Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi III

(1)

Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi III

ISBN 2407-4845

Miftakhul Maulidina

Dosen Universitas Nusantara PGRI Kediri Prodi Teknik Elektronika miftakhulmaulidi@unpkediri.ac.id

Lilia Sinta Wahyuniar

Dosen Universitas Nusantara PGRI Kediri Prodi Teknik Informatika li2asint@gmail.com

ANALISIS HASIL INVERSI 2D VLF

BERDASARKAN VARIASI SPASI

Hamparan bumi yang terdiri atas berbagai macam material dapat dikaji secara lebih mendalam berdasarkan tingkat resistivitas maupun konduktivitasnya. Melalui analisis inversi, dapat digambarkan topografi daerah yang hendak diketa hui nilai konduktivitasnya sebagai data awal untuk penelitian lanjutan yang membutuhkan nilai-nilai perbedaan material penyusunnya. Data derajat patahan sangat penting mengingat Indonesia merupakan daerah yang memiliki potensi gempa dan longsor yang cukup besar. Penelitian ini mengambil data primer dari suatu daerah di Kabupaten Blitar yang telah dilakukan perekaman data dengan menggunakan metode Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM) sebanyak dua putaran dengan spasi pengambilan data yang berbeda, yaitu spasi 1 meter dan spasi 0,5 meter. Melalui penelitian ini, nantinya akan diketahui seberapa besar tingkat akurasi untuk variasi spasi yang telah dilakukan terhadap hasil yang diperoleh. Proses inversi untuk masing-masing lintasan diproses sebanyak 100 kali iterasi dan model resistivitas awal sebesar 100 Ωm. Frekuensi lingkungan yang terekam oleh alat VLF-EM sebesar 19,8 KHz, sehingga didapatkan kedalaman penetrasi gelombang sebesar 40 meter. Berdasarkan hasil analisis data, dapat disimpulkan bahawa masing-masing lintasan terdapat dua jenis anomali, yaitu anomali resistif dan konduktif. Untuk keakurasian, hasil yang ditampakkan oleh pengolahan inversi spasi 0,5 meter memiliki nilai rentang yang lebih pendek jika dibandingkan dengan spasi 1 meter. Untuk spasi 0,5 meter, anomali resistif dan konduktif memiliki rentang nilai hasil resistivitas masing-masing 110-190 Ωm dan 1-40 Ωm. Sedangkan spasi 1 meter memiliki resistivitas untuk anomali resistif dan konduktif, masing-masing 110-220 Ωm dan 1-60 Ωm.

Keywords : Resistivitas, Inversi, Variasi Spasi.

1. PENDAHULUAN

Penelitian ini dilaksanakan untuk melengkapi penelitian sebelumnya yang bertajuk analisis struktur bawah permukaan tanah [2] dan variasi spasi dalam pengolahan data resistivitas tanah mengguakan Karous Hjelt Filtering [1]. Penelitian ini menekankan kepada inverse modeling, yaitu penggunaan inversi dari Monteiro Santos[5] untuk menggambarkan kontur tanah yang dihasilkan dari perekaman data Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM). Penelitian mengenai perbandingan inversi dalam pengolahan data juga pernah dilakukan dalam pengolahan data geomagnet [8]. Metode VLF-EM banyak digunakan untuk menentukan daerah longsoran [9], disamping pemodelan bawah permukaan [15]. Data primer yang didapatkan di lapangan sebelumnya yang telah melalui pengkajian inversi yaitu data primer VLF-EM dengan spasi 0,5 meter [2]. Peneliti hendak menganalisis lebih lanjut untuk pengkajian inversi dengan menerapkan spasi yang berbeda sehingga dapat disimpulkan manakah kontur yang lebih jelas yang dapat diperoleh. Peneliti hendak melakukan variasi spasi dari 0,5 meter hingga 1 meter. Interpretasi data VLF-EM secara kuantitatif ini tetap mengacu hasil kualitatif yang telah didapatkan sebelumnya agar diperoleh hasil kontur 2D secara optimal [10]. Penelitian ini berguna sebagai data tambahan dalam menganalisis kontur bawah tanah, meliputi derajat patahan dan porositas, mengingat Indonesia merupakan daerah yang memiliki derajat

(2)

mengenai struktur bawah permukaan tanah di area yang selama ini belum banyak diketahui oleh masyarakat tetapi memiliki potensi patahan yang cukup besar.

