No title

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Metode Geolistrik tahanan jenis atau resistivity adalah salah satu metode dalam geofisika yang memanfaatkan sifat kelistrikan batuan. Metode ini digunakan untuk ekplorasi mineral (bijih sulfida), sumber air (akuiver), penentuan kedalaman lapisan overburden batubara, penelitian panas bumi. Metode ini dilakukan dengan cara mengirim arus dan mengukur tegangan atau potensial yang terbaca dipermukaan, sehingga diperoleh resistivitas atau tahanan jenis antar lapisan batuan dibawah permukaan bumi, dan juga ketebalan masing-masing lapisan batuan tersebut. Dari harga tahanan jenisnya dipakai sebagai dasar penafsiran litologi batuan yang terdapat pada lapisan tersebut. Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar. Ketiga sifat aliran listrrik tersebut tidak dapat dibedakan satu terhadap ynag lainnya hanya dari pengukuran geolistrik saja, tetapi harus dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap sample batuannya. 1.2 Maksud Dan Tujuan Geolistrik bertujuan untuk mengetahui formasi yang bersifat konduktif dalam bumi, sehingga dapat dimanfaatkan untuk pencarian mineral, geothermal, keairan (air tanah) yang diperkirakan prospek. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui nilai resistivitas semu bawah permukaan daerah lapangan merah universitas padjadjaran dengan menggunakan metode dipole dipole parallel.

1

1.3 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Waktu / Tanggal

: Desember 2012

Tempat

: Lapangan Merah, Universitas Padjadajaran, Jatinangor

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Metode Geolistrik Metode geolistrik yaitu salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar. R

V I

……………(2-1)

dimana R adalah hambatan (tahanan) dalam satuan ohm, V beda potensial dan I adalah arus Ampere yang dilewatkan. Oleh karena medium dibawah permukaan bumi tidak homogen (sejenis), maka terdapat pengertian hambatan jenis (resistivitas/  ) yang bergantung dari pemasangan elektrode arus dan potensialatau faktor konfigurasi (k), selain tegangan yang terbaca (V) dan arus yang dikirimkan (I). k

V I

……………(2-2)

Metode Resistivity merupakan salah satu bagian dari metode geolistrik yang mengukuR parameter Resistivitas (tahanan Jenis) batuan di bawah permukaan bumi. 

Resistivitas : Kemampuan suatu medium untuk menghambat arus listrik yang melaluinya bergantung dari sifat dan geometri medium tersebut.



Konduktivitas : Kemampuan suatu medium/batuan untuk menghantrkan arus listrik yang melaluinya.

3

Pelaksanaan metode resistivity adalah dengan mengirimkan arus dan mengukur potensial, dengan jarak elektrode arus dan potensial yang divariasikan. Dengan demikian diperoleh harga restivitas atau tahanan jenis untuk setiap jarak elektrtode arus dan potensial yang besarnya tertentu.

I V V

Gambar 1. Skema Prinsip Metode Resistivity Dengan mengeplotkan data tahanan jenis terhadap kjarak elektrode arus, maka diperoleh kurva yang melukiskan hubungan fungsional antara jarak elektrode arus (spasi) dan tahanan jenis. Kurva ini kemudian dioleh secara kurva matching dengan menggunakan kurvakurva utama (master curve) dan bantu (auxilliary curve). Dari sini akan diperoleh jumlah, ketebalan dan harga tahanan jenis untuk masing-masing lapisan bawah permukaan bumi. Alaupun metode ini dapat dipergunakan untuk menafsirkan setiap daerah yang dibawahnya mempunyai kontras tahanan jenis, tetapi karena keterbatasan dari metode ini maka penggunaannya terbatas hanya pada struktur bawah permukaan yang mempunyai perlapisan horisontal dan struktur lain dengan geometeri yang sederhana, misanya : bola, pipa, dike dan lain-lain. 2.2 Medan Potensial Listrik Yang menjadi dasar teori metode resistivity adalah teori potensial. Jika arus kontinyu melalui suatu medium homogen, maka akan terjadi medan listrik yang memenuhi persamaan :

4

…………… (2-3)

