ANALISIS MODEL LEMPENGAN MIRING DENGAN METODA INTERPRETASI KUANTITATIF ANOMALI SELF POTENTIAL MELALUI PEMODELAN DAN EKSPERIMEN
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan S-1 di Program Studi Fisika ITB
oleh
Sahala Maynard Siahaan NIM 10202020
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISIS MODEL LEMPENGAN MIRING DENGAN METODA INTERPRETASI KUANTITATIF ANOMALI SELF POTENTIAL MELALUI PEMODELAN DAN EKSPERIMEN
Oleh : Sahala Maynard Siahaan 10202020
Disahkan dan disetujui oleh :
Dr. Eng. Alamta Singarimbun Dosen Pembimbing
ABSTRAK Potensial diri dalam bumi dihasilkan oleh berbagai sumber alamiah tanpa adanya injeksi arus ke bawah permukaan bumi, meskipun penyebab adanya sumber tersebut belum dapat secara lengkap dijelaskan secara fisis. Pada tugas akhir ini akan dibahas fenomena potensial diri berikut kajian teoritik serta pengukuran dan pengolahan data lapangannya. Secara umum, tugas akhir ini membahas konsep dasar potensial diri, dari faktor-faktor penyebab terjadinya potensial diri, macam-macam potensial diri, sampai pengukuran. Secara khusus tugas akhir ini membahas model sederhana 2D bentuk lempengan, kemudian dianalisa menggunakan metode interpretasi kuantitatif. Sebagai data pembanding pada tugas akhir ini dilakukan percobaan dengan menanam lempengan miring dan juga simulasi dengan program. Dari hasil yang ditampilkan nantinya akan didapatkan pengaruh kurva anomali potensial diri terhadap sudut kemiringan (θ), intesitas arus dan resistivitas medium (M), kedalaman( h dan H) lempengan sehingga bila melakukan pemodelan ulang data potensial diri kedepan lebih mudah menentukan konstruksi geometri dari anomali potensial diri. Kata kunci : potensial diri, sudut kemiringan, kedalaman, intesitas arus dan resistivitas medium, metode interpretasi kuantitatif, lempengan.
i
ABSTRACT
Earth self potential is produced by various sources without any current injection into the underground although the cause of the sources still can’t be defined physically. This final assessment will talk about the phenomena of the self potential followed by the theoretical analysis, measurements, and data analysis. Generally, the final assessment discusses about the concept of self potential, started from the causing factors, the variety of self potential, until the measurements. Specifically, this paper discuss about the simple model of 2D shaped plate which is analyzed using the quantitative interpretation method. As a comparative data, this paper also makes experiments by burying an iron plat diagonally underneath the surface of the ground and by program simulation. The acquired result will show the influence of the self potential anomaly curve to the inclination, current intensity and medium resistivity, and depth of plat so it could be much easier when doing the remodeling of the self potential data afterward.
Keyword: self-potential, inclination, depth, current intensity and medium resistivity, quantitative interpretation method, inclined sheet.
ii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah memberikan berkat dan kuasanya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas akhir “Analisis Model Lempengan Miring Dengan Metoda Interpretasi Kuantitatif Anomali Self Potential melalui Pemodelan dan Eksperimen”. Tulisan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan kuliah di Program Studi Fisika ITB. Di dalam tulisan ini digambarkan bagaimana metoda ini sebenarnya sangat mudah dipergunakan sebagai survey awal penelitian geofisika. Atas bantuan dan dukungan yang diberikan sehingga kegiatan ini dapat berjalan dengan baik dan lancar penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayah, Ibu ,adik-adikku tercinta, serta keluargaku yang telah memberi motivasi, dukungan moril dan semangat. 2. Dr.Eng. Alamta Singrimbun sebagai Dosen Pembimbing yang telah membantu dan membimbing hingga Tugas Akhir ini. 3. Ketua Program Studi Fisika Dr.Umar Fauzi beserta staf dan karyawan. 4. Pak Gunawan Handayani, Pak Umar Fauzi. Pak Wahyu Sugiantoro. yang telah banyak membantu dalam tugas akhir ini maupun di lab dan juga para dosen yang pernah mengajar saya. 5. Pak Kardi, Bu Ike dan Adit buat dukungan dan pengalaman yang diberikan.
iii
6. Bu Nani, Pak Mustaf, Bu Devi, Mbak Esti dan Bu Linda buat pengalaman luar biasa yang telah diberikan kepada saya. 7. Laboratorium Fisika Bumi ITB atas fasilitas yang telah dipergunakan. 8. Qiwe, Fariz, Ajui selaku teman yang selalu sedia menemani. 9. Primus, Deasy dan Chendy, Fania, Fera yang selalu perhatian nanyain TA apa kabar walaupun sangat menggangu. 10. Danee, Erickson, Jojon, Ais, Harry, Aca yang cukup memberikan kasih sayangnya dan tenaga dalam membantu mencangkul sedalam 1,5 meter serta menemani saya dalam menulis. 11. Romy dan Mala makasih buat bab 4 nya. 12. Teman-teman sekantor baik yang sekarang (AMP) maupun yang dulu (MOVEMENT), (Sano, Dindo, Ahmad, Mas Hendy, Icha, Ferry, Dipo, Zaky, Wibi,Ucup) untuk dukungannya. 13. Ferry buat waktunya malem-malem bantuin bikin program MATLAB nya. 14. Teman-teman senasib dan sepenanggungan HIMAFI khususnya HIMAFI 2002. 15. Timbul, Ita, Ucok selaku teman se-T.A dan seperjuangan. 16. Para Anggota Korps Asisten Lab. Fisika Bumi ITB yang telah dibubarkan. 17. Teman-teman serumah (Bryn, Adit, Dhanu, Fian, Egar, Onai, Kobe, Helmi, Ape, Adi, Reza) yang selalu setia membantu dan menghibur. 18. Teman teman SIAWARE terutama SIAWARE 10 (Ibo, Echi, Evan, Ulil, Jukie, Dipo dkk) makasih buat kasih sayangnya.
iv
19. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari apa yang diharapkan. Oleh karena itu segala bentuk kritik dan saran yang sifatnya membangun akan kami terima dengan tangan terbuka. Dan penulispun memohon maaf bila ada kekhilafan yang penulis lakukan selama kuliah di Program Studi Fisika ITB ini.
