ABSTRACT. Name : Lilik Eko Kurniawan Program : Physics Title : Subsurface Structure Identification by Gravity Method in Pincara Area, South Sulawesi

ABSTRACT Name

:

Lilik Eko Kurniawan

Program

:

Physics

Title

:

Subsurface Structure Identification by Gravity Method in Pincara Area, South Sulawesi

Knowledge and development of geothermal energy is very important nowadays to be known due to the utilization of direct use in geothermal energy is one alternative solution to meet the energy needs by the public surround. Geothermal area that located in Pincara, South Sulawesi is a non-volcanic geothermal system that can be used directly. One of the geophysical methods that can be used to determine the geothermal potential is gravity method. The ability of gravity method to find the variation of rock below the surface can be used to identify the structure that controls the existence of a geothermal system. Advanced data processing by the method of Talwani carried out on the initial gravity data processing so we obtain a 2D vertical cross-section which is better than the data processing that just relying on geological data correlation.

Keyword : Geothermal, Talwani, Gravity

viii

Universitas Indonesia

Identifikasi struktur..., Lilik Eko Kurniawan, FMIPA UI, 2013

ABSTRAK Nama

:

Lilik Eko Kurniawan

Program Studi

:

Fisika

Judul

:

Identifikasi Struktur Bawah Permukaan Daerah Pincara, Sulawesi Selatan Menggunakan Metode Gayaberat

Pengetahuan dan pengembangan

panas bumi sangat penting saat ini untuk

diketahui oleh masyarakat luas karena pemanfaatan potensi panas bumi secara langsung merupakan salah satu solusi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat disekitarnya. Panas bumi yang terletak di daerah Pincara, Sulawesi Selatan merupakan sistem panas bumi non–vulkanik yang potensinya dapat digunakan secara langsung. Salah satu metode geofisika yang dapat digunakan untuk mengetahui potensi panas bumi adalah metode gaya berat. Kemampuan metode gaya berat untuk mencari nilai variasi batuan dibawah permukaan dapat digunakan untuk mengidentifikasi struktur–struktur yang mengontrol keberadaan sistem panas bumi. Pengolahan data lanjutan dengan metode talwani dilakukan terhadap hasil pegolahan data gaya berat awal sehingga didapatkan penampang vertikal 2D yang lebih baik dari pegolahan data yang hanya mengandalkan korelasi data geologi.

Kata kunci : Panas bumi, Talwani, Gaya berat

ix



BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG Panas bumi merupakan salah satu sumber daya alternatif dan sangat

berpontensi untuk di produksi di Indonesia, hal ini di sebabkan Indonesia memiliki banyak gunung api yang berpontensi untuk pengembangan daerah panas bumi, yang tersebar dari pulau Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tengara, Banda, Maluku, Sulawesi dan Kepulauan Sangir. Panas bumi di Indonesia sebagian terletak di luar jalur gunung api atau daerah non–vulkanik, oleh karena itu pengetahuan dan pengembangan panas bumi sangat penting saat ini untuk diketahui oleh masyarakat luas. Pemanfaatan potensi panas bumi secara langsung merupakan salah satu solusi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat disekitarnya. Panas bumi Pincara, Sulawesi Selatan adalah salah satu pontensi panas bumi yang berada diluar jalur non–vulkanik sehingga dapat dimanfaatkan secara langsung. Metode geofisika digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan. Metode ini melibatkan pengukuran diatas permukaan bumi terhadap parameterparameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal. Metode gaya berat adalah salah satu metode yang digunakan dalam mengidentifikasi struktur bawah perrmukaan. Prinsip metode ini berdasarkan pada anomali gaya berat yang muncul karena adanya variasi rapat massa batuan (Putut, 2010). Hal ini mengambarkan adanya struktur geologi dibawah permukaan bumi. Pengolahan data lanjutan dengan Grav2DC dilakukan terhadap hasil pegolahan data gaya berat awal sehingga didapatkan penampang vertikal 2D yang lebih baik dari pegolahan data yang hanya mengandalkan korelasi data geologi. 1.2

TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah untuk : 1.

Mempelajari pola anomali gaya berat daerah Pincara, Sulawesi Selatan 1



2

2.

Memahami konsep pengolahan data gaya berat dan pemodelan gaya berat dua dimensi menggunakan Grav2DC

3.

Mengidentifikasi struktur bawah permukaan daerah Pincara, Sulawesi Selatan.

1.3

BATASAN MASALAH Batasan masalah pada penelitian kali ini pengolahan data gaya berat di

daerah Pincara, Selawesi Selatan yang telah dilakukan pengambilan data dan melakukan analisis data terintegrasi yang akan menghasilkan model struktur bawah permukaan.

1.4

METODE PENELITIAN Penelitian kali ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu melakukan studi

literatur dengan mencari materi–materi yang berkaitan dengan konsep aplikasi metode gaya berat secara umum. Mencari informasi data geologi daerah penelitian dan mencari peta topografi daerah penelitian yang diambil dari ASTER DEM, serta teknik pemodelan 2D data gaya berat. Kemudian melakukan pengumpulan data-data yang terkait yakni data gaya berat yang akan diolah serta data penunjang lainnya. Tahapan selanjutnya melakukan pegolahan data gaya berat yang didapat dari pengukuran dengan melakukan koreksi-koreksi pada

metode gaya berat

sehingga didapat nilai anomali Bouguer, kemudian dilakukan pegolahan data lanjutan dengan teknik Trends Surface Analysis menggunakan MATLAB untuk mendapatkan nilai anomali residual dan regional. Nila–nilai anomali ini kemudian di plot dengan menggunakan ArcGis. Lalu pada lintasan anomali residual dilakukan pemilihan lintasan–lintasan yang akan dibuat pemodelan dengan menggunakan GRAV2DC, sebuah software pemodelan dengan forward modeling. Tahap terakhir dengan menginterpretasi terpadu dari gambar model yang telah didapat dengan data penunjang yang tersedia sehingga memberikan gambaran tentang struktur batuan bawah permukaan di daerah penelitian. Metode yang dilakukan pada studi ini digambarkan pada diagram alir dibawah ini. Universitas Indonesia


