22 BAB III
PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Desember 2021 sampai Mei 2022.
Tempat penelitian dalam tugas akhir ini adalah Kabupaten Bangka Tengah, lokasi panas bumi Terak dan Keretak. Daerah penelitian berada pada posisi geografis dengan koordinat 2°0'48.78"-2°30'27.01" LS dan 105°42'10.58"- 106°27'3.66" BT. Pengambilan data dilakukan pada tanggal 20 Maret 2022 pukul 08.00 WIB. Pengambilan data tidak dilakukan secara langsung pada daerah penelitian, namun menggunakan data sekunder dari Topex. Kemudian pengolahan data penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Kebumian, Program Studi Fisika, Jurusan Sains, Institut Teknologi Sumatera.
Gambar 3. 1 Lokasi Penelitian.
3.2 Jenis Data
Data penelitian dalam tugas akhir ini berupa data sekunder yang diambil dari citra satelit Topex. Data yang diperlukan dalam pengolahan metode gravitasi yaitu data nilai ketinggian (elevasi) dari titik-titik pengukuran dan data nilai anomali udara bebas (Free Air Anomaly). Pengambilan data dapat dilakukan melalui website http://topex.ucsd.edu/.
23 3.3 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
Alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini yaitu:
1. Personal Computer dan laptop 2. Software Microsoft Excel 2019 3. Software Google Earth
4. Software Global Mapper 5. Software Oasis Montaj 6. Software Surfer
7. Software QGIS 8. Software Grablox 9. Software Bloxer 3.1.2 Bahan
Bahan-bahan yang diperlukan dalam pengolahan data Metode Gravitasi, adalah sebagai berikut:
1. Data kondisi geologi daerah penelitian.
2. Data niai anomali medan gravitasi daerah penelitian seperti nilai elevasi dan FAA.
3. Data nilai topografi lengkap daerah penelitian.
Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini yaitu komputer atau PC yang sudah terinstal di dalamnya beberapa software yang dibutuhkan seperti global mapper, grav2d, Ms. Excel, surfer, dan lain-lain. Sedangkan bahan yang dibutuhkan adalah data gravitasi berupa data sekunder nilai elevasi dan FAA dari Topex.
3.4 Analisis Data
Penelitian ini menggunakan data sekunder dengan menggunakan data citra satelit Topex. Proses penelitian dilakukan dengan menggunakan perangkat
24
lunak yang disesuaikan untuk dapat melakukan pengolahan data gravitasi.
Perangkat lunak Microsoft Excel digunakan untuk menggabungkan data topografi dan garvitasi serta menghitung nilai koreksi Bouguer sederhana.
Perangkat lunak Oasis Montaj dilakukan untuk melakukan koreksi terrain (koreksi medan), membuat peta anomali, pemisahan anomali, analisis spektrum dan pemodelan dua dimensi. Perangkat lunak Surfer16 digunakan untuk griding data, perangkat lunak yang terakhir Grablox 1.6 e digunakan untuk pemodelan tiga dimensi dan dibuka menggunakan Bloxer 1.6 e untuk interpretasi lanjutan dengan data anomali Bouguer lengkap.
3.5 Diagram Alir
Diagram alir penelitian Tugas Akhir ini dilakukan dalam beberapa tahap.
Pertama dengan memulai dan melakukan studi literatur mengenai panas bumi radiogenik terutama yang ada di Pulau Bangka berdasarkan dari penelitian- penelitian terkait yang telah dilakukan sebelumnya. Kemudian pada tahap selanjutnya, dilakukan penentuan titik koordinat daerah panas bumi Terak dan Keretak menggunakan software Google Eart dan Mc. Excel. Kemudian pengambilan data baru dapat dilakukan pada website Topex pada link http://topex.ucsd.edu/, kemudian didapatkan data elevasi dan FAA. Kemudian data tersebut dilakukan pengolahan dan analisis data dengan menggunakan beberapa software yang mendukung seperti Mc. Excel, Global Mapper, Oasis Montaj, Surfer, QGIS, Grablox 1.6e dan Bloxer 1.6e. Kemudian tahap terakhir akan didapatkan hasil interpretasi data serta pemaparan dan kesimpulan yang menjelaskan mengenai tujuan-tujuan penelitian Tugas Akhir ini dan selesai.
Secara ringkas, tahap alur penelitian ini digambarkan dalam diagram alir berikut:
25
Gambar 3. 2 Diagram alir penelitian.
