. .. rssN0B54-0675
JurnalSains& MatEmatika Volume 17Nomor I Januari2009
Artikel Penelitian:54{ 1
UTAR.A I}ENGAN TIMUR CEKUNGAIY JAWA BATAS PREDIKSI PEGT'NT}NGAI\I SELATAN DI DAERAH MAGETAN - PLAOSAFI DENGA}{ METODE GRAVTTASI Dewi Wiiayanti Rr Tony Yulianto, M.Irtem Nurwidyanto Geoft$ikaJutusanFisikaFMIPAUNDIP Laboxatorium ABSTRACT-4eoplrysics hoestigation with the graviry metlred to adie$ate the uistence of boudry of North EastJdva Brcin with the ftouthMountainsin MagetawPlaosanhwe beendone U 2 ' 1I Decemb* 2004 by trrlry gravityrnaer La Coste & RombergWe G-I177, utd lesulted 5A staion Data measuredfield is the obsewAion grovitdioq pasitio4 height and terrain conectionfor A until D zone-To obtain the complae Bouguer anomaly, reduction of field data wu performed with stutdart correction Bougaer d" rty of rock-is obtahed 2,30 gran/cm3. Regional ord residual atnmaly was obtainedfrom filtering of conplete batguer ononalyl fu usingpotyrcmial sudacefining.Thequantitativeanalysisof second order residual anomatywasperfonned by us@ GravZW for windows. The modelling tesultedLawu lava deepnessis i00 n" TufJobolaroryanyffi *^.ity 2.20gram / cm' with density2.SSgan t cmi *a "A*i*i" rcck with dewity 2.10 gran / cm' and culminde deepnessis n" sediment is 300 deepness awi atlminote 123.84m, Igneausraekwith density2.7Agrun / enr' ond culminstedeepnessis 1721.53m. Basin boundary marked with the sistence of sedimentrock ang igneousrock in subsurfaceof the area. Interpretdion af nodelting indicae that Magetan-Plosanarea auictpated to lE resen the souh banndwy of North EastJava Bastn with the SoathMoantains. Krynotes: Gruvityt,tsnin corre*fon, Bougew ananaly
I. PEITTDAH{TLI'AI\T Diantara sifat fisis batuan yang mampu membedakan anhra satu rnacam batuan denganyang lainnya adalah tnassa jenis batuan. Disribusi massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusunkulit bumi akan memberikanvariasi harga medan gravitasi di permukaanbumi. Di sampingitu bentuk bumi yang ellipsoid dan mempunyai relief yang tidak teratur akan memberikan medan penganrh pada adanya variasi
gravitasi. Metode gravitasi adalah metode penelitian dalam geofisika yang didasarkan pada adanya variersimedan gravitasi akibat variasi mpat massa baann di permukaan bumi. Penelitian ini didasa*an atas penelitianyang dilakukan oleh Hazuardidkk (2004) yaitu pembuatanjalur kalibrasi' dari penelitim ini diperoleh dat+4ata sebagai berilrut:
Trbel 1. Date penelltlan peflbu*tla jnlur kdibiiasi Kode
T{BM-OI T{BM- 02 }IBM. 03 HBM. 04 TIBM-05
Lokasi
Koordinat Loneitude Latiuide
0r35',38" lll 26 '25" Kec. Maospati a739',34 I 11019'19" Kec. Magetan 07041'03" 111015'05" Kec. Plaosati MessMigas Sarangan 0T40'22" 1ll"13'zT', Sel*an titik pengamatan 0739'55- I I 1011',29' Cemoro Vulkanologi Sewu
Elevasi(m)
9320r 393,667 566,79 1349,669 1894,929
Harga Gavaberat 978.A62.870 978.060.4E5 977.983.6W 977.887.7& 977.773.0Qs
Sumber.LaporanPenelitianPUSDIKLAT MIGAS Cepu