3

Perumusan masalah, Pengumpulan data dan Studi Literatur

Pembuatan peta

Pengolahan Awal

Geologi dan

Data Gaya Berat

Proses Koreksi dan Estimasi densitas

rata2

Topografi DEM Anomali Bouguer Lengkap

Analisa Spektrum

Pemisahan Anomali Regional -Lokal

Pemodelan 2 D

Anomali Regional

Anomali Lokal

Forward

Analisis data Terintegrasi

Model struktur Bawah permukaan

Gambar 1.1. Diagram alir metode penelitian

1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan penelitian ini terdiri dari lima bab yang secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, tujuan, batasan masalah serta di akhiri dengan sistematis penulisan. Universitas Indonesia


4

BAB 2 TEORI DASAR Pada bab ini diuraikan teori–teori yang mendasari penelitian ini, prinsip dasar gaya berat, anomali Bouguer, densitas rata–rata batuan, Trend Surface Analysis, pomodelan 2D dengan forward modeling dan tinjauan geologi daerah penelitian. BAB 3 METODE PENELITIAN Pada bab ini diterangkan tentang estimasi batuan rata–rata, penghitungan anomali Bouguer, pemisahan anomali residual, regional dan pemodelan dengan Grav2DC. BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini diterangkan tentang hasil yang didapat yaitu hasil pengolahan data dan analisa dari hasil pengolahan data yang di peroleh. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini diterangkan tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh dari penelitian.



BAB 2 TEORI DASAR

2.1 PRINSIP DASAR GRAVITASI Gravitasi bumi merupakan salah satu ciri bumi, yaitu benda–benda ditarik ke arah pusat bumi. Gaya tarik bumi terhadap benda–benda ini dinamakan gaya gravitasi bumi. Berdasarkan pengamatan, Newton membuat kesimpulan bahwa gaya tarik gravitasi yang bekerja antara dua benda sebanding dengan massa masing–masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut. Kesimpulan ini dikenal sebagai Hukum Gravitasi Newton. Hukum ini dapat dituliskan sebagai berikut : 𝐹=𝐺

F G

𝑚1𝑚2

(2.1)

𝑟2

= adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut 𝑔𝑟 −1 2 = adalah konstanta gravitasi : 6,673 × 10−8 ( 𝑐𝑚3 ) 𝑑𝑒𝑡 (konstanta gravitasi umum)

m1

= adalah besar massa titik pertama

m2

= adalah besar massa titik kedua

r

= adalah jarak antara kedua massa titik

Persamaan diatas dapat diilustrasikan dengan gambar dibawah ini yang memperlihatkan hubungan antara variabel-variabel diatas.

m1

F

m2

r

Gambar 2.1. Gaya tarik menarik antar dua benda.

5



6

Dengan menganggap m1 adalah massa bumi, persamaan diatas disubtitusikan dengan Hukum Newton II (F = m.a) dengan “a” merupakan percepatan yang identik dengan percepatan gravitasi bumi (g) maka besarnya percepatan dari suatu massa m2 adalah :

g=

𝐹 𝑚2

=G

𝑀𝑒

(2.2)

𝑟2

Dimana satuan g adalah m/s2 dalam SI, pada geofisika satuan percepatan gravitasi adalah Gal untuk menghormati Galileo yaitu 1 cm/s2. Karena pengukuran dilakukan dalam variasi percepatan gravitasi yang begitu kecil maka satuan yang sering dipakai adalah milliGal (mGal) dimana 1mGal = 0.001 Gal.

2.2 KOREKSI-KOREKSI ANOMALI GAYABERAT Nilai g hasil pengukuran gaya berat yang diinginkan adalah nilai densitas dari zona target. Akan tetapi, nilai yang terukur gravimeter juga terpengaruh faktor-faktor lain. Faktor-faktor ini dapat dihilangkan dengan koreksi-koreksi: 2.2.1 Pasang Surut ( Tide Correction ) Karena bumi berada pada suatu sistem matahari maka harga gaya berat di permukaan bumi dipengaruhi oleh benda langit diluar bumi terutama bulan dan matahari, maka diperlukan koreksi untuk menghilangkan efek dari benda langit pada pembacaan alat. 2.2.2 Koreksi Apung ( Drift Correction ) Koreksi apungan (drift) diberikan sebagai akibat adanya perbedaan pembacaan gaya berat dari stasiun yang sama pada waktu yang berbeda, yang disebabkan karena adanya guncangan pegas alat gravimeter selama proses pengukuran dari satu stasiun ke stasiun lainnya. Untuk menghilangkan efek ini akuisisi data didisain dalam suatu rangkaian tertutup, yang bertujuan untuk mengetahui besarnya penyimpangan pembacaan yang diasumsikan linier pada selang waktu tertentu, diberikan oleh persamaan:

Dn =

𝑔 𝑎𝑘 ℎ 𝑖𝑟 − 𝑔1 𝑡 𝑎𝑘 ℎ 𝑖𝑟 −𝑡 1

(𝑡𝑛 − 𝑡1 )

(2.3) Universitas Indonesia


7

Dimana : Dn

= Koreksi drift pada titik-n

𝑔𝑎𝑘 ℎ𝑖𝑟 = Waktu pembacaan gravimeter pada akhir looping 𝑔1

= Waktu pembacaan gravimeter pada awal looping

𝑡𝑎𝑘 ℎ𝑖𝑟 = Waktu pembacaan di titik ikat pada akhir looping 𝑡1

= Waktu pembacaan di titik ikat pada awal looping

𝑡𝑛

= Waktu pembacaan pada stasiun n

Untuk meminimalisir efek perubahan harga konstanta pegas, maka pengukuran data gaya berat didesain dalam suatu rangkaian tertutup seperti pada Gambar 2.2, sehingga besarnya perubahan harga konstanta tersebut dapat diketahui dan diasumsikan linier pada selang waktu tertentu.

