PENDETEKSIAN RESISTIVITAS LAPISAN BAWAH PERMUKAAN TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK DI DAERAH
URUK GEDANG KECAMATAN KUTAMBARU KABUPATEN LANGKAT
Oleh:
Adeline Silaban NIM 4103240001 Program Studi Fisika
SKRIPSI
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMUPENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas
segala rahmat dan berkat-Nya yang memberiakan kesehatan dan hikmat serta
kebijaksanaan kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan
dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ialah “Pendeteksian
Resistivitas Lapisan Bawah Permukaan Tanah dengan Metode Geolistrik di Daerah
Uruk Gedang Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat”.
Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima setinggi-tingginya
kepada Bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi
yang telah memberikan saran, bimbingan dan nasehat keilmuan selama masa
penelitian dan penulisan skripsi ini. Serta kepada Ibu Rita Juliani, S.Si.,M.Si,
Bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si, dan Muhammad Kadri, S.Si.,M.Sc selaku
dosen penuji I,II dan II yang telah banyak memberikan saran dan kritikan demi
penyempurnaan skripsi ini. Disamping itu, Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D, selaku
Dekan FMIPA UNIMED, Ibu Dr. Derlina, M.Si selaku ketua jurusan FMIPA
UNIMED, Bapak Drs. Pintor Simamora selaku ketua prodi Fisika, Bapak
Rahmatsyah, M.Si selaku Kepala Laboratorium Fisika FMIPA UNIMED. Juga
seluruh dosen dan staf Bidang Kajian Fisika Bumi Universitas Negeri Medan.
Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada mereka yang namanya
tidak dapat penulis sebut satu-persatu yang telah membantu mensukseskan
penelitian ini baik tenaga dan pengorbanan dalam menjaga penulis pada saat
penelitian berlangsung. Kepada teman-teman seperjuangan saat penelitian
diantaranya Rochayanti Simatupang, Hengki Sembiring dan Sartika Simanjuntak
(merupakan sahabat terbaik). Filemon, Sovian Sigiro, Syahputra Ops dan Vicky
Panjaitan, maupun dari USU diantaranya Andico, Istas dan Jay penulis ucapkan
banyak terima kasih karena sudah saling menjaga, serta seluruh teman seperjuangan
v
Ibunda R.Siadari yang tidak pernah berhenti memberi doa, semangat dan kasih
sayangnya kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasi banyak kepada
Kakak tersayang Desy C Silaban, ST dan Adik tercinta Bastian Silaban atas
dukungannya selama ini, serta seluruh keluarga yang memberangkatkan penulis
dengan doa dan memberikan kepercayaan serta pesan moral sehingga mampu dan
terus berjuang dalam menyelesaikannya dengan baik.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya tulis ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, kritik dan
saran yang konstruktif sangat diharapkan untuk perbaikan dan penyempurnaan
dimasa mendatang. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pengembangan
ilmu pengetahuan.
Akhir kata, penulis berharap Tuhan berkenan membalas kebaikan semua
pihak yang telah membantu. Semoga sekripsi ini bermanfaat bagi pengembangan
ilmu.
Medan, 2014 Penulis
iii
PENDETEKSIAN RESISTIVITAS LAPISAN BAWAH PERMUKAAN TANAH DENGAN METODE GEOLISTRIK DI DAERAH
URUK GEDANG KECAMATAN KUTAMBARU KABUPATEN LANGKAT
Adeline Silaban (4103240028) ABSTRAK
Telah dilakukan pendeteksian resistivitas lapisan bawah permukaan tanah dengan metode geolistrik di Daerah Uruk Gedang Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat dengan tujuan mengetahui nilai resistivitas lapisan bawah permukaan tanah, struktur penyusun lapisan, jenis batuan dan zona potensi air bawah permukaan tanah.
Metode penelitian digunakan metode geolistrik sounding konfigurasi schlumberger, dengan panjang lintasan 155 meter dan jarak antar elektroda 5 meter. Digunakan software Res2Dinv untuk mendapatkan nilai resistivitas dan model penampang 2D.
