BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Bumi ini terdiri dari berbagai macam
lapisan. Lapisan itu juga terdiri dari berbagai macam kandungan seperti batuan,
mineral dan tanah. Batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat-sifat
listrik seperti potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta
dielektrik. Ada berbagai metode yang dilakukan untuk mengetahui kondisi di
bawah permukaan tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik.
Metode ini merupakan salah satu metode yang digunakan
untuk menduga kondisi dibawah permukaan tanah berdasarkan nilai resistivitasnya
untuk dapat mengetahui kondisi batuan yang ada di dalam tanah tidak
mungkin dilakukan pembongkaran tanah, karena akan menghancurkan lapisan tanah
itu sendiri, maka dalam hal ini perlu diadakan penelitian. Penelitian metode geofisika diperlukan
untuk pendugaan geolistrik tahanan jenis atau resistivitas yang bisa menunjukkan
respon lapisan batuan.
1.2
Maksud
dan Tujuan
Maksud
dari diadakannya praktikum ini untuk membandingkan antara materi yang di
dapatkan di bangku kuliah dengan praktikum yang dilakukan di lapangan.
Adapun tujuan diadakannya praktikum ini
untuk :
1)
Mengetahui dan memahami alat-alat yang digunakan dalam metode
geolistrik.
2)
Mampu menggunakan alat geolistrik dalam pengambilan data di
lapangan untuk pendugaan air tanah (underground water).
3)
Mampu dan memahami langkah-langkah pengolahan data dari hasil
pengukuran menggunakan software Res2Dinv.
4)
Menentukan lapisan air tanah dari pengukuran menggunakan metode
geolistrik.
1.3
Lokasi dan Waktu
Kegiatan
Lokasi praktikum ini terletak di sebelah barat gedung
TNR Fakultas Teknik Universitas Hasannuddin dengan koordinat 05⁰08'00,5".
Waktu kegiatan praktikum pendugaan geolistrik
ini untuk kelompok 1 pada hari Rabu tanggal 30 April 2014 pukul 13.00-17.00
WITA.
1.4
Alat dan Bahan
Adapun
alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum geolistrik ini ialah :
1.
Resistivitimeter untuk
mengukur resistivitas batuan 1 unit.
2.
Elektroda /patok untuk
menghantarkan arus pada batuan 6 buah.
3.
Kabel untuk
menghantarkan arus dari sumber energi ke elektroda.
4.
Aki 12 volt 2
buah sebagai sumber energy .
5.
Rol meter untuk
mengukur jarak.
6.
Tabel pengukuran
sebagai tempat pencatatan hasil pengukuran.
7.
Alat tulis untuk
mencatat hasil pengukuran.
BAB II
PENGUKURAN DAN PENGOLAHAN DATA
2.1
Metode
Pendugaan Geolistrik
Metode geolistrik resistivitas (hambatan jenis) merupakan suatu metode
pendugaan kondisi bawah permukaan bumi dengan memanfaatkan arus listrik yang
diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, kemudian beda potensial
yang dihasilkan diukur dengan menggunakan dua elektroda potensial. Hasil
pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda tertentu
digunakan untuk menentukan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan
di bawah titik ukur (titik sounding).
Metode geolistrik resistivitas didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian
dari arus listrik yang diberikan pada lapisan tanah, menjalar ke dalam tanah
pada kedalaman tertentu dan bertambah besar dengan bertambahnya jarak antar
elektroda. Dalam pengukuran geolistrik resistivitas jika sepasang elektroda
diperbesar, distribusi potensial pada permukaan bumi akan semakin membesar
dengan nilai resistivitas yang bervariasi.
Berdasarkan tujuan pengukuran di lapangan, metode geolistrik dibagi menjadi
dua, yaitu :
1) 
Metode resistivitas
jenis Sounding
Metode resistivitas
jenis Sounding
Gambar 2.1 Perpindahan elektroda secara
sounding
Metode
ini bertujuan untuk menyelidiki perubahan tahanan jenis bawah permukaan ke arah
vertikal yaitu dengan cara pada titik ukur tetap, jarak elektroda arus dan
tegangan diubah-ubah sehingga semakin besar jarak antar elektroda maka akan
tampak efek dari material yang lebih dalam, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar di atas
2)
 |
Metode resistivitas jenis Mapping
Gambar 2.2 Perpindahan elektroda secara
mapping
Metode
ini bertujuan untuk menyelidiki perubahan tahanan jenis bawah permukaan ke arah
lateral atau horisontal yaitu dengan cara menggeser titik ukur secara
horisontal dengan jarak elektroda dan tegangan tetap. Pada metode ini kedalaman
yang tersurvey akan sama karena pergeserannya ke arah horisontal.
etode pendugaan kondisi bawah permukaan bumi dengan memanfaatkan arus listrik yang
diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, kemudian
bedapotensial yangdihasilkan diukur dengan menggunakandua elektroda potensialHasil
pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda
tertentudigunakan untuk menentukan variasi harga hambatan jenis
masing-masinglapisan di bawah titik ukur (titik sounding ).Metode
geolistrik resistivitas didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian dariarus
listrik yang diberikan pada lapisan tanah, menjalar ke dalam tanah
padakedalaman tertentu dan bertambah besar dengan bertambahnya jarak
antar elektroda. Dalam pengukuran geolistrik resistivitas jika sepasang
elektrodadiperbesar, distribusi potensial pada permukaan bumi akan semakin
membesar dengan nilai resistivitas yang bervariasi (Vingoe, 1972).Menurut
Robinson (1988), terdapat beberapa asumsi dasar yang digunakandalam metode
geolistrik resistivitas, yaitu.
1.
|
2. Tiap lapisan mempunyai
ketebalan tertentu, kecuali untuk lapisanterbawah ketebalannya tak terhingga.
3. Tiap lapisan dianggap
bersifat homogen isotropik.
4. