TUGAS PERENCANAAN EKSPLORASI GEOFISIKA
Kelebihan Dan Kekurangan Setiap Metode Geofisika Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Obyek Geofisika
Disusun Oleh : Faisal Ahmad 115.120.072 Kelas B
PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2015 METODE GEOMAGNETIK 1
Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Kelebihan metode magnetik dibanding metode yang lain:
Metode ini sensitive terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Umumnya tubuh intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe3O4, Fe2O3) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya.
Mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu efektif digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potensi Geothermal.
Data akuisisi dan data prosesing dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomali magnetik yang ingin diselidiki.
Kekurangan metode magnetik dibanding metode yang lain:
Setiap jenis batuan di bumi walaupun dalam pengklasifikasian atau penamaannya sama, dapat saja mempunyai sifat dan karakteristik yang spesifik akibat peristiwa geologi yang dialaminya. Sehingga bisa memberikan data yang didapat bisa berbeda dengan kenyataan yang sebenarnya di bawah permukaan.
Kegunaan Metode Geomagnetik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :
2
1. Eksplorasi Minyak Bumi Metode geomagnetik mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti geomagnetik dari bebatuan di bawah permukaan. Metode ini digunakan untuk memetakan variasi medan magnetik bumi yang diakibatkan oleh perubahan strutktur, suseptibilitas atau remanensi dalam batuan di dekat permukaan. Batuan sedimen memikiki suseptibilitas yang rendah, sedangkan batuan beku dan metamorf memiliki kandungan magnetik yang cukup tinggi. Survei geomagnetik ini digunakan untuk memetakan struktur pada atau batuan dasar untuk mendeteksi mineral magnetik yang terkandung didalamnya. Metode ini awalnya digunakan pada eksplorasi minyak bumi di daerah dengan struktur lapisan sedimen tertentu,yang dilihat dari topografi permukaan dasar batuan. Kemudian digunakan metode geomagnetik-udara untuk mengetahui tebal lapisan sediman yang menampung minyak bumi. Dalam eksplorasi migas metoda geomagnetik memang hanya dipergunakan untuk tahap awal , terutama guna tujuan regional untuk mengetahui konfigurasi basement (batuan dasar). Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui ketebalan sedimen, makin tebal makin bagus dan potensial untuk source rock.
2. Eksplorasi Panas Bumi Salah satu metode geofisika untuk melihat potensi panas bumi adalah metode geomagnet. Metode tersebut diterapkan untuk mengetahui sifat-sifat fisik batuan yang ada di bawah permukaan. Dalam eksplorasi panas bumi, metode magnetik digunakan untuk mengetahui variasi medan magnet di suatu daerah. Variasi magnet disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak homogen dari kerak bumi. Dimana batuan di dalam sistem panas bumi pada umumnya memiliki magnetisasi rendah dibanding batuan sekitarnya. Hal ini disebabkan adanya proses demagnetisasi oleh proses alterasi hidrotermal, dimana proses tersebut mengubah mineral yang ada menjadi mineral-mineral paramagnetik atau bahkan diamagnetik. Nilai magnet yang rendah tersebut dapat menginterpretasikan zona-zona potensial sebagai reservoar dan sumber panas Bumi. Sasaran utama dari penelitian geomagnetik adalah untuk mendapatkan data bawah permukaan yang berkaitan dengan manifestasi panas bumi di daerah penelitian dan sekaligus untuk melokalisir
3
daerah anomali magnetik rendah (low magnetic anomaly) yang diperkirakan berkaitan erat dengan manifestasi panas bumi di daerah tersebut.
3. Eksplorasi Bijih Besi Eksplorasi Biji besi dengan menggunakan metode geomagnetik sudah lama digunakan karena keefektifanya melakukan pemisahan antara batuan dengan nilai kemagnetan rendah dengan tinggi, dan biji besi sendiri merupakan batuan dengan nilai kemagnetan tinggi atau ferromagnetik. Besaran ini adalah parameter dasar yang dipergunakan dalam metode magnetik. Harga k (suscepbilitas) pada batuan semakin besar apabila dalam batuan tersebut semakin banyak dijumpai mineralmineral yang bersifat magnetik. Suseptibilitas magnetik batuan merupakan harga magnet suatu batuan terhadap pengaruh magnet yang erat kaitannya dengan kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral magnetit di dalam batuan, semakin besar harga suseptibilitasnya. Secara geologi, biji besi di bentuk dalam proses mineralisasi batuan beku (andesit, vulkanik dll) dan lokasi keberadaan biji besi sendiri di daerah yang mempunyai jalur pegunungan atau daerah aktif sehingga lokasi dan aksesnya lumayan lebih sulit jika dibandingkan dengan mineral lain. Kalau batubara dan mangan di dekati dengan pemisahan batuan beku dan batuan sedimen tetapi biji besi susah tapi lebih banyak mudahnya karena biji besi dominan melekat pada zona mineralisasi batuan beku sehingga perbedaan kemagnetan dari batuan beku dengan biji besi sendiri tidak terlalu jauh sehingga di butuhkan pemodelan yang lebih rumit dan melakukan pemodelan susceptibilitas untuk membedakan range nilai kemagnetan batuan beku dan biji besi.