Gambar 2.2. Desain rangkaian tertutup (Kadir, 2000)

2.2.3 Koreksi Lintang ( Normal Correction ) Koreksi yang diakibatkan oleh perbedaan jari-jari antara ekuator dan kutub, nilai gaya berat rata-rata bumi yang nilainya bervariasi terhadap lintang. Berdasarkan Geodetic Reference System 1967 (GRS67) nilai gaya berat teoritis gN yang merupakan fungsi lintang (φ) kedudukan tersebut : gN = 978318(1+0,0053024 sin2 φ – 0,0000059 sin2 2φ) mGal

(2.4)

2.2.4 Koreksi Udara Bebas (Free Air Correction) Koreksi yang dilakukan dibidang pengukuran dibawa kebidang geoid atau yang mengabaikan massa antara permurkaan air laut dengan titik pengamatan, jika



8

makin tinggi tempat pangamatan, makin kecil gaya berat atau sebaliknya jika tinggi titik amat diatas permukaan acuan adalah h, maka :

gFa = 0,03068 h

(2.5)

2.2.5 Koreksi Bouguer ( Bouguer Correction ) Koreksi ini memperhitungkan adanya massa yang mengisi antara bidang acuan dengan ketinggian h. Massa ini dianggap sebagai lempeng massa (slab) dengan jari-jari tak terhingga, tebal h densitas ρ (gr/cc) sebagai : BC = 2πGρh

(2.6)

Dengan : G = 6,67 ± 0,001 x 10-11 m3 kg-1 s-2 (Resolusi I , IAG, Hamburg, 1983) maka : BC = 0,04193 ρh

(2.7)

Gambar 2.3. Koreksi Bouguer terhadap data gaya berat ( Zhou, 1990 )

2.2.6 Koreksi Topografi ( Terrain Correction ) Koreksi terrain dilakukan bila disekitar lokasi pengamatan terdapat kelebihan atau kekurangan massa (bukit/lembah) yang cukup besar berupa gunung atau lembah yang berpengaruh terhadap nilai gaya berat yang tercatat pada gravimeter. Koreksi ini selalu positif atau ditambahkan dengan nilai gravitasi.



9

Gambar 2.4. Koreksi Terrain terhadap data gaya berat (Zhou,1990)

2.3 PENENTUAN NILAI DENSITAS Pada pengolahan data dibutuhkan nilai densitas batuan, untuk itu kita perlu menentukan nilai densitas batuan. Nilai densitas dibutuhkan untuk menghitung anomali Bouguer. Berikut merupakan metode untuk mendapatkan nilai densitas batuan yang mewakili densitas batuan permukaan di daerah pengukuran. Metode Parasnis Parasnis mencoba melakukan penghitungan densitas secara matematik. Persamaan anomali Bouguer adalah sebagai berikut. ∆𝑔𝐵 = 𝑔𝑜𝑏𝑠 - (𝑔𝑁 - 0.3086 h + (0.04193 h – T)ρ )

(2.8)

Persamaan diatas diubah menjadi 𝑔𝑜𝑏𝑠 - 𝑔𝑁 + ( 0.3086 h ) - ∆𝑔𝐵 = - (0.04193 h – T) ρ y

n

x

(2.9)

m

jika diasumsikan harga anomali Bouguer yang nilai random errornya untuk daerah survey sama dengan nol jika persamaan diatas dapat diplot maka didapatkan garis regresi linear. Nilai gradien tersebut merupakan nilai densitas.

2.4. ANOMALI BOUGUER Setelah dilakukan koreksi-koreksi terhadap data pengamatan gaya berat, nilai anomali Bouguer lengkap didapatkan dengan melakukan koreksi–koreksi lainnya sebagai berikut (Telford et al, 1990) : Universitas Indonesia


10

BA = Gobs + Gn + GFA – GBc + Tc Dengan : BA

= anomali Bouguer

Gobs = data pengamatan gaya berat Gn = koreksi normal/lintang GFA = koreksi udara bebas GBc = koreksi Bouguer Tc

= koreksi terrain

Nilai anomali Bouguer masih merupakan gabungan dari nilai anomali lokal (residual) dan regional sehingga anomali regional harus ditentukan terlebih dahulu diketahui agar dapat menentukan anomali lokalnya. Salah satu metode penentuan anomali regional adalah dengan menentukan anomali regional adalah dengan metode Trend Surface Analysis (TSA).

2.5. PEMISAHAN ANOMALI REGIONAL DAN RESIDUAL Pada dasarnya, anomali gaya berat yang diukur dipermukaan adalah gabungan berbagai sumber dan kedalaman anomali bawah permukaan. Data anomali yang dianalisa khususnya di penelitian ini adalah anomali lokal. Proses pemisahaan data anomali regional dan lokal adalah sebagai berikut 2.5.1 Trend Surface Analysis Tujuan dilakukannya proses ini, adalah untuk mendapatkan anomalianomali lokal (frekuensi tinggi) yang terdapat pada daerah bersangkutan, dimana biasanya anomali ini tidak begitu menonjol pada peta anomali Bouguernya (masih dipengaruhi oleh anomali regional atau frekuensi rendah). Proses pemisahan regional dan residual dilakukan dengan cara melakukan pendekatan data anomali Bouguer yang akan diproses dengan suatu persamaan polinomial seperti dibawah ini (contoh persamaan polinomial orde 3): gi = C1 + C2Xi + C3Yi + C4Xi2 + C5Xi Yi+ C6Yi2 + C7Xi3 + C8Xi2Yi + C9XiYi2 + C10Yi 3

(2.10)



11

dimana: i = 1, 2,……,n = jumlah stasiun gaya berat gi = anomali gaya berat Xi, Yi = koordinat stasiun C1,….., C10 = konstanta polinomial yang akan dicari Untuk mengetahui konstanta – konstanta C1 s/d C10 sehingga diketahui persamaan polimomial yang mendekati anomali Bouguer yang diproses, persamaan diatas dapat dituliskan dalam bentuk matriks sebagai berikut: Y1 …………Y13

g1

1

X1

g2

1

X2

.

…… ……

……

…………

…..

.

