MODUL PRAKTIKUM SELF POTENTIAL
DISUSUN OLEH :
Dafina Ajeng Kinanti (03411940000003)
Julian Lo (03411940000022)
Zahrotuts Tsaniyah (03411940000033) Iksan Achmad Aulia (03411940000039) Muhammad Amroedhia D (03411940000041) Andrea Francilliano (03411940000043) Muhammad Zayem Ghifari R (03411940000054)
Dosen Pengampu:
Dr. Dwa Desa Warnana S.Si., M.Si, DEPARTEMEN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK SIPIL, PERENCANAAN, DAN KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2021
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya di permukaan bumi. Pada dasarnya metode ini menggunakan konsep perambatan arus listrik di dalam medium yang homogen isotropis, dimana arus listrik bergerak ke segala arah dengan nilai sama besar. Apabila terjadi penyimpangan dari kondisi ideal (homogen isotropis), maka penyimpangan ini (anomali) yang diamati (Simpen, 2015). Berbeda dengan metode geofisika yang lain seperti seismik, metode kelistrikan ini biasanya digunakan untuk suatu eksplorasi dangkal (shallow subsurface). Metode kelistrikan ini memiliki banyak ragam dan tingkat kesulitan relatif lebih tinggi dalam hal interpretasinya (menurunkan besaran-besarannya untuk keperluan interpretasi) dibandingkan dengan metode seismik atau metode lainnya (Syukri, 2020).
Ada beberapa macam metode Geolistrik, antara lain: Self Potential (SP), Resistivitas, Induced Polarization(IP), Elektromagnet, Arus Telluric,Magnetotelluricdan lain-lain. Potensial diri merupakan tegangan statis alam yang terdapat di permukaan bumi, akibat proses mekanik dan elektrokimia di bawah permukaan. Kemunculan potensial diri terkait dengan pelapukan batuan atau mineral, variasi mineral di dalam batuan, aktivitas biolistrik bahan organik, gradien tekanan dan temperatur pada permukaan cairan, serta gejala alam lainnya. Pada proses mekanik dihasilkan potensial elektrokinetik, sedangkan pada proses elektrokimia dihasilkan potensial difusi (liquid junction), potensial shale dan potensial mineralisasi (Telford dkk, 1990; Grover, 2009).
1.2. Tujuan
Tujuan utama dari survei geofisika, khususnya metodeSelf Potentialantara lain:
1. Mengenalkan metode yang dipakai dalam eksplorasi geolistrik dengan menggunakan metode Self Potential.
2. Mengenalkan prinsip dan cara kerja alat yang dipakai dalam metode Self Potential.
3. Memperoleh gambaran struktur lapisan bawah permukaan bumi dari variasi distribusi tegangan statis yang terukur.
4. Berdasarkan hasil interpretasi dan data geologi daerah eksplorasi, dapat ditentukan daerah-daerah prospek di tempat tersebut, yang sesuai dengan tujuan eksplorasi.
BAB II DASAR TEORI 2.1 Metode Self Potential
Metode Self Potential (SP) kadang diberi nama potensial diri, yaitu sebuah metode geofisika yang memanfaatkan parameter kelistrikan, yaitu adanya beda potensial pada dua titik di sembarang tempat di bumi.
Potensial ini diketahui berfluktuasi pada suatu nilai yang relatif konstan. Metode ini pertama kali ditemukan pada tahun 1830 oleh Robert Fox dengan menggunakan elektroda tembaga yang dihubungkan ke sebuah galvanometer untuk mendeteksi lapisan copper sulfida di Carnwall (Inggris). Metode self potential selama ini dimanfaatkan sebagai secondary tool dalam eksplorasi logam dasar khususnya untuk mendeteksi adanya bijih sulfida dan pada dekade terakhir metode self potential banyak digunakan untuk meneliti air tanah, panas bumi, dan untuk membantu pendeteksian patahan dekat permukaan. Suatu proses mekanik yang menghasilkan potensial elektrolisis, terdiri dari tiga elektrokimia yang terdiri dari potensial liquid-junction, potensial shale dan potensial mineralisasi yang merupakan suatu proses yang menjelaskan mekanisme dari self potential.
