KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya validasi dan penyempurnaan Modul Eksplorasi Geofisika untuk Airtanah sebagai Materi Substansi dalam Pelatihan Teknologi Geolistrik 2 Dimensi untuk Perencanaan Pemanfaatan Potensi Airtanah. Modul ini disusun untuk memenuhi kebutuhan kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang Sumber Daya Air.
Modul Eksplorasi Geofisika untuk Airtanah disusun dalam 6 (enam) bab yang terbagi atas Pendahuluan, Materi Pokok, dan Penutup. Penyusunan modul yang sistematis diharapkan mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami eksplorasi geofisika untuk airtanah. Penekanan orientasi pembelajaran pada modul ini lebih menonjolkan partisipasi aktif dari para peserta.
Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada Tim Penyusun dan Narasumber Validasi, sehingga modul ini dapat diselesaikan dengan baik. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga Modul ini dapat memberikan manfaat bagi peningkatan kompetensi ASN di bidang Sumber Daya Air.
Bandung, Oktober 2019 Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan
Sumber Daya Air dan Konstruksi
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iv
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ... v
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Deskripsi singkat ... 1
1.3 Tujuan Pembelajaran ... 1
1.3.1 Hasil Belajar ... 1
1.3.2 Indikator Hasil Belajar ... 1
1.4 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ... 2
BAB II KONSEP DASAR EKSPLORASI GEOFISIKA ... 3
2.1 Definisi Eksplorasi Geofisika ... 3
2.2 Konsep Eksplorasi Geofisika ... 3
2.3 Prinsip Eksplorasi Geofisika ... 4
2.4 Latihan ... 4
2.5 Rangkuman ... 4
2.6 Evaluasi ... 5
BAB III INVESTIGASI AIRTANAH DALAM GEOFISIKA ... 7
3.1 Tujuan dan Metode Investigasi Airtanah ... 7
3.2 Survei Eksplorasi Geofisika ... 8
3.3 Interpretasi Data Survei Eksplorasi Geofisika ... 10
3.4 Latihan ... 10
3.5 Rangkuman ... 11
3.6 Evaluasi ... 11
BAB IV METODE EKSPLORASI GEOFISIKA ... 13
4.1 Metode Gravitasi ... 13
4.2 Metode Magnetik ... 14
4.3.2 Pengukuran Laboratorium ... 18 4.4 Metode Elektromagnetik ... 19 4.5 Metode Geolistrik ... 20 4.6 Latihan ... 21 4.7 Rangkuman ... 21 4.8 Evaluasi... 21
BAB V EKSPLORASI METODE GEOLISTRIK ... 23
5.1 Metode Geolistrik ... 23
5.2 Metode Geolistrik Tahanan Jenis (Metode Resistivity) ... 23
5.3 Self Potential (SP) ... 24
5.4 Induce Polarization (IP) ... 25
5.5 Konfigurasi ... 25 5.4.1 Wenner ... 25 5.4.2 Schlumberger ... 26 5.4.3 Dipole – Dipole ... 28 5.6 Latihan ... 29 5.7 Rangkuman ... 30 5.8 Evaluasi... 30 BAB VI PENUTUP ... 31 6.1 Simpulan ... 31 6.2 Tindak Lanjut ... 31 DAFTAR PUSTAKA ... 32 GLOSARIUM ... 33 KUNCI JAWABAN... 34
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.1. Bouguer-Gravitasi Lengkap dari Saluran Pra-Glociol yang Terkubur di Sungai Connecticut. (B) Bouguer-Gravitasi Lengkap dari Pelabuhan Son Gorgonio Pass, California (Zohdy, 1974) ... 14 Gambar 4.2. Survei garis seismik (McDowell, 2002) ... 17
Gambar 4.3. Metode Seismik untuk Penentuan Profil Kekakuan-Kedalaman (Mcdowel, 2002) ... 19
Gambar 4.4. Survei Elektromanetik, (A) Prinsip Operasi, (B) Modus Dipole (Mcdowell, 2002) ... 20
Gambar 5.1. Susunan Elektroda Konfigurasi Wenner (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018) ... 26
Gambar 5.2. Susunan Elektroda Konfigurasi Schlumberger (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018) ... 26 Gambar 5.3. Susunan Elektroda Konfigurasi Dipole-Dipole (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018) ... 28 Gambar 5.4. Pola Sensitivitas Untuk Konfigurasi: (a) Wenner, (b) Schlumberger, (c)
Dipole-diople (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018) ... 29
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
Deskripsi
Modul Eksplorasi Geofisika untuk Airtanah ini terdiri dari empat kegiatan belajar mengajar. Kegiatan belajar pertama membahas Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika. Kegiatan belajar kedua membahas Investigasi Airtanah dalam Geofisika. Kegiatan belajar ketiga membahas Metode Eksplorasi Geofisika. Kegiatan belajar keempat membahas Eksplorasi Metode Geolistrik.
Peserta pelatihan mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang berurutan. Pemahaman setiap materi pada Pelatihan ini diperlukan untuk mampu memahami eksplorasi geofisika untuk airtanah.
Persyaratan
Dalam mempelajari modul pembelajaran ini, peserta pelatihan diharapkan dapat menyimak dengan seksama penjelasan dari pengajar sehingga dapat memahami dengan baik. Untuk menambah wawasan, peserta diharapkan dapat membaca terlebih dahulu hidrogeologi.
Metode
Dalam pelaksanaan pembelajaran ini, metode yang dipergunakan adalah dengan kegiatan pemaparan yang dilakukan oleh Widyaiswara/ Fasilitator, adanya kesempatan tanya jawab, dan diskusi.
Alat Bantu/ Media
Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat Bantu/ Media pembelajaran tertentu, yaitu: LCD/ projector, Laptop, White board dengan spidol dan penghapusnya, bahan tayang, modul dan/ atau bahan ajar.
Tujuan Kurikuler Khusus
Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran dalam mata pelatihan ini, Peserta mampu memahami eksplorasi geofisika untuk airtanah.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengembangan Air Tanah untuk Irigasi telah cukup lama di laksanakan di Indonesia, yaitu diawali di Jawa Timur pada tahun 70 an dan saat ini telah berkembang hampir diseluruh Indonesia meliputi seluruh Jawa dan terutama dikembangkan di Indonesia Bagian Timur dari Bali sampai Papua dan sebagian di Wilayah Pulau Sumatera.
Pelatihan ini bertujuan untuk meningkatkan kompetensi peserta di bidang Geolistrik untuk Perencanaan Airtanah. Kompetensi yang dicapai oleh para peserta pelatihan diharapkan dapat memahami eksplorasi geofisika untuk airtanah. Untuk dapat tercapainya maksud tersebut, maka dalam kegiatan pelatihan ini diperlukan mata pelatihan Eksplorasi Geofisika untuk Airtanah.
1.2 Deskripsi singkat
Mata pelatihan ini membahas materi mengenai Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika; Investigasi Airtanah dalam Geofisika; Metode Eksplorasi Geofisika; serta Eksplorasi Metode Geolistrik. Pembelajaran ini disampaikan menggunakan metode ceramah, tanya jawab dan diskusi.
1.3 Tujuan Pembelajaran 1.3.1 Hasil Belajar
Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran dalam mata pelatihan ini, Peserta mampu memahami eksplorasi geofisika untuk airtanah.
