Aplikasi Metode Tahanan Jenis 2D untuk Mengidentifikasi Potensi Daerah Rawan Longsor di Gunung Kupang, Banjarbaru Sri Cahyo Wahyono1), Tris Armando Hidayat2), Pariadi2), Putri Hapsari2), Resty Faradilla Novianti2) Raisa Kusuma Dewi2) dan Ori Minarto3)
Abstrak: Telah dilakukan penelitian identifikasi potensi daerah rawan longsor dengan metode tahanan jenis 2D di Gunung Kupang, Kota Banjarbaru. Daerah pengukuran merupakan daerah bekas penambangan batubara, kaolin, intan, emas dan kuarsa. Gunung Kupang berada dalam formasi Dahor yang terdiri dari batu pasir kurang padu, batu konglomerat, dan batu lempung lunak dengan sisipan lignit 5-10 cm, koalin 30100 cm dan limonit. Hasil dari penelitian ini adalah adanya dua lapisan tanah/batuan yang nilai tahanan jenisnya sangat kontras, yaitu lapisan atas dengan nilai tahanan jenis > 70,70 Ohm.meter dan lapisan bawah antara 1,27 – 70,70 Ohm.meter. Adanya dua bidang gelincir dengan sudut kemiringannya berbeda, yaitu pertama pada jarak 40 - 100 meter dengan sudut 25,26o dan kedua pada jarak 0 - 40 meter dengan sudut 7,36o terhadap arah horisontal. Bidang gelincir (slip surface) atau bidang geser (shear surface) pada daerah pengukuran adalah lurus dan sejajar. Kata Kunci: tahanan jenis, longsor, bidang gelincir, Gunung Kupang
PENDAHULUAN Longsor
disebut
disebutkan bahwa karakteristik hujan
gerakan tanah/batuan adalah suatu
yang memicu terjadinya longsoran sulit
peristiwa geologi yang terjadi karena
untuk diketahui besar intensitas dan
pergerakan masa batuan atau tanah
durasinya.
dengan berbagai tipe dan jenis seperti
berinfiltrasi dianggap sebagai salah
jatuhnya
gumpalan
satu faktor yang cukup berperan dalam
besar tanah. Longsoran merupakan
proses terjadinya longsoran karena
salah satu masalah yang banyak terjadi
dapat
pada lereng alam maupun buatan, dan
penjenuhan
merupakan salah satu bencana alam
dalam dimensi ruang dan waktu.
yang
atau
bebatuan
sering
terjadi
sering
atau
yang
sebagian
mempengaruhi tanah
untuk
proses berubah
Indonesia,
Secara umum kejadian longsor
terutama pada musim hujan yang
disebabkan oleh dua faktor yaitu faktor
mengakibatkan kerugian materiil yang
pendorong
dan
cukup besar serta menelan korban
pendorong
adalah
jiwa.
Berdasarkan
penelitian
yang
di
Hujan
pemicu. faktor
Faktor yang
dari
berbagai
mepengaruhi kondisi material sendiri,
pernah
dilakukan
sedangkan faktor pemicu adalah faktor
1)
Staf Pengajar Prodi Fisika, FMIPA Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru Mahasiswa Prodi Fisika, FMIPA Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru 3) Teknisi Kasublab Fisika, FMIPA Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru 2)
95
96
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 8 No.2, Agustus 2011 (95 – 103)
yang
menyebabkan
bergeraknya
Penerapan
metode
material tersebut. Meskipun penyebab
berdasarkan
utama kejadian ini adalah gravitasi
bumi
yang memengaruhi suatu lereng yang
banyak
curam, namun ada pula faktor-faktor
gambaran
lainnya yang turut berpengaruh. Erosi
batuan pada permukaan dan bawah
yang disebabkan sungai-sungai atau
permukaan suatu daerah (Hendrajaya
gelombang
& Arif, 1990). Distribusi nilai tahanan
laut
lereng-lereng lereng
yang
dari
diperlemah
yang
menciptakan
terlalu
adalah
teknik
dipakai
untuk
karakteristik
kelistrikan
aplikasi
yang
memperoleh fisis
tanah/
curam,
jenis tanah/batuan dapat diasosiasikan
dan
tanah
dengan kondisi geologi lokal daerah
saturasi
yang
bebatuan melalui
karakteristik
geofisika
tersebut (Fetter,
1994). Penerapan
diakibatkan hujan lebat, gempa bumi
metode tahanan jenis dalam penelitian
menyebabkan
tekanan
yang
tanah longsor pernah dilakukan antara
mengakibatkan
longsornya
lereng-
lain, penerapan variasi tahanan jenis
lereng yang lemah, gunung berapi
2D pada daerah bencana gerakan
menciptakan
tanah di Megamendung dan Ciputat
simpanan
debu
yang
lengang, hujan lebat dan aliran debu,
(Surono,
getaran mesin, lalu lintas, penggunaan
gelincir tanah longsor berdasarkan sifat
bahan-bahan
yang
kelistrikan bumi (Priyantari & Wahyono,
terlalu berlebihan dan bahkan petir,
2005), penentuan distribusi tahanan
misalnya dari berkumpulnya hujan atau
jenis struktur bawah permukaan daerah
salju. Beberapa
lapangan
rawan longsor Desa Lumbang Rejo,
lainnya yang memberikan informasi
Prigen menggunakan metode geolistrik
bahwa suatu lereng akan mengalami
2-D (Wahyono dkk, 2003), penerapan
longsor atau memiliki potensi longsor
metode geolistrik dalam penentuan
yang cukup besar dapat dilihat dari
kestabilan tanah/batuan berdasarkan
perubahan fluktuasi muka air tanah
sifat kelistrikan bumi (Wahyono dan
yang secara tiba-tiba meninggi dari
Sari, 2004), penentuan pola longsor di
batas ditandai
peledak,
normal dengan
berat
indikator
2002),
penentuan
bidang
sebelumnya
serta
daerah rawan longsor berdasarkan nilai
kekeruhan
pada
resistivitas
bumi
di
Desa
Sungai
beberapa sumur penduduk setempat.
Langsat, Kabupaten Banjar (Utami,
Kondisi
2010).
vegetasi
di
lereng
yang
Struktur ini
lapisan dapat
bawah
mengalami deformasi atau sebagain
permukaan
memberikan
besar mengalami perpindahan.
gambaran kondisi hidrogeologis dan
Wahyono, S.C., dkk, Aplikasi Metode Tahanan Jenis 2D..............
97
jenis tanah/batuan berdasarkan nilai
dengan tebal formasi diperkirakan 250
resistivitas yang terukur (Telford dkk,
m. Umur batuan batuan diduga pada
1998 dan Reynold, 1997).
zaman
Gunung wilayah
Kupang
Cempaka
berada
Kota
di
plio-plistosen
(Sikumbang,
1995).
Banjarbaru
Metode tahanan jenis merupakan
yang merupakan daerah penambangan
salah satu metode geofisika yang
batubara, kaolin, intan, emas
dimanfaatkan
dan
dalam
permukaan.
dampak negatif. Perumahan dan lahan
tahanan
pertanian penduduk berada di daerah
aliran listrik di dalam bumi dan cara
bekas
berupa
mendeteksinya di permukaan bumi
lereng yang curam dan kubangan air
yang didasari oleh hukum Ohm. Tujuan
yang dalam. Sehingga, untuk mitigasi
pengukuran adalah untuk mengetahui
bencana
jenis
bekas
yang
khususnya
tanah
penambangan,
digunakan
metode
longsor
jenis
pelapisan
kerja
bawah
kuarsa yang mengakibatkan banyak
penambangan
Prinsip
survei
adalah
batuan
metode
mempelajari
didasarkan
maka
dapat
pada distribusi nilai tahanan jenis pada
tahanan
jenis.
tiap lapisan. Arus yang diinjeksikan
Mengingat beberapa hal di atas maka
melalui
perlu
tentang
mengakibatkan beda potensial yang
aplikasi metode tahanan jenis 2D untuk
dapat terukur pada elektroda potensial.
dilakukan
penelitian
mengidentifikasi potensi daerah rawan
dua
elektroda
Konfigurasi
Wenner
dalam
pengukuran
akan
yang
longsor di daerah Gunung Kupang
digunakan
ini
Banjarbaru.
seperti Gambar 1, yaitu jarak antar
Gunung Kupang berada dalam
elektoda sama dan urutannya adalah
formasi Dahor yang terdiri dari batu
C1, P1, P2 dan C2. Perubahan jarak
pasir kurang padu, batu konglomerat,
elektroda arus akan diikuti dengan
dan
dengan
perubahan jarak elektroda potensial,
sisipan lignit (5-10 cm), koalin (30-100
maka target kedalaman yang akan
cm)
dideteksi
batu
dan
lempung
limonit.
lunak
Formasi
ini
terendapkan dalam lingkungan paralas
C1
P1
akan
mengalami
perubahan dan semakin dalam.