4. Eksplorasi Air Tanah Air tanah dapat menyebabkan suatu endapan yang menimbulkan arus lemah (battery action). Arus ini akan menghasilkan medan magnet. Pengukuranpengukuran
tegangan
(voltase)
secara
sistematis
di
permukaan
dapat
memperlihatkan suatu perubahan yang signifikan jika terdapat mineralisasi di bawah permukaan sehingga akan terjadi perubahan nilai susceptibilitas batuannya.
4
5. Eksplorasi Batubara Eksplorasi batubara dengan menggunakan metode geomagnet memang jarang dilakukan karena barang tambang ini memiliki nilai kemagnetan yang rendah dan pengendapanya merupakan berbentuk sedimentasi. Ada beberapa analisis sebelum melakukan dan menerapkan metode ini, yaitu salah satunya adalah mengidentifikasi daerah batubara itu sendiri,maksudnya dalam sejarah geologi ada informasi tentang formasi,struktur dan batuan sekitar, batubara dengan struktur tinggi akan memudahkan kita mengidentifikasinya,sedangkan dengan struktur rendah agak sulit,tetapi didaerah dengan batuan vulkanik atau intrusi ini sangat membantu mengidentifikasi batubara. Identifikasi batubara didaerah lingkungan intrusi atau daerah vulkanik bukan langsung mengarah ke batubara itu sendiri tapi mengejar respon sekundernya, yaitu dengan mengidentifikasi daerah sedimentnya, batubara akan terdapat didaerah ini karena sejarah pengendapanya yang sama, tapi memunkinkan di intrusinya itu sendiri terdapat batubara tapi umumnya tipis dan mempunyai kalori yang tinggi. Daerah sedimen di data magnet sendiri akan mencerminkan nilai kemagnetan yang rendah, sedangkan nilai tinggi berkorelasi dengan nilai batuan yang tinggi pula (kemagnetanya) ini termasuk batuan vulkanik dan intrusinya itu sendiri. Survei Geomagnet untuk batubara berbeda dengan survey untuk eksplorasi mineral seperti biji besi,mangan,dan lainya. Karakter sebaran batubara (endapan) yang menyebar horizontal dan berbentuk lapisan membuat design pengukuran dan plan nya berbeda. Salah satu langkahnya yaitu menganalisa secara geologi sejarah batubara di daerah tersebut apakah strukturnya tinggi ataupun Cuma datar-datar dengan struktur yang tidak terlalu komplek. Identifikasinya yaitu dengan melihat dimana formasi yang berupa sedimen dan batuan lainya. Batubara lebih banyak tersingkap di daerah sedimen dengan pola endapan seperti daerah pasir,clay dan sedimen lainya,sangat jarang ditemui di daerah andesit dan vulkanik, kalaupun ada tipis tetapi mempunyai kalori yang lebih tinggi. Design survey dari geomagnet sendiri akan lebih mudah untuk design regional, ketika data sudah menunjukan sebaran kemagnetan rendah dan tingginya
5
kita tinggal dengan di daerah yang kita anggap sedimen, dari survei regional tersebut kita tambah dan rapatkan lintasanya untuk mendapatkan akurasi sebaran dari sedimenya tersebut.
METODE GEOLISTRIK
6
Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di dalam bumi dan bagaiman cara mendeteksinya di permukaan bumi. Pada metode ini arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui elektroda arus dan dilakukan pengukuran beda potensial melalui elektroda potensial
listrik
akan
potensial. Dari hasil pengukuran arus dan
dapat
dihitung
variasi
harga
resistivitas
beda pada
lapisan permukaan bumi di bawah titik ukur (Sounding point). Keunggulan metode geolistrik dengan metode geofisika yang lain:
Harga peralatan murah
Biaya relatif lebih murah
Peralatan lebih kecil dan ringan
Waktu yang dibutuhkan cepat, bisa mendapatkan 6 – 7 titik dalam sehari
Pengolahan data yang tidak rumit
Kekurangan metode geolistrik dengan metode geofisika yang lain:
Kurang efektif untuk pemakaian di kawasan karst
Untuk mendeteksi air tidak dapat diketahui berapa jumlah volume (debit) pasti air tersebut
Tidak dapat membedakan air mengalir dan yang statis
Tidak dapat menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bumi
Kegunaan Metode Geolistrik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :
1.
Eksplorasi Air Tanah Metode geolistrik yang paling tepat untuk digunakan dalam pencarian
reservoir air tanah adalah metode tahanan jenis/resistivitas, karena metode ini lebih efektif untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal yaitu pada kedalaman sekitar 30-150 meter. Parameter yang diukur adalah harga resistensi batuan dimana batuan yang mengandung banyak air memiliki konduktivitas semakin besar, sehingga resistivitasnya akan semakin kecil. Begitu pula sebaliknya, konduktivitas akan
7
semakin kecil jika kandungan air dalam batuan semakin sedikit, sehingga resistivitasnya akan semakin besar. Berdasarkan nilai tahanan jenis sebenarnya, dapat diinterpretasi jenis batuan, kedalaman, ketebalan, dan kemungkinan kandungan air bawah tanahnya. Dengan demikian dapat diperoleh gambaran daerah-daerah yang berpotensi mengandung air tanah. Untuk membatasi zona yang berpotensi mengandung air tanah, dilakukan analisis spasial dengan memadukan peta ketebalan akuifer dan overburden, peta kemiringan lereng (slope), peta kelurusan (lineament), dan peta drainase sehingga menghasilkan peta potensi air tanah.