Dewi Wijayoti & TorryYuliu*a, Mblrarn Nurwidyutto: Prediksibatas -.-
54
Artikel Penelitian
Dsri tabel di das (tabet 1) terlihat perbedaanhargo 'gayaberatyang signifikan antaratitik IIBM 02 denganIIBM 03 dengan beda tinggi 173,132meter mempunyaibeda harga gayaberat 76.876 miligal untuk titik I{BM 03 denganttBM 04 dengan bedatinggi 782,870meter hanyamempunyai beda harga gayaber* mencapai 95,845 miligal. Perbedaanini sangatmencolokunfift beda tinegi yang sangatjauh (selisih sekitar selisih harga 689,748 meter) gayaberathanya sekitar 18,969miligal yang secara teoritis pada keadaan normal tidak mungkin terjadi. Bila tlilihat dari peta anomali Bouguer Jawa * Madura (Untung dm Sato, 1974) tampak bahwa diantara Magetarrdan Plaosrmmerupaftanbatasttntara "Low gravity anomaLf . Kearah utara nilai kearah anomali menjadi negatif positif. selatananomalinya Ditinjau dari sisi goologt regional, wilayah Magetan dan sekitarnya masuk dalamZone Kendeng CekunganJawaTimur Utara Batas selatanhne Kendens adalah Busur Vulkanik Jawa Selatan dan batas tersebut adalatr terlehk antara Plaosan Magetan, yang menrpakan kaki Gunung Utara- Diduga Lawu sebelah Timur yang perMaan sangat menyolok ini disebabkanoleh suatukondisi geologi bawah permukaan yang mempengaruhiny4 hal tersebut diduga berasal dari adanya batas cekungansedimentasizone Kende'ngdengan Busur Vulkanik Jawa Selatanatau p€nyebab lainnya Dari uraian-uraian di atas perlu dilal
F = 6mr(z ,r'
besatan G adalah konstanta gravitasi universalyang besmnyaadalah6,67x10{ g lcm's'. Gaya persatuan massa pada suatu partikcl yang terletnk di sembarangtitik yang beradasejauhr dari mr didefinisikan sobagai medan gravitasi yang dinyatakan dengan persamaan:
E{f)=*c4r
Q)
r-
denganf = ri tanda negatif menyatakan bahwa medan gravitasi tersebut memiliki arah yang deaganvektor saffan i. berlawari'an Jika r: & adalahjari-jari bumi, mr : m" sebagai rnassa bumi dan menganggap bumi homogen berbentuk bola serta tidak berctasi, maka besamya medan gravitasi bumi adalah: ffi,
I rz-rl n E(F)l= oT s =l-
(3)
kareoa medan gravitasi menrpakan medan yang konservirtif, maka medan gravitasi dinyatakansebagaigradiendari suatu fuogsi potensialskalar a(F) sebagpiberikut : (4) E(i) = -Va(/)
Gm potensial denganu(rt = - ----e menipalkan f
gravitasi yang diakibatkan massabumim", karenaitu potensialdi suatutitik padaruang bersifat penjumlahan, sedangkanpotensial gravitasi dari suatu disbibusi massa yang kontinu pada titik p di luar dishibusi massa tersebut merupakan suatu benfuk inrtegral, jika massayang terdistibusi kontinu tersebut mempunyai rapat massa p(i,) di dalam volume V, maka potensialpadatitik P diluar V sepertiyangterlihat padaGarrbar i adalah u,\r)--Jo,_
r Gdm
'
-
-(:rJv ^,
_l
Y- r ' l p(f,)d3V" --l*
(5)
- t-
T-r'l
dengan
li-11 = Jr' *ro' -2rroc,osy
(r)
J. Sains& Mat- Yol- 17 No. I Januoi 2009: 54-61
55
Artikel Penelitian
1177, GPS,Kompas Geologi, Petatopografi (skala1 : 50.000),Jamatautimer.
tidak tereduksi dalam reduksi bouguer, direduksidenganneduksimedon.