…… ……

……

…………

…..

gi

1

Xi

c1

Y2 …………Y23

Yi …………Yi3

c2

c10

apa bila dituliskan dalam bentuk sederhana sebagai berikut: 𝐺 = 𝐷 .𝑐

(2.11)

Dimana 𝐺 adalah vektor dari data input anomali Bouguer, 𝐷 adalah matriks dari koordinat stasiun dan 𝑐 vektor konstanta polinomial yang akan dicari. Dari persamaan diatas terlihat bahwa untuk suatu kondisi dimana jumlah stasiun (i) lebih besar dari konstanta polinomial yang akan dicari, maka kondisi ini dikenal sebagai “over determined” dimana untuk menyelesaikan persamaan seperti ini digunakan metode “leastquare” yang secara singkat diberikan oleh persamaan sebagai berikut: 𝑐 = 𝐷𝑇 . 𝐷

−1

𝐷𝑇 . 𝐺

(2.12)

Setelah konstanta c1, c2……c10 didapat, maka harga regionalnya adalah: Universitas Indonesia


12

𝐺 ′ = 𝐷. 𝑐

g’1 g’2 𝐺′ =

g’3

= nilai regional dari anomali

g’i sehingga residualnya didapat dengan mengurangkan harga anomali 𝐺 ′ terhadap data awalnya yaitu : 𝑅= 𝐺− 𝐺

(2.13)

Dengan : 𝑅 = vektor residual yang mempunyai harga R1,R2, ….., Ri (Kadir, 1991)

2.6 PEMODELAN 2-D Interpretasi pemodelan 2-D bertujuan mengambarkan distribusi rapat massa dan geometri benda di bawah permukaan berdasarkan kontras densitas lateral. Pemodelan yang dilakukan pada penelitian ini adalah pemodelan kedepan (forward modeling) yaitu suatu model dimana benda geologi bawah permukaan dibuat terlebih dahulu, kemudian dihitung variasi anomali gaya berat. Hasil perhitungan mendekati variasi anomali gaya berat hasil pengukuran di tiap titik pengukuran.

2.7 DATA GEOLOGI Pulau Sulawesi terletak pada pertemuan 3 lempeng besar yaitu lempeng Eurasia, lempeng Pasifik dan lempeng Indo–Australia serta sejumlah lempeng lebih kecil (lempeng Filipina) yang menyebabkan kondisi tektoniknya sangat Universitas Indonesia


13

kompleks. Kumpulan batuan dari busur kepulauan, batuan tercampur, ofiolit, dan bongkah dari mikrokontinen yang terbawa bersama proses tubrukan serta proses tektonik lainnya (Van Leeuwen, 1994).

Gambar 2.5. Lokasi pulau Sulawesi yang terletak 3 lempeng besar

Berdasarkan keadaan litotektonik, pulau Sulawesi dibagi 4 kelompok (Van Leeuwen 1994), yaitu : 1. Mandala Barat (West and Nort Sulawesi Volcano–Plutonic Arc) sebagai jalur magmatik yang merupakan bagian ujung timur Paparan Sunda . 2. Mandala Tengah (Central Sulawesi Metamorphic Belt) berupa batuan malihan yang ditumpangi batuan bancuh sebagai sebagian bagian dari blok Australia. 3. Mandala timur (East Sulawesi Ophiolite Belt) berupa ofiolit yang merupakan segmen dari kerak samudera berimbrikasi dan batuan sedimen berumur Trias–Miosen 4. Banggai–Sula kepulauan paling timur Banggai–Sula dan Butom merupakan pecahan benua yang berpindah ke arah barat karena strikeslip faults dari New Guinea. Universitas Indonesia


14

Gambar 2.6. Pembagian keadaan tektonik Pulau Sulawesi (Van Leeuwen, 1994)

2.8 Daerah Penelitian Daerah penelitian secara geografis terletak di daerah Pincara, Kabupaten Luwu Utara, Provinsi Sulawesi Selatan dapat di lihat pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Peta lokasi daerah penelitian Universitas Indonesia


15

2.8.1 Geologi Daerah Penelitian Peta geologi di daerah penelitian mengacu dari peta yang dikeluarkan oleh Pusat Survey Geologi Lembar Malili 1991 yang digambar dengan menggunakan software ArcGis yang diatasnya ada contur DEM dapat dilihat pada Gambar 2.7. Daerah penelitian terdiri dari batuan granit kambuno, batuan gunung api lamasi dan Formasi Bone-bone. Granit kambuno yaitu granit dan granodiorit dimana granit, putih berbintik hitam kebiruan, umumnya batuan ini masih segar. Granodiorit putih bintik hitam, batuan ini umumnya terdapat dalam keadaan segar. Berdasarkan kesamaan litologi dengan granit dilembar pasang kayu yang hasil penarikan granit menunjukan umur 3,35 juta tahun, granit kambuno merupakan batuan beku terobosan yang muncul ke permukaan. Batuan gunung api lamasi berupa perselingan lava, breksi dan tufa dengan lava dan breksi merupakan batuan penyusun utamanya. Lava bersusun andensit sampai basal, breaksi, kelabu sampai kelabu kehitaman berkomponen batuan andesit, basal dan batu apung, tufa merupakan perselingan antara tufa halus dan tufa kasar, Formasi Bone–bone perselingan antara konglomerat, batu pasir, napal, dan lempung tufaan, termasuk batuan sedimen. Terdapat 3 buah sesar yaitu sesar yang mempunyai arah trend utara–selatan. Semua keteranagan geologi diatas berdasarkan geologi lembar Malili, Sulawesi (Simandjutak dkk, 1991).



16

Gambar 2.8 Peta Geologi dan Contur DEM Interval 25 (sumber Badan geologi Nasional dan satelit ASTER )



BAB 3 METODE PENELITIAN

Dearah penelitan kali ini berlokasi di daerah Pincara, Sulawesi Selatan, peta lokasi dapat dilihat pada gambar tahapan pengolahan data gaya berat secara umum dapat dipisahkan menjadi dua macam yaitu, pengolahan data awal dan pengolahan data lanjutan

3.1 PENGOLAHAN DATA AWAL Pada pengolahan awal ini dilakukan dengan membuat peta geologi yang berdasarkan peta geologi lembar Malili (Badan Geologi, 1991) dan peta topografi yang diambil dari satelit ASTER yang dimana peta geologi dan peta topografi digunakan sebagai peta dasar yang di buat dengan menggunakan software ArcGis dapat dilihat pada Gambar 2.8 3.1.1 Estimasi Densitas Rata – Rata Pada penelitian kali ini untuk mencari densitas rata–rata menggunakan metode Parasnis dan metode Sampling. Metode Parasnis dengan menggunakan persamaan (2.9) dimasukkan ke excel sehingga di dapat rapat massa batuan dari kemiringan garis lurus.