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 umumnya berhubungan dengan perlapisan tubuh mineral sulfide (weathering of sulphide mineral body). Aktivitas elektrokimia dan mekanik adalah penyebab dari Self Potential (SP) di permukaan bumi. Salah satu faktor pengontrol dalam proses ini adalah air tanah. Potensial ini juga berhubungan erat dengan pelapukan yang terjadi pada mineral,variasi sifat batuan, aktivitas biolistrik dari material organik, korosi, perbedaan suhu dan tekanan dalam fluida di bawah permukaan dan fenomena-fenomena alam lainnya. Pengukuran Self Potential sangatlah sederhana, hanya menggunakan elektroda non-polar yang berhubungan ke multimeter yang memiliki impedansi input lebih besar dari 108 ohm,digunakan untuk mengukur dalam jangkauan mili-volt yaitu kurang lebih 1mV. Elektroda dibu atsedemikian rupa sehingga bagian bawah bersifat porous yang di dalamnya diberi cairan elektrolit, yang berfungsi sebagai kontak antara permukaan tanah yang akan diukur dengan elektroda tembaganya. Bentuk penampang melintang dari elektroda non-polarnya.
Perbedaan potensial dihasilkan di dalam bumi atau di dalam batuan yang teralterasi oleh kegiatan manusia maupun alam. Potensial alami terjadi akibat ketidaksamaan atau perbedaan material-material , dekat larutan elektrolit dengan perbedaan konsentrasi dan karena aliran fluida di bawah permukaan. Hal lain yang mengakibatkan terjadinya Self Potential di bawah permukaan bumi yang mana dipetakan untuk mengetahui informasi di bawah permukaan, Self Potential dapat dihasilkan oleh perbedaan mineralisasi, reaksi (kegiatan) elektrokimia,aktivitas geothermal dan bioelektrik oleh tumbuh-tumbuhan (vegetasi).
2.2 Teknik Pengukuran Self Potential
Dalam pengukuran metode self potential terdapat dua metode yang dapat digunakan dalam pengukuran yaitufix basedanleap frog.
2.2.1 Fix Base
Gambar 2.1KonfigurasiFix Base
Metode ini menggunakan salah satu elektroda (poros spot) diharuskan untuk tetap berada pada satu titik acuan yang disebut titik referensi, sedangkan elektroda yang lainnya berpindah-pindah untuk setiap pengukuran. Penetapan titik referensi diusahakan agar letaknya jauh dari manifest yang akan kita lakukan penyelidikan sehingga diharapkan tidak terlalu terpengaruh oleh manifest tersebut. Tempat dimana titik referensi ditentukan sering disebut undisturbed area yaitu suatu tempat yang tidak boleh ada gangguan. Beda potensial yang terbaca merupakan beda potensial antara elektroda yang berpindah dengan elektroda tetap (titik referensi). (Widiastuti,2017)
2.2.2 Leap Frog
Gambar 2.2KonfigurasiLeap Frog
Metode ini menggunakan kedua elektroda yang dipindah-pindah dalam setiap pengukuran.
Pengkutuban dari masing-masing elektroda harus dijaga agar tidak berubah sehingga tidak menimbulkan bias.
Elektroda yang terhubung dengan kutub positif pada pengukuran pertama harus terhubung dengan kutub negatif pada pengukuran kedua, begitu seterusnya. Potensial yang terukur merupakan potensial antara dua elektroda yang berpindah pada setiap pengukuran. (Widiastuti, 2017)
2.2.3 Fix Electrode Spread
Gambar 2.3 Fix Electrode Spread
Metodefixed electrode spread ini menggunakan persebaran elektroda dengan nilai yang sama dengan nilai potensial dari titik base yang baru merupakan penambahan dari nilai potensial pada titik 1 hingga n.
Penyebaran elektroda (fixed electrode spread)tetap dipertahankan dengan memindahkan elektroda belakang ke lubang pot depan dan elektroda maju ke stasiun baru setelah setiap pengukuran. Sebagai contoh, nilai potensial yang didapatkan pada base ke-2 (P2) yaitu penjumlahan dari nilai potensial yang berada pada V1 dan V2 . Metode ini juga mempunyai kelebihan yaitu panjang kabel yang dibutuhkan relatif pendek dan kekurangannya yaitu polarisasi elektroda tidak dapat dihindari.. (Telford,1990)
BAB III METODOLOGI 3.1 Alat dan Bahan
Dalam melakukan survei SP dibutuhkan beberapa alat dan bahan seperti perlengkapan akuisisi data SP, perlengkapan sarana pemeliharaan, dan perlengkapan lapangan. Berikut ini adalah beberapa alat yang dibutuhkan dalam akuisisi data SP.
