GEOLISTRIK
Lida Maulida (1211703021)
1
Jurusan Fisika
Fakultas Sains dan Tekhnologi
Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung,
Indonesia
2013
1Lida Maulida, lidamaulida23.blogspot.com: [email protected]
Abstract
Geoelectric is one of the geophysical methods used to interpret the subsurface by using the concepts of physics and materials without damaging them. Geoelectric re-sistivity method is one of the Wenner configuration method to determine changes in geophysical resistivity layer of rock beneath the soil surface by flowing electric current DC (’Direct Current’) which has a high voltage into the ground. Based on the images that we can, we can see the metal under there because of the difference in color above shows that there are objects with very high resistance. Resisistivitas depends on the type of rock or amterial under the surface. The deeper the surface means the smaller the value resisitivity. Keyword:Geoelectric, Wenner method, geophysical methods, re-sistivity
Abstrak
1
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
Geolistrik adalah salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat-sifat aliran listrik yang ada di dalam bumi dan bagaimana cara untuk mendeteksinya di dalam bumi dan di per-mukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromag-netik yang terjadi, baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Metoda ini lebih efektif digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal. karena itu metoda ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metoda resistivitas tahanan jenis, salah satunya adalah metoda Wen-ner alpha.
Penelitian ini merupakan suatu studi geofisika yang menerapkan metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Wenner Schlumberger. Prinsip kerja geolistrik adalah mengukur tahanan jenis dengan mengalirkan arus listrik kedalam batuan atau tanah melalui elektroda arus. Kemudian arus diterima oleh elektroda potensial dengan menganggap bumi sebagai resis-tor.Penggunaan geolistrik pertama kali dilakukan oleh Conrad Schlumberger pada tahun 1912. Metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Wenner merupakan salah satu metoda geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (Direct Current) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah elektroda Arus A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam.
1.2
Perumusan masalah
Rumusan Masalah pada laporan ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana Kandungan Material yang ada di dalam tanah. 2. Bagaimana potensi kandungan air tanah.
1.3
Pembatasan masalah
2
Tinjauan Pustaka
2.1
Konsep Geolistrik
Batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat listrik. Sifat listrik batuan maupun mineral terdiri atas potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Konduktivitas listrik adalah sifat yang paling dominan dibandingkan yang lainnya. Arus listrik dapat mengalir pada batuan mineral melalui 3 cara yaitu:
• Konduksi elektronik
Konduksi elektronik merupakan aliran elektron bebas yang terdapat pada batuan maupun mineral. Karena pada batuan/ mineral ini terdapat banyak elektron be-bas didalamnya sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/ mineral oleh elektron bebas.
• Elektrolitik
Konduksi elektrolitik terjadi ketika pori pori batuan atau mineral yang terisi oleh fluida elektrolitik, dimana aliran muatan terjadi melalui aliran aliran ion elektrolit. Intinya adalah arus listrik dibawa oleh ion ion elektrolit.
• Dielektrik
Konduksi dielektrik terjadi bila batuan atau mineral berperan sebagai dielektrik ketika dialiri arus sehingga terjadi polarisasi pada batuan ataupun mineral tersebut. Kon-duktivitas listrik ( σ kebalikan dari resistivitas ) bergantung pada porositas batuan
dan mobilitas dari air ( atau fluida lainnya ) untuk melewati ruang berpori bergan-tung pada sifat mobilitas ionik dan konsentrasi larutan, viskositas (η) temperatur ,
dan tekanan.
2.2
Sifat Fisik Tanah
Berbagai aktivitas dalam kegiatan penambangan menyebabkan rusaknya struktur, tekstur, porositas dan bulk density sebagai karakter fisik tanah yang penting bagi pertumbuhan tanaman. Kondisi tanah yang kompak karena pemadatan menyebabkan buruknya sistem tata air (water infiltration and percolation) dan aerasi (peredaran udara) yang secara lang-sung dapat membawa dampak negatif terhadap fungsi dan perkembangan akar. Akar tidak dapat berkembang dengan sempurna dan fungsinya sebagai alat absorpsi unsur hara akan terganggu. Akibatnya tanaman tidak dapat berkembang dengan normal tetapi tetap kerdil dan tumbuh merana (Setiadi, 1996). Porositas adalah indeks dari volume pori dalam tanah. Pada umumnya nilainya berkisar dari 0.3-0.6 (30%-60%). Pori tanah ditempati oleh pori mikro untuk air dan udara oleh pori makro. Ruang pori berubah dengan kedalaman tanah. Tanah lapisan bawah kadang-kadang mempunyai ruang pori sebanyak 26%-30%. Hal ini menyebabkan aerasi lapisan tersebut menjadi buruk (Soepardi,1983).
