PENGANTAR
GEOFISIKA
“Metode-Metode
Geofisika”
OLEH:
Nama : Ibrahim Adhyatma Ismail
Nim :
60400114024
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
ALAUDDIN MAKASSAR
2016
Segala puji hanya milik
Allah SWT. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada
Rasulullah SAW. Berkat limpahan dan rahmat-Nya penyusun
mampu menyelesaikan tugas makalah ini guna memenuhi
tugas mata kuliah Geofisika.
Fisika sebagai ilmu pengetahuan alam
dalam kehidupan umat manusia dapat dikaji
melalui berbagai sudut pandang. Fisika
sebagai ilmu yang telah berkembang selama
empat belas abad lebih menyimpan banyak
masalah yang perlu diteliti, baik itu
menyangkut ajaran dan pemikiran keilmuan
maupun realitas sosial, politik, ekonomi
dan budaya.
Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak
sedikit hambatan yang penulis hadapi. Namun penulis menyadari bahwa kelancaran
dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan
orang tua, sehingga kendala-kendala yang penulis hadapi teratasi.
Makalah ini disusun agar pembaca dapat
memperluas ilmu tentang metode-metode geofisika, yang saya sajikan berdasarkan
pengamatan dari berbagai sumber informasi, referensi, dan berita. Makalah ini
di susun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari
diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan
terutama pertolongan dari Allah akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.
Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang
lebih luas dan menjadi sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para
mahasiswa Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar. Saya sadar bahwa makalah
ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu,
kepada dosen pembimbing saya meminta
masukannya demi perbaikan pembuatan makalah
saya di masa yang akan datang dan mengharapkan
kritik dan saran dari para pembaca.
Samata-Gowa, 20 April 2016
Penyusun
DAFTAR ISI
Kata pengantar
........................................................................................
Daftar isi
.................................................................................................
A. Geofisika dan Metode Metodenya
v Geofisika
Daftar pustaka
........................................................................................
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Geofisika dan Metode Metodenya
v GEOFISIKA
Geofisika
adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau
prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas
atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi
di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari
parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari
pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah
permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.
Bumi
sebagai tempat tinggal manusia secara alami menyediakan sumber daya alam yang
berlimpah. Kekayaan sumber daya alam Indonesia sangat melimpah, sehingga kita
sebagai generasi penerus bangsa harus berupaya untuk dapat memanfaatkan sumber
daya yang ada tersebut untuk kesejahteraan bangsa. Keterbatasan ilmu untuk
mengolah sumberdaya alam tersebut memang menjadi kendala bagi kita
untukmelakukan eksplorasi terhadap kekayaan alam yang kita miliki tersebut.
Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode untuk mengungkap
suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau metode
untuk memperoleh informasi tersebut adalah dengan menggunakan metode survei geofisika.
Survei geofisika yang sering dilakukan selama ini antara lain:
1)
Metode Geolistrik
2)
Metode Seismik
3)
Metode GPR
4)
Metode Gravity
5)
Metode Magnetik
1.
Metode
Geolistrik (metode resistivity/tahanan jenis)
Metoda
ini menggunakan medan potensial listrik bawah permukaan sebagai objek
pengamatan utamanya. Kontras resistivity yang ada pada batuan akan mengubah
potensial listrik bawah permukaan tersebut sehingga bisa kita dapatkan suatu
bentuk anomali dari daerah yang kita amati.
Dalam metoda geolistrik
terdapat beberapa spesifikasi yaitu :
a. Self potensial (SP)
–> Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang terdapat di alam.
b. Induced potential
(IP) –> Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang kita induksikan
sendiri kedalam tanah.
Teori utama dalam
metoda resistivity sesuai dengan hokum Ohm yaitu arus yang mengalir (I) pada
suatu medium sebanding dengan voltage (V) yang terukur dan berbanding terbalik
dengan resistansi (R) médium, atau dapat dirumuskan sebagai berikut :
V = I.R
Dimana R (Resistansi)
sebanding dengan panjang medium yang dialiri (x), dan berbanding terbalik
dengan luas bidang (A), yang sesuai dengan rumus :
R = x/A
Untuk mendapatkan
pengukuran resistivity yang menghasilkan harga resistivitas semu ρapp(apparent
resistivity) dirumuskan oleh :
ρ app = K array . V / I
Dalam
pelaksanaan survey dikenal beberapa metoda pengambilan data sesuai dengan
peletakan eloktroda yang dilakukan. Hal ini berpengaruh terhadap faktor
geometri peneletian resistivity yang kita lakukan. Adapun aturan/metoda
tersebut antara lain :
1. Metoda Wenner
2. Metoda Gradien
3. Metoda Schlumberger
4. Metoda Dipole-dipole
5. Metoda Pole-dipole
Teknik akusisi data
resistivity :
- Peralatan yang
dibutuhkan :
1. Sepasang elektroda
arus dan elektroda potensial
2. Accu (biasanya 12 v,
1 A)
3. Peralatan elektronik
pengukuran (spt: Mc-Ohm, Phoenix Technology, Abem Terrameter dll)
- Tennik Pengukuran :
1. Sounding : untuk
informasi bawah permukaan secara vertikal (model bumi berlapis)
2. Profilling : untuk
informasi bawah permukaan secara mendatar (variasi lateral)
3. Offset Sounding :
untuk informasi bawah permukaan profil sounding yang kontinyu secara lateral
- Tahapan akusisi :
1. Tentukan konfigurasi
elektroda yang ingin dipakai
2. Pasang elektroda
sesuai dengan konfigurasi yang dipilih
3. Ukur besar
resistivity semunya
4. Catat hal-hal
penting : posisi dan elevasi elektroda, arus dan potensial yang digunakan tiap
pengukuran, resistivity semu yang didapat di alat, kondisi geologi dilapangan
secara umum
5. Plot pada kurva
bi-log antara jarak AB/2 vs resistivity semu yang didapat
Setiap metode mempunyai
Keunggulan dan Kekurangan , keunggulan dan kekurangan metode geolistrik adalah
sebagai berikut:
Tabel Kelebihan dan Kekurangan
Metode Geolistrik dengan Metode Geofisika lainya
|
Kelebihan
|
Kekurangan
|
|
Harga
peralatan murah
|
Tidak
efektif untuk pemakaian di kawasan karst
|
|
Biaya
survei relatif murah
|
Untuk
mendeteksi air tidak bisa diketahui berapa jumlah volume pasti air tersebut
|
|
Peralatan
relatif kecil dan ringan
|
Tidak bisa
membedakan air mengalir dan yang statis
|
|
Waktu yang
dibutuhkan relatif cepat, bisa mendapatkan 4 titik dalam sehari
|
Tidak bisa
menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki
dibawah permukaan bum
|
2. Metode Seismik
Metode seismik merupakan
salah satu bagian dari seismologi eksplorasi yang dikelompokkan dalam metode
geofisika aktif, dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan ‘sumber’
seismik (palu, ledakan,dll). Setelah usikan diberikan, terjadi gerakan gelombang
di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala
arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan
kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di
rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’
bentuk lapisan/struktur di dalam tanah.
Eksperimen seismik aktif pertama kali dilakukan
padatahun 1845 oleh Robert Mallet, yang oleh kebanyakan orang dikenal sebagai
bapak seismologi instrumentasi. Mallet mengukur waktu transmisi gelombang
seismik,yang dikenal sebagai gelombang permukaan, yang dibangkitkan oleh sebuah
ledakan. Mallet meletakkan sebuah wadah kecil berisi merkuri pada beberapa
jarak dari sumber ledakan dan mencatat waktu yang diperlukan oleh merkuri untuk
be-riak. Pada tahun 1909, Andrija Mohorovicic menggunakan waktu jalar dari
sumber gempa bumi untuk eksperimennya dan menemukan keberadaan bidang batas
antara mantel dan kerak bumi yang sekarang disebut sebagai Moho.
Hukum Fisika
Gelombang Seismik
Gelombang
seismik mempunyai kelakuan yang sama dengan kelakuan gelombang cahaya, sehingga
hukum-hukum yang berlaku untuk gelombang cahaya berlaku juga untuk gelombang
seismik. Hukum-hukum tersebut antara lain:
1.
Huygens mengatakan
bahwa gelombang menyebar dari sebuah titik sumber gelombang ke segala arah
dengan bentuk bola.
2.
Hukum snellius menyatakan
bahwa bila suatu gelombang jatuh diatas bidang batas dua medium yang mempunyai
perbedaan densitas, maka gelombang tersebut akan dibiaskan jika sudut datang
gelombang lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya. Gelombang akan
dipantulkan jika sudut datangnya lebih besar dari sudut kritisnya. Gelombang
datang, gelombang bias, gelombang pantul terletak pada suatu bidang datar.
Di dalam
eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:
§
Metode seismik bias (refraksi)
Seismik refraksi dihitung berdasarkan waktu jalar
gelombang pada tanah/batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak
tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah gangguan pertama (first
break) diabaikan,sehingga sebenarnya hanya data first break saja yang
dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh
cepat rambat gelombang dalam medium. Kecepatan tersebut dikontrol oleh
sekelompok konstanta fisis yang ada di dalam material dan dikenal
sebagaiparameter elastisitas batuan.
§
Metode seismik pantul (refleksi)
Sedangkan dalam seismik refleksi, analisis
dikonsentrasikan pada energi yang diterima setelah getaran awal diterapkan.
Secara umum, sinyal yang dicari adalah gelombang-gelombang yang terpantulkan
dari semua interface antar lapisan di bawah permukaan. Analisis yang
dipergunakan dapat disamakan dengan ‘echo sounding’ pada teknologi bawah air,
kapal, dan sistem radar. Informasi tentang medium juga dapat diekstrak dari
bentuk dan amplitudo gelombang refleksi yang direkam.Struktur bawah permukaan
dapat cukup kompleks, tetapi analisis yang dilakukan masih sama dengan seismik
refraksi, yaitu analisis berdasar kontras parameter elastisitas medium.
Tabel
Kelebihan dan Kekurangan Metode Seismik dengan Metode Geofisika lainya
|
Kelebihan
|
Kekurangan
|
|
Dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun
kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik.
|
Banyaknya data yang dikumpulkan dalam sebuah survei
akan sangat besar jika diinginkan data yang baik
|
|
Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di
bawah permukaan
|
Perolehan data sangat mahal baik akuisisi dan
logistik dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.
|
|
Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan
stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan.
|
Reduksi dan prosesing membutuhkan banyak waktu,
membutuhkan komputer mahal dan ahli-ahli yang banyak.
|
|
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.
|
Peralatan yang diperlukan dalam akuisisi umumnya
lebih mahal dari metode geofisika lainnya.
|
|
Memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap
keberadaan hidrokarbon
|
Deteksi langsung terhadap kontaminan, misalnya
pembuangan limbah, tidak dapat dilakukan.
|
Perbandingan
Seismik Refraksi – Seismik Refleksi
|
Metode Seismik Refraksi (Bias)
|
Metode Seismik Refleksi (Pantul)
|
|
Keunggulan
|
Kelemahan
|
|
Pengamatan refraksi membutuhkan lokasi sumber dan
penerima yang kecil, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya
|
Karena lokasi sumber dan penerima yang cukup lebar
untuk memberikan citra bawah permukaan yang lebih baik, maka biaya akuisisi
menjadi lebih mahal.
|
|
Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan kecuali
proses filtering untuk memperkuat sinyal first berak yang dibaca.
|
Prosesing seismik refleksi memerluakn komputer yang
lebih mahal, dan sistem data base yang jauh lebih handal.
|
|
Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil,
maka pengembangan model untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan
seperti metode geofisika lainnya
|
Karena banyaknya data yang direkam, pengetahuan
terhadap database harus kuat, diperlukan juga beberapa asumsi tentang model
yang kompleks dan interpretasi membutuhkan personal yang cukup ahli.
|
|
Kelemahan
|
Keunggulan
|
|
Dalam pengukuran yang regional , Seismik refraksi membutuhkan
offset yang lebih lebar.
|
Pengukuran seismik pantul menggunakan offset yang
lebih kecil
|
|
Seismik bias hanya bekerja jika kecepatan gelombang
meningkat sebagai fungsi kedalaman.
|
Seismik pantul dapat bekerja bagaimanapun perubahan
kecepatan sebagai fungsi kedalaman
|
|
Seismik bias biasanya diinterpretasikan dalam bentuk
lapisan-lapisan. Masing-masing lapisan memiliki dip dan topografi
|
Seismik pantul lebih mampu melihat struktur yang
lebih kompleks
|
|
Seismik bias hanya menggunakan waktu tiba sebagai
fungsi jarak (offset)
|
Seismik pantul merekan dan menggunakan semua medan
gelombang yang terekam.
|
|
Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan waktu
jalar teramati.
|
Bawah permukaan dapat tergambar secara langsung dari
data terukur
|
§
Metode GPR (Ground Penetrating Radar)
Metode ground penetrating radar atau georadar
merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan
berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio dengan
frekuensi antara 1-1000 MHz. Georadar menggunakan gelombang elektromagnet dan
memanfaatkan sifat radiasinya yang memperlihatkan refleksi seperti pada metode
seismik refleksi.
Pengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode
yang tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan
bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta
dielektriknya menjadi rendah.
Ada tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity
sounding, dan transiluminasi. Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous
Reflection Profiling (CRP). Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid
Point (CMP) untuk mementukan kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi
disebut juga GPR Tomografi.
§
Metode Gayaberat (Gravitasi)
Metode gayaberat merupakan salah satu
metode geofisika yang digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi
dengan cara mengamati variasi lateral dari sifat fisik batuan (densitas).
Adanya perbedaan densitas (massa jenis) batuan dari suatu tempat dengan tempat
lain ini menimbulkan perbedaan medan gravitasi yang relatif kecil (dalam order
10-8), oleh karena itu maka dalam pengukuran gayaberat ini diperlukan suatu
alat yang memiliki kepekaan dan ketelitian yang cukup tinggi.
Penggunaan utama pada metode gayaberat ini
banyak difokuskan pada survei awal dalam peninjauan ekplorasi minyak bumi,
panas bumi, penelitian geologi regional, dan penelitian-penelitian geologi
ekplorasi dalam lainnya.
§
Metode Magnetik
Metode magnetik didasarkan pada pengukuran
variasi kecil intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh
adanya variasi distribusi batuan termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Dari
hasil pengukuran magnet diperoleh tiga macam hasil bacaan, yaitu :
a)
Medan magnet utama yang bersumber dari
dalam bumi dan berubah terhadap waktu
b)
Medan luar yang bersumber dari luar bumi
dan merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar
ultraviolet dari matahari
c)
Medan anomali yang sebagian besar
bersumber dari batuan yang mengandung material magnetik didalamnya.
Penggunaan utama pada metode magnetik ini
banyak difokuskan pada survei awal dalam peninjauan ekplorasi minyak bumi,
panas bumi, mineral, penelitian geologi regional, dan penelitian-penelitian
geologi ekplorasi dalam lainnya.
§
Metode Seismik
Metode seismik digunakan untuk membaca gelombang
elastik yang dihasilkan oleh getaran yang merambat dalam suatu medium di bawah
permukaan bumi, dimana sumber getar tersebut dapat dihasilkan dari alam atau
buatan. Sumber getaran yang dihasilkan dari alam merupakan hasil dari perubahan
di bawah permukaan bumi (gempa bumi) yang berasal dari aktivitas vulkanik,
aktivitas runtuhan tanah, dan aktivitas tektonik, menghasilkan gelombang
seismik yang merambat dalam medium tersebut dan dicatat oleh peralatan di
permukaan bumi. Peralatan seismik ini digunakan untuk memantau
aktivitas-aktivitas perubahan di bawah permukaan bumi.
Disisi lain, sumber getaran buatan yang
diberikan dengan sengaja di sekitar permukaan bumi untuk memberikan suatu
gangguan yang menimbulkan gelombang seismik (elastik) yang merambat ke segala
arah dan dideteksi oleh geophone pada suatu jarak tertentu dari sumber
getarannya. Kemudian dengan mengukur waktu rambatnya, maka kecepatan perambatan
gelombang pada setiap media di bawah permukaan bumi dapat diketahui, tergantung
dari media penjalarannya. Metoda seismik ini secara umum terbagi menjadi metoda
Seismik Reflaksi yang dilakukan dalam penyelidikan dangkal (teknik sipil dan
penelitian geologi kuarter), dan Seismik Refleksi yang dilakukan dalam
penyelidikan dalam (eksplorasi minyak bumi, pertambangan, dan geologi dalam).
§
Metode Tahanan Jenis
Metode tahanan jenis merupakan salah satu
metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan
bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Besaran fisik yang mendasari
metode tahanan jenis ini, adalah nilai tahanan jenis dari batuan di bawah
permukaan, dimana sumbernya mempergunakan arus searah atau bolak-balik
berfrekuensi rendah. Metode tahanan jenis ini dapat dibagi menjadi dua macam
metode pengukuran, yaitu :
a) Metode tahanan jenis mapping : Bertujuan untuk mempelajari variasi tahanan
jenis lapisan bawah permukaan secara horisontal dan vertikal, dengan jarak
elektroda dan konfigurasinya sama pada setiap titik pengukuran.
b) Metode tahanan jenis sounding : Bertujuan untuk mempelajari variasi tahanan
jenis lapisan bawah permukaan bumi secara vertikal dan hasilnya dikorelasikan
untuk mendapatkan penyebarannya secara horisontal.
Penggunaan utama pada metode tahanan jenis
ini banyak difokuskan pada penelitian geohidrologi, geologi regional, geologi
teknik, arkeologi, panas bumi, dan mineral.
§
Metode Polarisasi Terimbas
Metode polarisasi terimbas (Induced
Polarization) adalah salah satu metode geofisika yang mendeteksi terjadinya
polarisasi listrik yang terjadi di bawah permukaan akibat adanya arus induktif
yang menyebabkan reaksi transfer antara ion elektrolit dan mineral logam.
Parameter yang diukur adalah nilai dari chargeability, yaitu nilai dari
perbandingan antara peluruhan potensial sekunder terhadap waktu. Konfigurasi
pengukurannya sama dengan metoda Tahanan Jenis. Metode ini umumnya digunakan
untuk penelitian eksplorasi air tanah, geoteknik, ekplorasi mineral, studi
lingkungan, dan arkeologi.
DAFTAR PUSTAKA
metodenya.html
www://Wikipedia.com/Geofisika
Tidak ada komentar:
Posting Komentar