Gambar 3.1 Penentuan densitas rata–rata metode Parasnis 17



18

Dengan menggunakan metode parasnis ini di dapat nilai densitas sebesar 2,8 gr/cm3 dari sebagian titik stasiun gaya berat. Nilai densitas yang didapat digunakan untuk mencari nilai di koreksi Bouguer sehingga didapat nilai anomali Bouguer. Metode Sampling yaitu metode dengan mengambil contoh batuan disekitar penelitian lalu batuan contoh tersebut dimasukan kedalam laboraturim dari hasil laboraturim didapat nilai densitas rata- rata daerah penelitian sebesar 2.67 gr/cm3.

3.1.2 Anomali Bouguer Pengolahan data awal yaitu pegolahan yang dilakukan untuk mendapatkan nilai anomali Bouguer. Dimana nilai anomali Bouguer diperoleh dengan formula sebagai berikut. Anomali Bouguer = gobs – gN + gFa – gBc + Tc

(3.1)

Dimana gobs adalah gaya berat obsevasi didapat dari nilai pembacaan nilai pada alat yang telah melakukan koreksi pasang surut dan koreksi apung (drift) dengan persamaan (2.3), kemudian dilakukan koreksi gN adalah koreksi lintang berdasarkan Geodetic Reference System 1967 (GRS67) dengan persamaan Pada (2.4), yang dimana konversi koordinat titik–titik pengamatan dalam koordinat jarak (UTM) menjadi koordinat lintang terlebih dahulu, lalu dimasukan kedalam persamaan. Selanjutnya gFa adalah koreksi udara bebas dengan persamaan (2.5), gBc adalah koreksi Bouguer dimana pada koreksi Bouguer ini terlebih dahulu mencari nilai densitas batuan di daerah sekitar penelitian dengan menggunakan metode Parasnis dan metode Sampling dilapangan setelah di dapatkan nilai densitas dimasukkan kedalam persamaan (2.7), Tc adalah koreksi topografi (terrain). Koreksi–koreksi diatas diolah dengan menggunakan excel. Setelah melakukan koreksi–koreksi diatas maka akan didapat nilai anomali Bouguer. Setelah di dapatkan nilai anomali Bouguer di plot dengan menggunakan software Surfer8. Nilai anomali Bouguer yang di dapat mengandung nilai anomali residual (lokal) dan nilai anomali regional sehingga di butuh pengolahan data



19

lanjutan untuk dapat memisahkan anomali lokal dan anomali regional dengan menggunakan Trend surface Analysis (TSA) menggunakan script MATLAB.

3.1.3. Analisa Spektrum Pada metode gaya berat analisa spektrum digunakan untuk bertujuan menperkirakan kedalaman suatu benda anomali gaya berat dibawah permukaan. Metode analisa spektrum diturunkan dari potensial gaya berat yang teramati pda bidang horizontal dengan transformasi Fouriernya sebagai berikut (Blakely, 1996): 1

1

F (U) = γ µ F ( 𝑟 )

dan F ( 𝑟 ) = 2 π

′ 𝑒 𝑘 (𝑧 0 −𝑧 )

|𝑘|

(3.2)

Dengan: U = potensial gaya berat µ = anomali rapat massa γ = konstanta gaya berat r = jarak

sehingga persamaannya menjadi :

F (U) = 2 π γ µ

′ 𝑒 𝑘 (𝑧 0 −𝑧 )

(3.3)

|𝑘|

Berdasarkan persamaan diatas transformasi Fourier untuk anomali gaya berat yang diamati pada bidang horizontal : 𝜕 1

F (gz) = γ µ F(𝜕𝑧 𝜕

𝑟

)

1

= γ µ 𝜕𝑧 F( 𝑟 ) F (gz) = 2 π γ µ 𝑒 𝑘 (𝑧0 −𝑧

′)

(3.4)



20

Dengan: gz = anomali gaya berat z0 = ketinggian titik amat k = bilangan gelombang z = kedalaman benda anomali

jika distribusi rapat massa bersifat acak dan tidak ada korelasi antara masing-masing nilai gaya berat maka µ = 1, sehingga hasil transformasi Fourier anomali gaya berat menjadi: A = C 𝑒 𝑘 (𝑧0 −𝑧

′)

(3.5)

Dengan A = amplitudo dan C = konstanta Agar mendapatkan estimasi yang tepat untuk pemisahan noise dari sinyal, amplitudo A pada persamaan diatas dilogaritmakan agar mendapatkan hasil persamaan linier. Komponen gelombang k berbanding lurus dengan amplitudo. ln A = ln C + ( z0 –z’ ) |k|

(3.6)

Dari persamaan diatas dibuat grafik antara ln A terhadap k untuk mengklasifikasikan anomali (Gambar 3.2).