1.3.2 Indikator Hasil Belajar
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta dapat menjelaskan: a. Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika;
b. Investigasi Airtanah dalam Geofisika; c. Metode Eksplorasi Geofisika;
1.4 Materi Pokok dan Sub Materi Pokok
Dalam modul eksplorasi geofisika untuk airtanah ini akan membahas materi:
a) Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika
1) Definisi Eksplorasi Geofisika 2) Konsep Eksplorasi Geofisika 3) Prinsip Eksplorasi Geofisika 4) Latihan
5) Rangkuman 6) Evaluasi
b) Investigasi Airtanah dalam Geofisika
1) Tujuan dan Metode Investigasi Airtanah 2) Survei Eksplorasi Geofisika
3) Interpretasi Data Survei Eksplorasi Geofisika 4) Latihan
5) Rangkuman 6) Evaluasi
c) Metode Eksplorasi Geofisika
1) Metode Gravitasi 2) Metode Magnetik 3) Metode Seismik 4) Metode Elektromagnetik 5) Metode Geolistrik 6) Latihan 7) Rangkuman 8) Evaluasi
d) Eksplorasi Metode Geolistrik
1) Metode Geolistrik
2) Metode Geolistrik Tahanan Jenis (Metode Resistivity) 3) Self Potential (SP)
4) Induce Polarization (IP) 5) Konfigurasi
6) Latihan 7) Rangkuman 8) Evaluasi
BAB II
KONSEP DASAR EKSPLORASI GEOFISIKA
2.1 Definisi Eksplorasi Geofisika
Pengertian menurut para ahli, Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.
Sedangkan pengertian Eksplorasi disebut juga penjelajahan atau pencarian menurut para ahli dan Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), adalah tindakan mencari atau melakukan penjelajahan dengan tujuan menemukan sesuatu; misalnya daerah tak dikenal termasuk antariksa (penjelajahan angkasa), minyak bumi, gas alam, batubara, mineral, gua, air ataupun informasi.
Berdasarkan pengertian tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa Eksplorasi Geofisika merupakan cabang terapan geofisika, yang menggunakan metode fisik (seperti seismik, gravitasi, magnet, listrik dan elektromagnetik) di permukaan bumi untuk mengukur sifat fisik di bawah permukaan bumi, bersama dengan hal-hal yang berkaitan.
2.2 Konsep Eksplorasi Geofisika
Tujuan utama dari kegiatan eksplorasi geofisika adalah untuk membuat model permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan atau didalam bumi dengan ketinggian dan kedalaman tertentu. Eksplorasi geofisika juga digunakan untuk memetakan struktur bawah permukaan dari suatu daerah, untuk menjelaskan struktur yang mendasari, distribusi spasial
Indikator Hasil Belajar:
pengukuran harus dilakukan secara terus menerus, berkelanjutan dan terintegrasi menggunakan sejumlah ragam metode geofisika.
Keuntungan dari survei geofisika adalah memungkinkan untuk memperoleh informasi dimana volume tanah besar yang tidak bisa diselidiki dengan metode langsung karena biaya. Aplikasi dari geofisika dalam karakterisasi lahan yang terkontaminasi, misalnya distribusi dan migrasi polutan di tanah dan air tanah yang masih berkembang, tetapi dengan potensi besar. Hal tersebut masih belum cukup atau tidak digunakan dalam rekayasa dan kemampuan yang lebih baru.
2.3 Prinsip Eksplorasi Geofisika
Secara umum, terdapat 2 prinsip dasar dari survei eksplorasi geofisika antara lain: a) Ukuran geofisika
Beberapa hal yang berkaitan dengan ukuran geofisika adalah: 1) Metode pasif
2) Metode aktif
b) Interpretasi Data Geofisika
Beberapa hal yang berkaitan dengan interpretasi data geofisika adalah:
1) Interpretasi data geofisika dinyatakan dalam parameter geofisikal dan biasanya harus dialihkan ke istilah geologis.
2) Untuk interpretasi kuantitatif, ahli geofisika sering perlu mengembangkan model representasional kondisi tanah ke dalam bentuk matematika.
2.4 Latihan
1. Sebutkan tujuan dari eksplorasi geofisika! 2. Sebutkan keuntungan dari survei geofisika! 3. Sebutkan manfaat dari survei geofisika!
2.5 Rangkuman
Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Sedangkan Eksplorasi adalah tindakan mencari atau melakukan penjelajahan dengan tujuan menemukan sesuatu; misalnya daerah tak dikenal termasuk antariksa (penjelajahan angkasa), minyak bumi, gas alam, batubara, mineral, gua, air ataupun informasi.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa eksplorasi geofisika merupakan cabang terapan geofisika, yang menggunakan metode fisik (seperti seismik, gravitasi, magnet, listrik dan elektromagnetik) di permukaan bumi untuk mengukur sifat fisik bawah permukaan, bersama dengan anomali dalam properti-properti.Eksplorasi Geofisika bisa digunakan langsung untuk mendeteksi gaya target mineralisasi, dengan cara mengukur sifat fisik secara langsung.
2.6 Evaluasi
1. Definisi mengenai eksplorasi geofisika untuk air tanah adalah...
a. Eksplorasi Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi dengan menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika.
b. Eksplorasi Geofisika adalah tindakan mencari atau melakukan penjelajahan dengan tujuan menemukan sesuatu dalam bumi.
c. Eksplorasi Geofisika merupakan cabang terapan geofisika yang menggunakan metode fisika (seperti: seismik, gravitasi, magnet, listrik, elektomagnetik) di permukaan bumi untuk mengukur sifat fisik dibawah permukaan bumi.
d. Eksplorasi Geofisika merupakan cabang ilmu terapan geofisika.
2. Kegunaan ilmu eksplorasi geofisika dalam aplikasi keterdapatan air tanah adalah...
a. Eksplorasi geofisika dipergunakan untuk menemukan air tanah dibawah permukaan tanah.
b. Dalam menentukan keterdapatan air tanah, diperlukan adanya sebuah ilmu yang mendasari investigasi, survei dan interpretasi data. Eksplorasi geofisika yang merupakan sebuah cabang terapan ilmu geofisika, mengunakan metoda-metoda yang berhubungan dengan hal tersebut salah satunya adalah ilmu geolistrik.
c. Geolistrik adalah sebuah metoda eksplorasi geofisika yang digunakan untuk mengetahui keadaan bawah permukaan bumi dengan menggunakan sifat-sifat kelistrikan batuan.
d. Eksplorasi geofisika adalah ilmu untuk menemukan air tanah dibawah permukaan.
3. Prinsip dasar survei eksplorasi geofisika adalah….. a. Ukuran geofisika
b. Ukuran data geofisika c. Interpretasi ukuran geofisika d. Interpretasi survei
BAB III
INVESTIGASI AIRTANAH DALAM GEOFISIKA
3.1 Tujuan dan Metode Investigasi Airtanah
Tujuan utama dari investigasi air tanah dalam geofisika adalah mengetahui lapisan bawahpermukaan bumi, sehingga diketahui kemungkinan keterdapatan air tanah dan mineral pada kedalaman tertentu. Keterdapatan air tanah di dalam bumi tidak bisa kita lihat langsung di permukaan tanah, tetapi keberadaan, potensi dan karakteristiknya dapat diketahui dengan mengaplikasikan beberapa metode investigasi air tanah. Secara garis besar, ada dua jenis investigasi air tanah yaitu investigasi dari permukaan tanah dan investigasi di bawah permukaan tanah.
Investigasi dari atas pemukaan tanah terdiri dari :
a) Metode Geologi: yaitu penggunaan data geologi dan penelitian lapangan untuk mengetahui kondisi air tanah.
b) Metode Penginderaan Jauh: yaitu penggunaan citra satelit untuk menginterpretasi kondisi air tanah.
c) Metode Geofisika: yaitu pengukuran sifat-sifat fisik tanah atau batuan untuk mengetahui kondisi air tanah. Terdapat beberapa jenis metode geofisika yaitu: 1) Metode Geolistrik: metode ini pada prinsipnya adalah dengan mengidentifikasi adanya perbedaan tahanan (resistensi) jenis batuan apabila dialiri arus listrik. Metode ini sangat populer dalam studi air tanah. 2) Metode Refraksi Seismik: yaitu dengan mengalirkan getaran dari
permukaan bumi dan mengukur waktu tempuh getaran pada setiap lapisan batuan.
