Modul 3
Akuisisi data gravitasi 1. Luas Daerah Survey Luas daerah survey disesuaikan dengan target yang diinginkan. Bila target anomaly berukuran lokal (cukup kecil), maka daerah survey tidak perlu terlalu luas, diperkirakan sekitar 5 x 5 km2 dengan spasi titik amat yang cukup rapat (sekitar 200 meter). Bila target merupakan struktur geologi yang cukup besar, maka daerah pengamatan dapat diperluas menjadi sekitar 10 x 10 km2 s/d 20 x 20 km2 atau lebih luas lagi. Pengamatan pada lokasi yang diperkirakan merupakan lokasi anomali dibuat lebih rapat. Peta lapangan yang digunakan disesuaikan dengan luas daerah pengamatan, namun hendaknya tidak lebih kecil dari 1 : 25000. 2. Peralatan Yang Dipergunakan Peralatan yang digunakan dalam survey adalah : 1. Gravitymeter LaCoste & Romberg Model G-1118 MVR Feedback System yang mempunyai ketelitian 0.005 mgal dan atau gravitymeter lainnya (misalkan Worden) 2. GPS, 2 buah Trimbel Navigation 4600 LS Geodetic System Surveyor Single Frequence dan perlengkapannya, atau sejenisnya. 3. Alat-alat bantu berupa penunjuk waktu (jam tangan), kompas, pelindung peralatan (payung) dan Handy Talky. 3. Penentuan Lokasi Pengukuran Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi pengukuran adalah penyediaan peta topografi dan peta geologi. Untuk keperluan orientasi medan digunakan peta topografi skala terkecil yang tersedia. Setelah tersedia peta yang sesuai kemudian ditentukan lintasan pengukuran dan base stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik yang telah diketahui percepatan gravitasinya). Penentuan lintasan, titk ikat dan base stasiun diusahakan sedemikianrupa sehingga pelaksanaan pengukuran efektif dan memenuhi sasaran. Pengambilan data posisi dan pengukuran medan gravitasi dilakukan secara bersamasama. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan titik pengukuran yaitu: 1.
Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal, sehingga apabila dikemudian hari dilakukan pengukuran ulang akan mudah untuk mendapatkannya.
2.
Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta.
Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 1
3.
Lokasi titik pengukuran harus bersifat permanen dan mudah dijangkau oleh peneliti, serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, mesin dan lain-lain.
4.
Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa ada penghalang. Pada umumnya ruang pandang langit yang bebas ke segala arah di atas elevasi adalah 100 atau 150. Disamping itu titik pengukuran diusahakan jauh dari obyek-obyek reflektif yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath.
4. Pembuatan Base Station (Titik Ikat) Pengukuran Medan Gravitasi Besarnya harga medan gravitasi pada suatu base stasiun (titik ikat) pengukuran adalah : dengan :
gbs gref ( grelbs grelref )
g bs = harga medan gravitasi Base Station (titik ikat) g ref = harga medan gravitasi di titik referensi g relikk = harga pembacaan gravitasi di titik ikat g relref = harga pembacaan gravitasi di titik referensi
5. Format Data Lapangan Data yang diperoleh dari lapangan hendaknya dicatat didalam buku lapangan, tidak dalam lembaran kertas yang mudah hilang. Format data disesuaikan dengan data yang diamati, yaitu memuat semua data yang perlu dicatat. Data tersebut antara lain : 1. Hari dan tanggal pengamatan, cuaca, oprator, dll. 2. Nama stasiun (titik amat), misalkan L01-01, dimana L menyatakan lintasan, 01 adalah nomor lintasan dan 01 berikutnya adalah nomor titik amat. 3. Pembacaan skala gravitymeter. 4. Pembacaan feedback. 5. Tinggi alat ukur terhadap titik amat. 6. Besar pasang surut teoritis (berupa table yang telah disiapkan lebih dulu). 7. Data lainnya berupa keterangan saat pengamatan atau dapat diisi dengan session pengukuran GPS pada titik tersebut. Pengamatan tersebut dapat dibuat tabel dalam bentuk contoh sebagai berikut : No
Nama Sta.
Skala pemb.
Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
feedback
Tinggi alat
Pasang surut
Ket.