26 3.6 Langkah Penelitian
Langkah-langkah yang perlu dilakukan dalam penelitian tugas akhir ini yaitu proses pengambilan data dan proses pengolahan data. Pengambilan data serta pengolahan data dilakukan menggunakan perangkat lunak yang sudah terinstal pada laptop yang digunakan.
3.6.1 Pengambilan data
Proses pengambilan data yang berupa data sekunder untuk pengolahan dengan Metode Gravitasi dilakukan dalam beberapa tahap yaitu:
1. Melakukan studi literatur dalam menentukan lokasi penelitian untuk memperoleh titik koordinat latitude dan longitude Kabupaten Bangka Tengah. Titik koordinat daerah penelitian berada pada 2° 0'48.78"- 2°30'27.01" LS dan 105°42'10.58"-106°27'3.66" BT. Kemudian dengan menggunakan software Google Earth dilakukan pengambilan titik-titik daerah penelitian sebanyak empat titik. Empat titik tersebut merupakan sudut yang membentuk persegi panjang, di mana daerah di dalam persegi panjang merupakan daerah penelitian.
Gambar 3. 3 Penentuan daerah penelitian.
Langkah selanjutnya menentukan arah mata angin dari daerah penelitian sesuai dengan nilai latitude dan longitudenya. Dilakukan dengan menyamakan nilai latitude titik 1 dan 2 sebagai arah Utara, latitude titik 3
27
dan 4 sebagai arah Selatan, longitude titik 1 dan 3 sebagai arah Barat serta longitude titik 2 dan 4 sebagai arah Timur. Kemudian latidude dan longitude dikonversi menggunakan persamaan:
𝑘𝑜𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑎𝑡 = [𝐷𝑒𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡 (°) +𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡(′)
60 +𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘(′′)
3600 ] (3.1)
Gambar 3. 4 Koordinat penelitian.
2. Titik koordinat yang diperoleh dapat dimasukkan dalam website Topex, sesuai dengan arah mata angin. Kemudian dapat dilakukan pengambilan data topografi dan gravitasi secara bergantian dengan memilih opsi
“topography” atau “gravity” kemudian pilih “get data”.
Gambar 3. 5 Pengambilan data di Topex.
28
Setelah data ditampilkan pada layar, maka pengambilan data dapat dilakukan dengan menyalin data kemudian memindahkan dan menyimpannya pada Notepad.
Gambar 3. 6 Menyimpan data penelitian.
3.6.2 Pengolahan data menggunakan Mc. Excel
Pengolahan data dengan menggunakan Mc Excel digunakan dalam perhitungan koreksi Bouguer untuk mendapatkan nilai anomali Bouguer lengkap (CBA), koreksi medan (Terrain Correction), nilai densitas Bouguer, dan nilai anomali Bouguer sederhana (SBA). Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk melakukan perhitungan menggunakan Mc. Excel yaitu:
1. Membuat data dengan susunan nilai longitude, latitude, elevasi, dan FAA pada lembar Mc. Excel.
2. Menghitung nilai elevasi rata-rata (ℎ̅) menggunakan rumus average pada Mc. Excel. Menghitung selisih/perbedaan masing-masing nilai elevasi terhadap nilai elevasi rata-rata (ℎ𝑖 − ℎ̅). Menghitung kuadrat nilai selisih elevasi dan elevasi rata-rata ((ℎ𝑖 − ℎ̅)2) untuk perhitungan selanjutnya.
3. Menentukan nilai densitas batuan permukaan (1,7-2,3 g/cm3) untuk melakukan koreksi Bouguer yang pertama menghitung SBA menggunakan persamaan 𝛥𝑔(𝜌) = 𝐹𝐴𝐴 − 0,04193𝜌ℎ. Selanjutnya menghitung selisih nilai SBA dengan SBA rata-rata (𝛥𝑔(𝜌) − 𝛥𝑔̅(𝜌)) dari masing-masing
29
nilai densitas yang digunakan, pada kolom selanjutnya nilai selisih yang didapatkan akan dikuadratkan (𝛥𝑔(𝜌) − 𝛥𝑔̅(𝜌))2. Kemudian menghitung hasil perkalian antara selisih SBA dengan selisih nilai elevasi (𝛥𝑔(𝜌) − 𝛥𝑔̅(𝜌)) (ℎ𝑖 − ℎ̅).
4. Menjumlahkan seluruh nilai (𝛥𝑔(𝜌) − 𝛥𝑔̅(𝜌))2 dan (𝛥𝑔(𝜌) − 𝛥𝑔̅(𝜌)) (ℎ𝑖 − ℎ̅) pada masing-masing kolom berdasarkan variasi nilai densitasnya.