Hasil penelitian menunjukkan nilai resistivitas terendah dan tertinggi 25 dan 38 000 Ω m yang didominasi batu gamping. Struktur penyusun lapisan berupa batu gamping, batu lempung, batu granit, basal dan dolomit. Diestimasi aliran air bawah permukaan tanah, menunjukkan aliran air dari sungai Sulkam yang arahnya dari T1-T15 dan didukung dengan aliran sungai Berkerah yang melintasi titik pengukuran di T13 dari selatan ke utara.
x
DAFTAR TABEL
Halaman 2.1 Tahanan jenis dari berbagai lapisan tanah 7
2.2 Beberapa Ciri Separat Tanah 8
2.3 Perkiraan volume dan batuan sedimen 13
2.4 Klasifikasi batuan endapan berdasarkan bahan pengangkut dan 14 tempat pengendapannya
2.5 Resistivitas batuan umum dan mineral 20
3.1 Spesifikasi Alat Dan Bahan 27
4.1 Koordinat setiap lintasan 34
4.2 Keterangan kondisi daerah pengukuran dan hasil nilai resistivitasnya 35
4.3 Jenis Material dan Nilai Resistivitas 36
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman 2.1 Komposisi Utama Tanah Bertekstur Lempung Berdebu 6
2.2 Konfigurasi Elektroda Arus Dan Potensial 16
2.3 Konfigurasi Elektroda Untuk Faktor Geometri 17
2.4 Berbagai konfigurasi elektroda dengan faktor geometri untuk
perhitungan tahanan jenis 18
2.5 Titik sumber arus pada permukaan medium homogen 20
2.6 Susunan elektroda dalam konfigurasi sounding Schlumberger 26
3.1 Diagram Alir Penelitian 28
3.2 Skema Peralatan Resistivitas Model Schlumberger 30
4.1 Peta kontur daerah penelitian 34
4.2 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 1 36
4.3 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 2 37
4.4 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 3 38
4.5 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 4 39
4.6 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 5 40
4.7 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 6 41
4.8 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 7 42
4.9 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 8 43
4.10 Penampang kontur resistivitas semu pada lintasan 9 44
4.11 Penampang kontur resitivitas semu pada lintasan 10 45
ix
4.13 Penampang kontur resitivitas semu pada lintasan 12 47
4.14 Penampang kontur resitivitas semu pada lintasan 13 48
4.15 Penampang kontur resitivitas semu pada lintasan 14 49
4.16 Penampang kontur resitivitas semu pada lintasan 15 50
4.17 Zona potensi air bawah permukaan tanah 51
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peta Topografi Daerah Uruk Gedang Kecamatan Kutambaru 57 Kab.Langkat SUMUT
Lampiran 2. Peta Geologi Daerah Uruk Gedang Kecamatan Kutambaru 58 Kab. Langkat
Lampiran 3. Data Curah Hujan dan Banyaknya Hari Hujan Kabupaten 61 Langkat
Lampiran 4. Data luas vegetasi setiap tanaman dari tahun 2008-2012 65 di Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat
Lampiran 5. Data hasil inversi Res2Dinv di lintasan T1,T2, dan T3 66
Lampiran 6. Laporan Hasil Penggridan Surfer8 74
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia mempunyai kekayaan alam yang sangat melimpah baik di
dalam maupun permukaan bumi ataupun diluar permukaan bumi karena tanahnya
yang subur dan fenomena struktur geologi seperti rongga di bawah permukaan,
patahan dan retakan tanah sering terjadi di Indonesia. Tanah merupakan faktor
yang penting dan berperan dalam kehidupan manusia, karena dalam kehidupan
sehari-harinya, manusia sangat tergantung kepada tanah untuk memenuhi
kebutuhan hidupnya.
Menurut ahli geologi, tanah adalah bagian dari permukaan bumi yang
ditandai oleh lapisan yang sejajar dengan permukaan bumi yang berasal dari
pelapukan bebatuan, melalui proses fisika, kimiawi, maupun biologis yang
bekerja dibawah kondisi sehingga membentuk regolit. Susunan atau pengikatan
butir-butir tanah yang membentuk agregat tanah dalam berbagai bentuk, ukuran
dan kemantapan terdapat didalam struktur tanah.
