11. PENGERTIAN METODE GEOLISTRIK
Metode
geofisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan penggunaan
pengukuran fisik pada atau dia atas permukaan. Dari sisi lain geofisika
mempelajari semua isis bumi baik yang terlihat maupun tidak terlihat langsung
oleh pengukuran sifat fisik dengan penyesuaian yang pada umumnya pada
permuakaan .Geolistrik adalah suatu metoda eksplorasi geofisika untuk
menyelidiki keadaan bawah permukaan
dengan menggunakan sifat-sifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat
kelistrikan tersebut adalah, antara lain. tahanan jenis (specific resistivity,
conductivity, dielectrical constant,
kemampuan menimbulkan self potential dan medan induksi serta sifat menyimpan
potensial dan lain-lain.
Metoda
geolistrik menempati tempat yang unik pada klasifikasi geolistrik. Metoda –
metoda ekpslorasi geolistrik sangat beragam, ada metoda yang dapat dimasukkan
dalam kategori dinamis, akan tetapi ada juga yang dapat dimasukkan kedalam
kategori statis. Salah satu keunikan lain dari metoda geolistrik adalah
terpecah-pecaah menjadi bermacam-macam
mazhab (aliran atau school) yang berbeda satu dengan yang lain.
Pendugaan
geolistrik dilakukan dengan menghantarkan arus listrik (beda I) buatan kedalam
tanah melalui batang elektroda arus , kemudian mengukur beda potensial (beda V)
pada elektroda lain. Hasil pencatatan akan dapat mengetahui tahanan jenis bahan
yang dilalui oleh arus listrik dapat diketahui dengan Hukum Ohm yaitu :
R
= V/I…………..(1),
dimana R =
tahanan (ohm/mohm),
V= beda potensial listrik (volt/mvolt) dan
I = beda arus listrik dalam amper/mampe). Dengan
memanfaatkan nilai tahanan jenis ini maka aplikasi metoda geolistrik telah
digunakan pada berbagai bidang ilmu
yaitu :
a) Regional Geology untuk mengetahui struktur,
stratigrafi dan sedimentasi.
b) Hidrogeologi/Geohidrologi untuk mengetahui muka air tanah, akuifer, stratigrafi , intrusi air
laut.
c) Geologi Teknik untuk mengetahui struktur,
startigrafi, permeabilitas dan porositas batuan, batuan dasar, pondas,
kontruksi bangunan teknis.
d) Pertambangan untuk mengetahui endapan plaser,
stratigrafi, struktur, penyebaran endapan mineral.
e) Archeology untuk mengetahui dasar candi, candi
terpendam, tanah galian lama.
f) Panas bumi (geothermal) mengetahui kedalaman,
penyebaran, low resistivity daerah panas bumi.
g) Minyak untuk mengetahui struktur, minyak, air dan
kontak air dan minyak serta porositas , water content (well logging geophysic)
A.
SEJARAH , JENIS DAN KEGUNAAN METODE GOLISTRIK
Sejarah
Perkembangan GeolistrikSejarah perkembangan eksplorasi geolistrik merupakan
perkembangan yang paling unik dari seluruh geofisika eksplorasi. Unik karena
dalam perkembangannya metoda ini terbagi – bagi dalam beberapa mazhab (school),
padahal sumber dasar teori sama. Perbedaan tersebut terletak pada :
a) tatacarakerja (konfigurasi elektroda, interpretasi).
b) alat yang digunakan, sebetulnya tiap alat dapat
digunakan untuk mazhab apapun, akan tetapi perbedaan konfigurasi elektroda yang
dipakai mempengaruhi daya penetrasi alat.
c) data prossessing.Penggunaan sifat-sifat kelistrikan
untuk maksud eksplorasi sudah dikenal peradaban manusia lebih dari dua abad yang
lalu. Pelopor yang mula-mula memakai cara geofisika untuk maksud eksplorasi
adalah :
1) Gray dan Wheeler thn. 1720, melakukan pengukuran
terhadap batuan dan mecoba membakukan tebal konduktivitas batuan.