Kemudian menghitung nilai koefisien korelasi k untuk mengetahui nilai densitas batuan permukaan
𝑘 = ∑𝑛𝑘=1((∆𝑔𝑘(𝜌𝑖)−∆𝑔̅(𝜌))(ℎ𝑘−ℎ̅))
√∑𝑛𝑘=1((∆𝑔𝑘(𝜌𝑖)−∆𝑔̅(𝜌))2√∑𝑛𝑘=1((ℎ𝑘−ℎ̅))2
(3.2)
yang dapat digunakan dalam perhitungan koreksi Bouguer. Kemudian didapatkan grafik hubungan nilai densitas dengan koefisien korelasi k yang membentuk persamaan garis lurus y=mx+c.
Gambar 3. 7 Pengolahan data penelitian.
30
Gambar 3. 8 Grafik nilai densitas.
nilai densitas batuan permukaan dalam penelitian ini adalah 0,11 g/cm3. 5. Koreksi Bouguer digunakan dalam memperhitungkan massa datum dan titik
ukur. Koreksi Bouguer dihitung dengan menggunakan persamaan 𝑔𝐵 = 0,04193𝜌ℎ, dengan nilai densitas 0,11 g/cm3.
6. Menghitung nilai ABS dilakukan dengan mengurangkan antara nilai FAA dengan nilai koreksi Bouguer, 𝐴𝐵𝑆 = 𝐹𝐴𝐴 − 𝑔𝐵.
7. Melakukan koreksi medan (TC) untuk menghilangkan perngaruh topografi karena adanya variasi ketinggian bukit dan lembah. Koreksi medan dilakukan menggunakan software Oasis Montaj dan Global Mapper.
8. Setelah selesai dengan koreksi Bouguer dan koreksi medan, maka dapat dihitung nilai ABL. Nilai ABL diperoleh dari hasil pengurangan SBA dengan TC ABL=SBA-TC. Kemudian data pengolahan dalam Mc. Excel disimpan dalam format Excel 97-2003 Workbook, agar dapat dilakukan pengolahan data selanjutnya.
3.6.3 Pengolahan data menggunakan Oasis Montaj
Pengolahan data menggunakan Oasis Montaj memerlukan data ABL untuk membuat peta anomali, transformasi Fourier, anaslisis spektrum, pemisahan anomali regional dan residual, dan membuat pemodelan 2D. Langkah-langkah dalam pengolahan data Oasis Montaj yaitu:
31
Gambar 3. 9 Pengolahan data dengan Oasis Montaj.
1. Data ABL dari Mc. Exel kemudian dimasukkan dalam Oasis Montaj dan dikonversi dari koordinat DMD ke dalam koordinat UTM (Universal Transverse Mercator) dengan satuan meter.
2. Analisis Spektrum dilakukan untuk mengetahui kedalaman sumber anomali regional dan residual, melalui analisis spektrum data ABL. Analisis spektrum dilakukan dengan mentransformasikan domain jarak menjadi bilangan gelombang menggunakan deret Fourier. Persamaan transformasi Fourier secara matematis dituliskan sebagai:
𝑓(𝑘) = ∫−∞∞ 𝑓(𝑥)𝑒−𝑖𝑘𝑥𝑑𝑥 (3.3)
Proses transformasi Fourier pada data anomali dilakukan dengan menggunakan software Oasis Montaj. Kemudian diperoleh data bilangan gelombang (k) dan logaritma amplitudo (ln A), dan dapat dibuat grafik hubungan antara k dan ln A tersebut. Kemudian dilakukan pemisahan daerah residual, regional serta noise berdasarkan koefisien determinasi (R2) sebagai variabel kontrol. Selanjutnya diperoleh bilangan gelombang potong (cutoff)/pemisah antara antara daerah residual dan regional. Bilangan gelombang potong selanjutnya disesuaikan dengan data analisis spektrum yang diperoleh pada pengolahan data pada Oasis Montaj agar didapatkan nilai estimasi kedalaman sumber anomali.
32
Gambar 3. 10 Grafik nilai kedalaman daerah penelitian.
3. Data ABL yang telah diperoleh mengandung data anomali regional, residual dan noise. Selanjutnya perlu dilakukan proses pemisahan anomali residual dan regional menggunakan metode bandpass dan lowpass filter pada Oasis Montaj. Metode ini dilakukan berdasarkan data tinggi rendahnya bilangan gelombang pada ABL. Bilangan gelombang potong yang diperoleh berdasarkan analisis spektrum digunakan dalam pemisahan anomali sesuai dengan lebar jendela menggunakan metode bandpass dan lowpass filter.