Kontur pola topografi suatu tanah dapat diketahui melalui nilai resistivitas maupun konduktivitas dari setiap bahan yang dikandung. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai resistivitas tanah di antaranya, porositas, konten cairan, dan derajat patahan [3]. Salah satu cara mengetahui nilai resistivitas suatu material bawah permukaan pada kedalaman-kedalaman tertentu adalah menerapkan metode Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM) [11] yang memanfaatkan pemancar radio (5-30 KHz) sebagai sumber medan primer [12]. Metode ini sudah pernah diterapkan, di antaranya untuk penggambaran struktur bawah per-mukaan tanah pada area Candi Gambar Wetan Kabupaten Blitar [2]. Pada penelitian tersebut menerapkan metode VLF-EM dengan spasi 0,5 meter di setiap lintasan ukur. Data primer yang diperoleh dari hasil perekaman VLF-EM selanjutnya dapat diolah melalui Filter NA-MEMD [4] untuk mengurangi noise atau gangguan yang muncul selama perekaman data yang berasal dari pancaran radiasi elektromagnetik material lain. Noise Assisted Multivariate Empirical Mode Decomposition (NA-MEMD) dapat digunakan untuk mer-eduksi sinyal gangguan data elektromagnetik [11]. Pengolahan menggunakan Filter Karous-Hjelt juga dapat diterapkan sebagai hasil akhir untuk penggambaran kontur 2 dimensi [1] dari perbedaan nilai resistivitas dan konduktivitas. Pengolahan yang lain, yaitu menggunakan program inversion [5] yang dapat memetakan kedalaman material berupa batuan maupun cairan selain kontur resistivitasnya [13]. Dari hasil inversi, kita dapatkan nilai-nilai yang lebih bervariasi pada jangkauan kedalaman tertentu tergantung dengan frekuensi natural area perekaman data.

Hasil pembacaan alat VLF-EM merupakan angka-angka yang dapat disebut sebagai data tipper. Angka-angka tersebut terdiri atas dua bagian, yaitu bagian real dan imaginer yang nantinya setelah melalui proses pengolahan data, bisa kita dapatkan tampilan yang bagus untuk pemetaan konduktivitas secara lateral mau-pun vertikal dengan kedalaman tertentu [6]. Pemetaan tersebut dapat diperoleh karena gelombang primer yang merambat pada medium bawah tanah apabila mengenai permukaan konduktif suatu material maka akan timbul medan elektromagnetik sekunder akibat arus induksi [7]. Adapun kedalaman penetrasi gelombang di dalam VLF-EM sering dianggap sebagai kedalaman kulit atau skin depth (δ) yang dirumuskan sebagai:

(1) dimana dan masing-masing adalah resistivitas bawah permukaan dan frekuensi pemancar.

2. METODE DAN BAHAN

Penelitian dimulai dengan survei lokasi penelitian yang mengambil area yang sama dengan penelitian terdahulu, yaitu area Candi Gambar Wetan Kabupaten Blitar. Lokasi ini dipilih karena berdekatan dengan daerah vulkanik, yaitu Gunung Kelud yang memiliki potensi patahan dan longsor yang cukup besar. Setelah itu, dilakukan proses pengambilan data, yaitu perekaman data VLF-EM dengan spasis tiap lintasan yang bervariasi , dimulai dari spasi 0,5 meter hingga 1 meter di setiap lintasan ukur. Instrumen yang digunakan pada prinsipnya mampu merekam medan magnet dan medan listrik [14]. Setelah diperoleh nilai-nilai hasil perekaman , dilakukan pengolahan data menggunakan inversi untuk memetakan susunan materialnya. Berikutnya, hasil ini dianalisis dan dievaluasi (Gambar 1).

Gambar 1: Diagram alir penelitian.