Secaragaris besar pengolahandata gayaberatadalahsebagaiberikut:
Kontur anomalibouguerlengkapdi topografi menunjukkan pola yang mendekati $tma dengan pola anomali topografi. Ini menunjukkanbahwabendaanomali memang mempunyai peran dalam pembentukkan topografi da€rahini. Kontur anomalibouguer lengkap diamjukkan oleh Gambar 2 terlihat adanyakontur yang mulai menutupdi daerah daeratr timurtenggara penelitian
a) Konversi bacaanke satuanmilligel dengan factor konversi bawaanGravity La Coste md RombergG-1177. b) Melakukan koreksi drift pada setiap titik pengamatan c) Menenfukirn nilai koreksi pasang surut. Koreksi pasang-surut dihitung dengan menggunakan program pasut yflng berbasis DOS. Data yang dimasukkan berupa koordinat longitude dan tatitude lembar pela daerahpenelitian yaitu batas kanan , t€ngah dan kiri. Koreksi pasang: surutditunjukkanpadalampiranI. d) Menglritunghargagravitasiobservasi e) Menghitunghargagravitasinormal f) Gravitasi nomral di hitung dengan menggunakanrumusIAG tahun 1980 g) Menghitungdensitasbatuan h) Penenaran rapat massa bouguer menggunakan mstode nettleton dan metode analitis" yang ^menghasilkan densitasbouguer2,30 gr/crn'. i) Menentukanhargakoreksibouguer j) Menentukanhargakoreksimcdan dengan k) Koreksi medan dihitung menggunakan diagram Hammer, untuk zona A sampai D ditentukan dilapangan sedsngkan untuk ?lllnh lain dihitung tabelHammer. denganmenggunalcan l) Menghitunganomalibouguerlengkap. m)Memisahkan imomali bouguer lengkap denganmetde polynomial swfrce fitting untuk mendapatkananomali regional dan tesidualnya
uilrAr|curil{rl
ffi.
Gambar2. Petakontur anomaly Bougeurlengkap IVJ. Anomali Bouguer Lengkap di Bidang Datar Bentuk dari topografi (Gambar 3) yang tidak rata dapat menyebabkandistorsi padaanomali gravitasi,yang disebabkanoleh bervariasinyajarak vertikal antara sumber anomali terhadap titik pengukurtm di permukaantopografi. Unnrk menghilangkan distorsi yang mungkin t€rjedi maka anomali bouguer lengkap di bawa ke sua&rbidang datardenganketinggiantertentu.
IV. HASIL I}AN PANfiIASASAN IV.l. Anomali Bouguer l*ngkap Lengkap Anomali Bouguer merupakanhasil dari reduksi Bouguer dan reduksi medan te&adap anomali gravitasi udara bebas. Rduksi udara bebas tidak memperhitungkanmassa yang ada diantara topografi dengan sferoid referensi. Faktor massa yang ada ini direduksi dengan meiakukan reduksi Bouguer, sedangkan massayang beradadiluar bidang bouguerdan
J. Soins& Mat. Vol. 17 No. I Januwi 2009: 54-61
offi
Gambar3. Petakonturtopografi
57
. -" Artikel Perclitian
Proses membawa anomali ke suatu bidang datardilakukandenganmenggunakanmetode yang diajukan oleh Dampney(1969) dengan asumsi sumber anomali berupa sekumpulan sumberekivalentitik massayang terdistribusi pada suatu bidang datar dengan kedalaman sumber ekivalen titik massa (h"zi) adalah 2500meter di bawah sferoida referensi dan dihitung responnya pada ketinggian 900 meterdiatassferoidareferensi(Gambar4)