Bandung, 18 Januari 2008
Penulis
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK………………………………………………………………………..i ABSTRACT……………………………………………………………….…...... ii PRAKATA……………………………………………………………..….……. iii DAFTAR ISI……………………………………………………………......…....vi DAFTAR GAMBAR…......…………………………………………………..….ix DAFTAR TABEL…......…………………………………………………..…......xi DAFTAR BAGAN............…………………………………………………..….xii
BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………... 1 1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah……………………………….. 1 1.1.1 Latar belakang .,..……………………………………………1 1.1.2 Rumusan masalah …………………...……………………....2 1.2 Ruang Lingkup Kajian …………………………………………….......2 1.3 Tujuan Penulisan ……………………………………………………... 2 1.4 Metode dan Teknik Pengumpulan Data………………………………..3 1.4.1 Metode ……………………………………………………. 3 1.4.2 Teknik pengumpulan data…….……….……………………3 1.5 Sistematika Penulisan………………………………………………….3 BAB II TEORI DASAR………………………………………………................. 5 2.1 Potensial Elektrokinetik .....………………………………...………....8 vi
2.2 Potensial Elektrokimia ...………………………………………...…...9 2.3 Potensial Mineral ..............……………………………….………….10 2.4 Pengukuran Metode Potensial Diri .................................................... 14 2.5 Interpretasi Anomali Self-Potensial ....................................................16 BAB III PERMODELAN SEDERHANA 2D ANOMALI SP DALAM BENTUK LEMPENGAN ..............................................................................................…....19 3.1 Lempengan Miring .....………………….............................................19 3.2 Lempengan / Pelat Tegar ……..………………………......................26 3.3 Lokasi Base Level ...............................................................................28 3.4 Lokasi Titik Pusat ...............................................................................29 3.5 Evaluasi Parameter-parameter Lempengan.………….....…………....29 3.6 Konstruksi Geometri dari Lempengan Miring ....………………........30 BAB IV INTERPRETASI KUANTITATIF ANOMALI SP MODEL LEMPENGAN ………………………………………......................................... 31 4.1 Pengaruh Karakteristik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Kemiringan Lempengan Tipis .…………………………....….……...32 4.2 Pengaruh Karakteristik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Intensitas Arus dan Resistivitas Medium ...………………...….…….33 4.3 Pengaruh Karakteristik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Intensitas Panjang Batang ……………...……….......……………….34 4.4 Pengaruh Karakteristik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Kedalaman Awal Batang ..………………………………..………….35 4.5 Eksperimen ………………………….……………………………….36 vii
4.6 Analisa ………………………….…………………………………..39 BAB V SIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 46 5.1 Simpulan ...……………………………………………………....….46 5.2 Saran ...…………………………………………………….………...48
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………....49
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pengaruh Anomali SP terhadap kurva Potensial ……………….......10 Gambar 2.2 Mekanisme Self-Potensial pada pyrite ..............………………...….11 Gambar 2.4 Porous Pot ...................................................………………………..14 Gambar 3.1 Gambar Potongan Model Lempeng Miring 2D ...…………………19 Gambar 3.2 Self Potensial Anomali ..............................................……………...21 Gambar 3.3 Anomali pada 90o dengan h=5m, H=15m dan M=100mV..….…….26 Gambar 4.1 Grafik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Kemiringan ......…..32 Gambar 4.2 Grafik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Intensitas Arus dan Resistivitas Medium .....…….............................................................33 Gambar 4.3 Grafik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Kedalaman .............34 Gambar 4.4 Grafik Kurva Anomali Self-Potensial terhadap Kedalaman Awal Batang.................................................................................................35 Gambar 4.5 Skema Penampang Lempeng Besi ........…………............................36 Gambar 4.6 Skema Penanaman Lempeng Besi ........…………............................36 Gambar 4.7 Foto Lempeng Besi Vertikal dengan panjang 1m .............................37 Gambar 4.8 Foto Lempengan Besi ditanam dengan kemiringan 45o ...................37 Gambar 4.9 Grafik Self-Potensial dari Data Lapangan ........…............................39 Gambar 4.10 Grafik Data Simulasi ......................................................................40 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Data Lapangan dengan Data Simulasi .........41 Gambar 4.12 Grafik Hasil Perhitungan dengan θ=42.54o ....................................42 Gambar 4.13 Grafik Hasil Perhitungan dengan θ=28.016o ..................................42 ix
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Data Lapangan, Data Perhitungan dan Data Simulasi ..........................................................................................43 Gambar 4.15 Grafik Gradien Horisontal Anomali Lempeng Besi G(x) ...............44 Gambar 4.16 Grafik Konstruksi Geometri Lempeng Besi dengan sudut 42.54o ..44
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data anomali tanah yang ditanami lempengan besi dengan kemiringan 45o dengan kedalaman awal 40cm ………………..............................31
xi
DAFTAR BAGAN
Bagan 2.1 Sumber dan tipe anomali SP ………………..........................................6 Bagan 2.2 Macam-macam tipe potensial diri ..........................................................7
xii