Page 2
Petunjuk praktis pemakaian Gravitymeter LaCoste & Romberg
I. Pendahuluan Kebutuhan dan harapan pada suatu kegiatan pengukuran di lapangan ialah dapat diperolehnya data yang tepat, benar dan akurat, karena data sangat mempengaruhi hasil akhir yang didapat. Untuk mengoperasikan gravitymeter dengan baik diperlukan seorang operator yang cermat, terutama dalam hal pengaturan dan pengamatan untuk memperoleh data medan gravitasi yang akurat, baik di lapangan maupun di laboratorium. Pengetahuan yang baik tentang alat yang digunakan sangat membantu memperoleh prosedur yang benar dalam memperoleh data yang akurat. Gravitymeter LaCoste & Romberg terdiri dari dua model, yaitu model G dan model D. Model G mempunyai jangkauan skala yang lebar (sekitar 7000 skala, setara dengan 7000 mgal), sehingga dalam pengoperasiannya tidak perlu diset ulang. Model D mempunyai ketelitian satu orde lebih tinggi dari model G, tetapi jangkau skala hanya sekitar 200 mgal. Ini berarti bila digunakan untuk pengukuran yang mempunyai variasi medan gravitasi lebih dari 200 mgal, gravitymeter perlu diset ulang pada salah satu titik amat di lapangan. Dalam bagian berikutnya hanya dibahas untuk gravitymeter LaCoste & Romberg model G. Setiap gravitymeter LaCoste & Romberg dalam pengukurannya menggunakan sistem pengukuran secara relatif. Data yang terbaca dari gravitymeter tidak langsung dalam satuan mgal, tetapi dalam satuan skala pembacaan, yang dapat dikonversi ke satuan mgal dengan menggunakan tabel kalibrasi. Sistem pengungkit (lever) dan sekrup (screw) pada gravitymeter ini dikalibrasi secara teliti pada semua jangkauan pembacaan. Faktor kalibrasi (yaitu tabel kalibrasi) hanya bergantung pada sistem pengungkit dan sekrup pengukur, tidak pada pegas lemah sebagaimana pada alat yang lain. Dengan alasan ini, faktor kalibrasi pada gravitymeter LaCoste & Romberg tidak berubah terhadap waktu secara jelas. Untuk mengeliminasi perubahan, pengecekan terhadap faktor kalibrasi dapat dilakukan secara berkala.
II. Menjalankan Gravitymeter Posisi Pengamat terhadap Gravitymeter Untuk mendapatkan harga pembacaan yang teliti dan cepat, di samping kondisi gravitymeter yang baik, peranan pengamat dalam melakukan pengamatan amat besar. Untuk itu sangat dianjurkan : Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 3
1. Letakkan piringan pada titik amat yang ditentukan. Apabila titik amat tidak mungkin ditempati piringan (tanah labil, miring, banyak akar pohon, dll), disarankan titik amat dipindah, atau letakkan piringan di tempat yang memungkinkan sedekat mungkin dengan titik amat. 2. Letakkan kotak pembawa gravitymeter di depan titik amat. 3. Usahakan berdiri menghadap alat dengan membelakangi matahari, dengan harapan sinar matahari tidak mengenai gravitymeter. Apabila tidak memungkinkan, gunakan payung untuk melindungi gravitymeter. Demikian pula pada waktu hujan, dianjurkan untuk berhenti mengukur. Bila tetap harus dilanjutkan, lindungi gravitymeter dari air. 4. Perhatikan arah angin (terutama bila bertiup kencang) agar tidak mengganggu pergerakan benang bacaan. 5. Hindarkan alat-alat berat
(kunci, koin, kacamata dalam saku, dsb.) berada di dekat
gravitymeter pada saat mengukur. Dengan demikian gravitymeter terhindar dari kemungkinan kejatuhan barang-barang tersebut. 6. Ambillah sikap serelaks mungkin (disarankan dengan cara berlutut) pada saat mulai pengamatan. Jangan membuat banyak gerakan pada saat melakukan pengamatan. 7. Sediakan bantalan bila daerah pengamatan berada pada arean yang berbatu dan berkerikil.
