dua, maka jawaban umum persamaan Laplace untuk kasus ini adalah
V(r) =
r C1
+ C2 … (10)
Dimana C1 dan C2 adalah kontanta sembarang. Nilai konstanta tersebut
ditentukan dengan menerapkan syrat batas yang harus dipenuhi V(r), yaitu
¾ Pada r = ∞ (sangat jauh), maka V (∞) = 0, sehingga C2 =0 dan V(r) =
r C1
¾ Untuk potensial di sekitar titik arus (Dua titik arus yang berlawanan polaritasnya di permukaan bumi) :
Maka beda potensial yang terjadi antara MN yang diakibatkan oleh injeksi arus pada AB (Gambar 3) adalah
Gambar 3 Aliran dua arus yang berlawanan di permukaan ⎥
yang merupakan faktor koreksi (Santoso, 2001:142). Faktor ini disebabkan oleh letak (konfigurasi) elektroda potensial dan elektroda arus.
N
MA -I B
+I
METODOLOGI
a. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian geolistrik untuk menentukan letak dan kedalaman akuifer air tanah ini dilakukan di desa Pacekelan, Kecamatan Purworejo, Kabupaten Purworejo Propinsi jawa Tengah, pada koordinat 07044’02”LS - 07045’58”LS dan 110001’08”BT - 110002’47”BT. : Batas Lingkungan : Sungai
Gambar 4.1 Peta Daerah Penelitian (Desa Pacekelan, Purworejo)
13 12
b. Desain Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah geolistrik (resistivitity
meter) Naniura NRD 22 S dengan spesifikasi sebagai berikut:
c. Cara Penelitian
sedangkan elektroda-elektroda arus digerakkan secara simetri keluar dalam langkah-langkah tertentu dan pada jarak yang sama.
Gambar 5. Skema Peralatan Pengukuran Resistivitas Model Schlumberger
(AM = NB dan MO = ON)
d. Metode Analisis dan Interpretasi Data
Analisis data secara manual dilakukan dengan cara pencocokan kurva
(matching kurva), yaitu mengeplot data lapangan yang berupa AB/2 dan ρa
pada kertas bilogaritmik. Sebagai gantinya analisis data dilakukan dengan komputer menggunakan software Interpex- 1D.
Pengolahan data secara maual dilakukan untuk interpretasi data lebih lanjut, yang dibuat berdasarkan nilai resistivitas, kedalaman dan jarak antar titik sounding yang diperoleh dari hasil pengolahan data dengan software Interpex-1D dengan cara menggabungkan titik-titik yang membentuk garis lurus dalam satu lembaran.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data hasil pengukuran geolistrik yang dilakukan dengan metode
Schlumberger di desa Pacekelan, kecamatan Purworejo, Purworejo terdiri dari
lima belas titik sounding.
a. Kondisi Geologi
Hasil pemetaan geologi memperlihatkan bahwa stratifikasi daerah penelitian, pola struktur yang utama di wilayahnya sebagian besar merupakan endapan aluvium yang berumur Halosen. Hal ini terlihat jelas dengan
banyaknya sungai dangkal. Dasar sungai tersebut terdapat endapan yang terdiri dari kerikil, kerakal dan pasir. Formasi yang berumur Miosen tersebar luas di daerah perbukitan. Formasi perselingan Gunungapi dengan ketebalan lebih dari 50 meter membentuk bongkahan-bongkahan besar yang melapuk berwarna coklat kemerah-merahan.
b. Analisis dan Interpretasi Data
1) Penampang dua dimensi titik 15 – 11 – 9 – 6 (PAC – 1) dengan arah bentangan barat laut – tenggara.
Table 1. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi PAC – 1 Lapisan Resistivitas (Ωm) Ketebalan (m) Kedalaman (m)
1 20.37 – 32.92 6.71 – 7.24 0 – 7.24 2 6.91 – 14.39 47.78 – 78.65 0 – 78.65
3 46.51 – 67.61 - 47.78 - ?
