BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.6. Metode Geolistrik
Metode Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi serta bagaimana cara mendeteksinya di atas permukaan bumi. Pengukuran berupa pengukuran potensial dan pengukuran arus yang terjadi secara alami ataupun diinjeksikan arus ke dalam bumi (Hedrajaya, 1990). Metode geolistrik pada prinsipnya adalah dengan menginjeksikan arus (aliran listrik) ke bawah permukaan bumi sehingga diperoleh beda tegangan, yang kemudian akan didapatkan informasi mengenai resistivitas batuan (Telford dkk., 1990).
Menurut Telford dkk., (1990), pendekatan paling sederhana dalam pembahasan gejala kelistrikan di dalam bumi adalah dengan menganggap bumi sebagai medium homogen isotropis. Dengan perlakuan tersebut kemudian medan listrik dari titik sumber bumi dianggap simetri bola atau radial setengah bola. Bila dibuat penampang melalui sumber A dan B maka terlihat pola distribusi bidang equipotensial seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Equipotensial dan garis arus dari 2 titik sumber (Telford, 1990)
2.6.1 Metode Geolistrik Resistivitas
Metode geolistrik resistivitas merupakan metode aktif dimana menggunakan arus listrik yang tidak terjadi secara alami, melainkan arus listrik diinjeksikan (dialirkan) ke dalam batuan, lalu efek potensialnya yang ditimbulkan oleh arus batuan tersebut diukur di permukaan. Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode geolistrik yang bertujuan untuk mempelajari sifat resistivitas dari lapisan batuan yang berada di bawah permukaan bumi. Pada metode ini akan didapatkan variasi resistivitas suatu lapisan batuan yang menjadi bahan penyelidikan di bawah titik ukur (Vebrianto, 2016).
Prinsip metode ini yaitu menginjeksikan arus pada dua elektroda arus dan mengukur beda potensial yang ditimbulkan pada titik dipermukaan bumi dengan dua elektroda potensial. Beda potensial yang terukur bergantung pada resistivitas batuan yang dilewati (Gasperikova dkk., 2012). Metode resistivitas sangat berkaitan dengan hukum ohm dengan perumusan pada Persamaan 2.3. Besarnya nilai tegangan (V) yaitu hasil dari nilai hambatan (R) pada suatu medium yang dialiri arus (Telford dkk., 1990).
V = I. R (2.3) Keterangan:
V : Tegangan listrik (V)
I : Kuat arus (A)
R : Hambatan atau resistansi (Ω)
Gambar 2.6 Arus yang mengalir pada rangkaian silinder konduktif (Telford dkk., 1990)
Dengan mengasumsikan rangkaian silinder konduktif, dimana pada rangkaian ini dialirikan arus (I) pada silinder dengan panjang sisi (L) dan luas bidang permukaan silinder (A) akan terjadi hambatan (R). Pengalirkan arus pada silinder tersebut sehingga mengakibatkan penurunan nilai tegangan (V).
=
(2.4) Keterangan:
ρ : Tahanan Jenis atau Resistivitas (Ω.m) R : Hambatan atau resistansi (Ω)
L : Panjang sisi A : Luas Permukaan
Dari Persamaan 2.4, nilai hambatan (R) sebanding dengan panjang sisi panjang sisi (L) dan berbanding terbalik dengan luas permukaan (A). Jika panjang sisi silinder diperpanjang maka nilai R juga besar, namun jika bidang silinder diperbesar maka nilai R semakin kecil.
Resistivitas yang terukur merupakan resistivitas yang sebenarnya dan tidak tergantung pada jarak antar elektroda. Namun, kenyataannya bumi terdiri atas lapisan – lapisan dengan resistivitas yang berbeda-beda sehingga tegangan yang terukur dipengaruhi oleh lapisan-lapisan bumi tersebut. Hal ini menunjukkan
R I
bahwa jika dilakukan pengukuran di permukaan bumi maka nilai resistivitas yang terukur bukan merupakan nilai resistivitas satu lapisan saja atau bukan nilai resistivitas yang sebenarnya melainkan nilai resistivitas berbagai macam lapisan, sehingga resistivitas yang terukur merupakan resistivitas semu (ρa) Maka untuk memperoleh nilai resistivitas semu (ρa) yang digunakan dalam metode geolistrik dapat dirumuskan seperti yang terlihat pada Persamaan 2.5.