2. Eksplorasi Minyak Bumi Umumnya metode geolistrik jarang digunakan untuk eksplorasi minyak dan gas bumi dikarenakan metode ini tidak dapat menjangkau wilayah yang dalam karena jangkauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bumi. Padahal minyak bumi umumnya terakumulasi kedalaman di atas 1000 meter dibawah permukaan bumi. Namun untuk kasus reservoir minyak bumi yang dangkal metode geolistrik ini bias digunakan. Prinsip dasarnya adalah bahwa setiap batuan berpori akan di isi oleh fluida. Fluida ini bisa berupa air, minyak ataupun gas. Membedakan kandungan fluida di dalam batuan salah satunya dengan menggunakan sifat resistan yang ada pada fluida. Fluida air memiliki nilai resistan yang rendah dibandingkan dengan minyak, demikian pula nilai resistan minyak lebih rendah dari pada gas. dari data log kita hanya bisa membedakan resistan rendah dan resistan tinggi, bukan jenis fluida karena nilai resitan fluida berbeda beda dari tiap daerah. sebagai dasar analisis fluida perlu kita ambil sampel fluida di dalam batuan daerah tersebut sebagai acuan kita dalam interpretasi jenis fluida dari data resistiviti yang kita miliki.
3. Eksplorasi Batubara Salah satu metoda geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan keberadaan dan ketebalan batubara di bawah permukaan adalah metoda geolistrik tahanan jenis. Metoda geolistrik dapat mendeteksi lapisan batubara pada posisi
8
miring, tegak dan sejajar bidang perlapisan di bawah permukaan akibat perbedaan resistansi perlapisan batuan yang satu dengan yang lain, karena pada umumnya batubara memiliki harga resistansi tertentu. Metode geolistrik memiliki beberapa variasi konfigurasi, beberapa yang umum digunakan antara lain ; konfigurasi schlumberger, wenner dan dipole – dipole. Setiap konfigurasi memiliki hasil pemodelan dan resolusi yang berbedabeda. Dalam eksplorasi batubara sering kali beberapa peneliti menggunakan konfigurasi dipole – dipole atau yang berifat “pole” (mengutub). Hal ini menjadi “tidak tepat” karena biasanya kondisi seam batubara adalah berlapis / melampar, selain itu kedalaman yang dicapai cukup dangkal, sehingga target seam yang dalam tidak ter-cover. Metode yang lebih tepat digunakan adalah konfigurasi wennerschlumberger, konfigurasi ini memiliki resolusi yang baik dan penentrasi kedalaman yang lebih dalam. Akan tetapi tetap harus disesuaikan dengan kondisi geologi daerah survei. Seperti saya jelaskan di atas ambiguitas yang tinggi menyebabkan tingkat kesalahan interpretasi menjadi tinggi. Batubara memiliki respon yang resistif terhadap arus listrik, respon ini pula yang diberikan oleh batupasir, batugamping dan batuan beku. Oleh karena itu perlu sekali kalibrasi terhadap harga resistivitas batubara di lapangan, sehingga harga tersebut dapat digunakan sebagai acuan respon batubara.
4. Eksplorasi Geothermal Metoda tahanan jenis digunakan untuk mengetahui sebaran zona prospek panas bumi, struktur resistivitas dan hubungannya dengan sistem hidrologi dan termal yang berasosiasi dengan reservoar panas bumi. Dalam eksplorasi panas bumi digunakan metode geolistrik tahanan jenis untuk memetakan harga tahanan jenis batuan di daerah penelitian dalam rangka menentukan daerah konduktif yang merupakan batas reservoir panas bumi. Peninjauan yang dilakukan dengan cara profiling untuk memperoleh gambaran umum daerah prospek panasbumi.
5. Eksplorasi Mineral Logam/Bijih Besi
9
Dalam eksplorasi mineral atau bijih besi digunakan metode geolistrik polarisasi terimbas. Metode polarisasi terimpas ini mampu mengukur nilai chargeability atau kemampuan suatu medium untuk menyimpan muatan. Mengenai polarisasi yang terjadi pada batuan dan tanah adalah melingkupi penyebaran atau difusi ion-ion menuju mineral-mineral logam dan pergerakan ion-ion di dalam pore-filling elektrolit. Yang menjadi efek utama atau mekanisme utama yang terjadi dalam suatu proses polarisasi adalah polarisasi elektroda atau electrode polarization. Sehingga adanya kandungan mineral logam dalam batuan akan meningkatkan nilai chargeability batuannya.
6. Eksplorasi Batugamping Batugamping merupakan salah satu golongan batuan sedimen yang paling banyak jumlahnya.Batugamping itu sendiri terdiri dari batugamping non-klastik dan batugamping klastik. Secara umum batu gamping memiliki tekstur batuan yang kompak dan memiliki sifat porositas sekunder yang menyebabkan batugamping ini memiliki sifat yang khas daripada batuan yang lainnya. Batugamping yang memiliki tekstur yang kompak akan memberian kontras nilai resistivitas yang besar dibandingkan batuan sekitarnya mengingat semakin kompak suatu batuan maka nilai resistivitas akan semakin besar. Batugamping juga dapat memiliki sifat porositas dan permeabilitas yang tinggi yang bias menjadi suatu akifer produktif di kawasan karst. Sehingga dapat menurunkan nilai resistivitasnya. Metode Geolistrik resistivitas digunakan untuk memperkirakan formasi batuan bawah tanah melalui analisis kemampuan medium untuk menghantarkan listrik atau kemampuan menghambat arus listrik (resistivitas). Oleh karena itu, geolistrik banyak digunakan untuk pencarian sasaran yang memiliki kontras resistivitas yang tinggi dari penyusun lapisan tanah yang lain. Batu gamping yang yang memiliki tekstur yang kompak akan memberikan harga nilai resistivitas yang besar dari batuan sekelilingnya. Namun ketika batugamping tersebut mengalami proses kartstifikasi maka batu gamping tersebut akan berubah menjadi akuifer air tanah yang baik. Adanya air tanah pada rongga-ronga batugamping ini memungkinkan menurunnya harga resistivitas batuannya. Sehingga dalam identifikasi batugamping sangat diperlukan data-data tambahan seperti sample nilai
10
resistivitas batugamping yang ada dipermukaan, data konduktivitas dengan metode elektromagnetik dan informasi geologi (outcrop dan struktur lokal) yang sangat dibutuhkan agar dapat mempermudah dalam tahap interpretasi.