J  E

dimana J adalah densitas arus, E medan listrtik dan  adalah kondukvitas medium (mhos/m). Potensial merupakan besaran skalar dari medan listrik. Hubungan antara medan listrik dan potensialnya adalah sebagai berikut : …………… (2-4)

E   V

Dengan mengkombinasikan pers.(2-4) diperoleh densitas arus sebesar : …………… (2-5)

J    V

Oleh karena muatan itu kekal, maka didalam luasan volume tertutup (A) berlaku :

 J  dA  0

…………… (2-6a)

A

Menurut teorema Gauss, integral volum dari divergensi rapat arus yang tersebar pada daerah tertentu sama dengan jumlah total muatan yang dibatasinya, maka persamaan diatas dapat dituliskan sebagai berikut :

   JdV  0

……………(2-6b)

V

Oleh karena dV tidak sama dengan nol, maka divergensi rapat arusnya harus sama dengan nol.

  J    (V)  0

……………(2-6c)

Artinya arus yang masuk kedalam elemen volum (dV) sama dengan arus yang keluar, maka dengan kondisi volum dV tidak ada sumber arus atau lubuk arus.

  V   2 V  0

……………(2-6d)

Sehingga pada potensial listrtik berlaku :

2V  0

………………(2-7)

Dengan memasukkan sarat batas sebagai berikut :

V (1)  V ( 2)  V     x 

(1)

 V     x 

( 2)

……………(2-8a)

5

J (n1)  J (n2) Indek (1) dan (2) menunjukkan keadaan 1 dan 2. Dari hal tersebut, maka keadaan medan listriknya adalah : E (t1)  E (t 2 )

1E (n1)  2 E (n2)

………………(2-8b)

Persamaan (2-8a) dan (2-8b) merupakan kondisi batas (boundary condition) yang harus dimasukkan dalam persamaan Laplace, untuk memperoleh besarnya potensial pada kondisi arus yang tertentu. 2.3 Elektroda Arus Tunggal pada Kedalaman Dalam koordinat ruang, potensial hanya merupakan fungsi r, sehingga persamaan Laplace dalam ordinat bola adalah : 2V 

d 2V dV  (2 / r ) 0 2 dr dr

………………(2-9)

Dengan mengalikan r2 dan mengintegralkan, maka diperoleh : r2

d 2V dV  2 r 2 dr dr

d 2V dV  r dr 2    2r dr

……………(2-10a)

2

dV A  dr r 2

Dengan mengintegralkan lagi persamaan diatas diperoleh : dV

A

 dr   r

2



V

A B r

…………(2-10b)

dengan A dan B adalah konstanta hasil integrasi. Untuk r~, V=0, sehingga didapat B=0.

6

Untuk memperoleh potensial V, maka arus yang melewati secara radial kesemua arah dari titik elektroda sama dengan arus total yang melewati permukaan bola : I  4r 2 J  4r 2  A

dV  4A dr

…………(2-10c)

I I  4 4

dimana   1 /   resistivitas = seperkonduktivitas. Dengan memasukkan pers.(2-10c) dalam (2-10b), maka potensial listriknya :  I  1 V   4  r

atau

  4r

……………(2-11)

V I

……………(2-12)

dimana  = resistivitas atau hambatan jenis, V potensial dan I adalah arusnya. 2.4 Elektroda Arus Tunggal di Permukaan Jika arus searah yang dikirim melalui elektroda arus terletak dipermukaan medium yang homogen dan isotrop, untuk mencari potensial, maka sumber arus harus dipandang sebagai titik arus (gambar 2-3). Dengan melihat lagi pers.(2-10b) kondisi batas untuk elektroda arus tunggal dipermukaan adalah V=0 untuk r ~, sehingga B=0 dan dV/dz=0 pada z=0 (  udara=0).