Penampang Dua Dimensi KDL - 1
Gambar 4.2 Penampang Dua Dimensi KDL - 1
10 arah bentangan timur – barat
Table 2. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi PAC – 2 Lapisan Resistivitas (Ωm) Ketebalan (m) Kedalaman (m)
1 18.85 –32.92 7.24 – 18.9 0 – 18.9 2 7.73 –10.56 54.88 –78.86 7.24 – 96.71
3 41.56 –47.51 - 54.88 - ?
Lapisan ketiga memiliki nilai resistivitas antara 41,56 Ωm – 47,51 Ωm. Lapisan ini diduga kuat sebagai batuan dasar karena lapisan ini memberikan batasan yang jelas dengan lapisan yang ada diatasnya serta resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang tidak terlalu dalam juga yaitu pada kedalaman lebih dari 54,88 m. hal ini dikuatkan dengan peta geologi dimana pada daerah penelitian terdapat batuan gunung api yang berumur halosen pada kedalaman lebih dari 50 m.
PAC-1
Letak Titik
Gambar 4.3 Penampang Dua Dimensi KDL - 2 Penampang Dua Dimensi KDL - 2
K terbentang dengan arah barat daya – timur laut
Table 3. Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi PAC – 3 Lapisan Resistivitas (Ωm) Ketebalan (m) Kedalaman (m)
1 31.87 – 42.25 10.33 – 14.83 0 – 14.83 2 3.84 – 30.54 42.56 – 82.46 0 – 82.46
3 42.22 – 49.76 - 47.78 - ?
Lapisan ketiga memiliki nilai resistivitas antara 42,22 Ωm – 49,76 Ωm. Lapisan ini diduga kuat sebagai batuan dasar karena lapisan ini memberikan batasan yang jelas dengan lapisan yang ada diatasnya serta resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang tidak terlalu dalam juga yaitu pada kedalaman lebih dari 47,78 m.
PAC-2
Penampang Dua Dimensi KDL - 3
Letak Titik
Gambar 4.4 Penampang Dua Dimensi KDL - 3
K dari barat daya – utara.
Table 4 Interpretasi Litologi Penampang Dua Dimensi PAC – 4 Lapisan Resistivitas (Ωm) Ketebalan (m) Kedalaman (m)
1 20.67 – 23.07 6.24 – 18.9 0 – 18.9 2 4.49 – 10.56 57.81 – 117.9 6.24 - 130.43
3 24.15 – 129.8 - 67.81 - ?
Lapisan ketiga memiliki nilai resistivitas antara 24,15 Ωm – 129,8 Ωm. Lapisan ini diduga kuat sebagai batuan dasar karena lapisan ini memberikan batasan yang jelas dengan lapisan yang ada diatasnya serta resistivitas yang lebih tinggi. Pada lapisan ini batuan dasar ditemukan pada jarak yang cukup dalam juga yaitu pada kedalaman lebih dari 67,81 m.
PAC-3
Letak Titik
Gambar 4.3 Penampang Dua Dimensi KDL - 2 Penampang Dua Dimensi KDL - 2
K
Dengan memperhatikan uraian hasil analisis dan intepretasi data diatas dikaitkan dengan tatanan geologi regional, maka dapat dianalisis lebih lanjut bahwa didaerah penyelidikan memungkinkan ditemukan batuan dasar. Hal ini terlihat dengan dijumpainya lapisan dengan nilai resistivitas cukup tinggi yaitu >30 Ωm. setelah kedalaman 45 m yang diperkirakan batuan dasar yang tersusun dari batuan gunung api mengingat daerah penelitian berada pada daerah formasi bemelen dan endapan alluvium. Dengan memperhatikan penampang dua dimensi pada PAC 1, PAC 2, PAC 3, dan PAC 4 semua memungkinkan ditemukan batuan dasar, tetapi pada PAC 2 batuan dasar di tiap-tiap titik memiliki kedalaman yang hamper sama dan sangat dangkal yaitu pada kedalaman >50 m, penelitian PAC 2 berada pada daerah endapan alluvium dimana batuan dasarnya merupakan perselingan batuan gunung api yang berumur halosen.
PAC-4