METODE GRAVITASI
Metode Gravity (gaya berat) dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah 11
sekeliling. Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan rapat massa secara lateral, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain-lain. Keunggulan metode gravitasi dengan metode geofisika yang lain:
Relatif lebih murah
Bersifat non dekstruktif
Instrumen yang ideal (gravimeter kecil dan portable)
Kelemahan metode gravitasi dengan metode geofisika yang lain:
Metode dengan tingkat ambiguitas yang tinggi
Perlu adanya pemahaman geologi yang mendalam dengan metode lainnya
Pengolahan data gravitasi yang lebih rumit dan memakan waktu yang cukup lama dari pada metode lainnya
Kegunaan Metode Gravitasi Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :
1. Eksplorasi Panas Bumi Studi gayaberat menggunakan perubahan rapat masa untuk melihat karakteristik sifat bawah permukaan. Metode ini juga sangat baik diterapkan untuk mengidentifikasi bawah permukaan termasuk “body” batuan intrusif, yang mana sangat penting untuk menemukan potensi panas bumi. Metode gayaberat juga juga dapat mengidentifikasi jalur patahan bawah permukaan. Jalur patahan ini sering diidentifikasi sebagai lokasi pengeboran utama dengan rapat massa yang jauh lebih kecil daripada materi sekitarnya. Perubahan tingkat air tanah juga dapat diukur dan diidentifikasi dengan metode gayaberat. Unsur resapan sangat penting dalam menciptakan panas bumi yang produktif. Kerapatan dan kepadatan pori keseluruhan selanjutnya dipengaruhi oleh aliran fluida sehingga mengubah medan gravitasi. Jika dikoreksi terhadap kondisi cuaca, metoda ini dapat mengukur dan memodelkan perkiraan laju resapan dalam reservoir panas bumi. Respon medan gravitasi yang diukur di lapangan panasbumi tentu berasal dari bagian-bagian
12
sistem panasbumi yang berupa obyek 3-dimensi. Oleh karena itu, analisis terhadap data pengukuran gravitasi harus bisa menghasilkan model sistem panasbumi secara 3-dimensi. Akan tetapi, hasil analisis data gravitasi masih terbatas pada pemodelan 2-dimensi. Hal ini menimbulkan ambiguitas ketika hasil analisis tersebut diinterpretasikan ke bentuk sistem panasbumi yang sesungguhnya.
2. Eksplorasi Minyak Bumi Survei Gravitasi banyak digunakan untuk eksplorasi minyak dan gas Bumi. Kendala yang dihadapi dari survei seismik ketika harus memetakan basement yang kedalamanya sering tidak diprofilkan oleh data seismik. Survei gravity secara sederhana akan menghitung variasi dan perbedaan gaya gravitasi bumi yang disebabkan variasi densitas pada struktur geologi yang berbeda. Setiap formasi batuan memiliki percepatan gravitasi yang berbeda-beda bergantung pada massa dari batuan tersebut. Formasi batuan yang membentuk trap dengan massa rendah seperti saltdome dapat dideteksi dengan gravity karena percepatan gravitasinya lebih rendah daripada percepatan gravitasi normal. Formasi batuan yang membentuk trap dengan massa besar yang berada dekat permukaan seperti anticline dapat dideteksi karena percepatan gravitasi nya lebih tinggi daripada percepatan gravitasi normal. Gravity sendiri memetakan basement dengan menganggap densitas batuan diatasnya lebih rendah daripada densitas basement itu sendiri,memang dapat dibedakan dengan data gravity melalui perbedaan densitasnya. Pemodelan basement dan formasi diatasnya didekati dengan pendekatan formasi yang ada di atasnya dan menggunakan data regional untuk densitas yang sudah dilakukan melalui sampel bor. Pemodelan Gravity secara lateral akan menggambarkan bentuk subsurface dari basement dan tiap-tiap formasi sehingga area sinklin dan area antiklin di bawah permukaan terlihat sehingga idenfitikasi source rock dan kemenerusanya di gambarkan. Pendekatan model ini didukung dengan data tambahan seperti data well dan lainya untuk meyakinkan koreksi yang di dapat dari data gravity ketika menentukan kedalaman dan ketebalan dari tiap formasi.
3. Eksplorasi Air tanah
13
Penggunaan metode gravitasi tidak efektif karena air tidak memiliki anomali . Air relatif dapat menembus semua lapisan batuan, sehingga tidak ada yang namanya jebakan air. Karena metode ini menganggap air yang terkandung dalam suatu batuan dianggap sebagai massa dari batuannya itu sendiri.