3) Metode Gravitasi: yaitu dengan mengukur perbedaan kerapatan (density) permukaan bumi untuk mengetahui struktur geologinya.
4) Metode Magnetik: yaitu dengan mengukur kontras-kontras magnetik yang berkaitan dengan air tanah
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta dapat menjelaskan investigasi airtanah dalam geofisika.
Sedangkan investigasi air tanah di bawah permukaan tanah terdiri dari:
a) Pengeboran: yaitu dengan melakukan pemboran tanah untuk mengetahui kondisi batuan yang berkaitan dengan air tanah.
b) Pengukuran muka air tanah untuk mengetahui arah aliran air tanah dan pengaruh pemompaan di suatu sumur.
c) Logging Geofisika: yaitu dengan memasukkan elektroda arus dalam sumur dan mengukur tahanan jenis batuannya.
d) Logging radiasi yang disebut pula logging nuklir atau logging radioaktif yaitu penggunaan isotop radioaktif untuk menyelidiki kondisi air tanah.
e) Pengukuran suhu air: yaitu dengan mengukur suhu air tanah pada tiap kedalaman sumur.
f) Logging Kapiler: yaitu dengan mengukur diameter sumur pada tiap kedalaman. g) Logging Konduktivitas Cairan: yaitu dengan mengukur konduktivitas cairan di
dalam sumur bor.
3.2
Survei Eksplorasi Geofisika
Survei eksplorasi geofisika dapat bermanfaat dalam studi tentang masalah geologi bawah permukaan bumi serta mengenai potensi kedapatan air tanah di bawah permukaan bumi. Survei eksplorasi geofisika juga dapat berkontribusi pada banyak penyelidikan terutama yang terkait dengan geologi permukaan.
Namun, metode survei eksplorasi geofisika tidak selalu yang paling efektif dalam memperoleh informasi yang dibutuhkan. Misalnya, di beberapa area lubang pengeboran mungkin terdapat cara yang lebih efektif untuk memperoleh informasi awal pada survei geofisika. Dalam beberapa penyelidikan, kombinasi pengeboran dan pengukuran geofisika dapat memberikan rasio biaya dan manfaat secara optimum. Survei geofisika tidak praktis dalam semua penyelidikan air tanah, tetapi penentuan ini biasanya dapat dilakukan hanya oleh seseorang dengan kemampuan pemahaman, batasan, dan biaya survei geofisika.
Pada umumnya, teknik utama yang digunakan dalam eksplorasi geofisika adalah: a) Metode seismik, seperti refleksi seismologi, refraksi seismik, dan tomografi
seismik.
b) Geodesi dan gravitasi teknik, termasuk gravitasi gradiometri. c) Teknik magnetik, termasuk survei aeromagnetik.
d) Teknik listrik, termasuk tomografi resistivitas listrik dan induksi polarisasi. e) Metode elektromagnetik, seperti magnetotelurik, tanah menembus radar dan
elektromagnetik transien/ waktu-domain. f) Geofisika lubang bor, juga disebut well logging. g) Teknik penginderaan jauh, termasuk pencitraan.
Beberapa survei geofisika sederhana dapat dilakukan dan dibuat oleh individu dengan sedikit pengalaman sebelumnya dan dengan investasi dalam peralatan dengan biaya terjangkau. Akan tetapi survei lain membutuhkan personil yang sangat terampil dalam bekerja dengan peralatan yang rumit dan mahal. Peralatan yang baik dan keahlian teknis sangat penting, terutama untuk survei berkualitas tinggi.Menggunakan metode interpretasi yang sudah usang dalam survei geofisika sering meningkatkan total biaya survei dan menghasilkan produk yang lebih rendah.
Definisi yang jelas tentang masalah dan tujuan penyelidikansangat pentingdalam menentukan lokasi eksplorasi geofisika dan juga dalam merancang survei eksplorasi geofisika. Kurangnya definisi yang jelas tentang masalah bisa menghasilkan penggunaan metode yang tidak efektif. Desain yang tepat dari survei eksplorasi geofisika tidak hanya dalam mempertanggung-jawabkan data yang dibutuhkan akan diperoleh, tetapi juga dalam mengendalikan biaya, sebagai biaya perancangan survei geofisika terutama dengan detail dan akurasi yang dibutuhkan.
Dalam melakukan desain survei selain memperhatikan prinsip-prinsip dasar eksplorasi geofisika, peserta juga harus membuat suatu perencanaan program yang memenuhi kaidah-kaidah dasar ekonomis yaitu efektif, efisien serta biaya dan keuntungan (cost-benefit) terutama pada beberapa hal, antara lain:
a) Ketika merencanakan penggunaan alat.
b) Ketikamerencanakan jumlah personel yang akan digunakan untuk melakukan eksplorasi geofisika.
c) Ketika menentukan metode yang akan digunakan, dimana tingkat efektifitas penentuan metode ini sangat ditentukan oleh kondisi geologi endapan yang dicari.
3.3 Interpretasi Data Survei Eksplorasi Geofisika
Beberapa data geofisika dapat digunakan secara langsung dalam interpretasi geologi. Data geofisika lainnya membutuhkan pemrosesan yang cukup sebelum data dapat diinterpretasikan, dan biayanya reduksi data adalah bagian utama dari total biaya survei. Saat ini banyak operasi pemrosesan data yang digunakan membutuhkan penggunaankomputer elektronik.
Interpretasi data geofisika dapat sepenuhnya obyektif atau sangat subjektif. Hal ini dapat berada pada pemeriksaan peta yang sederhana sampai tingkatan operasi yang sangat canggih dengan melibatkan tenaga terampil dan peralatan pendukung yang kompleks. Beberapa interpretasi membutuhkan sedikit pemahaman tentang geologi, tetapi kualitas sebagian besar interpretasi dapat ditingkatkan jika tim memiliki pemahaman yang baik tentang geologi. Meski pun beberapa individu sama-sama ahli geofisika dan ahli geologi yang berpengalaman, usaha kerja sama antara ahli geologi dan geofisika biasanya merupakan pendekatan yang paling efektif untuk interpretasi data geofisika.
Interpretasi biasanya tidak unik, mengandalkan banyak pengalaman penafsir. Metode aktif menghasilkan sinyal untuk menginduksi respon terukur yang terkait dengan sebuah target.
Pengamat dapat mengontrol tingkat masukan energi ke tanah dan juga mengukur variasi transmissibility energi selama jarak dan waktu. Interpretasi dari jenis data dapat lebih kuantitatif.
3.4 Latihan
1. Jelaskan metode dalam investigasi eksplorasi geofisika!
2. Jelaskan teknik survei eksplorasi geofisika untuk memenuhi strategi pekerjaan eksplorasi!
3.5 Rangkuman
Tujuan utama dari investigasi air tanah dalam geofisika adalah mengetahui lapisan bawahpermukaan bumi, sehingga diketahui kemungkinanketerdapatan airtanah dan mineral pada kedalaman tertentu.Dalam melakukan desain survei selain memperhatikan prinsip-prinsip dasar eksplorasi geofisika, peserta juga harus membuat suatu perencanaan program yang memenuhi kaidah-kaidah dasar ekonomis yaitu efektif, efisien serta biaya dan keuntungan (cost-benefit).Beberapa interpretasi membutuhkan sedikit pemahaman tentang geologi, tetapi kualitas sebagian besar interpretasi dapat ditingkatkan jika tim memiliki pemahaman yang baik tentang geologi.Meskipun beberapa individu sama-sama ahli geofisika dan ahli geologi yang berpengalaman, usaha kerja sama antara ahli geologi dan geofisika biasanya merupakan pendekatan yang paling efektif untuk interpretasi data geofisika.