Tanah bertekstur kasar akan mempunyai ruang pori total yang lebih kecil, karena terdiri dari pori makro yang menyebabkan aerasi tanah baik. Pada tanah berliat mempunyai aerasi tanah yang buruk ketika basah, karena sebagian ruang pori terdiri dari pori mikro. Foth (1990) menyatakan bahwa tanah yang mempunyai drainase baik maka ruang pori yang berukuran besar akan diisi udara dan ruang ini disebut pori aerasi tanah.
2.3
Sifat Kimia Tanah
Dalam profil tanah yang normal lapisan tanah atas merupakan sumber unsur-unsur hara makro dan mikro esensial bagi pertumbuhan tanaman. Selain itu juga berfungsi sebagai sumber bahan organik untuk menyokong kehidupan mikroba. Hilangnya lapisan tanah atas (top soil) yang proses pembentukannya memakan waktu ratusan tahun dianggap sebagai penyebab utama buruknya tingkat kesuburan tanah pada lahan-lahan bekas pertambangan (Setiadi, 1996).
Bahan organik selain dapat meningkatkan sifat kimia tanah juga mempunyai peran penting dalam memperbaiki sifat fisik tanah. Bahan organik dapat meningkatkan agregasi tanah, memperbaiki aerasi dan perkolasi, serta membuat struktur tanah menjadi lebih remah dan mudah diolah (Prasetyo dan Suriadikarta, 2006).
Pada kedalaman tanah yang berbeda terdapat perbedaan kandungan nitrogen. Kandungan N yang tertinggi terdapat pada permukaan tanah yang umumnya semakin menurun dengan kedalaman tanah. Nitrogen dalam tanah berasal dari berbagai sumber, diantaranya (1) fiksasi oleh mikroorganisme, (2) air irigasi dan hujan, (3) perombakan bahan organik, dan (4) pemupukan. Bahan organik tanah mengandung sekitar 2% - 8% N. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan tanah menyediakan nitrogen adalah (1) kadar bahan organik, (2) iklim dan vegetasi, (3) topografi, (4) sifat fisik dan kimia tanah.
Fosfor dalam tanah terdiri dari P-anorganik dan P-organik yang berasal dari bahan organik dan mineral yang mengandung apatit. Unsur P dalam tanah tidak bergerak (immobil). Fosfor terikat oleh liat, bahan organik serta oksida Fe dan Al pada tanah yang pH nya rendah (pH 4-5.5) dan oleh Ca dan Mg pada tanah yang pH nya tinggi (Tan, 1991). Kalsium dihasilkan dari mineral kalsit, dolomit, gypsum, feldspar, apatit, dan amphibol. Dolomit, biotit, serpentin, hornblende, dan olivin mengandung unsur magnesium. Tanaman memerlukan Ca dan Mg lebih rendah daripada K. Magnesium dijerap pada permukaan pertukaran kation lebih rendah daripada kalsium. Kecuali, tanah yang berasal dari serpentin (kaya magnesium) dan sangat rendah kalsium yang dapat dipertukarkan (Foth, 1990). Kation-kation yang berbeda dapat mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menukar kation yang dijerap. Jumlah yang dijerap sering tidak setara dengan yang ditukarkan. Ion-ion divalen biasanya diikat lebih kuat daripada Ion-ion- Ion-ion monovalen, sehingga akan lebih sulit untuk dipertukarkan (Tan, 1991). Besar kecilnya Kapasitas Tukar Kation (KTK) tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah, tekstur atau jumlah liat, jenis mineral liat, bahan organik dan pengapuran serta pemupukan.
2.4
Sifat Listrik pada Tanah dan Batuan
Sifat konduktivitas listrik tanah dan batuan pada permukaan bumi sangat dipengaruhi oleh jumlah air, kadar garam/salinitas air serta bagaimana cara air didistribusikan dalam tanah dan batuan tersebut. Konduktivitas listik batuan yang mengandung air sangat ditentukan terutama oleh sifat air, yakni elektrolit (Larutan garam yang terkandung dalam air yang terdiri dari anion dan kation yang bergerak bebas dalam air). Adanya medan listrik eksternal menyebabkan kation dalam larutan elektolit dipercepat menuju kutub negatif sedangkan anion menuju kutub positif Tentu saja, batuan berpori atau pun tanah yang terisi air, nilai resistivitas (R) listriknya berkurang dengan bertambahnya kandungan air. Begitu pula sebaliknya, nilai resistivitas listriknya akan bertambah dengan berkurangnya kandungan air.