a
a
juga
a P2
C2
Gambar 1. Susunan elektroda untuk konfigurasi Wenner
98
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 8 No.2, Agustus 2011 (95 – 103)
Gerakan
tanah
adalah
pada lempung sensitif. Bertambahnya
perpindahan massa tanah/batuan pada
kadar air adalah faktor dari kebanyakan
arah gerak tegak, mendatar atau miring
keruntuhan lereng, karena kadar air
dari kedudukannya semula (Wilson,
menyebabkan
1993). Faktor–faktor yang menyebab-
maupun turunnya kekuatan (Dunn, et
kan
al, 1992).
ketidakstabilan
tanah
secara
umum dapat diklasifikasikan sebagai faktor
yang
tegangan
Biasanya tanah yang longsor
naiknya
bergerak pada suatu bidang tertentu.
tegangan geser yang bekerja dalam
Bidang ini disebut bidang gelincir (slip
tanah dan faktor yang menyebabkan
surface) atau bidang geser (shear
turunnya kekuatan geser tanah. Faktor-
surface). Bentuk bidang gelincir ini
faktor
sering
yang
menyebabkan
naiknya
menyebabkan
naiknya
mendekati
busur
lingkaran,
tegangan geser yang bekerja dalam
dalam hal ini tanah longsor tersebut
tanah, meliputi naiknya berat unit tanah
disebut rotational slide, yang bersifat
karena pembasahan, adanya beban
berputar. Ada juga tanah longsor yang
eksternal seperti bangunan, bertam-
terjadi
bahnya kecuraman lereng karena erosi
hampir lurus dan sejajar dengan muka
alami atau penggalian, dan bekerjanya
tanah, dalam hal ini tanah longsor
beban
Kehilangan
disebut translational slide, yaitu bersifat
kekuatan geser tanah dapat terjadi
bergerak dalam suatu jurusan. Tanah
dengan adanya adsorbsi air, kenaikan
longsor semacam ini biasanya terjadi
tekanan pori, beban goncangan atau
bilamana terdapat lapisan agak keras
beban berulang, pengaruh pembekuan
yang
dan pencairan, hilangnya sementasi
lereng. Pada Gambar 2, diperlihatkan
material, proses pelapukan, hilangnya
contoh dari kedua macam kelongsoran
kekuatan karena regangan berlebihan
(Wesley, 1977).
goncangan.
Bidang gelincir berbentuk busur lingkaran Bidang gelincir
pada
bidang
sejajar
gelincir
dengan
permukaan
Lapisan yang lebih keras Bidang gelincir hampir lurus Bidang gelincir
(b) Translation Slide (a) Rotational Slide Gambar 2. Macam-macam tanah longsor
yang
Wahyono, S.C., dkk, Aplikasi Metode Tahanan Jenis 2D..............
Tarzaghi (1960) membagi faktor
geometri
lereng.
99
Pelandaian
pengaruh kestabilan lereng atas dua
lereng
kelompok utama, yaitu gangguan luar
kestabilan sebaliknya penegakan
dan gangguan dalam (Nayoan, 1981).
lereng
a. Gangguan luar
kestabilan.
Terjadi karena meningkatnya kuat
berarti
menambah
berarti
mengurangi
b. Gangguan dalam
tegangan geser yang bekerja dalam
Terjadi karena menurunnya kuat
tanah. Berdasarkan keadaan di atas
tegangan geser tanah. Berdasarkan
dapat diuraikan:
keadaan tersebut dapat diuraikan:
Tegangan horisontal menurun,
Sifat bawaan, kondisi yang dapat
kondisi seperti ini sering terjadi
menurunkan kuat geser tanah
bila kaki lereng tererosi oleh
adalah
aliran air sungai atau aliran air
geologi dan geometri lereng.
hujan, akibat galian oleh manusia
Komposisi, kondisi material
dan karena pembongkaran tiang
dapat menjadi lemah (weak)
pancang atau tembok penahan.
pada peningkatan kadar air.
Tekanan horisontal meningkat,
Hal ini terjadi pada tanah
komposisi,
kondisi ini sering terjadi pada
lempung
retakan
serpih dan tanah organik.