3.6 Evaluasi
1. Metode investigasi dari atas permukaan tanah yang menggunakan citra satelit untuk menginterpretasi kondisi airtanah adalah…..
a. Metode penginderaan jauh b. Metode geologi
c. Metode geofisika d. Metode magnetik
2. Logging geofisika…..
a. Melakukan pemboran tanah untuk mengetahui kondisi batuan yang berkaitan dengan air tanah
b. Memasukkan elektroda arus dalam sumur dan mengukur tahanan jenis batuannya
c. Mengukur diameter sumur pada tiap kedalaman d. Mengukur konduktivitas cairan di dalam sumur bor
3. Logging kapiler…..
a. Melakukan pemboran tanah untuk mengetahui kondisi batuan yang berkaitan dengan air tanah
b. Memasukkan elektroda arus dalam sumur dan mengukur tahanan jenis batuannya
c. Mengukur diameter sumur pada tiap kedalaman d. Mengukur konduktivitas cairan di dalam sumur bor
BAB IV
METODE EKSPLORASI GEOFISIKA
4.1 Metode Gravitasi
Metode gravitasi adalah cara cepat dan murah untuk menentukan konfigurasi kasar dari akuifer, memberikan kontras kerapatan yang cukup antara akuifer dan yang mendasari. Hal ini berguna untuk menemukan area dengan ketebalan akuifer maksimum, dalam menelusuri sumbu ohannd yang terkubur (Gambar 4.1 A), dan dalam menemukan dasar batuan yang terkubur, yang dapat menghambat aliran air tanah (Gambar 4.1 B).
Gambar 4.1 A, sabuk tidak teratur dari sedimen yang tidak terkonsolidasi yang membentang dari sudut barat laut peta ke bagian selatan-tengah terdiri dari endapan yang dikubur atau endapan es yang bersandar di saluran batuan dasar preglasial glasial dari Sungai Connecticut. Saluran burles, dan porosnya bertepatan dengan sumbu dari palung gravitasi yang ditunjukkan. Jadi data gravitasi mencerminkan lokus ketebalan maksimum sedimen yang tidak terkonsolidasi. Keberhasilan metode gravitasi dalam mendefinisikan geometri akuifer di daerah ini adalah karena kontras kerapatan tinggi antara isi tak terkonsolidasi dan batuan dasar, yang terdiri dari batuan metamorf paleozoik padat dan batuan sedimen Trias. Di daerah yang kontrasnya lebih rendah, definisi lembah yang terkubur sempit, seperti yang ditampilkan di sini, menjadi lebih sulit. Jika kontras kerapatan nol, metode gravitasi tidak berguna untuk mendefinisikan atau memetakan saluran yang dikubur.
Daerah San Gorgonio Pass di California selatan (Gambar 4.1 B) dibatasi di utara dan selatan dengan pegunungan tinggi terdiri dari metamorfik Pra-Cenozoik dan batu magma dingin. Batuan ini memiliki kerapatan yang relatif tinggi. Batuan sedimen utama pada akhir usia Tersier dipaparkan di timur dan barat dari area peta di sepanjang sisi utara dari jalan masuk. Pasir dan kerikil baru-baru ini mendasari bagian tengah daerah tersebut.
Indikator Hasil Belajar:
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta dapat menjelaskan menjelaskan metode eksplorasi geofisika.
Gambar 4.1. Bouguer-Gravitasi Lengkap dari Saluran Pra-Glociol yang Terkubur di Sungai Connecticut. (B) Bouguer-Gravitasi Lengkap dari
Pelabuhan Son Gorgonio Pass, California (Zohdy, 1974)
Ketinggian air yang diukur pada musim semi tahun 1961 di dua sumur (A dan B) mendefinisikan tabel air miring ke arah timur dengan gradien sekitar 5,7m / km (30,1 kaki/ mil), sesuai dengan data sumur lainnya di sebelah barat area peta. Di sekitar sumur B, air tiba-tiba turun dari ketinggian 345m (1.130 kaki) menjadi 160m (525 kaki) di sumur C.
4.2 Metode Magnetik
Metode magnetik eksplorasi geofisika melibatkan pengukuran arah, gradien, atau intensitas medan magnet bumi dan interpretasi variasi di atas area penyelidikan. Survei magnetik dapat dilakukan di permukaan tanah, dari pesawat terbang, atau dari kapal. Pengukuran intensitas magnetik dapat dibuat dengan keseimbangan mekanik sederhana atau dengan instrumen elektronik yang rumit.
Satuan intensitas magnetik yang digunakan hampir secara eksklusif dalam eksplorasi geofisika adalah gamma (γ), A gamma didefinisikan sebagai 105 oersted, sebuah oersted adalah intensitas magnetik pada titik yang akan mengerahkan kekuatan 1 dyne pada unit kutub magnetik. Intensitas medan magnet di atas permukaan Bumi tergantung pada lokasi titik pengamatan di medan magnet utama Bumi dan konsentrasi materi magnetik lokal atau regional. Pusat medan magnet bumi yang tidak terganggu minimal sekitar 25.000 γ di ekuator magnetik hingga lebih
dari 69.600 γ di dekat kutub magnet. diatas Amerika Serikat, eksklusif Hawaii, kisarannya dari 49.000, hingga 60.000.
Survei magnetik bisa menjadi sangat sederhana atau sangat kompleks, tergantung pada tujuan survei. Instrumen paling sederhana untuk mengukur intensitas magnetik melibatkan keseimbangan kekuatan yang diberikan oleh komponen vertikal medan magnet bumi pada magnet terhadap gaya gravitasi. Yang paling sederhana dari instrumen ini yaitu jarum celup, yang dapat digunakan untuk memetakan lokasi anomali dengan amplitudo beberapa ratus gamma. Dengan keseimbangan vertikal tipe Schmidt, sensitivitas beberapa gamma dapat diperoleh. Instrumen torsi sensitivitas sebanding juga tersedia. Sebagian besar jenis instrumen mekanis yang digunakan bertujuan untuk mengukur intensitas magnet untuk beroperasi, dan terlindung dari kerusakan mekanis. Secara umum, semakin tinggi sensitivitas instrumen mekanis untuk mengukur intensitas magnetik, semakin banyak perawatan dan waktu yang diperlukan untuk mengarahkan instrumen dan menyelesaikan pengamatan.
Beberapa metode nonmechanical untuk mengukur intensitas magnet umum digunakan. Magnet saturasi magnetometer dapat dibuat sensitif terhadap kurang dari 1 γ, tetapi sebagian besar unit sensitif terhadap beberapa puluh gamma. Sensitivitas proton-presesi magnetometers berkisar kurang dari 1 gamma ke beberapa gammas. Optical-absorption magnetometers mampu mengukur medan magnet hingga 0,01 γ. Semua instrumen ini dapat diadaptasi untuk digunakan pada platform yang bergerak, dan pemasangan magnetometer penyerapan optik dapat digunakan untuk mengukur gradien.
Desain survei magnetik didasarkan pada karakter anomali magnetik yang diharapkan dan jenis interpretasi yang akan dibuat dari data magnetik. Survei magnetik udara dalam mengukur variasi total intensitas magnetik adalah metode yang paling umum untuk memperoleh data magnetik. Untuk meminimalkan gangguan magnetik dari pesawat, sensor magnetik biasanya ditarik dari pesawat. Data magnetik diperoleh terus menerus di sepanjang jalur penerbangan. Meskipun penerbangan tingkat rendah mungkin dilarang di daerah padat penduduk, akses tersebut biasanya bukan masalah besar dalam survei udara. Pengukuran magnetik
sensor dapat menemukan lokasi beberapa meter dari bagian kendaraan dengan massa besi besar.