Maka diperoleh : dV d  A   A  r Az    0 ; pada z=0 ……………………(2      dz dz  r  r  r  z r 3

13) dimana r 2  x 2  y 2  z 2 Arus yang melewati luasan ½ bola (bawah permukaan merupakan luasan ½ bola) adalah : I  2 r 2 J  2 r 2 

dV  2 aA dr

7

A

I I  2 2

………………(2-14)

Maka potensial elektrroda dipermukaan medium homogen adalah :  I  1  V      2  r 

………………(2-15)

Tahanan jenis atau resistivitasnya dapat ditulis sebagai berikut :   2r

V I

………………(2-16)

2.5 Elektroda Arus Ganda di Permukaan Jika elektrroda kedua tidak terletak jauh tak berhingga, tetapi pada jarak yang berhingga, maka elektroda arus yang kedua ini akan memberikan sumbangan pada potensial yang terjadi. I V C1

V

P1

P2

r1

C2

r2 r3

r4

Gambar 2. Dua Elektoda Arus dan Potensial Terletak di Permukaan Tanah Homogen Isotrop dengan Tahanan Jenis  . Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C1 adalah : V1  

A1 ; dimana r1

A1  

I 2

………………(2-17a)

Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C2 adalah : V2  

A2 I ; dimana A 2    A1 2 r2

………………(2-17b)

8

Jika arus pada kedua elektroda tersebut sama tetapi arahnya berlawanan, maka potensial dititik P1 adalah :

VP1  V1  V2 

I  1 1     2  r1 r2 

………………(2-18a)

Beda potensial dititik P2 (dengan cara yang sama) adalah :

VP 2  V3  V4 

I  1 1     2  r3 r4 

……………(2-18b)

Sehingga beda potensial antara titik P 1 dan P2 :

V  VP1  VP2  (V1  V2 )  (V3  V4 ) V 

I  1 1   2  r1 r2

  1 1         r3 r4 

…………(2-18c)

2.6 Elektroda Arus Tunggal di Permukaan Tanah yang Berlapis Jika medium mempunyai lapisan mendatar yang pada setiap lapisannya adalah homogen isotrop, maka dengan adanya lapisan ini seolah-olah terjadi pencerminan titik arus terhadap bidang batas. Batas (boundary) terletak pada batas lapisan itu sendiri. Titik arus C1 mempunyai bayangan C1’ pada kedalaman 2z dibawah permukaan. Bayangan ini seolah-olah dicerminkan dari batas lapisan pertama. Kemudian dicerminkan terhadap permukaan lagi, sehingga memberikan bayangan C1’’ dengan jarak 2z diatas C1. Bayangan kedua ini dicerminkan oleh batas lapisan pertama pada titik C 1’’’ pada kedalaman 4z dibawah permukaan, dan seterusnya. Potensial di P1 yang diakibatkan oleh C1’ :

VP' 1 

I1  1 k     2  r r1 

…………(2-19a)

dimana k = koefisien transmisi r = jarak C1 terhadap P1

9

r1 = jarak C1’ terhadap P1

1 = resistivitas/tahanan jenis pada medium 1 Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’ :

VP''1 

I1  k.k a  2  r1

  

……………(2-19b)

dimana ka adalah koefisien transmisi udara ~1 Maka potensial di P yang diakibatkan oleh pencerminan pertama (C 1’ dan C1”) adalah:

VP (1)  V1'  V1" 

I1  1 k k.k a    2  r r 1 r1

 I1  1 2k       …………(2-19c) 2  r r 1   

Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’’ :

V ''' 

I1  k.k a  2  r2

  

………………(2-19d)

Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’”” :

V "'' 

I1  k.k.k a  2  r2

  

…………(2-19e)

Sehingga potensial dititik P yang disebabkan oleh pencerminan kedua :

VP ( 2)  V '''  V "" 

I1  k.k k.k.k a   2  r2 r2

 I1  2k 2      ………………(2-19f)  2  r2 

Dan seterusnya, sehingga potensial dititik P1 merupakan jumlahan dari seluruh pencerminan tersebut dan dapat dituliskan sebagai berikut :

V

 I1  1 2k 2k 2 2k m     ...   ... 2  r r1 r2 rm 

………………(2-20)

dimana :

  (r)

  (4z) 

r1  (r) 2  (2z) 2  (r) 2  (2z) 2 r2  (r) 2  (4z) 2

2

1/ 2

2 1/ 2

…..