Struktur tanah merupakan gumpalan-gumpalan kecil dari tanah akibat
melekatnya butir-butir tanah satu sama lain. Istilah tekstur digunakan berdasarkan
ukuran partikel tanah, tetapi bila susunan partikel dipertimbangkan maka
digunakan istilah struktur (Foth. D.H. 1994).
Salah satu penyusun lapisan tanah adalah batuan. Batuan secara geologi
didefinisikan sebagai bahan padat yang membentuk kerak bumi, batuan pada
umumnya tersusun atas dua mineral atau lebih. Batuan umumnya diklasifikasikan
berdasarkan komposisi mineral dan kimia, dengan tekstur partikel unsur dan oleh
proses yang membentuk mereka.
Beberapa batuan dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan sehari-hari seperti
bagian dari batuan sedimen yaitu batu gamping yang dapat dimanfaatkan sebagai
bahan kaptan, bahan mentah semen, karbit, bahan pemutih dalam pembuatan
soda abu, penetral keasaman tanah, bahan pupuk, industri keramik, industri karet
dan ban, kertas, penstabil jalan raya, bahan tambahan dalam proses peleburan dan
2 senyawa alkali, pembasmi hama, industri kaca, bata silica, bahan tahan api dan
penjernihan air. Berdasarkan cara terbentuknya batuan dapat dibedakan menjadi 3
jenis batuan, yaitu beku, batuan sedimen dan batuan metamorf.
Batuan sedimen adalah batuan dari hasil penghancuran batuan beku dan
batuan metamorf yang diendapkan pada permukaan bumi. Proses pengendapan
melalui aliran air, aktivitas gletser, dan angin. Contoh batuan sedimen
diantaranya, batu gamping ( ), batu pasir ( ) yang mengandung kuarsa,
dolomit( ( ) ), batu lempung, dan bauksit.
Pengetahuan tentang struktur lapisan bawah permukaan sangat
diperlukan untuk memperkirakan tingkat kerawanan suatu daerah terhadap
kemungkinan terjadinya tanah longsor sehingga beberapa transportasi sulit untuk
melintas. Salah satu faktor yang mempengaruhi kerusakan struktur tanah adalah
curah hujan yang tinggi.
Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam
tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Satuan
curah hujan yang umunya dipakai oleh BMKG adalah milimeter (mm) artinya
dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi
satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter. Debit air dari curah hujan
daerah kutambaru sekitar 1513 mm per tahun. Kajian tentang karakteristik fisis
struktur lapisan bawah permukaan dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknik
pendugaan geofisika.
Salah satu metode yang digunakan dalam eksplorasi geofisika adalah
metode geolistrik. Geolistrik resistivitas memanfaatkan sifat resistivitas listrik
batuan untuk mendeteksi dan memetakan formasi bawah permukaan. Metode ini
dilakukan melalui pengukuran beda potensial yang ditimbulkan akibat injeksi
arus listrik ke dalam bumi. Berdasarkan pada harga resistivitas listriknya, suatu
struktur bawah permukaan bumi dapat diketahui material penyusunnya. Metode
geolistrik cukup sederhana, murah dan sangat rentan terhadap gangguan sehingga
cocok digunakan dalam eksplorasi dangkal (Ngadimin, 2001).
Saat ini metode geolistrik banyak digunakan dalam pencarian air tanah,
3 struktur, komposisi batuan di bawah permukaan, monitoring rembesan limbah,
aplikasi geoteknik, eksplorasi geothermal dan untuk penyelidikan di bidang
arkeologi. Menurut Reynolds (1997) pada bidang geoteknik, metode geolistrik
banyak digunakan untuk mengetahui letak rongga di bawah permukaan, patahan
dan retakan, penentuan kedalaman batuan dasar, dan lain-lain. Menggunakan
geolistrik resistivitas, Supeno, dkk (2008) melakukan penelitian dengan hasil
penelitian terdiri dari empat lapisan tanah yang tersusun atas tanah lanau lempung
berpasir, lanau pasir, dan lanau pasir berlempung.