Variasi waktu dalam medan magnet yang dikoreksi sangat penting untuk beberapa survei. Variasi sekuler adalah perubahan jangka panjang dan biasanya dapat diabaikan, tetapi dalam situasi khusus harus dipertimbangkan. Yang jauh lebih penting adalah variasi dengan periode satu hari atau kurang dan dengan amplitudo kurang dari 50 γ untuk hari normal hingga 1.000 γ di tinggi garis lintang selama badai magnetik. Koreksi untuk variasi siang hari matahari dengan kisaran rata-rata sekitar 30 γ biasanya dapat dilakukan dengan pengamatan berulang-ulang dari stasiun magnetometer atau durasi profil pada hari survei. Jika akurasi beberapa gamma kurang maka akan diperoleh catatan kontinu dari variasi magnetik di suatu lokasi di dalam atau dekat survei area diperlukan.
Merencanakan survei magnetik melibatkan tiga keputusan utama, diantaranya adalah sebagai berikut:
a) Apakah data dapat diperoleh dengan baik oleh survei darat atau udara? Untuk semua kecuali pekerjaan yang sangat rinci, geofisikawan parit lebih memilih data udara ke data tanah. Namun, biaya minimum survei udara mungkin mahal. b) Presisi apa yang diperlukan? Penentuan ini akan didasarkan pada sifat anomali yang diantisipasi dan metode penafsiran yang akan dicoba. Untuk survei lapangan ini akan menentukan pemilihan magnetometer, dan metode yang digunakan untuk mengoreksi variasi magnetik diurnal. Kebanyakan magnetometer yang digunakan dalam survei udara mampu presisi yang cukup untuk sebagian besar kebutuhan. Namun, jika anomali dari amphtude yang sangat kecil adalah signifikan, penggunaan magometer optik-serapan mungkin lebih dianjurkan.
c) Detail apa yang diperlukan? Pertimbangan ini akan mengatur jarak stasiun untuk survei lapangan dan jarak penerbangan dan ketinggian terbang untuk survei yang ditanggung. Masalah yang berkaitan dengan detail dibahas di bagian interpretasi.
4.3 Metode Seismik
Eksplorasi menggunakan metode seismik didasarkan pada generasi gelombang seismik di atas permukaan tanah dan perhitungan waktu yang diambil oleh gelombang untuk melakukan perjalanan dari sumber, melalui massa batuan ke serangkaian geophone, yang biasanya ditata sepanjang garis lurus dari sumber. Bahan peledak dan sumber energi lainnya digunakan untuk menghasilkan gelombang seismik dalam massa batuan, dan geophone digunakan untuk mendeteksi gerakan tanah yang dihasilkan di permukaan.
Gambar 4.2. Survei garis seismik (McDowell, 2002)
Berdasarkan Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa terlepas dari energi seismik yang bergerak secara langsung melalui massa batuan ke susunan geophone, dua jalur utama lainnya memungkinkan:
a) Gelombang refraksi/ gelombang utama yang bergerak di sepanjang antarmuka dua tipe batuan.
b) Gelombang pantul dari antarmuka antara dua tipe batuan.
4.3.1 Pengukuran Lapangan
Teknik lapangan saat ini melibatkan sumber terus menerus atau impulsif, baik di permukaan tanah atau di lubang bor, dengan pengukuran yang dilakukan di permukaan tanah atau lubang bor yang berdekatan. Pengukuran waktu kedatangan dari sumber permukaan dilakukan menggunakan kumpulan geophone triaksial yang diklem di lubang bor, dengan interval hingga 150 m. Untuk pengukuran lapangan yang memuaskan, poin-poin berikut perlu mempertimbangkan:
a) Pembentukan lubang - metode pengeboran harus meminimalkan kemungkinan pembentukan lubang yang tidak teratur dan menghasilkan lubang dengan
b) Kopling akustik – garis lubang (jika diperlukan) harus dipasang dengan baik di dalam, kecepatan gelombang di grout dicatat, dan invasi grout ke dalam tanah permeabel dihindari.
Gelombang permukaan (Rayleigh) telah digunakan untuk menyimpulkan profil kecepatan/ kedalaman. Kecepatan gelombang permukaan mirip dengan kecepatan gelombang geser. Ini adalah dispersif, yaitu kecepatannya adalah fungsi frekuensi, dan pengamatan eksperimental dispersi dapat dicocokkan dengan model lapisan tanah yang sama. Gelombang dapat dihasilkan di permukaan atau dapat digunakan suara ambient. Teknik yang tersebar luas adalah penggunaan sumber permukaan transien, seperti palu atau penurunan berat, diikuti oleh analisis spektral dari gelombang permukaan (SASW).
Gelombang Rayleigh dihasilkan oleh sumber-sumber besar, seperti Vibroseis generator, digunakan untuk karakterisasi volume yang lebih besar untuk proyek-proyek khusus, misalnya penyimpanan limbah radioaktif.
4.3.2 Pengukuran Laboratorium
Parameter dinamis tanah dan batuan dapat ditentukan di laboratorium, baik metode kecepatan resonansi atau pulsa. Resonansi di bawah beban sinusoidal aksial dari inti batuan dapat digunakan untuk menghitung "kecepatan bar". Resonansi diperoleh karena frekuensi eksitasi berubah. Sebuah sensor dapat menjelajahi node. Uji "kolom resonansi" untuk tanah yang telah dibentuk kembali sangat dikenal dalam studi dinamika tanah dan prosedurnya sebagian besar telah distandarisasi. Regangan torsi 10-2 dapat dicapai dalam uji kolom resonansi di tanah.
Metode pulsa untuk mengukur kecepatan gelombang P- dan gelombang S melalui spesimen menggunakan frekuensi ultrasonik. Vab didefinisikan sebagai kecepatan peristiwa gelombang kompresional massal melalui batuan atau sampel tanah dengan teknik pulsa ultrasonik di laboratorium. Regangan dan kadar air in-situ harus disimulasikan sedekat mungkin dan pengujian dilakukan dengan peralatan dan transduser yang sesuai. Saturasi sampel untuk pengujian juga disarankan.
Argillites biasanya diuji pada "kandungan kelembaban alami", tetapi mungkin jenuh di bawah tekanan balik di sel triaksial khusus, di mana transduser dipasang di pelat pemuatan. Frekuensi transduser dan dimensi sampel harus dipilih untuk
menghindari kemungkinan pengukuran batang, daripada kecepatan gelombang kompresional massal, dan untuk meminimalkan penyebaran intemal.
Gambar 4.3. Metode Seismik untuk Penentuan Profil Kekakuan-Kedalaman (Mcdowel, 2002)
4.4 Metode Elektromagnetik
Metode elektromagnetik didasarkan pada efek konduktivitas tanah, pada transmisi energi elektromagnetik yang dihasilkan oleh sumber alam atau buatan manusia. Seperti halnya suara listrik vertikal. Tujuan dari metode ini adalah untuk menentukan
memvariasikan jarak antara sumber dan penerima, sementara pemetaan konduktivitas dapat dilakukan dengan jarak tetap antara dua kumparan.
Pengukuran juga dapat dilakukan pada sejumlah frekuensi (disebut sebagai frekuensi-domain terdengar) atau pada beberapa interval waktu setelah pulsa transien (disebut sebagai domain waktu terdengar). Konduktivitas tanah adalah kebalikan dari nilai resistivitas listriknya. Prinsip operasi survei elektromagnetik ditunjukkan pada Gambar 4.4. halaman berikut.
4.5 Metode Geolistrik
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika aktif, karena arus listrik berasal dari luar sistem. Metode geolistrik adalah suatu metode yang memanfaatkan sifat-sifat kelistrikan untuk menginterpretasikan karakteristik suatu batuan di bawah permukaan bumi. Sumber-sumber listrik tersebut bias berasal dari alam (pasif) maupun secara buatan (aktif). Tujuan utama dari metode ini sebenarnya adalah mencari resistivitasatau tahanan jenis dari batuan. Metode ini akan dikupas lebih mendalam pada Bab 5.