2) Watson thn 1746, menemukan ,bahwa tanah merupakan konduktor
dimana potensial yang diamati pada titik-titik diantara dua elektroda arus yang
dipotong sejarak 2 mil , bervarisai akibat adanya perbedaan kondisi geologi
setempat.
3) Robert W. Fox thn. (1789 – 1877) , dapat disebut
sebagai Bapak Metoda Geolistrik , karena beliau yang pertama kali mempelajai
hubungan sifat-sifat listrik dengan keadaan geologi, temperatur, terrestrial
electric dan geothermal. Fox mempelajari sifat-sifat kelistrikan tersebut di
tambang-tambang Corn wall, Inggris.
Perkembangan
dilanjutkan secara bertahap : thn.1871 oleh W.Skey, thn. 1847oleh Charles
Matteucci., thn. 1882 oleh Cart Barus, thn. 1891oleh Brown, thn. 1897 oleh
Bernfield, thn 1912 oleh Gottchalk, thn. 1914 oleh R.C. Wells dan George Ottis. Perkembangan agak berbeda
setelah Conrad Schlumberger dan R.C. Welldimana geolistrik berkembang di dua
benua, dengan cara dan sejarah yang berbeda. Akan tetapi di ujung perkembangan
tersebut kedua mazhab ini bertemu lagi, terutama dalam menggunakan konsep
matematika yang sama yang diterapkan pada teori interpretasi masing-masing.
a. Perkembangan peralatan dimulai dari peralatan
geolistrik di dalam truk sampai pada alat geolistrik sebesar tas kecantikan.
b. Perkembangan pengolahan data nilai tahanan jenis
pada abad ke 20 yaitu dengan dibuatnya kurva baku dan kurva tambahan oleh
Orellana E. Dan Mooney H.M.,1966, Bhattacharya P.K. dan Patra H.P.,1968,
Rijkkswaterstaat, The Netherland, 1975, Zohdy, A.A.R.,1975.
c. Perkembangan dalam penafsiran lengkungan tahanan
jenis dengan pembuatan perangkat lunak dari melakukan “matching curve” sampai
perangkat lunak VESPC, RESINT 53, GRIVEL, RESIX dan IP2Win
B. GEOLISTRIK
METODE TAHANAN JENIS
Geolistrik merupakan alat yang dapat diterapkan
untuk beberapa metode geofisika, di mana prinsip kerja metode tersebut adalah mempelajari
aliran listrik di dalam bumi dan cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam
hal ini meliputi pengukuran potensial, arus, dan medan elektromagnetik yang terjadi
baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi (buatan). Metode
geofisika tersebut di antaranya adalah metode potensial diri, metode arus
telurik, magnetotelurik, elektromagnetik, IP (InducedPolarization), dan
resistivitas (tahanan jenis).
Dari sekian banyak metode geofisika yang diterapkan
dalam geolistrik, metode tahanan jenis adalah metode yang paling sering di
gunakan. Metode ini pada prinsipnya bekerja dengan menginjeksikan arus listrik
ke dalam bumi melalui dua elektroda arus sehingga menimbulkan beda potensial.
Dan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Hasil pengukuran
arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda dapat
digunakan untuk menurunkan variasi harga tahanan jenis lapisan dibawah titik
ukur (sounding point). Metode ini lebih efektif dan cocok digunakan untuk eksplorasi
yng sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih
dari 1000 kaki atau 1500 kaki. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan
untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak di gunakan dalam bidang engineering
geology seperti penentuan kedalaman basement (batuan dasar), pencarian
reservoir (tandon) air, dan eksplorasi geothermal (panas bumi). Berdasarkan
letak (konfigurasi) elektroda-elektroda arus dan potensialnya, dikenal beberapa
jenis metode geolistrik tahanan jenis, antara lain metode Schlumberger, metode
Wenner dan metode Dipole Sounding.
Pada metode tahanan jenis konfigurasi Schlumberger,
bumi diasumsikansebagai bola padat yang mempunyai sifat homogen isotropis.
Dengan asumsi ini, maka seharusnya resistivits yang terukur merupakan
resistivitas sebenarnya dan tidak bergantung atas spasi elektroda, ρ = KΔV / I . Namun pada kenyataannya
bumi terdiri atas lapisan-lapisan dengan
ρ yang berbeda-beda sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari
lapisanlapisan tersebut. Maka harga resistivitas yang terukur bukan merupakan
harga resistivitas untuk stu lapisan saja, tetapi beberapa lapisan. Hal ini
terutama untuk spasi elektroda yang lebar.