ρa =
(2.5) Keterangan:
ρa : resistivitas semu (Ω.m) K : Faktor Geometri
∆V : Tegangan (V) I : Kuat arus (A)
Metode geolistrik resistivitas ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang bersifat dangkal, hal ini disebabkan karena informasi dari lapisan yang berada pada kedalaman lebih dari 1000 atau 1500 ft jarang diperoleh (Arif, 2016). Umumnya metode ini hanya baik untuk kedalaman maksimal 200 m, jika kedalaman lapisan lebih dari itu maka informasi yang diperoleh kurang akurat, hal ini karena dengan bentangan yang besar dengan maksud mendapatkan penetrasi kedalaman di atas 200 m, maka arus yang mengalir akan semakin lemah dan tidak stabil akibat perubahan bentangan yang semakin besar (Simpen, 2015).
2.6.2 Sifat Kelistrikan Batuan
Bumi tersusun atas lapisan batuan yang memiliki karakteristik tersendiri termasuk juga dengan sifat kelistrikannya. Salah satu sifat batuan yang paling penting dan berguna dari batuan yaitu sifat resistivitas (tahanan jenis) yang berbeda antar lapisan batuan yang satu dengan yang lain. Resisitivitas menunjukkan kemampuan suatu batuan dalam menghantar arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan, maka semakin sulit bahan tersebut menghatarkan arus listrik begitu pula sebaliknya (Telford dkk., 1990).
Sifat konduktivitas listrik batuan sangat dipengaruhi oleh jumlah fluida dan bagaimana cara fluida didistribusikan dalam batuan. Batuan berpori yang terisi oleh air, nilai resistivitas listriknya berkurang yang artinya akan semakin konduktif. Pada dasarnya, batuan reservoir memiliki nilai resistivitas yang tinggi namun resistivitas batuan lebih tergantung pada fluida yang mengisi pori batuan.
Adapun ketergantungan dari nilai resistivitas pada batuan adalah sebagai berikut:
a) Jika terdapat kandungan fluida berupa air maka semakin rendah nilai resistivitasnya.
b) Jika terdapat kandungan fluida berupa gas/oil maka semakin tinggi nilai resistivitasnya
c) Semakin tinggi salinitas maka semakin rendah nilai resistivitasnya.
d) Semakin tinggi temperatur maka semakin rendah nilai resistivitasnya.
e) Semakin tinggi tingkat kandungan lempung maka semakin rendah nilai resistivitasnya
Adapun nilai resistivitas tiap batuan bervariasi dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Nilai resistivitas batuan (Telford dkk., 1990)
Material Resistivity (Ωm)
Kuarsa 500 – 800.000
Pasir 1 – 1.000
Lempung 1 – 100
Napal 3 – 70
Lignit 9 – 200
Batupasir 50 – 500
Batugamping 50 – 107
Air meteorik 30 – 100
Air Permukaan 10 – 100
Air Tanah 0.5 – 300
Air Laut 0.2
2.6.3 Konfigurasi Schlumberger
Telah dijelaskan di atas bahwa metode aktif dilakukan dengan menginjeksikan arus listrik di dalam bumi, maka metode ini memerlukan suatu
konfigurasi elektroda. Konfigurasi elektroda merupakan aturan – aturan penempatan atau peletakan elektroda arus dan potensial sehingga mendapatkan pola tertentu sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai. Elektroda diletakkan dalam satu bentangan yang lurus dan simetris agar hubungan antara elektroda memiliki faktor geometri (K) tertentu sesuai dengan tahapan pengambilan data atau informasi pada titik ukur. Faktor koreksi geometri memiliki fungsi agar variasi resistivitas yang diperoleh di lapangan dapat mendekati kebenaran. Konfigurasi elektroda dapat disesuaikan dengan kondisi di lapangan meliputi topografi dan luas lapangan. Setiap konfigurasi memiliki target kedalam yang berbeda-beda meskipun jarak antar elektrdanya sama.
Konfigurasi Schlumberger merupakan konfigurasi tahanan jenis VES (Vertical Electrical Sounding). Pada metode ini, pengukuran pada suatu titik sounding dilakukan dengan mengubah jarak elektroda. Perubahan jarak elektroda dilakukan dari jarak elektroda kecil kemudian semakin besar secara gradual. Jarak elektroda ini sebanding dengan kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi.
Bentangan elektroda pada konfigurasi schlumberger dapat dilihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2.7 Susunan Elektroda pada konfigurasi Schlumberger