dl 55 mgal. Dis*ibusi atornali dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu anomalitingg dengankisarannilai antara25 gd 55 mgal ditandai denganwama kuning kemerahan.Anomali tinggi ini terdistribusidi daerahbarat daerahpenelitianyaitu di daerah sekitar kequnatan Plaosan, anomali tinggi mencerminkan adanya batuan yang mempunyai densitas tinggr terdistribusi di daerahtersebut.Anomali sedangpadakisaran -35 s/d 15 mgal ditandaidenganwarnahiiaukekuningarqanomali ini tersebar di da€rah tengah daerahpenelitian tepatnya di daerah desaNitikan. Anomali sedangmencerminkan adanya batuan dengan densitas sedang. Anomali rendah ditandai dengan lvarna ungu-biruberkisarantara-75 sld-40, anomali rendah ini terdapat di daerah timur daerah penelitian yaitu di sekitar kecamatan Magetan, anomali rendah menandakrur adanya batuan dengan densitas rendah. Adanya kontur anomali rendah yang tunrn sangattajam dibandingdengaakontur-kontur yang lainnya. Hal ini dapatdi interpretasikan bahwa kontur ansmali rendah merupakan batuan sedimen, kontur anomali sedang merupakan batuan tansisi dan konfur anomali tinggl merupakanbatuanbeku. Jadi batas cekunganini diduga beradadi sekitar daerahMagetan. Pemisahan dilakukan terhadap anomali bouguer lengkap di bidang datar 900 meter dengan metode polyrcmial surface Jitting untuk mengetahui anomaly regional dan residualnya. Setelah itu, dilakukan pemodelan terhadap anomali residual orde 2 dengan membuat sayatan P-P'. Gambar 5 dibawah ini menunjukkan gambar peta anomali residual orde 2
Penenhran massa ekivalen disini berdasar*ankesimpulartdari percobaimyang dilah*an tentang kedalamanoptimum dari massaekivalen harus memeauhipersarnaan 2,5Lx < h* ,, < 6Ax- Dalam penelitianini dicoba diambil ketinggian 100 - 1300 meter dari sferoida referensi tetapi pola kontur Error! Bookmark not defined.pada ketinggian 900 meter menunjuRan pola anomali regional dan pola anomali residual palingjelas.
G tr
re Gambar4, Ko'rfin anomali Bouger Lenglap di bidang dahr dengan ketinggian900meter. Pola kontur anomali bouguer lengkap di bidangdataryang ditunjukkanoleh Gambar4 memperlihatkanpola yang mendekati saina dengan pola anomali topografi. Ini menuqiukkanbahwabendaanomali memang mempunyai peran dalam pembentukan topogafi daerahini.
Pt
E
E
I
Konsentasi penyebaran anomali bouguer lengkap pada gambar di atas mempresentasikananomali gravitasi yang dipengaruhi oleh disribusi rapat massa batuanpenyusunnya.Harga anomalibouguer lengkap yang diperoleh berkisar antara -75
Dewi Wijaywtti R, TonyYulianto,Mlrham Nwwidyanto: Prediksi bans ..
58
Artikel Penelitian
pennukaan daerah Magetan adalah lahar lawrl tufjobolarangan.
fV3. Anelisis Kunndtatip IIesiI Pemodel*n Strukhrr hasil pemodelanGrav2DC for Windows dituqiukkan pada Gambar 6 dengan mengambil eross line P-P', yang berdasarkan peta ditunjukkail gambar geologi daerah Mageian dijelaskan bahwa s€ctra runum struktur perlapisan bawalt
SayatanP-P' berarahbarat-timur, di daerah ini terdapd kondisi topgrafi yang mulai naik dri timur ke barat. Dari sayatan ini diperoleh 4 buah poligon dengan kecocokan antara model dengan kurva sebesar3,4lYo.
=\ *\
Gambar6. Modei stnfttur geotogipenampangP-P'
J. Sains& Mat. Yol. 17 No. I Jmtusri 2A09:54-61
59
" '- Artikel Penelitian
geologl Dari rnodel sfukhrt penampang P-P' diperoleh empat lapisan (gambarfV-I1). lapisanI denganwarnahijau densitas kontnas mempunyai Lp =A,A5gr I cm3, dan diinterpretasikan dengan kedalaman sebagai latmr lawu puncak 300m. Iapisan tr denganwarna biru densitas mempunyai konfias muda Ap = -0,10 gr lcm3 , sehinggalapisanII ini mempunyai densitas batuatr sebesar 2,20 grlc# dan diinterpretasikan sebagai tuf jobolarangaa, lapisan ini mempunyai kodalamanpuncak 300 m. Untuk lapisan Itr denganwarna biru tua mempunyaikontras sebesar