Gambar 4.4. Survei Elektromanetik, (A) Prinsip Operasi, (B) Modus Dipole (Mcdowell, 2002)
4.6 Latihan
1. Sebutkan tahapan-tahapan dalam pekerjaan metode geofisika! 2. Sebutkan metode dalam eksplorasi geofisika!
3. Sebutkan poin-poin yang perlu dipertimbangkan dalam pengukuran lapangan metode seismik!
4.7 Rangkuman
Dalam eksplorasi geofisika untuk air tanah terdapat beberapa metode diantaranya: a) Metode Gravitasi adalah cara cepat dan murah untuk menentukan konfigurasi
kasar dari akuifer, memberikan kontras kerapatan yang cukup antara akuifer dan yang mendasari. Metode magnetik merupakan metode magnetik eksplorasi geofisika melibatkan pengukuran arah, gradien, atau intensitas medan magnet Bumi dan interpretasi variasi dalam jumlah ini di atas area penyelidikan.
b) Metode Seismik atau Akustik merupakan penjelajahan seismik didasarkan pada generasi gelombang seismik di atas permukaan tanah dan perhitungan waktu yang diambil oleh gelombang untuk melakukan perjalanan dari sumber, melalui massa batuan ke serangkaian geophone, yang biasanya ditata sepanjang garis lurus dari sumber.
c) Metode Elektromagnetik didasarkan pada efek konduktivitas tanah, pada transmisi energi elektromagnetik yang dihasilkan oleh sumber alam atau buatan manusia.Metode geolistrik adalah suatu metode yang memanfaatkan sifat-sifat kelistrikan untuk menginterpretasikan karakteristik suatu batuan di bawah permukaan bumi dengan tujuan utama untuk mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan.
4.8 Evaluasi
1. A gamma didefinisikan sebagai…. Oersted a. 105
b. 106 c. 510 d. 501
2. Yang perlu diperhatikan mengenai eksplorasi geofisika untuk air tanah adalah...
a. Ketika menentukan tim, perencanaan anggaran dan pelaksanaan di lapangan.
b. Ketika merencanakan penggunaan alat, merencanakan personil, merencanakan metoda yang akan digunakan.
b. Ketika perencanaan anggaran, merencanakan lokasi, pelaksanaan di lapangan.
c. Ketika feasibility study, perencanaan dan pelaksanaan lapangan.
3. Metode yang bertujuan untuk menentukan variasi dalam konduktivitas listrik dengan kedalaman, biasanya dengan asumsi lapisan horisontal, adalah….. a. Metode gravitasi
b. Metode magnetik c. Metode elektromagnetik d. Metode seismik
BAB V
EKSPLORASI METODE GEOLISTRIK
5.1 Metode Geolistrik
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang bertujuan mengetahui sifat-sifatkelistrikan lapisan batuan dibawah permukaan tanah dengan cara menginjeksikan arus listrik ke dalam tanah. Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika aktif, karena arus listrik berasal dari luar sistem. Tujuan utama dari metode ini adalah mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan. Resistivitas atau tahanan jenis adalah besaran atau parameteryang menunjukkan tingkat hambatannya terhadap arus listrik. Batuan yang memiliki resistivitas makin besar, menunjukkan bahwa batuan tersebut sulit untuk dialiri oleh aruslistrik. Selain resistivitas batuan, metode geolistrik juga dapat dipakai untuk menentukan sifat-sifat kelistrikan lain seperti potensial diri dan medan induksi.
Resistivitas batuan dapat diukur dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah melalui 2 titik elektroda di permukaan tanah dan 2 titik lain untuk mengukur beda potensial di permukaan yang sama. Hasil pengukuran geolistrik dapat berupa peta sebaran tahanan jenis baik dengan jenis mapping atau horisontal maupun sounding atau kedalaman. Hasil pengukuran geolistrik mapping maupun sounding disesuaikan dengan kebutuhan diadakannya akuisisi data serta jenis konfigurasi yang digunakan.
Terdapat 3 metode pengambilan data geolistrik, yaitu :
a) Metode Geolistrik Tahanan Jenis (Metode Resistivity)
b) Self Potential (SP)
c) Induce Polarization (IP)
5.2 Metode Geolistrik Tahanan Jenis (Metode Resistivity)
Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan permukaan dengan
Indikator Hasil Belajar:
yaitu arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus danbeda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan dibawah titik ukur.
Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi kemudian diukur beda potensial diantara dua buah elektroda 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 sutu informasi tentangstruktur danmaterial yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggapbahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimanamaterial – materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik. Metode ini biasa digunakan untuk mencari akuifer dan penyebaran lapisan bawah tanah.
5.3 Self Potential (SP)
Metode self potential (SP) adalah metode pasif, karena pengukurannya dilakukan tanpa menginjeksikan arus listrik lewat permukaan tanah, perbedaan potensial alami tanah diukur melalui dua titik dipermukaan tanah. Potensial yang dapat diukur berkisar antara beberapa millivolt (mV) hingga 1 volt.
Self potential adalah potensial spontan yang ada di permukaan bumi yang
diakibatkan oleh adanya proses mekanis ataupun oleh proses elektrokimia yang dikontrol oleh air tanah. Proses mekanis akan menghasilkan potensial elektrokinetik, sedangkan proses kimia akan menimbulkan potensial elektrokimia (potensial liquidjunction, potensial nernst) dan potensial mineralisasi.
Komponen rekaman data potensial diri yang diperoleh dari lapangan merupakan gabungan dari 3 (tiga) komponen dengan panjang gelombang yang berbeda, yaitu efektopografi (TE), SP noise (SPN), dan SP sisa (SPR). Metode potensial diri (SP) merupakan salah satu metode geofisika yang prinsip kerjanya adalah mengukur tegangan statisalam (static natural voltage) yang berada di kelompok titik – titik di permukaan tanah.
Potensial diri umumnya berhubungan dengan perlapisan tubuh mineral sulfide (weathering of sulphide mineral body), perubahan dalam sifat – sifat batuan (kandunganmineral) pada daerah kontak – kontak geologi, aktivitas bioelektrik dari materialorganik, korosi, perbedaan suhu dan tekanan dalam fluida di bawah permukaan danfenomena – fenomena alam lainnya. Metode ini biasa digunakan untuk mencarikebocoran pipa dan kerentakan struktur bangunan.
Pengukuran SP dilakukan pada lintasan tertentu dengan tujuan untuk mengukur beda potensial antara dua titik yang berbeda sebagai V1 dan V2. Cara untuk
melakukan pengukurannya ialah dengan menggunakan dua buah elektroda yang biasanya menggunakan ‘phorouspot’ untuk memperoleh kontak yang baik antara elektroda dan lapisan tanah.
5.4 Induce Polarization (IP)
Pada prinsipnya dilakukan dengan cara memutuskan arus listrik yang diinjeksikan ke dalam permukaan bumi. Selanjutnya tampak bahwa beda potensial antara kedua elektroda tidak langsung menunjukkan angka nol saat aur tersebut diputuskan tetapi turun secara perlahan dalam selang waktu tertentu. Sebaliknya apabila dihidupkanmaka beda potensial akan kembali pada posisi semula dalam waktu yang sama. Gejala polarisasi terimbas dalam batuan termineralisasikan terutama ditentukan reaksi elektrokimia pada bidang batas antar mineral – mineral logam danlarutan dalambatuan. Gejala IP dapat dilakukan dengan mengalirkan arus terkontrol melalui bahanyang akan diselidiki. Metode ini biasa digunakan untuk mencari mineral seperti emas.
5.5 Konfigurasi
Konfigurasi adalah susunan elektroda yang digunakan dalam metode geolistrik. Secara garis besar terdapat beberapa jenis konfigurasi elektroda yaitu Wenner, Schlumberger, Pole-dipole, dan Dipole-dipole.