Untuk kasus tak homogen, bumi diasumsikan
berlapis-lapis dengan masing-masing lapisan mempunyai harga resisitivitas yang
berbeda. Resistivitas semu merupakan resisitivitas dari suatu medium fiktif homogeny
yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau.
1) Metode
Geolistrik Polarisasi Terimbas( IP/ Induce Polarization Methode )
Pada prinsipnya dilakukan dengan cara memutuskan
arus listrik yang di injeksikan ke dalam permungkaan bumi. Selanjutnya tampak
bahwa beda potensial antara kedua elektroda tidak lansung menunjukan angka nol
saat arus tersebut di putuskan. turun secara perlahan lahan dalam selang waktu
tertentu. Sebaliknya apabila arus dihidupkan maka beda potensial akan kembali
pada posisi semula dalam waktu yang sama. Gelaja polarisai terimabs dalam
batuan termineralisasikan terutama ditentukan reaksi Elektrokimia pada bidang
batas antar mineral2 logam dan larutan dalam batuan. gejala Ip dapat dilakukan
dengan mengalirkan arus terkontrol melalui bahan yangakan diselidiki.
Pengukuran respon IP dapat dilakukan dengan cara :
a) Pengukuran
domain waktu
Pengukuran polarisasi terimbas dengan domain waktu
yaitu dengan cara mengalirkan pulsa arus listrik bebrbentuk persegi panjang
kedalam tanah. untuk mengukur derajar terpolarisasi suatu bahan pada suatu
waktu di definisikan chargeability.
b) Pengukuran
domain frekunsi
Untuk mempolarisasika suatu bahan dengan arus
listrik imbas ke sutau tingkat tertentu dibutuhkan waktu tertentu tergantung
jenis bahannya. Karena frekunsi berbanding terbalik dengan waktu. maka
perbedaan respon tegangan dengan pemberian arus listrik dengan frekuensi yang
berbeda juga mencerminkan sifat polarisasi suatu bahan tertentu.ini merupakan
dasar dalam pengukuran frekuensi (sumner, 1976).
2) Metode
Geolistrik Potensial Diri ( SP/ Self Potential Methode )
Metode Self potential (SP) adalah metode pasif,
karena pengukurannya dilakukan tanpa menginjeksikan arus listrik lewat
permukaan tanah, perbedaan potensial alami tanah diukur melalui dua titik
dipermukaan tanah. Potensial yang dapat diukur berkisar antar beberapa
millivolt (mV) hingga 1 volt. Self potensial adalah potensial spontan yang ada
di permukaan bumi yang diakibatkan oleh adanya proses mekanis ataupun oleh
proses elektrokimia yang di kontrol oleh air tanah. Proses mekanis akan
menghasilkan potensial elektrokinetik sedangkan proses kimia akan menimbulkan
potensial elektrokimia (potensial liquid-junction, potensialnernst) dan
potensial mineralisasi.
Komponen rekaman data potensial diri yang diperoleh
dari lapangan merupakan gabungan dari tiga komponen dengan panjang gelombang
yang berbeda, yaitu efek topografi (TE) ), SP noise (SPN ) dan SP sisa (SPR).
Metode potensial diri (SP) merupakan salah satu metode geofisika yang prinsip
kerjanya adalah mengukur tegangan statis alam (static natural voltage) yang
berada di kelompok titik titik di permukaan tanah. Potensial diri umumnya
berhubungan dengan perlapisan tubuh mineral sulfide (weathering of sulphide
mineral body), perubahan dalam sifat-sifat batuan (kandungan mineral) pada
daerah kontak - kontak geologi, aktifitas bioelektrik dari material organik,
korosi, perbedaan suhu dan tekanan dalam fluida di bawah permukaan dan
fenomena-fenomena alam lainnya.
Prinsip dasar dari metode potensial diri adalah
pengukuran tegangan statis alam (Static Natural Voltage) pada permukaan tanah.