4. Eksplorasi Bijih Besi Masing-masing mineral tambang/endapan bijih besi memiliki densitas yang berbeda-beda. Karena itulah maka bila terdapat variasi mineral di suatu lingkungan homogen, maka akan terdapat anomali yang berbeda sehingga dapat diperkirakan mineral yang terkandung didalamnya. Beberapa endapan seperti bijih besi dapat dideteksi dengan metoda gaya berat (gravity), tapi hanya untuk mengetahui profil batuan sampingnya (tidak dapat langsung mendeteksi bijihnya) melalui anomali densiti.
5. Eksplorasi Batubara Dalam eksplorasi batubara metoda gayaberat dapat diterapkan guna mengkaji keberadaan struktur dan cekungan yang diperkirakan mengandung lapisan batubara. Adanya variasi medan gravitasi bumi ditimbulkan oleh adanya perbedaan rapat massa (density) antar batuan. Adanya suatu sumber yang berupa suatu massa (masif, lensa, atau bongkah besar) di bawah permukaan akan menyebabkan terjadinya gangguan medan gaya berat (relatif). Karena Densitas dari batubara sendiri ummnya lebih rendah dari batuan sekitarnya maka lapisan batubara ini akan mempunyai kontras densiti yang jelas (significant) pada saat dideteksi oleh gravimeter.
METODE SEISMIK
Metoda seismik adalah salah satu metoda eksplorasi yang didasarkan pada pengukuran respon gelombang seismik (suara) yang dimasukkan ke dalam tanah 14
dan kemudian direleksikan atau direfraksikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau batas-batas batuan. Terdapat dua macam metoda dasar seismik yang sering digunakan, yaitu seismik refraksi dan seismik refleksi. Metoda seismik refraksi mengukur gelombang datang yang dipantulkan sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah. Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan cadas. Grafik waktu datang gelombang pertama seismik pada masing-masing geofon memberikan informasi mengenai kedalaman dan lokasi dari horison-horison geologi ini. Informasi ini kemudian digambarkan dalam suatu penampang silang untuk menunjukkan kedalaman dari muka air tanah dan lapisan pertama dari bantalan batuan cadas. Seismik bias dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada tanah/batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah usikan pertama (first break) diabaikan, sehingga sebenarnya hanya data first break sajayang dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh sepat rambat gelombang dalam medium. Kecepatan tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta fisis yang ada di dalam material dan dikenal sebagai parameter elastisitas. Sedangkan metode seismik refleksi menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan menuju target reservoir dan daerah sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini akan dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh alat receivers sebagai pulsa tekanan (oleh hydrophone di daerah perairan) atau sebagai percepatan (oleh geophone di darat). Variasi waktu datang gelombang pantul tersebut akan mencerminkan adanya kondisi struktural tertentu dari lapisan di bawah permukaan. Kedalaman bidang antar lapisan dapat dihitung jika kita ketahui waktu datang gelombang pantul serta data kecepatan gelombang di dalam lapisan batuan. Kelebihan metode seismik refraksi dibandingkan dengan metode seismik refleksi :
Pengamatan refraksi membutuhkan lokasi sumber dan penerima yang kecil, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya
Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan kecuali proses filtering untuk memperkuat sinyal first break yang dibaca.
15
Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil, maka pengembangan model untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan seperti metode geofisika lainnya.
Kekurangan metode seismik refraksi dibandingkan dengan metode seismik refleksi :
Dalam pengukuran yg regional ,membutuhkan offset yang lebih lebar.
Hanya bekerja jika kecepatan gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman.
Biasanya diinterpretasikan dalam bentuk lapisan-lapisan. Masing lapisan memiliki dip & topografi.
Hanya menggunakan waktu tiba sebagai fungsi jarak (offset).
Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan
Kelebihan metode seismik refleksi dibandingkan dengan metode seismik refraksi :
Pengukuran seismik pantul menggunakan offset yang lebih kecil.
Seismik pantul dapat bekerja bagaimanapun perubahan kecepatan sebagai fungsi kedalaman.
Seismik pantul lebih mampu melihat struktur yang lebih kompleks .
Seismik pantul merekam dan menggunakan semua medan gelombang yang terekam.
Bawah permukaan dapat tergambar secara langsung dari data terukur.
Kekurangan metode seismik refleksi dibandingkan dengan metode seismik refraksi :
Karena lokasi sumber & penerima yang cukup lebar untuk memberikan citra bawah permukaan yang lebih baik, maka biaya akuisisi menjadi lebih mahal.
Memerluakn komputer yang lebih mahal, dan sistem data base yang jauh lebih handal.
Karena banyaknya data yang direkam, pengetahuan terhadap data base harus kuat, diperlukan juga beberapa asumsi tentang model yang kompleks dan interpretasi.
Keunggulan metode seismik dibandingkan dengan metode geofisika yang lain:
16
Dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik.
Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di bawah permukan
Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan.
Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik.
Memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap keberadaan hidrokarbon.
Kekurangan metode seismik dibandingkan dengan metode geofisika yang lain:
Banyaknya data yang dikumpulkan dalam sebuah survei akan sangat besar jika diinginkan data yang baik
Perolehan data sangat mahal baik akuisisi dan logistik dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.
Reduksi dan prosesing membutuhkan banyak waktu, membutuhkan komputer mahal dan ahli-ahli yang banyak.
Peralatan yang diperlukan dalam akuisisi umumnya lebih mahal dari metode geofisika lainnya.
Deteksi langsung terhadap kontaminan, misalnya pembuangan limbah, tidak dapat dilakukan
Kegunaan Metode Seismik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :
1. Eksplorasi Minyak Bumi
17
Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik. Gelombang seismik akan dipantulkan bila mengenai kontras acoustic impedance, yang merupakan produk dari densitas dan kecepatan gelombang seismik dari suatu medium. Metode seismik refleksi dapat digunakan untuk mendeteksi parameter fisis baik secara lateral (horizontal) maupun kedalaman (vertikal). Sehingga metoda seismik mampu untuk menghasilkan peta struktural dari setiap horison geologi yang memberikan harga pantulan, tetapi horison itu sendiri tidak dapat diidentifikasi tanpa informasi geologi berdasarkan data lubang pemboran. Data seismik pantul dapat digunakan untuk menentukan harga kecepatan rata-rata, dan sesuatu yang penting dari kacamata geologi, kecepatan interval pada lapisan yang kurang dari beberapa ratus meter. Informasi ini menyajikan setidak-tidaknya suatu indikator statistik tentang litologi. Dengan metoda seismik pantul maka dapat dilokalisasi dan dipetakan adanya struktur antiklin, patahan, kubah garam, dan terumbu. Beberapa darinya berasosiasi dengan akumulasi minyak bumi dan gas. Beberapa bentuk penipisan stratigrafi semacam bentuk melidah atau perubahan fasies.
2. Eksplorasi Panas Bumi Aktivitas micro earthauke /kegempaan merupakan salah satu fenomena yang terjadi pada area produksi Geothermal. Injeksi fluida pada saat proses produksi akan menghasilkan tekanan yang melawan formasi batuan dan menciptakan hydraulyc fracture. Dari fracture yang terbentuk akan menyebabkan timbulnya micro erathquake yang melepakan energi gelombang seismik. Oleh karena adanya aktivitas kegempaan ini, untuk melakukan monitoring pada zona reservoir Geothermal digunakan metode micro erathquake (MEQ) yang merupakan metode passive seismic untuk melihat distribusi gelombang mikro yang terjadi pada zona reservoir. Melalui pengukuran dengan metode ini akan didapatkan nilai kecepatan gelombang-p dan gelombang-s yang merambat pada medium bumi. Nilai ini dapat digunakan untuk mengestimasi sebaran nilai Rasio poisson pada suatu batuan pada
18
zona reservoir Geothermal. Rasio poisson merupakan sifat mekanik batuan yang mengindikasikan tingkat fracturing pada batuan tersebut yang mana nilai Rasio poisson terisi
akan lebih tinggi dari kondisi normal pada batuan yang liquid
(cairan). Selanjutnya nilai
Rasio poisson
digunakan untuk
memprediksi prosentase saturasi air sehingga dapat dilakukan evaluasi terhadap kondisi zona reservoir Geothermal.
3. Eksplorasi Bijih Besi Umumnya metode seismik dalam eksplorasi bijih besi digunakan sebagai penentuan struktur bawah permukaan. Penggunaan metode seismik refleksi dangkal (shallow seismic reflection) dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik. Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di bawah permukaan. Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan. Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik. Sehingga dapat memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap keberadaan struktur bawah permukaan yang berasosiasi dengan keberadaan bijih besi.
4. Eksplorasi Batubara Dalam eksplorasi batubara umumnya seismik refleksi digunakan untuk struktur geologi lapisan batubara. Secara fisis, batubara dicirikan dengan densitas dan kecepatan gelombang P (Vp) yang sangat rendah dibandingkan dengan lapisan penutupnya. Dikarenakan memiliki densitas dan Vp yang sangat rendah, maka pada rekaman seismik, batubara akan menunjukkan respon amplitudo yang mencolok. Oleh karena itu, walaupun ketebalan batubara yang umumnya tipis, akan tetapi karena adanya respon amplitudo yang mencolok tersebut maka batas resolusinya menjadi λ/8 bukan lagi λ/4. Untuk eksplorasi batubara dengan target yang dangkal, maka metode seismik yang tepat untuk diterapkan adalah High Resolution Seismic, dimana rentang frekuensi dominan-nya antara 50-150Hz.
19
5. Eksplorasi Air Tanah Untuk pencarian air tanah bisanya digunakan metoda seismik refraksi karena lebih efektif untuk target yang lebih dangkal. Dengan Mengukur gelombang datang yang dipantulkan sepanjang formasi geologi dibawah permukaan tanah. Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan cadas. Mengingat batuan yang lebih kompak akan memiliki densitas yang lebih besar dari batuan berpori(yang kemungkinan terisi fluida/air). Metode ini didasarkan pada sifat penjalaran gelombang yang mengalami bias dengan sudut kritis dalam perambatannya, gelombang tersebut melalui bidang batas yang memisahkan suatu lapisan dengan lapisan lain di bawahnya, yang mempunyai kecepatan gelombang lebih besar. Parameter yang diamati adalah karakteristik dan waktu tiba gelombang pada masing-masing geophone. Interpretasi dilakukan terhadap kurva waktu tempuh gelombang yang menyatakan hubungan linear antara nilai waktu tiba gelombang dengan jarak offset geophone. Adanya nilai variasi kecepatan yang berbeda dari tiap lapisan. Dari nilai variasi kecepatan yang berbeda ini menunjukan adanya jenis batuan penyusun dari tiap lapisan yang berbeda, sehingga dari analisis tiap lapisannya memperlihatkan kedalaman serta ketebalan tiap lapisannya, yang digunakan untuk menganalisis letak lapisan akuifer, geometri akuifer dangkal.
METODE ELEKTROMAGNETIK
Metode elektromagnetik ini biasanya digunakan untuk eksplorasi bendabenda konduktif. Kegunaan metode elektromagnetik ini yaitu untuk menentukan
20
kontras konduktivitas bawah permukaan berdasarkan perubahan dalam kualitas air tanah dan tipe tanah dan batuan. Perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Keunggulan metode seismik dengan metode geofisika yang lain:
Mobilitas yang tinggi dan pengambilan data yang cepat.
Resolusi dan penafsiran data cepat di lapangan.
Aksesibilitas yang tinggi, dan sangat efektif dalam analisa dari konduktivitas tinggi.
Keunggulan metode elektromagnetik dengan metode geofisika yang lain:
Mudah dipengaruhi oleh permukaan atau sumber-sumber daya bawah permukaan (Instrumen merekam banyak noise dari induksi gelombang elektromagnetik dari permukaan maupun luar permukaan)
Resolusi vertikal kurang dibandingkan metode lain.
Kegunaan Metode Elektromagnetik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :
1. Eksplorasi Panas Bumi Pengukuran Metode Elektromagnetik khususnya dengan teknik pengukuran CSAMT / Magnetotellurics (MT) dapat mendeteksi anomali resistivitas terkait dengan struktur produktif panas bumi, termasuk patahan dan adanya batuan perangkap, juga untuk estimasi suhu reservoir panas bumi di berbagai kedalaman. CSAMT / MT telah berhasil memberikan kontribusi terhadap pemetaan dan pengembangan sumber daya panas bumi. Materi geologi pada umumnya bersifat konduktor listrik lemah dan memiliki resistivitas tinggi. Namun, cairan hidrotermal dalam pori-pori dan patahan bumi meningkatkan konduktivitas dari bahan bawah permukaan. Perubahan konduktivitas ini digunakan untuk memetakan geologi bawah permukaan dan memperkirakan kandungan bahan bawah permukaan.
2. Eksplorasi Minyak Bumi Salah satu metode yang sering digunakan dalam eksplorasi awal minyak bumi adalah Metode Elektromagnetik yaitu metode Magnetotelurik. Metode MT
21
merupakan metode elektromagnetik pasif yang melibatkan pengukuran fluktuasi medan listrik dan medan magnet alami yang saling tegak lurus di permukaan bumi yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai konduktivitas batuan di bawah permukaan bumi dari kedalaman beberapa meter hingga ratusan kilometer. Induksi medan magnet di bawah permukaan bumi dihubungkan dengan medan EM dan resistivitas batuan. Pada umumnya, kebanyakan batuan adalah konduktor yang buruk. Resistivitas batuan tersebut akan besar secara ekstrim jika batuan tersebut bersifat kompak. Sehingga dalam eksplorasi Minyak bumi metoda Elektromagnetik (MT) mampu memetakan struktur geologi serta menampilkan zona interest berdasarkan kontras tahanan jenis material bawah permukaan secara baik serta sejalan dengan data pendukung.
3. Eksplorasi Endapan Bijih Besi Endapan biji besi sering menunjukkan kemampuan konduktivitas yang sangat rendah dan umumnya sangat kering, hal ini menjadikannya bijih besi merupakan bahan yang ideal untuk penilaian sumber daya. Metode elektromagnetik (EM) memanfaatkan perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Suatu sumber medan magnet diinduksikan ke dalam bumi. Adanya bijih besi dibawah permukaan akan mempolarkan medan magnet. Dengan menjumlahkan medan magnet primer dan sekunder maka ada/tidaknya mineral bijih besi dapat diketahui.
4. Eskplorasi Batubara Daerah yang kaya akan batubara, banyak bersinggungan dengan area rawa. Rawa yang terdiri dari unconsolidated soil. Endapan rawa yang tebal menimbulkan kesulitan baik dalam hal akses eksplorasi maupun dalam usaha eksploitasi batubara. Metode Elektromagnetik adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan aplikasi gelombang elektromagnetik (radio) dalam mengidentifikan lapisan batuan. Metode Elektromagnetik dapat membandingkan perbedaan konstanta dielektrik yang dominan antara objek satu dengan yang lainya. Batubara mempunya nilai konstanta dielektrik yang tidak jauh dengan lapisan atau batuan lain seperti pasir,lempung dan lainya. Frekuensi gelombang radio yang tinggi memungkinkan
22
gelombang radio mengidentifikasi lapisan yang tipis, termasuk didalamnya endapan rawa. Penetrasi gelombang radio yang dangkal dan mampu mengidentifikasi lapisan yang tipis tersebut sesuai dengan kebutuhan identifikasi dimensi rawa pada area potensi batubara. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan sebelum melakukan analisis lanjut(frekuensi dan spectrum lain) terdapat batubara disuatu lokasi survey dalam pengukuran yaitu perlu adanya data-data tambahan seperti informasi geologi(outcrop,struktur lokal), range kalori dari batubara dan juga informasi stratigrafi jika memunkginkan. Informasi-informasi tersebut merupakan hal yang ideal untuk dijadikan pendukung interpretasi dan identifikasi batubara tetapi dilapangan tidak semua informasi tersebut tersedia sehingga diperlukan analisis lanjut yang bisa mewakili dan membedakan antara lapisan satu dengan yang lainya.