5.4.1 Wenner
Dalam konfigurasi Wenner, elektroda berjarak seragam. Dalam pengukuran kedalaman, elektroda dibentangkan pada pusat pengukuran dan diukur dengan menambah jarak dari masing-masing elektroda.
Gambar 5.1. Susunan Elektroda Konfigurasi Wenner (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018)
Tahanan jenis semu yang terukur dalam metode ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝜌𝑎= 2𝜋𝑎𝑅 (1)
Faktor geometri K = 2𝜋𝑎
Dengan a adalah jarak antar elektroda terdekat dan R adalah nilai hambatan yang terukur. 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. 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 faktor non homogenitas batuan, sehingga hasil perhitungan menjadi kurang akurat.
5.4.2 Schlumberger
Dalam konfigurasi Schlumberger, elektroda arus berjarak lebih besar daripada elektroda potensial. Pada pengukuran vertikal, elektroda potensial tetap di tempat sedangkan elektroda arus berubah jarak secara simetris.
Gambar 5.2. Susunan Elektroda Konfigurasi Schlumberger (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018)
Tahanan jenis semu yang terukur dalam metode ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 𝜌𝑎 = 𝜋(𝐿2−𝑙2) 4𝑙 𝑅 (2) Faktor geometri K = 𝜋(𝐿2−𝑙2) 4𝑙
Dengan a adalah jarak antara pusat pengukuran dan elektrode arus, b adalah jarak antar elektrode potensial, dan R adalah nilai hambatan yang terukur. Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecil-kecilnya, sehingga jarak MN secarateoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MNhendaknya tidak lebih besar dari 1/5 jarak AB.
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 digitdi belakang koma. Atau dengan cara lain diperlukan peralatan pengirim arus yang mempunyai tegangan listrik DC yang sangat tinggi.
Sedangkan keunggulan konfigurasi Schlumberger ini adalah kemampuan untuk mendeteksi adanya non-homogenitas lapisan batuan pada permukaan, yaitu dengan 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 voltmeter 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
lebih, sehingga beda tegangan yang terukur pada elektroda MN tidak lebih kecil dari 1.0 milliVolt.
5.4.3 Dipole – Dipole
Dalam konfigurasi Dipole-dipole, sesama elektroda potensial berjarak dekat tetapi berjarak jauh dari pasangan elektroda arus.
Gambar 5.3. Susunan Elektroda Konfigurasi Dipole-Dipole (Kementerian PUPR DitjenSDA, 2018)
Tahanan jenis semu yang terukur dalam metode ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝜌𝑎= 𝜋𝑛(𝑛 + 1)(𝑛 + 1)𝑎𝑅 (4)
Faktor geometri K = 𝜋𝑛(𝑛 + 1)(𝑛 + 1)𝑎
Dengan a adalah jarak antar elektroda, n adalah pengali jarak antar elektroda dan R adalah nilai hambatan yang terukur.
Konfigurasi dibuat untuk efektifitas pendugaan bawah permukaan sesuai dengan tujuan survei dan efisiensi pengukuran di lapangan.
Gambar 5.4. Pola Sensitivitas Untuk Konfigurasi: (a) Wenner, (b) Schlumberger, (c) Dipole-diople (Kementerian PUPR Ditjen SDA, 2018)
5.6 Latihan
1. Sebutkan tahapan metode resistivity!
2. Sebutkan konfigurasi yang digunakan dalam metode geolistrik! 3. Sebutkan prinsip kerja Self Potential (SP)!
5.7 Rangkuman
Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan permukaan dengan mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal Metode magneto-telluric mengukur resistivitas mirip dengan metode arus telluric tetapi memiliki keuntungan berupa memberikan perkiraan resistivitas sebenarnya dari lapisan.Metode self
potential (SP) adalah metode pasif, karena pengukurannya dilakukan tanpa
menginjeksikan arus listrik lewat permukaan tanah, perbedaan potensial alami tanah diukur melalui dua titik dipermukaan tanah.Pada prinsipnya, induce
polarization (IP) dilakukan dengan cara memutuskan arus listrik yang diinjeksikan
ke dalam permukaan bumi.
5.8 Evaluasi
1. Sifat hantaran listrik pada batuan adalah...
a. Batuan mempunyai sifat menghantarakan arus listrik yang besarnya tergantung pada frekwensi arus yang dimasukkan.
b. Batuan mempunyai sifat menghambat arus listrik yang besarnya tergantung pada frekwensi arus yang dimasukkan.
b. Batuan mempunyai sifat menghantarkan arus listrik yang besarnya tergantung pada enis batuan tersebut.
c. Batuan mempunyai sifat menghambat arus listrik yang besarnya tergantung pada jenis batuan tersebut.
2. Nilai tahanan jenis untuk lapisan yang berbeda – beda adalah... a. Nilai tahanan jenis sesuai dengan perbedaan tahanan jenis semu. b. Nilai tahanan jenis sesuai dengan perbedaan elektroda arus.
c. Nilai tahanan jenis sesuai dengan perbedaan jarak antara elektrode potensial.
d. Nilai tahanan jenis sesuai dengan kondisi batuan.
3. Data yang didapatkan pada pengukuran geolistrik adalah….. a. Nilai tahanan jenis semu
b. Besaran arus c. Ketebalan lapisan d. Nilai tahanan semu Rho
BAB VI
PENUTUP
6.1 Simpulan
Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Sedangkan Eksplorasi adalah tindakan mencari atau melakukan penjelajahan dengan tujuan menemukan sesuatu; misalnya daerah tak dikenal termasuk antariksa (penjelajahan angkasa), minyak bumi, gas alam, batubara, mineral, gua, air ataupun informasi.
Dalam eksplorasi geofisika untuk air tanah terdapat beberapa metode diantaranya: a) Metode Gravitasi adalah cara cepat dan murah untuk menentukan konfigurasi
kasar dari akuifer, memberikan kontras kerapatan yang cukup antara akuifer dan yang mendasari.Metode magnetik merupakan metode magnetik eksplorasi geofisika melibatkan pengukuran arah, gradien, atau intensitas medan magnet Bumi dan interpretasi variasi dalam jumlah ini di atas area penyelidikan.
b) Metode Seismik atau Akustik merupakan penjelajahan seismik didasarkan pada generasi gelombang seismik di atas permukaan tanah dan perhitungan waktu yang diambil oleh gelombang untuk melakukan perjalanan dari sumber, melalui massa batuan ke serangkaian geophone, yang biasanya ditata sepanjang garis lurus dari sumber.
c) Metode Elektromagnetik didasarkan pada efek konduktivitas tanah, pada transmisi energi elektromagnetik yang dihasilkan oleh sumber alam atau buatan manusia.Metode geolistrik adalah suatu metode yang memanfaatkan sifat-sifat kelistrikan untuk menginterpretasikan karakteristik suatu batuan di bawah permukaan bumi dengan tujuan utama untuk mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan.
6.2 Tindak Lanjut
Petugas Pengelola Airtanah harus memiliki kompetensi dan wawasan yang memadai. Mengingat perkembangan kebijakan dan lingkungan strategis yang sedemikian pesat, maka para penyelenggara airtanah harus terus menerus meningkatkan pengetahuan dan keahlian/ keterampilannya, serta terus berkreasi/
DAFTAR PUSTAKA
Djoko Santoso, nn. Pengantar Teknik Geofisika. Bandung : Institut Teknologi Bandung. Moore, E. Jhone. 2012. Field hydrogeologi. Second Edition. New York: CRC Press. P.W., McDowell, R.D., Barker, A.P., Butcher, M.G., Culshaw, P.D., Jacson, D.M., McCann,
B.O., Skipp, S.L., Matthew dan J.C.R., Arthur. 2002. Geophysics In Engineering Investigations. London: CIRIA C562.