Orang yang pertama kali menggunakan metode ini adalah untuk menentukan daerah
yang mengandung mineral logam.
C.
KEGUNAAN
METODE GEOLISTRIK
Mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah
permukaan sampai kedalaman sekitar 300 m sangat berguna untuk mengetahui
kemungkinan adanya lapisan akifer yaitu lapisan batuan yang merupakan lapisan
pembawa air. Umumnya yang dicari adalah ‘confined aquifer’ yaitu lapisan akifer
yang diapit oleh lapisan batuan kedap air (misalnya lapisan lempung) pada
bagian bawah dan bagian atas. ‘Confined’ akifer ini mempunyai ‘recharge’ yang
relatif jauh, sehingga ketersediaan air tanah di bawah titik bor tidak
terpengaruh oleh perubahan cuaca setempat.
Geolistrik ini bisa untuk mendeteksi adanya lapisan
tambang yang mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian
atas dan bawahnya. Bisa juga untuk mengetahui perkiraan kedalaman ‘bedrock’
untuk fondasi bangunan. Metoda geolistrik juga bisa untuk menduga adanya panas
bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya saja metoda ini merupakan salah satu
metoda bantu dari metoda geofisika yang lain untuk mengetahui secara pasti
keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan
D.
ANALISIS
SIFAT LISTRIK DALAM BATUAN
Aliran arus listrik di dalam batuan dan mineral
dapat di golongkan menjadi tiga macam, yaitu konduksi secara elektronik,
konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.
a) Konduksi
secara elektronik
Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral
mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan
atau mineral oleh elektron-elektron bebas tersebut. Aliran listrik ini juga di
pengaruhi oleh sifat atau karakteristik masing-masing batuan yang di lewatinya.
Salah satu sifat atau karakteristik batuan tersebut adalah resistivitas
(tahanan jenis) yang menunjukkan kemampuan bahan tersebut untuk menghantarkan
arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan maka semakin sulit
bahan tersebut menghantarkan arus listrik, begitu pula sebaliknya. Resistivitas
memiliki pengertian yang berbeda dengan resistansi (hambatan), dimana
resistansi tidak hanya bergantung pada bahan tetapi juga bergantung pada faktor
geometri atau bentuk bahan tersebut, sedangkan resistivitas tidak bergantung
pada faktor geometri.Di mana secara fisis rumus tersebut dapat di artikan jika
panjang silinderkonduktor (L) dinaikkan, maka resistansi akan meningkat, dan
apabila diameter silinder konduktor diturunkanyang berarti luas penampang (A)
berkurang maka resistansi juga meningkat. Di mana ρ adalah resistivitas
(tahanan jenis) dalam Ωm. Sedangkan menurut hukum Ohm, resistivitas namun
banyak orang lebih sering menggunakan sifat konduktivitas (σ) batuan yang
merupakan kebalikan dari resistivitas (ρ) dengan satuan mhos/m.
b) Konduksi
secara elektrolitik
Sebagian besar batuan merupakan konduktor yang buruk
dan memiliki resistivitas yang sangat tinggi. Namun pada kenyataannya batuan
biasanya bersifat porus dan memiliki pori-pori yang terisi oleh fluida,
terutama air. Akibatnya batuan-batuan
tersebut menjadi konduktor elektrolitik, di mana konduksi arus listrik dibawa
oleh ion-ion elektrolitik dalam air. Konduktivitas dan resistivitas batuan porus bergantung pada
volume dan susunan pori-porinya. Konduktivitas akan semakin besar jika
kandungan air dalam batuan bertambah banyak, dan sebaliknya resistivitas akan
semakin besar jika kandungan air dalam batuan berkurang.
c) Konduksi
secara dielektrik
Konduksi ini terjadi jika batuan atau mineral
bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, artinya batuanatau mineral
tersebut mempunyai elektron bebas sedikit, bahkan tidak sama sekali. Elektron
dalam batuan berpindah dan berkumpul terpisah dalam inti karena adanya pengaruh
medan listrik di luar, sehingga terjadi poliarisasi. Peristiwa ini Tergantung
pada konduksi dielektrik batuan yang bersangkutan .
Tidak ada komentar:
Posting Komentar