densitas L,p -- 4,20gr /cml sehmggr model iili sebesar densitas mempunyai p:2,i0gr I cm3 dan diinterpretasikan sebagai batuan sedimen. Lapisaa ini mempunyai kedalaman puncak 1234,U meter. Lapisan IV dengan wama kuning orange mempuuyai kontras densitas Ap =0,4}gr /cm3 sehingga mempunyai densitas sebesar p = 2,7Agr I cm3 dan di interpretasikan sebagai batu b€ku dengan kedalamanpuncaksebesar172I,53meter. Hasil pemodelandiatasmenu4lukkan sebaranjenis batuan yang ada di daerah penelitian, terlihat bahwa lahar lawu terdisfribusi merata di daerah penelitian, sedangkandi bagiantengahda€rahpenelitian dapatdiiumpai adanyatufjobolarangan yang meneroboske permukaansehinggadi daemh ini tidak dijumpai laharlawu. Batuansedimen terletak di bagaiantimur derahpenelitian ini atau tepatrya di derah Magetan mengingat daerah ini dekat dengan daerah Maospati yang rata-iafii jenis batuan di petmilkaanya adalah batuan sedimen, kemudian daerah selaqiutnya adalah batuan beku. Batas cekungan ditandai dengan adanya batuan sedimenyangberhimpit denganbatuanbeku. Batas cekungan ditsndai dengan adanya batasartantara batuan beku dengan batuan sedimen.Batuansedimen batuan utama pembentuk suatu cekungan sedangkanbatuan beku umumnya berupa batuanvulkanik. Dari gambarpemodelandi atas terlihat batuan beku berhimpit dengan batuan sediment, jadi diperkirakan daerah
Magetan-Plaosan ini merupakart batas cekungan Jawa Timur Utara dengan PegununganSelatan. V. KESIMPI]LAI\T Kajian kuantitatip anomali residual orde 2 menghasilkan4 bentuk model lapisan batuanyaitrl lahar lawu dengandensitas2,35 gramlcm3dengankedalaman 300 meter, tuf d*ng* densitas2,20 granr/cm3 3oUotarangan dan kedaliunan 300 meter, batuan sedimen 2,10 gramicm' dan dengan densitas kedalaman 1234,84meter dan batuan beku dengan densitls 2,70 gtarnlcm3 dan kedalaman1721,53meter. Interpretasiterhadaphasil pemodelan menunju}ikanbahwadaerahMagetan-Plaosan diduga merupai
Dewi Wijayoti R, TonyYulimto, M.Irham Nwwidyuta: Prediksi batas..
60
Artikel Peneliti@r
Pengubran Gravitasi, Slffipsi S-l FMIPA Universitas Fisika Diponegoro.Semarang 8. Milton and llobr{n' 8., 1960' to Geaphysical Introdtrction Prospecting, Second Edition" Mc, Graw Hill Book Company. New York 9. Nettleton, L L, 1976, Gravity std Iu{agneticsIn OiI Prospecting, MC Graw Hill. New York 10. Pandoyo, S.H., 2W4, In House Training Gravity, Pusat Pendidikan dan PelatihanMinyak tlari GasBumi, Cepu 11. Sears & Zcmanskyr t9frt Fisika Untuk IJnivetsitas l, BinaciPt4 Bandung 12. Setyawan. A", 2(X)5.Analisis Data Gravitasi Unnk Menafsirkan Korrdisi Geologi Bawah Permuknm di Daerah Semarang Jov,a Tengah, Tesis S-2 F. MIPA UGM. Yoryakarta
J. Sains&Mot. Yol. 17 No.I Januri 2049:54-61
13. Trlwmi, M, J.L Womel dan M. 'Landismenn 1959, Rapid Gravity Comprfration for Two-Dimensional Bodies with Aplication to The Mendocino Submarine Fracture ics, vol.64,p.49-59 7me, Geoplrys 14. Telfordo W.M, Geldart, LP., Sherifi, RE.' Keys' D.A.' 1976, Applied Geopltysic, Cambridge University Press,Cambridge 15. Untlng, M,, dan Sato Y.' 1978' Gravity and Geological Srudies in Javd,Indonesia.Directorfre General of Mines Geologieal Survey of Indonesia 16. Yulisasongko, MJ., 2ffi3, Analisis Data Crravitasi Untuk Mengetahui Kondisi Geologi Bawah perrnukaan Di Daerah Kasihaq Tegalombo, Pacitan, Jawa Timur. S*ripsi S-l Jurusan Fisika FMIPA UGIU. Yograkarta
61
