Pengantar Metode Gravitasi

10. Pengantar Metode Gravitasi

Metode Gravity adalah salah satu metode eksplorasi geofisika, yang memanfaatkan sifat daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface. Metode Gravity dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling (rho = gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, 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.

Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Perpisahan anomali akibat rapat masa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Di pasaran sekarang didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi (mgal), dengan demikian anomali kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data, harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.

Metode gravity merupakan metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran variasi medan gravitasi bumi. Pengukuran ini dapat dilakukan dipermukaan bumi, dikapal maupun diudara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan dibawah permukaan, sehingga dalam pelaksanaanya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari satu titik observasi terhadap titik observasi lainnya. Karena perbedaan medan gravitasi ini relatif kecil maka alat yang digunakan harus mempunyai ketelitian yang tinggi.

A.    Signifikansi dan Penggunaan Metode Gravitasi

Konsep – Panduan ini merangkum peralatan, prosedur lapangan, dan pengolahan serta metode interpretasi digunakan untuk penentuan kondisi bawah permukaan karena variasi densitas menggunakan metode gravitasi. Pengukuran gravitasi dapat digunakan untuk luasan area geologi lebih dari ratusan kilometer persegi, tetapi juga dapat untuk mendeteksi dangkal fitur yang lebih kecil di dalam tanah. Di beberapa daerah, metode gravitasi dapat mendeteksi rongga bawah permukaan. Manfaat lain dari metode gravitasi adalah bahwa pengukuran dapat dilakukan di daerah yang padat penduduk, dimana metode geofisika lainnya mungkin tidak bekerja.

Sebagai contoh, pengukuran gravitasi bisa dibuat di dalam bangunan, di daerah perkotaan dan di daerah yang terganggu oleh keramaian, listrik, dan elektromagnetik. Pengukuran kondisi bawah permukaan dengan metode gravitasi membutuhkan sebuah gravitymeter dan alat penentu posisi yang sangat akurat, terutama pengukuran elevasi dari stasiun gravitasi. Satuan (unit) pengukuran yang digunakan dalam metode gravitasi adalah gal, berdasarkan gaya gravitasi di permukaan bumi. Gravitasi rata-rata di permukaan bumi adalah sekitar 980 gal. Unit umum digunakan dalam survei gravitasi adalah milligal (10-3 gal ). Pada beberapa aplikasi, memerlukan pengukuran dengan akurasi sampai ke μgal (10-6 gals), mereka sering disebut sebagai survei mikrogravitasi.

Sebuah survei gravitasi rinci biasanya menggunakan stasiun pengukuran berjarak dekat (beberapa meter untuk beberapa ratus kaki) dan dilakukan dengan gravitymeter mampu membaca sampai μgals. Detil survei biasanya digunakan untuk melihat geologi lokal atau kondisi struktural. Sebuah survei gravitasi terdiri dari melakukan pengukuran gravitasi di stasiun sepanjang garis profil atau grid. Pengukuran diambil secara berkala di base station (lokasi referensi stabil noise-free) untuk mengoreksi drift instrumen. Data gravitasi berisi anomali yang terdiri dari dalam efek lokal regional dan dangkal. Dalam kasus pengukuran mikrogravitasi, maka efek lokal adalah efek yang sangat dangkal, yang terkadang sangat menarik untuk diamati. Rincian tambahan metode gravitasi banyak diberikan dalam Telford et al (4); Butler (5); Nettleton (6), dan Hinze (7).

B.     Parameter Terukur pada metode Gravitasi

Metode gravitasi tergantung pada variasi lateral dan kedalaman dalam kepadatan material bawah permukaan. Kepadatan dari tanah atau batuan merupakan fungsi dari densitas mineral pembentuk batuan, porositas medium, dan densitas dari cairan mengisi ruang pori. Rock kepadatan bervariasi dari kurang dari 1,0 g / cm 3 untuk beberapa batu vulkanik vesikuler lebih dari 3,5 g / cm 3 untuk beberapa batuan beku ultrabasa. Sebuah kontras densitas yang memadai antara kondisi latar belakang dan fitur yang sedang dipetakan harus ada untuk fitur yang akan terdeteksi. Beberapa geologi yang signifikan atau batas hidrogeologi mungkin tidak memiliki kontras densitas medan-terukur di antara mereka, dan karenanya tidak dapat dideteksi dengan teknik ini. Sedangkan metode gravitasi langkah-langkah variasi densitas bahan bumi, itu adalah penerjemah yang, berdasarkan pengetahuan tentang kondisi lokal atau data lain, atau keduanya, harus menginterpretasikan data gravitasi dan tiba di solusi geologi yang wajar.

Pengukuran percepatan gravitasi memberikan informasi mengenai densitas batuan bawah tanah. Terdapat rentang densitas yang amat lebar di antara berbagai jenis batuan bawah tanah, oleh karena itu seorang ahli geologi dapat melakukan inferensi atau deduksi mengenai strata atau lapisan-lapisan batuan berdasarkan data yang diperoleh. Patahan yang umumnya memicu lompatan pada penyebaran densitas batuan, dapat teramati dengan metode ini. Nilai g dapat diukur dengan berbagai metode. Bentuk-bentuk paling sederhana misalnya dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstanta-konstantanya. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan gravitasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain.