Purnama, setyawan. 2000. Bahan Ajar Geohidrologi. Yogyakarta: Fakultas Geografi Universitas Gadjah Mada
Tim Geolistrik. 2018. Modul Geolistrik : GF Instrument Ares (Automatic Resistivity) & Software Res2Dinv. KemenPUPR Dirjen Sumber Daya Air. Madiun: KemenPUPR Dirjen Sumber Daya Air.
ZohdY, A.A.R., Eaton, G.P dan Mabey, D.R. 1974. Aplication Of Surface Geophysics To Ground-Water Investigations. United States America: Unites States Geological Survey.
GLOSARIUM
Eksplorasi : Penjelajahan lapangan dengan tujuan memperoleh pengetahuan lebih banyak (tentang keadaan), terutama sumber-sumber alam yang terdapat di tempat itu.
Geofisika : Ilmu tenang sifat-sifat alami bumi (panas, magnetisme, dan sebagainya) dan gejala - gejalanya (mencakupi bidang-bidang meteorologi, oseanografi, seismologi, vulkanologi, magnetisme, dan geodesi).
Geolistrik : Salah satu metode geofisika yang bertujuan mengetahui sifat-sifatkelistrikan lapisan batuan dibawah permukaan tanah dengan cara menginjeksikan arus listrikke dalam tanah.
Investigasi : Penyelidikan dengan mencatat atau merekam fakta melakukan peninjauan, percobaan dan sebagainya, dengan tujuan memperoleh jawaban atas pertanyaan (tentang peristiwa, sifat atau khasiat suatu zat, dan sebagainya).
Phorouspot : Elektroda logam yang digantung di dalam larutan super jenuh (seperti Tembaga di dalam larutan copper sulfate/ cuso4) di dalam tempat yang porous.
Survei : Teknik riset dengan memberi batas yang jelas atas data.
KUNCI JAWABAN
A. Latihan Materi Pokok 1: Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika
1. Sebutkan tujuan dari eksplorasi geofisika! Jawaban:
Tujuan dari eksplorasi geofisika yaitu untuk membuat model bawah permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan atau permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan atau didalam bumi dengan ketinggian dan kedalaman tertentu.
2. Sebutkan keuntungan dari survei geofisika! Jawaban:
Eksplorasi geofisika merupakan cabang terapan geofisika, yang menggunakan metode fisik (seperti seismik, gravitasi, magnet, listrik dan elektromagnetik) di permukaan bumi untuk mengukur sifat fisik bawah permukaan, bersama dengan anomali dalam properti-properti.
3. Sebutkan manfaat dari survei geofisika! Jawaban:
Keuntungan dari survei geofisika adalah memungkinkan untuk memperoleh informasi dimana volume tanah besar yang tidak bisa diselidiki dengan metode langsung karena biaya.
B. Evaluasi Materi Pokok 1: Konsep Dasar Eksplorasi Geofisika
1. C 2. B 3. A
C. Latihan Materi Pokok 2: Investigasi Airtanah dalam Geofisika
1. Jelaskan metode dalam investigasi eksplorasi geofisika! Jawaban:
Tujuan utama dari investigasi air tanah dalam geofisika adalah mengetahui lapisan bawah permukaan bumi, sehingga diketahui kemungkinan keterdapatan airtanah dan mineral pada kedalaman tertentu.
2. Jelaskan teknik survei eksplorasi geofisika untuk memenuhi strategi pekerjaan eksplorasi!
Jawaban:
Dalam melakukan desain survei selain memperhatikan prinsip-prinsip dasar eksplorasi geofisika, peserta juga harus membuat suatu perencanaan program yang memenuhi kaidah-kaidah dasar ekonomis yaitu efektif, efisien serta biaya dan keuntungan (cost-benefit) terutama pada beberapa hal, antara lain:
a. Ketika merencanakan penggunaan alat.
b. Ketika merencanakan jumlah personel yang akan digunakan untuk melakukan eksplorasi geofisika.
c. Ketika menentukan metode yang akan digunakan, dimana tingkat efektifitas penentuan metode ini sangat ditentukan oleh kondisi geologi endapan yang dicari.
d. Interpretasi data geofisika dapat sepenuhnya obyektif atau sangat subjektif. Hal ini dapat berada pada kisaran pemeriksaan peta yang sederhana sampai tingkatan operasi yang sangat canggih dengan melibatkan tenaga terampil dan peralatan pendukung yang kompleks. Beberapa interpretasi membutuhkan sedikit pemahaman tentang geologi, tetapi kualitas sebagian besar interpretasi dapat ditingkatkan jika tim memiliki pemahaman yang baik tentang geologi.Meskipun beberapa individu sama-sama ahli geofisika dan ahli geologi yang berpengalaman, usaha kerja sama antara ahli geologi dan geofisika biasanya merupakan pendekatan yang paling efektif untuk interpretasi data geofisika.
3. Jelaskan mengenai interpretasi data eksplorasi geofisika! Jawaban:
Beberapa interpretasi membutuhkan sedikit pemahaman tentang geologi, tetapi kualitas sebagian besar interpretasi dapat ditingkatkan jika tim memiliki pemahaman yang baik tentang geologi. Meskipun beberapa individu sama-sama ahli geofisika dan ahli geologi yang berpengalaman, usaha kerja sama antara ahli geologi dan geofisika biasanya merupakan pendekatan yang paling efektif untuk interpretasi data geofisika.
D. Evaluasi Materi Pokok 2: Investigasi Airtanah dalam Geofisika
1. A 2. B 3. C
E. Latihan Materi Pokok 3: Metode Eksplorasi Geofisika
1. Sebutkan tahapan-tahapan dalam pekerjaan metode geofisika! Jawaban:
Adapun tahapan-tahapan pekerjaan yang umum digunakan dalam metode geofisika adalah:
a. Survei pendahuluan (penentuan lintasan)
b. Pemancangan (pendandaan titik ukur) dalam areal target c. Pengukuran lapangan
d. Pembuatan peta-peta geofisika e. Penarikan garis-garis isoanomali f. Penggambaran profile
g. Interpretasi anomali
2. Sebutkan metode dalam eksplorasi geofisika! Jawaban:
Secara umum, terdapat beberapa metode dalam eksplorasi geofisika diantaranya sebagai berikut:
a. Metode gravitasi b. Metode magnetik c. Metode seismik
3. Sebutkan poin-poin yang perlu dipertimbangkan dalam pengukuran lapangan metode seismik!
Jawaban:
Untuk pengukuran lapangan yang memuaskan, poin-poin berikut perlu mempertimbangkan:
a. Pembentukan lubang - metode pengeboran harus meminimalkan kemungkinan pembentukan lubang yang tidak teratur dan menghasilkan lubang dengan deviasi minimum.
b. Kopling akustik – garis lubang (jika diperlukan) harus dipasang dengan baik di dalam, kecepatan gelombang di grout dicatat, dan invasi grout ke dalam tanah permeabel dihindari.
F. Evaluasi Materi Pokok 3: Metode Eksplorasi Geofisika
1. A 2. B 3. C
G. Latihan Materi Pokok 4: Eksplorasi Metode Geolistrik
1. Sebutkan tahapan metode resistivity! Jawaban:
Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi kemudian diukur beda potensial diantaradua buah elektroda 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 sutu informasi tentang struktur danmaterial yang dilewatinya.
2. Sebutkan konfigurasi yang digunakan dalam metode geolistrik! Jawaban:
Secara garis besar terdapat beberapa jenis konfigurasi elektroda yaitu Wenner, Schlumberger, Pole-dipole, dan Dipole-dipole.
3. Sebutkan prinsip kerja Self Potential (SP)! Jawaban:
Prinsip kerjanya adalah mengukur tegangan statisalam (static natural voltage) yang berada di kelompok titik-titik di permukaan tanah.
H. Evaluasi Materi Pokok 4: Eksplorasi Metode Geolistrik
1. A 2. B 3. C