1. Porous Pot Bath
Adalah sebuah kontainer yang terisolasi dengan bagian bawahnya yang terisi dengan bagian bawahnya yang terisi dengan busa sel terbuka yang tersaturasi dengan larutan sulfat. Setelah itu, alat ini memiliki dua fungsi yaitu untuk menyimpan pot sehingga bagian bawah dari keramik dapat tercelup dan sulfat tembaga akan tidak terkristalisasi dan fungsi kedua adalah sebagai insulator temperatur agar pot bisa mengelilingi diantara stasiun data.
2. Porous Pot Tips
Bagian bawah keramik dari porous pot berat dan tidak sering digunakan, sehingga ada tips ekstra diantara kedua base dapat membuat perpindahan pot semakin mudah dibawa, dapat menyimpan banyak waktu dan dapat terhindar dari kerusakan.
3. Porous Pot Elektroda
Dua macam porous pot yang biasa digunakan pada umumnya adalah Tinker dan Rasor, model 3A dan 6B. Kedua pot tersebut adalah elektroda sulfat tembaga setengah sel yang non-polarisasi yang terdiri dari sebuah batang tembaga yang dimasukkan ke dalam larutan saturasi antara tembaga sulfat dan air. Bagian bawah pot berupa lapisan semipermeabel untuk menghindari terjadinya potensial kontak. Sebelum dilakukan pengambilan data, dilakukan pengukuran pada titik yang sama selama 7 jam untuk mencatat nilai beda potensial setiap sepuluh menit sekali. Hal tersebut dimaksudkan untuk mengetahui variasi naik turunnya beda potensial terhadap waktu dikarenakan adanya tren naik turunnya permukaan air tanah.
4. Kabel
Memiliki fungsi sebagai penghubung arus dari elektroda potensial diri di lapangan ke alat pengukur.
5. Resistivity Meter
Resistimeter yang dugunakan adalah Resistivimeter Campus Tigre dengan set alat dalam mode Self Potential. Alat pengukuran dalam metode SP harus mempunyai impedansi yang besar sehingga arus yang mengalir melalui peralatan tersebut sangat kecil dan penurunan potensialnya sangat kecil atau dapat dikatakan mendekati nol.
6. Meteran
Berfungsi unutk mengukur jarak tiap titik porous pot yang diberikan.
7. Global Positioning System (GPS)
Dapat digunakan untuk mengetahui posisi lintang dan bujur atau posisi XY pada setiap titik pengukuran.
8. Pencatat Waktu
Berfungsi untuk mengetahui variasi beda potensial terhadap waktu.
9. Palu Geologi
Berguna untuk menggali lubang tempat menanam porous pot.
3.2 Langkah Kerja
Dalam melakukan percobaan survey SP perlu diketahui terlebih dahulu sebagai langkah awal yang harus dilakukan adalah Survey tempat yang ingin diukur. Survey lapangan berfungsi untuk mengetahui kondisi geologis dan fisiografis dari daerah yang ingin diteliti. Selanjutnya dapat menuju langkah kerja penggunaan alat dari survey SP di lapangan, berikut adalah tahap-tahap yang perlu dilakukan dan dipersiapkan sebagai berikut.
1. Siapkan Alat ukur potensial DVM (Digital Voltmeter), Elektroda Porous Pot sebanyak 4 buah, larutan Copper Sulphate, roll meter, roll kabel, dan tabel pencatat data serta alat komunikasi agar memudahkan proses akuisisi.
2. Rancang luasan yang akan disurvei dari overlay peta topografi dan peta geologi daerah survey, kemudian tentukan titik referensi untuk penempatan salah satu elektroda yang menetap. Tentukan lintasan-lintasan pengukuran di dalam luasan survey atau survey design nya.
3. Kalibrasikan terlebih dahulu masing-masing pasang Elektroda Porous Pot yang ingin digunakan.
4. Kemudian dapat dilanjutkan ke langkah perhitungan dan akuisisi dapat dilakukan.
3.3 Lembar Kerja (Data Sheet)
Ketika melakukan pengukuran di lapangan hal yang juga perlu diperhatikan adalah lembar kerja yang digunakan untuk mencatat hasil pengukuran yang dilakukan. Lembar kerja ini berlaku dalam satu kali pengukuran dan satu jenis desain akuisisi. Adapun hal lain yang diperlukan dalam lembar kerja adalah sebagai berikut:
● Tanggal: Merupakan waktu dilakukan survey
● Area: Merupakan area tempat dilakukannya survey.