Perekaman Data VLF-EM Pengolahan Data

Mereduksi Noise

Inversi

(3)

3. HASIL DAN DISKUSI

Proses inversi untuk masing-masing lintasan (line) diproses sebanyak 100 kali iterasi dan model resistivitas awal sebesar 100 Ωm. Konstrain inversi berupa parameter Lagrange sebesar 0,7. Frekuensi lingkungan yang terekam oleh alat VLF-EM sebesar 19,8 KHz, sehingga dengan menggunakan persamaan 1 diperoleh kedalaman penetrasi gelombang sebesar 40 meter. Berikut penggambaran hasil inversi yang telah dikontur-kan menggunadikontur-kan Surfer 9 sebagai interpretasi kuantitatif beserta pembahasan pada masing-masing lintasan (line).

3.1 Hasil inversi spasi 0,5 meter

Gambar 2: Line 1 spasi 0,5 meter

Pada Gambar 2 terlihat anomali konduktif sebanyak 5 titik berwarna biru dengan nilai resistivitas di an-tara 10-50 Ωm. Kontur berwarna kuning kemerahan adalah daerah yang nampak dengan resistivitas cukup tinggi dibandingkan daerah di sekitarnya. Nilai resistivitas maksimal yang diperoleh dari lintasan 1 ini adalah 180 Ωm. Terdapat material resistif di tiga titik dekat bawah permukaan, yaitu pada kedalaman 5 meter.

0 5 10 15 20 25 30 35 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 0 5 10 15 20 25 30 35 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

(4)

Hasil pengolahan data untuk lintasan 2 dengan spasi 0,5 meter ditunjukkan pada Gambar 3. Terlihat anomali resistif pada kedalaman 5 meter sebanyak tiga titik dengan resistivitas dalam rentang 140-190 Ωm.

Pada line 3 terdapat anomali resisitif pada kedalaman 5 meter dan jarak mendatar 20 meter dengan nilai resistivitas antara 200-220Ωm.

Pada line 4 terdapat banyak anomali resistif pada kedalaman 5 meter dengan rentang nilai resistivitas 140-190 Ωm. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 0 5 10 15 20 25 30 35 40 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

(5)

3.2 Hasil inversi spasi 1 meter

Gambar 6: Line 1 spasi 1 meter

Hasil pengolahan data untuk lintasan pertama dengan spasi 1 meter terlihat anomali resistif berupa kontur yang cukup lebar pada kedalaman kurang dari 5 meter hingga 40 meter dengan nilai resistivitas antara 110-150 Ωm.

Pada line 2 terdapat beberapa anomali resistif pada kedalaman 5 meter dengan nilai resistivitas 140-190 Ωm. Pada kedalaman 15 meter juga terdapat anomali resistif, yaitu pada jarak mendatar antara 20-25 meter dengan nilai resistivitas 160-180 Ωm.

0 5 10 15 20 25 30 35 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 0 5 10 15 20 25 30 35 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

(6)

Hasil yang ditampilkan untuk lintasan 3, ada beberapa anomali resistif yang terlihat. Pada kedalaman 15-35 meter di awal lintasan terdapat material dengan nilai resistivitas 120-140 Ωm. Pada kedalaman 5 meter juga terlihat material dengan resistivitas lebih besar yaitu 150-170 Ωm yang berada pada jarak mendatar 10-15 meter.

Pada lintasan 4, ada sebuah anomali resistif yang cukup luas, yaitu pada kedalaman 0-10 meter dan ja-rak mendatar 15-25 meter dengan nilai resistivitas 130-160 Ωm.

0 5 10 15 20 25 30 35 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 0 5 10 15 20 25 30 35 Distance (m) -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 D e p th ( m ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

(7)

4. KESIMPULAN

Pada masing-masing lintasan dengan spasi yang berbeda, keduanya terlihat anomali resistif maupun konduktif. Untuk keakurasian, hasil yang ditampakkan oleh hasil inversi spasi 0,5 meter memiliki nilai rentang yang lebih pendek jika dibandingkan dengan spasi 1 meter. Untuk spasi 0,5 meter, anomali resistif dan konduktif memiliki rentang nilai hasil resistivitas masing-masing 110-190 Ωm dan 1-40 Ωm. Sedangkan spasi 1 meter memiliki resistivitas untuk anomali resistif dan konduktif, masing-masing 110-220 Ωm dan 1-60 Ωm.