Menegakkan Gravitymeter Teknik menegakkan gravitymeter dilakukan dengan cara mengatur level memanjang dan melintang. Bila terdapat 2 tipe level (yaitu air dan elektronik), gunakan level elektronik. Lakukan langkah-langkah berikut untuk membantu menegakkan gravitymeter secara sempurna dalam waktu singkat. 1. Letakkan piringan dan tekan sisi-sisinya pada permukaan tanah sehingga ketiga kakinya tertanam pada tanah secara mantap. Lakukan ini dengan mengusahakan gelembung nivo pada piringan berada di tengah. 2. Jika pengamatan dilakukan pada tanah yang lunak, letakkan sekeping papan, atau sesuatu yang lain sebagai landasan di antara piringan dan permuakaan tanah. Letakkan piringan di atas papan tersebut sehingga mendapat kedudukan yang mantap. Tanpa alas papan (atau lainnya) 3. Buka penutup kotak pembawa dan periksa temperatur gravitymeter. Untuk LaCoste & Romberg G-1118, temperatur minimumnya adalah 55.70 C. Kabel penghubung batteray sebaiknya dalam keadaan bebas. Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 4
4. Kelurakan gravitymeter dengan cara mengangkat pada bagian sekerup penegak dengan menggunakan ibujari dan jari lainnya menekan badan gravitymeter. Letakkan gravitymeter di atas piringan secara hati-hati. Hindarkan gravitymeter dari goncangan dan benturan dengan benda-benda keras. 5. Geser gravitymeter untuk mendapatkan perkiraan posisi tegak dengan cara sedikit mengangkatnya. Lakukan dengan kedua telapak tangan dan ibu jari menempel pada bagian kiri dan kanan badan gravitymeter, sedang jari lainnya menyangga pada bagian bawah gravitymeter. Bila level (elektronik atau gelembung) telah mendekati posisi tengah (seimbang), hentikan pergeseran tersebut. 6. Nyalakan lampu gravitymeter. 7. Gunakan sekerup penegak untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Pengaturan level ini dengan menggunakan sekerup-sekerup penegak yang berjumlah 3 buah. Usahakan menggunakan hanya 2 buah saja, yaitu salah satu sekerup memanjang dan satu sekerup melintang. Pembacaan gravitymeter. Tanpa MVR Feedback Setelah gravitymeter dalam posisi tegak sempurna, pembacaan gravitymeter dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Putar sekerup pengunci (clamp) berlawanan jarum jam sampai habis. 2. Amati posisi benang bacaan pada lensa pengamatan. Perhatikan posisinya setelah berhenti bergerak, apakah terletak di sebelah kiri atau kanan garis baca (reading line, untuk LaCoste & Romberg G-1118 adalah 3.0). 3. Amati dan gerakkan benang bacaan dengan memutar sekerup pembacaan secara pelahan searah atau berlawanan jarum jam. Bila benang bacaan terletak di sebelah kiri putar sekerup pembacaan searah jarum jam dan sebaliknya. Hentikan putaran saat benang bacaan berimpit dengan garis baca. 4. Untuk mendapatkan harga pembacaan yang baik, putaran sekerup pembacaan disarankan dari arah kiri ke kanan (searah jarum jam). Langkah ini dapat langsung dilaksanakan bila benang bacaan terletak di sebelah kiri garis baca. Bila benang bacaan terletak di sebelah kanan garis baca, putar sekerup pembacaan berlawanan jarum jam hingga benang bacaan bergeser ke sebelah kiri garis baca. Baru kemudian lakukan putaran balik (searah jarum jam) sampai benang bacaan berimpit dengan garis baca. Hal Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 5
ini dilakukan untuk menghindari pembacaan semu (backlash) akibat putaran sekerup pembacaan yang tidak seragam.
Catatan : Posisi garis baca yang benar adalah keadaan dimana batas bawah (bagian kiri) dari benang bacaan berimpit dengan garis baca (lihat gambar).
5. Periksa level memanjang dan melintang, bila level berubah lakukan pembetulan level untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Periksa kembali posisi benang bacaan, apakah masih berimpit dengan garis baca atau berubah. Bila berubah putar sekerup pembacaan lagi sampai mendapatkan posisi benang pembacaan yang benar (Ingat aturan putaran dari kiri ke kanan). 6. Matikan lampu gravitymeter secara pelahan, jangan membuat gerakan yang mengejut. 7. Putar sekerup pengunci searah jam sampai habis untuk mengunci pegas. 8. Baca hasil pengukuran pada skala pembacaan. Catatan : Jangan lupa untuk selalu melakukan pengecekan terhadap battery dan suhu alat, yaitu dengan memutar switch MVR Internal Feedback ke pilihan A untuk battery dan B untuk suhu. Bila battery sudah mendekati angka 10, segera ganti dengan battery yang penuh. Untuk praktisnya, lakukan penggantian battery tiap 6 atau 7 jam selama pengukuran di lapangan. Ingat pengukuran medan gravitasi merupakan pengukuran relatrif dan hasil bacaan masih dalam satuan skala baca. Untuk mendapatkan harga dalam mgal perlu dikonversi dengan menggunakan tabel kalibrasi.
Hasil pembacaan merupakan hasil dari pengamatan pada titik amat tersebut. Untuk tiap titik amat dilakukan prosedur yang sama. Langkah-langkah ini merupakan prosedur bila pengamatan dilakukan tidak dengan menggunakan MVR feedback. Prosedur pengamatan dengan menggunakan MVR feedback agak sedikit lain.
Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 6
Dengan menggunakan MVR Feedback 1. Hidupkan MVR feedback dengan memindahkan switchnya ke pilihan yang ditentukan (30 V atau 10 V). Lihat keterangannya pada bagian MVR feedback. 2. Pada titik amat yang ditentukan lakukan langkah 1 s/d 6 sebagaimana bila tanpa MVR feedback 3. Amati besar pembacaan feedback pada DVM (Digital Volt Meter), pada bagian yang bertuliskan MVR Internal Feedback, dengan memindah switchnya ke pilihan D (bila digunakan 10 V) atau E (bila 30 V). Pembacaan feedback dilakukan setelah angka tidak menunjukkan perubahan (sudah konstan atau stabil) atau paling tidak sudah lambat perubahannya. Usahakan pembacaan feedback mendekati angka nol, kecuali digunakan prosedur pengukuran di lapangan dengan memanfaatkan feedback tanpa mengubah skala pembacaan. 4. Lakukan langkah 7 dan 8 sebagaimana pembacaan dengan tanpa feedback. III. PRINSIP KERJA ALAT Gravitymeter LaCoste & Romberg G-1118 Gravitymeter LaCoste & Romberg G-1118 terbuat dari bahan metal. Terdapat dua jenis gravitymeter LaCoste & Romberg yaitu model D dan model G. Model G mempunyai range pengukuran sampai 7000 milligal, sedangkan model D memiliki range pengukuran 200 milligal dan harus di-setting sesuai dengan tempat pengukurannya. Model D lebih sensitif dibandingkan dengan model G. Bagian-bagian pokok dari gravitymeter LaCoste & Romberg ini adalah (gambar I.1): 1. Zero-length springs adalah pegas yang dipergunakan untuk menahan massa. Zero-length springs ini dipakai pada keadaan dimana gaya pegas berbanding langsung dengan jarak antar titik ikat pegas dan titik tempat gaya bekerja. 2. Massa dan beam, berlaku sebagai massa yang berpengaruh atau berubah posisi jika terjadi variasi medan gravitasi. 3. Hinge atau engsel berlaku sebagai per atau pegas peredam goncangan. 4. Micrometer digunakan untuk mengembalikan posisi massa ke posisi semula setelah massa terpengaruh oleh medan gravitasi. Micrometer ini terbuat dari ulir-ulir dan pemutarannya dapat diatur dari nulling dial melalui gear box. 5. Long and short lever yaitu tuas untuk menghubungkan micrometer dengan zero-length springs. Sistem gravitymeter ini akan mempunyai tanggapan terhadap medan gravitasi yang akan menyebabkan berubahnya posisi massa dan beam. Perubahan posisi massa akibat Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 7
tarikan gaya gravitasi ini kemudian diseimbangkan atau dikembalikan pada posisi semula dengan memutar nulling dial yang akan menggerakkan micrometer kemudian ke long and short lever dan akhirnya ke zero-length springs. Gaya yang diperlukan untuk mengembalikan posisi massa dan beam ke posisi semula (dengan memutar nulling dial) diubah menjadi nilai gravitasi, namun masih relatif
bukan nilai gravitasi mutlak pada titik tersebut. Nilai ini
ditampilkan dalam display digital dalam gravitymeter.
Gambar 3.1. Gravitymeter LaCoste & Romberg.
Apabila keadaan zero-length sempurna, maka berlaku persamaan : F = ks
(3-1)
dengan k adalah konstanta pegas dan s adalah jarak antara titik pegas dengan titik dimana gaya bekerja. LaCoste & Romberg merancang zero-length springs seperti pada gambar 3.2, untuk mendapatkan suatu peralatan yang secara teoritis mempunyai periode tak berhingga. Dari gambar 3.2 di atas, momen torka dari beban M adalah :
Tg Mga cos k (s c)b sin
Mga cos
k ( s c)b( y cos ) s
Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
(3-2) (3-3)
Page 8
k b 1 c g y M a s
(3-4)
ketika g meningkat sebesar δg, springs length bertambah sebesar δs dimana :
k b c y s M a s s
g
(3-5)
Berdasarkan persamaan (I.5) terlihat bahwa pada peralatan ini tidak tergantung pada sudut θ, β dan α, sehingga jika terjadi penyimpangan sudut yang kecil dari titik kesetimbangan maka gaya pada sistem ini tidak dapat kembali lagi dan secara teorirtis dapat diatur mempunyai periode tak berhingga.
Gambar 3.2. Gambaran gerakan zero-length springs dalam gravitymeter.
Prak Metode Gravitasi dan Magnetik
Page 9