Gambar 3.2 Grafik ln A terhadap k pada Pembagian zona anomali Universitas Indonesia


21

3.2 PENGOLAHAN DATA LANJUTAN 3.2.1 Trends Surface Analysis (TSA) Pada pengolahan data lanjutan kali ini untuk memisahkan anomali lokal dan anomali regional dengan menggunakan metode TSA, pertama yang dilakukan membuat suatu data masukan dalam format “dat” dengan menggunakan Wordpad atau Notepad. Data masukkan ini terdiri dari data koordinat penyelidikan yaitu x (longitude), y (latitude) dan anomali Bouguer (z) kemudian script TSA dijalankan pada MATLAB dan didapatkan nilai anomali lokal dan anomali regional yang di petakan dengan menggunakan ArcGis, dalam studi ini dilakukan tiga proses yakni TSA orde satu, orde dua dan orde tiga yang dipilih salah satu anomali lokal untuk proses selanjutnya. Pada prinsipnya tingkat orde TSA mencerminkan tingkat nilai efek anomali gaya berat yang ditimbulkan regional wilayah survey. Orde satu mencerminkan efek regional dari daerah yang sangat dalam. Semakin tinggi orde TSA mencerminkan akumulasi nilai anomali gravitasi karena efek regional ditambah dengan efek–efek lokal yang diimplementasikan oleh suku–suku tinggi dari polinomial TSA. Oleh karena itu pada studi ini dipilih TSA orde tiga dengan mepertimbangkan efek regional dari studi yang tidak terlalu dalam dan lingkungan yang lebih lokal. 3.2.2 Pemodelan Pemodelan dilakukan agar dalam interpretasi bawah permukaan lebih mudah. Pemodelan dilakukan dengan teknik pemodelan kedepan dari nilai anomali residual orde 1 dari penampang yang dipilih, dimana penapang tersebut dapat mewakili seluruh daerah penelitian. Anomali lokal tersebut diperoleh dengan perhitungan TSA dengan menggunakan MATLAB. Pada tugas akhir ini untuk mempermudah pemodelan maka digunakan program Grav2DC yaitu cara pemodelan dengan melakukan pendugaan bentuk geometri bawah permukaan yang di kolerasi dengan struktur geologi daerah penelitian. Pada pemodelan ini dilakukan dengan mencoba–coba perameter model benda anomali dengan bentuk sembarangan 2D sehingga diperoleh nilai gaya berat perhitungan yang mendekati perhitungan hasil observasi dengan menggunakan data geologi yang ada. Universitas Indonesia


BAB 4 HASIL PENGOLAHAN DATA

4.1 ANOMALI BOUGUER Data anomali Bouguer di dapat dengan mengolah data yang diperoleh dari hasil penelitian dilapangan yang dilakukan pengukuran sebanyak 129 titk pengukuran daerah Pincara dan sekitarnya. Jika dilihat dari peta geologi lembar Malili (Badan Geologi Nasional, 1991) titik pengamatan memotong tiga struktur dan berada diatas batuan granit dan batuan gunung api lamasi terdiri lava basal dan andesit, breksi gunung api, dan tufa. Peta anomali Bouguer dengan menggunakan nilai densitas batuan 2,67 gram/cm3 yang didapatkan dari metode Sampling didaerah penyelidikan. Setelah didapatkan nilai anomali Bouguer dibuat model sebuah peta kontur anomali Bouguer. Hasil pembuatan kontur anomlai Bouguer dapat lihat pada Gambar 4.1 mGal :

Gambar 4.1 Peta anomali Bouguer dan Peta Geologi (Sumber Peta Geologi dari Badan Geologi Nasional)

22



23

Peta anomali Bouguer memperlihatkan pola kountur yang relatif bervariasi dengan adanya nilai anomali Bouguer yang tinggi dan ada yang rendah, anomali tinggi berada disebelah barat dan sedikit berada di daerah tenggara sedangkan nilai anomali rendah berada di utara ke tengah dan ke selatan sedangkan nilai anomali sedang berada di antara nilai anomali tinggi dan rendah. Nilai anomali yang rendah dari bagian barat laut, utara, tengah dan ke arah selatan menperlihatkan trend gaya berat yang kuat didaerah penyelidikan. Nilai anomali Bouguer berkaitan dengan nilai densitas suatu batuan dari nilai anomali Bouguer yang di perlihatkan bernilai sekitar -55 mGal sampai -42.5 mGal. Pola kontur yang diperlihatkan mendapatkan beberapa srtuktur geologi skala besar yang berasosiasi dengan suatu rentang densitas tertentu di bagian dalam kulit bumi. Daerah anomali sedang ini membatasi dearah anomali tinggi dan anomali rendah, yang secara keseluruhan menperlihatkan sebuah anomali sedang yang secara keseluruhan memperlihatkan struktur dalam yang terletak dibagian tengah yang mempunyai arah umum barat laut ke utara, daerah anomali sedang lainnya didaerah tenggara. Anomali rendah yang terlihat di bagian selatan ke tengah dan bagian utara, berdasarkan peta geologi di bagian selatan dan tengah anomali rendah akibat dari batuan gunung api lamasi terdiri lava basalt dan andesit yang diperkirakan memiliki nilai densitas yang rendah sehingga mengakibatkan nilai anomali rendah dan berdasarkan peta geologi di bagian utara terdiri dari batuan granit, nilai anomali rendah selain di pengaruhi nilai densitas batuan anomali rendah di pengaruhi oleh topografi dearah penelitian, sehingga nilai anomali rendah dibagian utara dipekirakan oleh topografi yang agak tinggi sehingga menyebabkan volume batuan yang besar sehingga anomali menjadi rendah. Anomali tinggi terlihat di bagian barat dan tenggara, berdasarkan peta geologi di bagian barat akibat batuan granit yang memliki nilai densitas yang lebih tinggi di bandingkan nilai batuan sekitar sedangkan di bagian tenggara anomali tinggi di isi oleh batuan gunung api lamasi yang seharusnya memperlihatkan anomali rendah dan diperkirakan karena topografi yang lebih tinggi mengakibatkan nilai volume yang besar mengakibatkan nilai anomali menjadi tinggi. Universitas Indonesia


24

4.2. ANALISA SPEKTRUM Analisa

spektrum

dalam

metode

gaya

berat

bertujuan

untuk

memperkirakan kedalaman benda anomali dibawah permukaan sehingga kita dapat mengetahui batas regional dan lokal sehingga dapat membantu dalam pemodelan yang akan dibuat. Analisa spektrum didapat dari hasil slice yang dilakukan di atas anomali Bouguer di dearah yang akan dilakukan sebagai pemodelan 2D. Pada penelitian kali ini di lakukan analisa spektrum sebanyak lima lintasan. Gambar lintasan slice analisa spektrum dapat dilihat pada Gambar 4.2. mGal