Peneliti melakukan penelitian di Desa Urug Gedang Kecamatan
Kutambaru dengan letak geografis 03°13’48”-03°26’15” LU dan 98°21’29” BT.
Kondisi wilayah pada penelitian curam. Berdasarkan informasi penduduk lokasi
yang akan dilewati curam dan berbukit. Terdapat banyak jurang di sekitar lokasi
penelitian Kecamatan Kutambaru
Berdasarkan uraian di atas, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Pendeteksian Resistivitas Lapisan Bawah Permukaan Tanah dengan
Metode Geolistrik di Daerah Uruk Gedang Kecamatan Kutambaru Kabupaten
Langkat”.
1.2 Identifikasi Masalah
Adapun identifikasi masalah dari penelitian ini adalah:
1. Pendeteksian resistivitas bawah tanah di daerah Kutambaru Kabupaten
Langkat
2. Pemanfaatan material bawah permukaan belum maksimal.
3. Kurangnya perhatian pemerintah setempat terhadap struktur bawah
permukaan di daerah tersebut.
4. Pengaruh curah hujan terhadap kerusakan jalan di daerah Kutambaru
Kabupaten Langkat.
5. Kurangnya perhatian pemerintah terhadap transportasi akibat kerusakan
4 1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah :
1. Pengkuran di lapangan menggunakan metode geolistrik.
2. Konfigurasi yang digunakan dalam pengukuran adalah konfigurasi
Schlumberger.
3. Pengolahan dan analisa data untuk interpretasi kuantitatif menggunakan
software Res2DinV.
4. Perbandingan nilai resistivitas dengan kontur bawah permukaan
menggunakan Surfer8.
5. Lokasi hanya dilakukan di daerah desa Uruk Gedang Kecamatan
Kutambaru Langkat
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas dapat dirumuskan sejumlah masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana nilai resistivitas lapisan tanah di Desa Uruk Gedang
Kecamatan Kutambaru Langkat
2. Bagaimana jenis batuan di daerah Desa Uruk Gedang Kecamatan
Kutambaru Kabupaten Langkat
3. Bagaimana jenis struktur bawah permukaan tanah di daerah Desa Uruk
Gedang Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat.
4. Bagaimana perbandingan hasil dari nilai resistivitas geolistrik dengan
bentuk kontur bawah permukaan menggunakan surfer8
5. Bagaimana zona potensi air bawah permukaan
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian dilakukan untuk mengetahui :
1. Untuk mengetahui nilai resistivitas lapisan tanah di Desa Uruk Gedang
Kecamatan Kutambaru Langkat.
2. Untuk mengetahui jenis batuan di daerah Desa Uruk Gedang Kecamatan
5 3. Untuk mengetahui struktur bawah permukaan tanah di daerah Desa Uruk
Gedang Kecamatan Kutambaru Langkat
4. Untuk membandingan nilai resistivitas geolistrik dengan bentuk kontur
bawah permukaan menggunakan surfer8
5. Untuk mengetahui zona potensi air bawah permukaan tanah di desa Uruk
Gedang Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.6 Manfaat Penelitian
1 Mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya alam melalui nilai resistivitas
lapisan tanah kepada bidang industri.
2 Memberikan informasi kepada masyarakat tentang kondisi bawah
permukaan yang terdapat di daerah Desa Uruk Gedang Kecamatan
Kutambaru Kabupaten Langkat.
3 Mengetahui zona potensi air bawah permukaan dari nilai tahanan jenis
(resistivitas) bawah permukaan tanah yang terdapat di daerah Desa Uruk
54 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengamatan dan Analisis data penelitian di daerah Uruk Gedang
Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat ada beberapa kesimpulan yang
diperoleh:
1. Nilai resistivitas lapisan tanah di daerah penelitian mencapai 25-38 000Ω m.
2. Jenis batuan yang diperoleh pada daerah penelitian di dominasi oleh batu
gamping.