● Line: Merupakan referensi poin yang digunakan dari awal survey hingga garis pada akhir survey. Referensi poin pada awal garis survey harus ditulis pada setiap awal dari garis survey.
● Personil: Ditulis anggota yang melakukan survey
● Waktu: Mencatat waktu pada pengambilan data jarak dari base line
● Tegangan Normal: Merupakan tegangan yang dibaca diantara base pot dengan pot yang berpindah dalam millivolts
● Reversed Voltage: Merupakan tegangan yang dibaca diantara base pot dengan pot yang berpindah dengan polaritas bolak balik.
● Ketahanan: Mencatat ketahanan dalam kilo ohm diantara base pot dan pot yang berpindah, diukur dengan menggunakan DVM.
● Koreksi Drift: Merupakan koreksi yang ditambahkan pada tegangan normal dikarenakan drift pada elektroda.
● Base Tie-in Correction: Merupakan tegangan absolut dari base line survey dilakukan.
● Tegangan Absolut: Merupakan tegangan relatif stasiun terhadap base survey dalam millivolts.
3.4 Kalibrasi Elektroda Porous Pot
Elektroda Porous Pot merupakan jenis elektroda yang memiliki batang/kawat tembaga dan tabung keramik dengan bagian bawah berpori, kemudian elektroda ini diisi menggunakan larutan Copper Sulphate ( CuSO4 ).
Gambar 3.4.1 Sketsa Elektroda Porous Pot
Kalibrasi elektroda porous pot yang telah diisi larutan CuSO4 dengan konsentrasi sama adalah dengan memasukan sepasang elektroda ke dalam medium dengan jarak sekitar 10 cm. Setelah itu, dilakukan pengukuran self-potential dengan menggunakan DVM (Digital Voltmeter). Hasil dari pengukuran tersebut harus menunjukan nilai yang lebih kecil atau sama dengan 2 milivolt.
Apabila hasil dari pengukuran memiliki nilai yang lebih besar dari 2 milivolt maka perlu dilakukan pembersihan pada kedua elektroda dan kemudian diisi kembali dengan CuSO4 dengan konsentrasi yang sama.
BAB IV
ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Interpretasi Kuantitatif
Interpretasi Kuantitatif benda penyebab anomali model dengan menggunakan Lempeng Miring. Lempeng miring yang tertanam di dalam tanah dianggap sebagai suatu sumber anomali SP yang terletak pada kedalaman dari ujung atas, dan kedalaman ujung bawah.
Gambar 4.1Penampang Lintang Model Lempeng Dua Dimensi
Pada interpretasi kuantitatif, dilakukan perhitungan untuk menghitung nilai kedalaman ujung atas, kedalaman ujung bawah, dan kemiringan dari penyebaran polutan. Interpretasi kuantitatif menggunakan persamaan sebagai berikut:
Dimana h merupakan kedalaman ujung atas, x max merupakan jarak dari titik origin ke titik yang mempunyai voltase maksimum, xmin adalah jarak dari titik origin ke titik yang mempunyai voltase paling minimum. Xo adalah jarak ½ Vmax dan Vmin, Xs adalah jarak simetri yaitu jarak dari titik origin ke titik yang mempunyai amplitudo yang sama tetapi berlainan tanda.
4.2. Interpretasi Kualitatif
Interpretasi kualitatif menghasilkan kontur beda potensial daerah penelitian dan menghasilkan model bawah permukaan dengan menggunakan software ZondSP.
DAFTAR PUSTAKA
Simpen, I. N. (2015). Modul Praktikum Metoda Geolistrik. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.
Grover, J. (2009).The Spontaneous Potential Log. Petrophysics MSc
Syukri, M. (2020). Dasar-Dasar Metode Geolistrik. Aceh: Syiah Kuala University Press.
Telford, W. M., Geldart, L.P. dan Sheriff, R. E. (1990). Applied Geophysics. New York:
Cambridge
Widiastuti, N., Nurhasanah, N., & Sampurno, J. (2017). Pendugaan Potensi Air Bawah Permukaan Menggunakan Metode Self Potential di Kelurahan Sungai Jawi Kota Pontianak. PRISMA FISIKA, 5(2).