3
Metode Eksperimen
3.1
Alat dan bahan yang digunakan antara lain:
1. Resisvitimeter
3. Inverter 4. Catu daya 5. Multimeter 6. Penggaris 7. Kabel listrik 8. Tabel data 9. Alat tulis menulis 10. Software Res2dv
3.2
Prosedur percobaan
1. Menyediakan alat-alat yang akan kita gunakan.
2. Menentukan daerah yang luas atau seperti lapangan terbuka sebagi lokasi yang akan diuji.
3. Menentukan spasi jarak menggunakan Materan didaerah atau lokasi yang sudah di-tentukan. (setiap spasi 10m)
4. 2 buah batang electrode, pasang elektroda arus (C1C2) dan elektroda potensial (P1P2) diawali dengan jarak terdekat yang telah disiapkan pada table pengukuran.
5. Untuk pengukuran kedua dan seterusnya, pemindahan elektroda arus dan elktroda potensial dilakukan secara bersama-sama dengan jarak pada setiap elektroda yng mana jaraknya adalah (3, 6, 9, 12 dan 15)m.
6. Menyambungkan catu daya ke resisvitimeter.
7. Menyambungkan capit dari kesetiap elektroda, resisvitimeter, lakukan pengecekan alat, setelah semuanya siap lakukan pengambilan data pada setiap datum point sesuai dengan kerja alat.
8. Mencatat arus (I) dan beda potensial (V). 9. Pengolahan data melalui software Res2dv.
5
Pembahasan
5.1
Data Penelitian
Dari proses penelitain mengenai geolistrik ini ada beberapa data yang telah kita dapatkan seperti dalam tabel dibawah ini:
n A M N B I(ma) V (mV) R K ρresistivitas datum spasi = 10 m
1 0 10 20 30 10.59 32.7 3.087818697 62.8 193.9150142 15 10 1 10 20 30 40 11.95 4.3 0.359832636 62.8 22.59748954 25 10 1 20 30 40 50 1.68 52.1 31.01190476 62.8 1947.547619 35 10 1 30 40 50 60 1.54 57.1 37.07792208 62.8 2328.493506 45 10 1 40 50 60 70 1.35 68.7 50.88888889 62.8 3195.822222 55 10 1 50 60 70 80 7.64 80.3 10.5104712 62.8 660.0575916 65 10 1 60 70 80 90 7.63 65.2 8.545216252 62.8 536.6395806 75 10 1 70 80 90 100 7.69 86.1 11.19635891 62.8 703.1313394 85 10 1 80 90 100 110 7.82 14.8 1.89258312 62.8 118.8542199 95 10 1 90 100 110 120 7.33 47.7 6.507503411 62.8 408.6712142 105 10 2 0 20 40 60 10.95 85.1 7.771689498 125.6 976.1242009 30 20 2 20 40 60 80 11.35 108.2 9.533039648 125.6 1197.34978 50 20 2 40 60 80 100 11.3 152.4 13.48672566 125.6 1693.932743 70 20 2 60 80 100 120 12.5 97.7 7.816 125.6 981.6896 90 20 3 0 30 60 90 10.84 14.54 1.341328413 188.4 252.7062731 45 30 3 30 60 90 120 11.92 185.5 15.56208054 188.4 2931.895973 75 30
Setelah mengolah data secara numerik dan dengan menggunkan software Res2dv kami men-dapatkan hasil seperti gambar di bawah ini:
Material Resistivity (Ohm-Meter) Air (Udara)
Pyrite (Pirit) 0.01-100 Quartz (Kwarsa) 500-800000 Calcite (Kalsit) 11012-11013 Rock Salt(Garam Batu) 30-11013 Granite (Granit) 200-10000 Andesite (Andesit) 1.7102-45104 Basalt (Basal) 200-100000 Limestoes (Gamping) 500-10000 Sandstone (Batu Pasir) 200-8000 Shales (Batu Tulis) 20-2000 Sand (Pasir) 1-1000 Clay (Lempung) 1-100 Ground Water (Air Tanah) 0.5-300 Sea Water (Air Asin) 0.2 Magnetite (Magnetit) 0.01-1000 Dry Gravel (kerikil kering) 600-10000 Alluvium (Aluvium) 10-800 Gravel (Kerikil) 100-60
6
Kesimpulan
References
[1] anata, Bulkis dan Teti Zubaidah. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner Schlumberger untuk Survey Pipa bawah Permukaan.
[2] aderie, Almuhran. 1990. Analisis Nilai Resistivitas Batuan dengan Sistem Schlumberger Di Daerah Air Tawar dan air Asin