Dalam bidang fisika bumi dikenal pula metoda gravitasi yaitu suatu metode pengukuran perbedaan percepatan gravitasi suatu tempat untuk memperkirakan kandungan tanah yang berada di bawah titik pengukuran. Dengan cara ini dapat diduga (bersama-sama dengan pemanfaatan metode fisika bumi lainnya) struktur dan juga unsur-unsur pembentuk lapisan tanah yang tersusun atas elemen yang memiliki rapat massa yang berbeda-beda.

Metoda gravitasi merupakan salah satu metoda tidak langsung yang digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi, yaitu dengan cara mengamati variasi distribusi lateral dari sifat fisis batuan (densitas). Gravitasi dapat didefinisikan sebagai suatu gaya yang bekerja antara 2 benda, seperti misalnya gaya interaksi antara tubuh kita dan bumi. Besarnya gaya tersebut tergantung pada massa dan jarak yang memisahkan kedua benda tersebut. Oleh karena itu besarnya gaya gravitasi di tiap-tiap tempat di permukaan bumi ini akan selalu berbeda.

Survei gravitasi dilakukan dengan memanfaatkan perubahan gaya gravitasi dari suatu tempat ke tempat lainnya. Biasanya perubahan yang terjadi relatif kecil sehingga dalam pengukuran gravitasi diperlukan suatu alat ukur yang memiliki kepekaan cukup tinggi. Secara umum tempat yang memiliki kandungan batuan bawah permukaan dengan densitas tinggi akan menyebabkan harga gravitasi terukur besar pula dan berlaku pula hal sebaliknya.

Informasi yang diharapkan dari survei gravitasi adalah mengetahui efek dari sumber yang tidak diketahui terhadap perubahan harga gravitasi atau variasi harga gravitasi. Untuk mengetahui besarnya efek dari sumber tersebut terhadap harga gravitasi diperlukan suatu proses reduksi terhadap faktor-faktor lainnya yang juga mempengaruhi harga gravitasi, diantaranya : efek lintang, efek ketinggian (elevasi), efek pasang surut, efek topografi, dan lain-lain. Besarnya harga gravitasi yang benar-benar ditimbulkan oleh sumber yang diketahui tersebut dikenal sebagai anomali gravitasi atau anomali Bouguer.

Anomali gravitasi yang menggambarkan variasi lateral densitas batuan secara tidak langsung memberikan gambaran struktur geologi dibawah permukaan bumi dan hal ini menyebabkan metoda gravitasi merupakan suatu penyelidikan tahap awal dalam eksplorasi minyak bumi, eksplorasi bahan tambang atau mineral.

bumi lebih mendekati bentuk spheroid, relief permukaannya tidak rata, berotasi, ber-revolusi dalam sistem matahari serta tidak homogen, sehingga variasi gravity disetiap titik dipermukaan bumi dipengaruhi oleh berbagai faktor :

1. Lintang

2. Ketinggian

3. Topografi

4. Pasang surut

5. Variasi densitas bawah permukaan

Dalam melakukan survei gravity diharapkan satu faktor saja yaitu variasi densitas bawah permukaan. Sehingga pengaruh 4 faktor lainnya harus dikoreksi atau dihilangkan dari harga pembacaan alat. Untuk itu diperlukan berbagai koreksi : a. Koreksi Spheroid dan Geoid. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa bentuk bumi lebih mendekati bentuk spheroid, sehingga digunakan spheroid referensi sebagai pendekatan untuk muka laut rata-rata (geoid) dengan mengabaikan efek benda diatasnya.

Prinsip dasar fisika yang mendasari metode gravitasi adalah hukum Newton tentang gaya tarik menarik antar partikel.

Dari besar gaya tarik-menarik yang kita dapatkan, kita dapat mengetahui besar medan yang mempengaruhi alat pengukur yang digunakan, hasil terukur ini disebut medan gravitasi.

Variasi persebaran nilai gravitasi dan hal-hal yang mempengaruhinya dapat dilihat

Hal-hal yang mempengaruhi persebaran nilai gravitasi di permukaan bumi antara lain:

1)      Adanya perbedaan jari-jari bumi. Jari-jari bumi cenderung lebih besar pada garis khatulistiwa. (mengurangi nilai gravitasi)

2)      Adanya kelebihan massa pada bagian khatulistiwa. (menambahkan nilai gravitasi)

3)      Adanya rotasi bumi yang berakibat adanya gaya sentripetal pada bagian khatulistiwa bumi. (mengurangi nilai gravitasi)

Dalam Metode gravitasi, jika suatu batuan berbeda tipe dengan batuan lainnya, makan akan berbeda pula densitasnya, dan jika suatu batuan yang mempunyai densitas lebih tinggi akan mempunyai daya gravitasi yang lebih besar.

Suatu bentuki formasi yang melengkung, seperti antiklin maka akan mempunyai densitas yang lebih tinggi, dan medan gravitasi bumi akan lebih besar disumbu, dibandingkan dengan disepanjang sayapnya. Selain antiklin juga terdapat Salt Dome, yang secara keseluruhan densitasnya lebih kecil daripada batuan yang diterobosnya, dapat dideteksi oleh rekaman gravitasi. Untuk mengukur kekuatan gravitasi dari suatu tempat ke tempat yang lain telah diciptakan suatu instrumen gravitasi yang dinamakan Gravitimeter. Gravitimeter modern adalah benda yang sangat sensitif, yang dapat mendeteksi variasi gravitasi.