Metode lowpass filter menghilangkan bilangan gelombang atau frekuensi rendah yang berasosiasi pada anomali regional. Kemudian metode bandpass filter menghilangkan bilangan gelombang atau frekuensi pada range tertentu, sesuai dengan data yang dibutuhkan untuk mendapatkan peta anomali residual.
Gambar 3. 11 Pemisahan anomali residual, regional dan noise.
33
4. Pemodelan 2D menggunakan Oasis Montaj berdasarkan data ABL bertujuan untuk mengetahui lapisan penyusun atau jenis batuan struktur bawah permukaan berdasarkan nilai densitas batuan. Pemodelan 2D dilakukan dengan membuat lintasan yang mengenai seluruh warna yang ada pada peta ABL. Pemodelan 2D dilakukan dengan cara pemodelan kedepan (forward modeling), pemodelan ini dilakukan secara coba-coba (trial and error) dengan didukung data geologi. Nilai error yang diperoleh harus berkisar kurang dari 5%, agar dapat mewakili kondisi struktur bawah permukaan daerah penelitian. Selanjutnya nilai densitas maksimum dan minimum diperoleh dari pemodelan 2D dan akan digunakan sebagai parameter densitas dalam memodelkan data 3D.
Gambar 3. 12 Proses pengolahan struktur lapisan bawah permukaan.
3.6.4 Pengolahan data menggunakan Grablox 1.6e
Software pengolahan data yang terakhir yaitu software Grablox 1.6e untuk melakukan pemodelan 3D. Pemodelan tersebut kemudian dibuka menggunakan software Bloxer 1.6e untuk melakukan interpretasi lanjutan dengan data ABL.
Langkah-langkah dalam pengolahan data ini yaitu:
1. Pemodelan struktur bawah permukaan daerah panas bumi Terak dan Keretak dilakukan menggunakan data ABL. Pemodelan ini dilakukan melalui dua tahap pemodelan 3D yaitu pemodelan ke depan (forward modeling) dan pemodelan inversi (inverse modeling).
34
2. Pemodelan ke depan merupakan model awal yang dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui luas daerah panas bumi Terak dan Keretak. Sedangkan pemodelan inversi dilakukan berdasarkan data lapangan untuk dapat memperoleh parameter model. Pemodelan 3D pada software ini menggunakan data ABL yang telah tergrid dari software Surfer 15 sehingga didapatkan data untuk membuat blok mayor dan blok minor pada software Grablox 1.6e. Data yang diperoleh dari software Grablox 1.6e berupa data posisi daerah panas bumi Terak dan Keretak pada sumbu x dan y, titik awal dan titik akhir serta spasi antara titik pengukuran dari daerah panas bumi Terak dan Keretak.
3. Pemodelan inversi merupakan pemodelan yang bertujuan untuk memeriksa atau mencocokkan antara data geometri perhitungan dengan data geometri pengukuran. Data yang dihasilkan dari pemodelan inversi berupa data peta pola kontur anomali. Langkah awal yang perlu dilakukan yaitu ditampilkan peta pola kontur dari data anomali yang diperoleh dari pengukuran, kemudian data tersebut dimodelkan dan dilakukan proses optimasi.
4. Tahap optimasi yang perlu dilakukan yaitu optimasi base, densitas, Occam d (densitas), ketinggian dan Occam h (ketinggian). Proses optimasi data bertujuan untuk memperkecil nilai error antara data pengukuran dengan data perhitungan, agar data yang dihasilkan berupa bentuk model yang sesuai. Data pemodelan 3D yang dihasilkan, selanjutnya dibuka menggunakan software Bloxer 1.6e untuk proses interpretasi lanjutan.
3.7 Interpretasi Data
Interpretasi data dalam penelitian ini dilakukan secara kualitatif dan kuantitatif.
Interpretasi secara kualitatif dilakukan dengan berdasarkan pada analis variasi warna peta anomali Bouguer Lengkap, anomali residual dan peta anomali regional. Kemudian interpretasi secara kuantitatif dilakukan pada hasil pemodelan 2D dan pemodelan 3D. interpretasi pemodelan 2D dilakukan dengan berdasarkan informasi data geologi daerah Pulau Bangka dan penelitian sebelumnya yang berkaitan. Interpretasi bawah permukaan pada model 3D
35
menyesuaikan dengan nilai densitas batuan menurut Telford dan informasi data geologi Pulau Bangka.