Gambar 4.2 Lintasan slice analisa spektrum pada anomali Bouguer

Sehingga didapatkan jarak antar stasiun dan nilai anomali gaya berat digunakan sebagai input yang akan dimasukan kedalam sebuah software numerik. Hasil dari analisa spektrum adalah kurva yang menampilkan estimasi kedalaman anomali regional dan anomali lokal pada lintasan yang di slice dapat dilihat hasilnya pada gambar dibawah ini



25

Analisis Spektrum Slice1 10 8

y = -1878,x + 10,49 R² = 0,879

ln A

6 4

y = -141,3x + 2,503 y = -34,64x + 0,452 R² = 0,426 R² = 0,523

2

residual regional noise

0 -2 0

0,01

0,02

-4

0,03

0,04

0,05

k

Gambar 4.3 Kurva hasil analisa spektrum lintasan-1

Analisis Spektrum Slice2 10 8 y = -1298,x + 10,40 R² = 0,890

ln A

6

residual 4

y = -92,35x + 2,380 y = -23,21x + 0,557 R² = 0,737 R² = 0,879

2

regional noise

0 -2

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

k




26


ln A

6 4 2

y = -1030,x + 8,107 R² = 0,781 y = -50,96x + 0,819 y = -1,485x - 0,516 R² = 0,099 R² = 0,002

residual regional noise

0 0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 4,00E-02 5,00E-02 -2 -4

k



ln A

6

y = -490,8x + 10,02 R² = 0,803

4

y = -56,06x + 2,817 R² = 0,642

2 0 0,00E+00 -2 -4

5,00E-02

1,00E-01

residual y = -3,635x - 0,566 R² = 0,223 1,50E-01

regional noise

2,00E-01

k




27

Analisis Spektrum Slice 5 10 8

ln A

6

y = -207,6x + 10,00 R² = 0,797 residual

4 y = -20,86x + 2,455 R² = 0,586

2 0 0,00E+00 -2

1,00E-01

2,00E-01

regional y = -1,637x - 0,447 noise R² = 0,177 3,00E-01

4,00E-01

k


Berdasarkan kurva hasil analisa spektrum dari 5 lintansan slice meliliki nilai kedalaman lokal yang berbeda dari hasil lintasn slice 1 adalah sekitar 1900 m atau 1,9 km, pada slice 2 adalah sekitar 1300 m atau 1,3 km, pada slice 3 adalah sekitar 1000 m atau 1 km, pada slice 4 adalah sekitar 500 m atau 0,5 km dan pada slice 5 adalah sekitar 200 m. Kedalaman hasil analisa spektrum tersebut akan dijadikan acuan kedalam dalam membuat model struktur bawah permukaan.

4.3. ANOMALI REGIONAL Anomali regional adalah anomali yang didapatkan dengan memisahkan anomali Bouguer yang didapat dengan menggunakan nilai densitas 2.67 gr/cm3. Dilakukan pemisahan anomali regional sehingga didapat anomali lokal dari pengaruh struktur dalam, maka dilakukan pemfilteran anomali Bouguer dengan metode Trend Surface Analysis (TSA) akan menghasilkan informasi struktur dangkal. Berdasarkan hasil dari analisa spektrum kedalamn anomali regional adalah sekitar 1,9 km dibawah permukaan. Berdasarkan hasil tersebut perlu ditentukan orde polinomial yang akan digunakan untuk memisahkan anomali regional dan anomali lokal, sehingga benda anomali residual dengan kedalaman 1,9 km masih muncul pada anomali lokal. Pada proses pemisahan anomali regional dan anomali lokal orde yang digunakan adalah orde 1. Universitas Indonesia


28

Setelah melakukan proses pemisahan anomali Bouguer mengunakan polinomial orde 1 maka didapat kontur anomali regional yang ditunjukan pada Gambar 4.8. mGal

Gambar 4.8 Peta anomali regional orde-1

Pada anomali regional terlihat adanya penyebaran nilai anomali rendah, sedang dan tinggi. Nilai anomali rendah terdapat pada bagian timur laut daerah penelitian sekitar -52,6 mGal – -52,4 mGal, diperkirakan disebabkan oleh batuan sedimen yang berasal dari Formasi Latimojong. Kemudaian anomali sedang berada di bagian tengah daerah penelitian dengan nilai sekitar -50 mGal – -51 mGal. Sementara anomali tinggi terdapat dibagian timur daerah penelitian dengan nilai 49.6 mGal – -49.8 mGal. Anomali tinggi ini diperkirakan oleh batuan vulkanik. Ketiga anomali tersebut memiliki trend menerus dari arah utara ke selatan. 4.4 ANOMALI LOKAL Anomali lokal dibutuhkan dalam interpretasi kenampakan struktur yang menggambarkan kondisi geologi dangkal atau di dekat permukaan. Peta anomali lokal ini dapat dengan menggunakan metode Trend Surface Analysis (TSA). Dengan dilakukan pengurangan anomali Bouguer terhadap anomali regional. Gambar 4.9. merupakan peta kontur anomali lokal derah penelitian. Universitas Indonesia


29

mGal

Gambar 4.9 Peta anomali lokal orde1

Berdasarkan peta pada Gambar 4.9 terlihat nilai anomali rendah terdapat pada bagian selatan hingga ketengah dan ke utara daerah penelitian dan anomali tinggi terlihat pada bagian timur, barat dan tenggara, yang dimana anomali residual orde 1 meliliki kesamaan dengan peta anomali Bouguer. Anomali rendah pada bagian tengah daerah penelitian dengan nilai berkisar antara -2 mGal - -4 mGal di perkirakan pengaruh nilai densitas yang rendah

yaitu batuan sedimen yang

berasal dari Formasi Latimojong mengakibatkan nilai anomali menjadi rendah. Sementara anomali tinggi pada bagian barat dan tenggara daerah penelitian dengan rentang nilai antara 2 mGal – 7 mGal di perkirakan berasal dari batuan beku. Anomali sedang yang terdapat antara anomali tinggi dan anomali rendah di perkirakan batas litologi batuan dibagian seltan hingga ketengah di daerah penelitian.