10



rm  (r) 2  (2mz) 2  (r) 2  (2mz) 2



1/ 2

2.7 Konfigurasi Elektroda Konfigurasi ( array ) adalah tatanan ataususunan elektroda dalam metode geolistrik. Konfigurasi dalam metode geolistrik terdiri dari : 1. Konfigurasi Wenner 2. Konfigurasi Schlumberger 3. Konfigurasi wenner-schlumberger 4. Konfigurasi pole-dipole 5. Konfigurasi dipole-pole 6. Konfigurasi pole-pole 7. Konfigurasi Dipole-dipole 2.8 Fungsi Faktor Geometri •

Normalisasi arus yang masuk kedalam bumi

•

Faktor pengali arus dan respon potensial terhadap kedalaman

Arus yang masuk kedalam bumi dalam bentuk radial (konsep arus ½ bola) semakin jauh dari sumber listrik maka energi akan melemah, maka untuk panjang lintasan yang semakin besar(Kedalaman yang didapat juga besar) maka untuk menstbailkan nilai tersebut harus dikali dengan faktor geometri yang berbeda untuk masing-masing konfigurasi elektroda

.

2.9 Pemasangan Elektroda Seperti telah diterangkan didepan bahwa resistivitas yang diperoleh amat bergantung pada cara pemasangan elektroda arus dan potensial. Dalam metode geolistrrik tahanan jenis ada beberapa cara pemasangan elektrtode atau konfigutrasi elektroda. Konfigurasi ini bergantung pada letak elektroda arus dan potensial.

11

Hubungan antara beda potensial, tahanan jenis seperti pada pers.(2-18c) atau dapat ditulis sebagai berikut :

  2



Atau

V 1 I 1 1 1 1         r1 r2   r3 r4 

……………(2-22a)

V  1 1   1 1  I         r1 r2   r3 r4 

k

2

……………(2-22b)

V I

……………(2-23a)

dimana k = faktor konfigurasi r1= jarak C1P1

;

r3= jarak C1P2

r1= jarak C2P1=P1C2 ;

r4= jarak C2P2

 1 1   1 1    k  2     C1 P1 C 2 P1   C1 P2 C 2 P2

  

1

……………(2-23b)

2.10 Pemasangan Elektroda Dipole-Dipole Susunan elektrode dipole-dipole jika elekrode arus dan elektrode potensial dipisahkan oleh jarak na, dimana a adalah spasi atau jarak masing-masing kaki elektrode tersebut.

V

V

I

Gambar 3.a Cara Pemasangan Elektrode Dipole-Dipole.

12

Gambar 3.b Cara Pemasangan Elektrode Dipole-Dipole. 2.11 Kelemahan dan Kelebihan Metode Dipole-Dipole Kelemahan 1. Survey Dipole-dipole mebutuhkan waktu yang relative lama. 2. Kedalaman maksimal yang masih bisa di tafsir dengan baik <100 m 3. Kurang sensitif digunakan untuk target yang berlapis Kelebihan •

1. Sensitivitas konfigurasi dipole-dipole baik secara vertikal dan horisontal (lateral)

•

2. baik digunakan untuk target berupa intrusi, urat (vein) kuarsa

2.12 Interpterasi dan Aplikasi 1. Identifikasi Lapisan Batubara 2. Pencarian Pagar Candi 3. Energi Panas Bumi 4. Eksplorasi Mineral Sulfida 5. Penafsiran Struktur Geologi 6. Intrusi 7. Pillow Lava 13

Keterangan : •

= titik ukur

I

= kuat arus

a

= spasi

V

= tegangan

n ,n

= penetrasi kedalaman

Gambar 4. Survey MappingKonfigurasi Dipole-Dipole

Gambar 5. Plot Point Konfigurasi Dipole-Dipole.