3. Struktur bawah permukaan tanah pada daerah penelitian diperoleh berupa
batu gamping, batu lempung, batu granit, basal dan dolomit.
4. Perbandingan penampang Res2Dinv dengan Surfer8, menunjukkan nilai
Res2Dinv lebih akurat di banding Surfer8
5. Dari hasil peta estimasi aliran air bawah permukaan tanah, air mengalir dari
sungai sulkam yang arahnya dari T1-T15 dan didukung dengan aliran
sungai berkerah yang melintasi titik pengukuran di T13 dari selatan ke
utara.
5.2 Saran
1. Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian
selanjutnya yaitu dilakukan penelitian berlanjut didaerah yang sama, dengan
memperpanjang rentang kabel elektroda, sehingga diperoleh nilai potensi
yang lebih akurat.
2. Melakukan pengukuran dengan metode geolistrik tahanan jenis 3D agar
lebih luas untuk memperkuat interpretasi data.
3. Dan uji mekanik, untuk melihat kualitas jenis batuan yang terdapat di
55
DAFTAR PUSTAKA
Angga, P,dkk, (2009), Pencitraan Data Geolistrik Resistivitas dengan Surfer 10 Berdasarkan Hasil Res2Dinv 3.56 Untuk Identifikasi Lapisan Aspal di dusun Languturu Desa Suandala Kecamatan Lasalimu Kabupaten Buton, Universitas Negeri Malang, Malang
Anonim, (1991), Sandi Stratigrafi Indonesia, IAGI
Artanto. B. S., Fujianto. E., Hasanah. J., (2010), Mengukur Resistivitas Bawah Permukaan Tanah Menggunakan Metode Geolistrik Sounding Konfigurasi Schlumberger, Program Kreatif Mahasiswa Universitas Negeri Malang
Bemmelen, R.W. van, (1949), The Goelogy of Indonesia., Vol,I, Government Priting Office, The Hague
Darmawijaya. M.I, (1975), Klasifikasi Tanah Dasar Teori Penelitian Tanah Dan Pelaksanaan Pertanian Di Indonesia, Universitas Gaja Mada, Bogor.
Djoko, S, (2002), Pengantar Teknik Geofisika, ITB, Bandung
Endarto,D, (1995), Pengantar Geoligi Dasar, LPP UNS dan UNS Press, Surakarta
Foth,D,H., (1994), Dasar-Dasar Ilmu Tanah, Erlangga, Cirasa Jakarta
Indriana. D. R., Nurdianto. I. M., Haryono. W. K., (2007), Interpretasi Bawah Permukaan Dengan Metode Self Potential Daerah Bledug Kuwu Kradenan Grobongan, Berkala Fisika, 10(3): 155-167
Karunia, D. N, dkk, (2012), Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Di Mudal, Paracimantoro Dengan Metode Geolistrik, Indonesia Journal Applied Physics, 2(2):91
56
Murray, T. W, (1990), Applied Geophisics Second Edition, Cambridge University Press, New York
Ngadimin, (2001), Aplikasi Metode Geolistrik Untuk Alat Monitoring Rembesan Limbah (Penelitian Fisik di Laboratorium, Jurnal (JMS) Volume 6 No.1 April 2001
Pandutama,H Martinus., Suyono Wustamidin., Mudjiharjati,A, (2003) Dasar-Dasar Ilmu Tanah, buku ajar, Jember.
Reynolds, J. M, (2003), Field Geophysics, John Wiley & Sons Ltd, the Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England
Reynold, J. M, (1997), An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, Willy, England
Rohim. N. M.,Subagio. H., Hidayah. N., (2010), Applikasi Metode Geolistrik Sounding Dengan Konfigurasi Pole-Pole Untuk Mengukur Resistivitas Bawah Permukaan Tanah Dan Mengetahui Struktur Tanah. Program Kreatif Mahasiswa Universitas Negeri Malang
Sidabalok, A,dkk, (2010), Kabupaten Langkat Dalam Angka 2010, BPS Kabupaten Langkat, Langkat