30

4.5 PEMODELAN 2-D Pemodelan kedepan 2-D data gaya berat bertujuan melihat kodisi bawah permukaan daerah penelitian. Pemodelan struktur bawah permukaan dilakukan dengan membuat lintasan A-B pada anomali lokal orde-1 daerah penelitian dan peta geologi daerah penelitian sehingga dapat disesuaikan dengan kondisi di lapangan. Daerah lintasan A-B anomali lokal orde -1 dan peta geologi dapat di lihat pada Gambar 4.10.

mGal

Gambar 4.10 Lintasan untuk pemodelan 2D di peta anomali lokal orde-1 dan peta geologi

Densitas rata–rata batuan pada daerah penelitian yang didapat dengan menggunakan metode parasnis adalah 2.8 gr/cm3 dan 2.67 gr/cm3 dari metode sampling. Densitas yang digunakan sebagai acuan dalam menentukan densitas setiap batuan pada model struktur bawah permukaan. Pemodelan struktur bawah permukaan dilakukan dengan melihat kolerasi antara hasil anomali lokal dan peta geologi regional daerah penelitian, sehingga didapatkan hasil pemodelan struktur bawah permukaan yang sesuai dengan kondisi di lapangan. Universitas Indonesia


31

Hasil pemodelan struktur bawah permukaan pada lintasan A-B di anomali lokal ditunjukan pada Gambar 4.11. Kedalaman model struktur bawah permukaan menggunakan hasil dari analisa spektrum yaitu 2 km. Pemodelan ini dianggap merupakan model paling cocok dengan geologi regional dan dapat digunakan untuk merepresetasikan kondisi struktur dan litologi bawah permukaan daerah penelitian.

Gambar 4.11 Pemodelan struktur bawah permukaan di lintasan A-B

Model struktur bawah permukaan dilintasan A-B daerah terdiri dari 2 lapisan batuan. 2 lapisan itu dipilih berdasarkan batuan yang terdapat pada peta geologi regional daerah penelitian batuan dengan densitas 2.73 gr/cm3 pada bagian barat laut daerah penelitian merupakan batuan granit kambuno yaitu granit dan granodiorit yang merupakan batuan intrusi, merupakan batuan muda. Batuan granodiorit berada hingga kedalaman kurang lebih 1 km, Hingga kearah tengah bagian tenggara dengan kedalaman makin dangkal. Dengan nilai densitas 2.80 gr/cm3 adalah batuan lava basal yang berasal dari batuan Gunung Api Lamasin

sebagai batuan basement dari batuan

granodiorit hingga ketengah ke bagian tenggara. Universitas Indonesia


32

Pada bagian tenggara daerah penelitian lapisan batuan atas dengan nilai densitas 2.57 gr/cm3 batuan andesit berasal dari batuan Gunung Api Lamasin hingga kedalam kurang dari 1 km, dilapisan batuan bawah dengan nilai densitas 2.49 merupakan batuan sedimen berasal dari Formasi Latimojong perselingan batu sabak, filit, wake, kuarsit, batu gamping dan batu lanau dengan sisipan kolongmerat. Pada pemodelan struktur bawah permukaan dipekirakan batuan granit sebagai sistem panas, dimana batuan granit sebagai tempat terpanaskan air sehingga muncul ke perrmukaan air panas dengan melalui batas antar batuan pdan lintasan A-B terdapat sebuah struktur dan pada data anomali lokal tidak terlihat di perkirakan struktur patahan itu terjadi di permukaan tidak sampai ke dalam dan dapat di perkirakan karena patahan terjadi pada satu body batuan yang sama sehingga hanya terjadi patahan geser sehingga tidak muncul pada anomali lokal dan anomali Bouguer.



BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN Berdasarkan penelitian menggunakan metode gaya berat yang dilakukan daerah Pincara, Sulawesi Selatan dan dengan didukung oleh data geologi dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : -

Metode gaya berat berhasil memetakan struktur bawah permukaan daerah Pincara, Sulawesi yang di tunjukan pada model 2 dimensi yang telah dibuat

-

Metode gaya berat dapat memetakan sumber panas yaitu berasal batuan granit yang mengakibatkan muncul air panas di permukaan.

5.2 SARAN Saran yang dapat di rekomendasikan pada penelitian ini adalah: -

Melakukan survey magnetotulleric yang memiliki penetrasi lebih dalam sehinga dapat diketahui batas batas sistem panas bumi di daerah penelitian sehingga dapat di manfaatkan.

-

Melakukan survey magnetic dan resitivity pada daerah penelitian untuk melihat sumber panas yang mengakibatkan munculnya mata air panas.

33



34

DAFTAR REFERENSI

Blakely, R.J. 1995. Pontential Theory in Gravity and Magnetic Applications. Cambridge Universitas Press, Cambridge, UK.

Indratmoko, Putut., 2010, Interprestasi Bawah Permukaan di Daerah Panas BumiKretek,Sanden,Pundong Kabupaten Bantui D.I. Yogyakarta.

Kadir, W. G. A.,1991, Aplikasi Pemodelan Dalam Pengolahan Data Gaya Berat.

Kadir, W. G. A., (2000) Eksplorasi Gayaberat dan Magnetik. Derpatemen Teknik Geofisika, FIKTM, Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Simandjutak, T. O., E. Rusmana surono, J.B. Supandjono., 1991. Geologi Lembar Malili, Sulawesi. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Departemen Pertambangan dan Pengembangan Geologi.

Telford, W. M., Geldart, L.P., Sheriff, R,E., Keys D.A., 1990. Applied Geophysics, 2nd ed. Camrbridge university Press, Cambridge, UK..

Van Leeuwen, T.M., 1974. The geology of Birru arewa, South Sulawesi. PT Riotinto Bethlehem Indonesia.

Zhon X, Zhong B. Li X(1990), Gravimeter Terrian Corretion by triangularElement Method Geophyics, 55,232 -238



ABSTRACT. Name : Lilik Eko Kurniawan Program : Physics Title : Subsurface Structure Identification by Gravity Method in Pincara Area, South Sulawesi

Recommend Documents