(permukaan
tanah)
(OC
struktur
dan
HOC),
karena adanya pengisian air,
Struktur geologi dan geometri
pembengkakan dari tanah karena
lereng, berupa bidang dis-
adanya timbunan galian.
kontinuitas (sesar, perlapisan,
Tegangan
sesaat,
kondisi
ini
kekar,
cermin
sesar
terutama akibat gaya gempa dan
breksiasi),
gaya
berada di atas tanah lempung
vibrasi
ledakan
mesiu.
yang
Pada keadaan gempa bumi dua
yang
buah gelombang naik dari tanah,
antar lapisan lulus air (pasir)
rambatan gelombang melewati
dengan kedap air (lempung).
berbagai
lapisan
menimbulkan
sehingga
perubahan pada
Pergerakan tektonik, kondisi ini merubah
dan
selang-seling
reaksi
kimia-
fisika, antara lain berupa: Hidrasi dari mineral lempung
sistem tegangan semula.
dapat
Pelapukan
lemah,
lapisan
dan
keadaan
seperti
adsorbsi
air
oleh
mineral
lempung
sehingga
100
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 8 No.2, Agustus 2011 (95 – 103)
kadar air meningkat. biasanya
diikuti
penurunan
harga
Hal ini
mengamati daerah yang diperkirakan
dengan
mempunyai potensi rawan longsor di
kohesi
daerah Gunung Kupang, Banjarbaru.
(lempung montmorillonit).
Tahap ini juga mempelajari mengenai
Penyusutan tanah lempung
kondisi
tanah
kandungannya
dapat menimbulkan retakan
Gunung Kupang yang dapat kemudian
susut sehingga kohesi tanah
dilihat seberapa besar potensi rawan
menurun
memberi
longsor. Selain itu juga mengukur
mengalir
posisi geografisnya dengan mengguna-
dan air
masuk kedalamnya.
yang
dan
akibat perubahan temperatur
kesempatan
terdapat
di
kan GPS dan menentukan daerah
Erosi oleh air pada tanah lempung dispersif menyebab-
serta posisi garis ukur yang akan dilakukan akusisi data.
kan membentuknya rongga
struktur
Tahap kedua adalah akusisi
yang menurunkan kuat geser
data
yaitu
pengukuran
tanah.
pengambilan data di daerah Gunung
Perubahan tekanan air pori dan
Kupang
berat volume, antara lain berupa:
sebelumnya melalui survei awal. Data
Berat volume yang menjadi
yang diambil dengan metode tahanan
jenuh mengurangi tegangan
jenis 2D konfigurasi Wenner dengan
efektif tanah.
panjang lintasan 100 m. Jarak antar
Muka air naik karena air hujan,
kolam
waduk
dan
yang
telah
dan
ditentukan
elektroda bertambah kelipatan 5 m dari 5-25 m dengan pergeseran masingmasing pengukuran 5 m.
lainnya. Perubahan sistem pembebanan,
Tahap terakhir adalah pengolah-
antara lain karena tegangan pada
an data dan interpretasi hasil. Tahap
tanah
pengolahan
berkurang,
kemudian
terjadi
perubahan beban pada lapisan.
data
data
primer
adalah
dari
mengolah
lapangan
yang
dikalikan dengan faktor geometrinya METODOLOGI PENELITIAN Tahap awal penelitian ini adalah
untuk
mendapatkan
semu,
kemudian
tahanan diolah
jenis
dengan
survei dengan kegiatan melakukan
perangkat lunak (software) Res2Dinv.
perijinan, studi literatur, pembuatan
Hasil
proposal dan survei lapangan untuk
menampilkan 3 (tiga) hasil, yaitu kontur
kontur
tahanan
jenis
2D
Wahyono, S.C., dkk, Aplikasi Metode Tahanan Jenis 2D..............
pengukuran, kontur perhitungan dan
aktivitas
kontur dengan inversi leastsquares.
ketidakstabilan
(Loke & Barker, 1996). Kontur yang
model
diperoleh
memakai analisis kestabilan dinamik
dengan
kemudian
diinterpretasi
mempertimbangkan
kondisi
gerakan
tanah
101
tanah.
gaya
dinamik
dan
Penggunaan dari
lereng
yang dikembangkan oleh Newmark
geologis, literatur dan kondisi lokasi
(1965).
Metode
Newmark
juga
pengukuran.
digunakan dalam menafsirkan sebuah longsoran yang terjadi yang dianggap
HASIL DAN PEMBAHASAN Topografi kunci
utama
daerah dalam
sebagai
merupakan
sebuah
blok
kaku
yang
menggelincir pada bidang miring.
menentukan
Gambar 3. Hasil kontur tahanan jenis 2D dengan inverse
Berdasarkan
kontur
pada
bagian bawah. Kondisi pada bekas
Gambar 3 terlihat dua lapisan yang
penambangan lebih rawan lagi karena
sangat kontras, yaitu lapisan atas
berada pada dataran tinggi dari daerah
dengan nilai tahanan jenis > 70,70
geologi, dimana kemiringan sisi lereng
Ohm.meter dan lapisan bawah antara
dari base station membentuk sudut
1,27 – 70,70 Ohm.meter. Lapisan
rata-rata 16,45o.