14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Langkah Akuisisi Data Adapun langkah akuisisi datanya adalah: a. Membuat Sket lokasi pengambilan data (grid) Daerah yang akan diambil datanya dibuat grid dengan jarak 5 meter b. Pengambilan data 

Menyusun rangkain resistivitymeter konfigurasi dipole-dipole paralel



Mengaktifkan resistivitymeter dan menginjeksikan arus listrik kedalam tanah melalui kabel konektor penghubung dan elektroda



Melakukan pengukuran pada lintasankemudian mencatat arus listrik (I) dan beda potensial (V) antara dua elektroda

c. Pengolahan Data Menghitung nilai resistivitas dan menggunakan software Suffer d. Interpretasi

15

Secara umum, survei geolistrik dapat diberikan dalam diagram alir sebagai berikut :

Informasi Geologi

MULAI Penentuan Lintasan / Posisi Titik Ukur

Studi Literatur

Pengambilan Data (V dan I)

Pengolahan Data (R, K, Rho, softwr.Res2dinv)

Interpretasi Kesimpulan

Selesai

Gambar 6. Diagram Alir Survey Geolistrik

16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Grid Titik Datum yang Akan di Cari

Gambar 7. Grid Pengambilan Data Pengambilan Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10

Gambar 8. Grid Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10

17

Pengambilan Data untuk Titik Datum A,B,C dan D

Gambar 9. Grid Data untuk Titik Datum A,B,C dan D Pengambilan Data untuk Titik Datum w,x,y dan z

Gambar 10. Grid Data untuk Titik Datum w,x,y dan z

18

Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10 NO

R(m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

22.36 22.36 22.36 22.36 22.36 22.36 22.36 22.36 22.36 22.36

Panjang (m) MN AB 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

teta

alfa

45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

beta

I (mA)

V(mV)

180 180 180 180 180 180 180 180 180 180

206 199 176 117 112 96 164 170 161 110

12.2 9.4 11.6 10 7.3 8.4 11.5 10.1 8.3 9.6

Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum A,B,C dan D NO

R(m)

Panjang (m) MN AB

teta

alfa

beta

I (mA)

V(mV)

A B C D

28.28 28.28 28.28 28.28

10 10 10 10

45 45 45 45

45 45 45 45

180 180 180 180

119 115 89 94

4.6 0.6 6.6 5.3

10 10 10 10

Data yang di Dapat saat Pengambilan Data untuk Titik Datum w,x,y dan z NO

R(m)

Panjang (m) MN AB

teta

alfa

beta

I (mA)

V(mV)

W X Y Z

33.54 33.54 33.54 33.54

10 10 10 10

45 45 45 45

45 45 45 45

180 180 180 180

208 188 120 112

4.8 4.7 3.4 5.4

10 10 10 10

19

4.2 Pembahasan Perhitungan K (Faktor Konfigurasi) dan K=

[

( )

(

)

( )

(

)]

dan

(resistivitas semu) =

∆

1. Pada saat Titik Datum 1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan 10 Datum

K

rho semu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332 1401.332

82.99152 66.19358 92.36054 119.772 91.33684 122.6166 98.26415 83.25562 72.2426 122.2981

2. Pada saat Titik Datum A,B,C dan D Datum

K

rho semu

A B C D

2835.071 2835.071 2835.071 2835.071

109.591 14.79167 210.2412 159.8497

3. Pada saat Titik Datum w,x,y dan z Datum

K

rho semu

w x y

4729.496 4729.496 4729.496

109.1422 118.2374 134.0024

20

z

4729.496

228.0293

Pemplotan Data Resistivitas Semu dengan Menggunakan Surfer

Koordinat tidak menggunakan koordinat geografis namun menggunaka koordinat khayalan.

Gambar 11. Pemplotan Resistivitas

21

BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 1. Setelah melakukan praktikum kali ini kita dapat menggunakan geolistrik naniura untuk konfigurasi dipole dipole paralel. 2. Dari hasil pengambilan data konfigurasi dipole dipole paralel kita mendapatkan data berupa R (jarak antara elektroda potensial dengan arus), jarak MN (spasi elektroda potensial), jarak AB (spasi elektroda arus), sudut ( , , ) , ∆ (besar perbedaan potensial) dan I (besar kuat arus).

3. Dari pengolahan data kita dapatkan K (faktor konfigurasi) yang kemudian kita gunakan untuk menghitung

(resistivitas semu).

4. Hasil resistivitas yang kita dapatkan pada daerah yang kita amati (lapangan merah universitas padjadjaran) memiliki resistivitas berbeda beda.

22