5. PERNYATAAN TERIMAKASIH

Kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah mendukung ter-laksanaanya penelitian ini hingga pengolahan data serta analisis dan evaluasi.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] MAULIDINA, M.. “Analisis Hasil Filtering Karous-Hjelt Berdasarkan Beda Spasi Dalam Penggambaran Struktur Bawah Permukaan Tanah”. Jurnal Pendidikan Fisika dan Keilmuan (JPFK) Universitas PGRI Madiun Vol 3 No 1 2017.

[2] MAULIDINA, M., BAGUS JAYA S., dan SUNGKONO. “The Subsurface Structure Analysis of Gambar Wetan Temple, Blitar Using Very Low Frequency Electromagnetic (VLF -EM) Meth-od”. Prosiding “The 2nd_{International Conference on Research, Implementation, and Education of}

Mathematics and Sciences (2nd_{ICRIEMS)”. Yogyakarta. 2015.}

[3] K. K. K. SINGH, K. B. SINGH, dan A. PRAKASH. “Multielectrode resistivity imaging tech-nique for the study of coal seam,” J. Sci. Ind. Res., vol. 63, no. 11, pp. 927–930, Nov. 2004. [4] SUNGKONO, A. HUSEIN, H. PRASETYO, A.S. BAHRI , F.A. SANTOS, dan B.J. SANTOSA. “The VLF-EM imaging of potential collapse on the LUSI embankment”. Journal of Applied Geo-physics. vol. 109, pp. 218-232, 2014.

[5] F. A. MONTEIRO SANTOS, A. MATEUS, J. FIGUEIRAS, dan M. A. GONÇALVES. “Map-ping groundwater contamination around a landfill facility using the VLF -EM method — A case study,” J. Appl. Geophys., vol. 60, no. 2, pp. 115–125, Oct. 2006.

[6] SIMPSON, F. dan BAHR, K. Practical Magnetotellurics, 1st_{edition.Cambridge University}

Press, Cambridge. 2005.

[7] KALSCHEUER, T., PEDERSEN,L.B., dan SIRIPUNVARAPORN, W.. “Radiomagnetotelluric Two-Dimensional Forward and Inverse Modelling Accounting for Displacement Currents” . Geo-physics Journal International Vol. 175 No. 2, 2008.

[8] SAID, U., M. HERIYANTO, dan W. SRIGUTOMO. “Perbandingan Inversi Least-Square dengan Levenberg-Marquardt pada Metode Geomagnet untuk Model Crustal Block ”. Prosiding SKF, 2016.

[9] WIJAYANTO, T., B. J. SANTOSA, D. D. WARNANA, dan A. D. CANDRA. “Penerapan Metode Very Low Frequency Electromagnet (VLF-EM) untuk Menafsirkan Bidang Longsoran, Studi Kasus Desa Jombok, Kecamatan Ngantang, Kabupaten Malang, Jawa Timur”. Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 16 No. 3, Des. 2015.

[10] SHARMA, S. P., dan ANAND SINGH. “Advancement in 2D interpretation approach in very low frequency electromagnetic measurements. 23rd_{Electromagnetic Induction in the Earth}

Work-shop. Chiang Mai, Thailand. 2016.

[11] ZUHDI, M., M. E. ARMANTO, D. SETIABUDIDAYA, NGUDIANTORO, dan SUNGKONO. “Ex-ploring Peat Thickness Variability Using VLF Method. Journal of Ecological Engineering, vol. 20, issue 5, pp 142-148, Mei 2019.

(8)

[12] Very Low Frequency (VLF) EM. https://hendragrandis.wordpress.com/geo-elektromagnetisme/very-low-frequency-vlf-em/. Diakses: 16 Juli 2019.

[13] SUPRIYANTO. Analisis Data Geofisika: Memahami Teori Inversi. Departemen Fisika, Universitas Indonesia, 2007.

[14] Metode VLF – Sharing Data Geoscience. https://datageoscience.mipa.ugm.ac.id/teori/metode-vlf/. Di-akses: 16 Juli 2019.

[15] SINGH, A. dan S. P. SHARMA. “Fast imaging of subsurface conductors using very low frequency electromagnetic data”. Geophysical Prospecting, vol. 63, no. 6, pp. 1355-1370, 2015.