tersebut
menunjukkan
bekas
Sudut gelincir antara jarak 40 -
penambang
karena
bawah
100 meter adalah penjumlahan antara
merupakan tanah penutup (top soil),
sudut gelincir pada bidang datar hasil
karena
pengolahan
kemudian
awalnya tertutupi
lapisan
berada oleh
di
atas
beberapa
batuan yang dulunya berada di lapisan
mendapatkan
data
dengan
sudut
inversi
kemiringan
topografi daerah pengukuran, yaitu
102
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 8 No.2, Agustus 2011 (95 – 103)
8,81o + 16,45o = 25,26 o terhadap arah
DAFTAR PUSTAKA
horisontal. Sedangkan sudut gelincir
Dunn, I.S, Anderson, L.R and Kiefer, F.W (1992), Dasar-dasar Analisis Geoteknik, Ed: Toekiman A, IKIP Semarang Press, Semarang.
pada jarak antara 0 - 40 meter adalah sebesar 16,45o - 9,09o = terhadap
arah
horisontal.
7,36o Bidang
gelincir (slip surface) atau bidang geser (shear
surface)
pada
daerah
pengukuran adalah lurus dan sejajar berdasarkan perbedaan nilai tahanan jenisnya, dalam hal ini tanah longsor disebut translational slide, yaitu bersifat bergerak dalam suatu jurusan. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: 1. Adanya dua lapisan tanah/batuan yang nilai tahanan jenisnya sangat kontras, yaitu lapisan atas dengan nilai
tahanan
Ohm.meter
dan
jenis
>
70,70
lapisan
bawah
antara 1,27 – 70,70 Ohm.meter. 2. Adanya dua bidang gelincir dengan sudut kemiringannya berbeda, yaitu pertama pada jarak 40 - 100 meter
Fetter,
C.W. 1994. Applied Hydrogeology. Macmillan Pub. Co
Hendrajaya, L. dan Arif, I., (1990), Geolistrik Tahanan Jenis, Monografi: Metoda Eksplorasi, Laboratorium Fisika Bumi, Institut Teknologi Bandung. Loke, M.H. and Barker, R.D., (1996), Rapid Least-Squares Inversion of Apparent Resistivity Pseudosection by A QuasiNewton Method, Geophysical Prospecting, 44, 131-152. Priyantari, N dan Wahyono, S. C, (2005), Penentuan Bidang Gelincir Tanah Longsor Berdasarkan Sifat Kelistrikan Bumi (Determination of Slip Surfaces Based on Geoelectricity Properties), Jurnal Ilmu Dasar, No. 2 Vol. 6, hal. 137 - 141. Reynold J.M, (1997), An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley and Sons Ltd., New York.
arah
Surono, (2002), Variasi Tahanan Jenis 2-D Pada Daerah Bencana Gerakan Tanah di Megamendung dan Ciputat, Jurnal Geofisika, I, 35-42.
Bidang gelincir (slip surface) atau
Telford, W.M (1998), Applied Geophysics, Cambridge University Prees, London.
o
dengan sudut 25,26
dan kedua
pada jarak 0 - 40 meter dengan sudut
7,36o
terhadap
horisontal.
bidang geser (shear surface) pada daerah pengukuran adalah lurus dan sejajar.
Utami, M., (2010), Penentuan Pola Longsor di Daerah Rawan Longsor Berdasarkan Nilai Resistivitas Bumi di Desa Sungai Langsat Kabupaten
Wahyono, S.C., dkk, Aplikasi Metode Tahanan Jenis 2D..............
Banjar, Skripsi S1, Program Studi Fisika, FMIPA, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru. Wahyono, S.C, Priyantari N., Jaya M.S. dan Utama W., (2003), Interpretasi Bawah Permukaan 2-D dengan Metode Geolistrik pada Daerah Rawan Bencana Gerakan Tanah di Desa Lumbang Rejo, Prigen, Pasuruan, Prosiding Seminar Pascasarjana III-2003 ITS. Wahyono, S.C dan Sari N., (2004), Penerapan Metode Geolistrik dalam Penentuan Kestabilan Tanah/Batuan Berdasarkan Sifat Kelistrikan Bumi, Kalimantan Scientiae, Th. XXII, No. 64, hal. 80 - 92. Wesley, L.D (1977), Mekanika Tanah, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Jakarta Wilson, E.M (1993), Hidrologi Teknik, Ed: Purbohadiwidjoyo, M. M, Terbitan Keempat, Penerbit ITB, Bandung.
103