5. Eksplorasi Air Tanah Metode Elektromagnetik merupakan salah satu metode geofisika yang biasa digunakan dalam investigasi air (hidrogeofisika). Metode ini mempunyai resolusi yang cukup baik untuk menganalisis kondisi bawah permukaandan menentukan bidang batas (interface) serta jumlah lapisan berdasarkan variasi resistivitas listriknya. Arus induksi pada tanah didifusikan ke bawah dan akan menjalar ke bawah permukaan (subsurface) sehingga akan menghasilkan medan magnetik sekunder yang diukur di permukaan dengan oleh sebuah receiver. Sifat resistivitas listrik batuannya sangat dipengaruhi oleh jumlah air, kadar garam, dan bagaimana cara air didistribusikan ke dalam batuan. Batuan yang pori-porinya terisi air, nilai resistivitas listriknya berkurang dengan bertambahnya kandungan air. Oleh karena itu, keberadaan air dalam batuan akan memberikan kontras nilai resistivitas yang berbeda dengan daerah sekitarnya. Sehingga didapatkan indikasi adanya daerah konduktif dengan nilai rapat arus ekivalen yang tinggi.
6. Eksplorasi Batugamping Batugamping merupakan salah satu golongan batuan sedimen yang paling banyak jumlahnya.Batugamping itu sendiri terdiri dari batugamping non-klastik dan batugamping klastik. Secara umum batu gamping memiliki tekstur batuan yang
23
kompak dan memiliki sifat porositas sekunder yang menyebabkan batugamping ini memiliki sifat yang khas daripada batuan yang lainnya. Identifikasi tentang keberadaan batugamping di bawah permukaan menggunakan metode geofisika umumnya menggunakan Metode EM. Salah satunya adalah metode Very Low Frequency Vertical Gradient (VLF V-Grad) yang digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif sehingga dimanfaatkan dalam menentukan struktur bawah permukaan. Variasi nilai konduktivitas ini menunjukkan adanya perbedaan kemudahan arus listrik untuk mengalir pada setiap material penyusun batuan yang dilaluinya. Perbedaan kuat arus untuk mengalir dalam medium lapisan batuan sangat bergantung pada sifat fisik material yang dilaluinya. Sifat fisik tersebut antara lain adalah porositas, permeabilitas, rapat massa, dan distribusi ukuran butiran. Metode VLF V-Grad pada prinsipnya berdasarkan selisih medan magnetik di ketinggian berbeda, dimana selisih tersebut hanya disebabkan oleh benda konduktif di bawah permukaan. Batugamping yang memiliki tekstur yang kompak akan memberian kontras nilai konduktivitas dibandingkan batuan sekitarnya mengingat semakin kompak suatu batuan maka nilai konduktivitasnya akan semakin kecil. Batugamping juga dapat memiliki sifat porositas dan permeabilitas yang tinggi yang bias menjadi suatu akifer produktif di kawasan karst. Sehingga dapat meningkatkan nilai konduktivitasnya. Namun Adanya perbedaan nilai konduktivitas inilah yang menunjukkan sebaran batuan di bawah permukaan. Adapun tujuan penggunaan metode VLF VGrad adalah mendapatkan interpretasi kualitatif dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif dilakukan dengan menggunakan filter moving average dan filter fraser. Penggunaan filter moving average untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi dan filter fraser bertujuan untuk mengetahui lokalisir konduktif batuan secara horizontal. Sample nilai resistivitas batugamping yang ada dipermukaan dan adanya data-data tambahan seperti data resistivitas dengan metode geolistrik, informasi geologi (outcrop,struktur lokal) sangat dibutuhkan agar dapat mempermudah dalam tahap interpretasi.
24
DAFTAR PUSTAKA
Sumardi, Yos. 1997. “Peranan Geofisika Dalam Eksplorasi Minyak Bumi dan Mineral” : Cakrawala Pendidikan No. 3, Tahun XVI, Nopember 1997, h.117
25
Phillips, S. W., J. T. Rutledge, L. S. House, and M. C. Fehler (2001), “Induced Micro Earthquake Patterns in Hydrocarbon and Geothermal Reservoirs: A Review”: PAEGEOPH, LAUR. Pp 63-69 Simoen, Sunarso. 2000. Geolistrik Suatu Teknik Geofisika Untuk Penyelidikan Bawah Permukaan. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada.h.25-31 Milson, John. 2003. Field Geophysics Third Edition: John Willey & Sons Ltd. pp 44-91 Telford, W.M., Geldart L.P. dan Sheriff R.E., D.A. Keys. 1990. Applied Geophysics 2nd Edition : Cmbridge University Press. pp 219-285 Taib, M. I. T. 2000. Seismik Refraksi.Bandung:Institut Teknologi Bandung Press h.12-18 Santoso, D. (2002). Pengantar Teknik Geofisika. Penerbit: ITB, Bandung. H. 5571 Blakely, R.J. (1995). Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications: Cambridge University Press. pp 87-119 Saptadji, N. M., 2002, “Teknik Panasbumi”.Bandung: Institut Teknologi Bandung. h.16-27 Ward, S. H. and Hohmann, G. W., 1988. “Electromagnetic Methods in Applied Geophysics”, Vol. 1, Theory, Society of Exploration Geophysicists, Chapt. 4, pp 131-250
26
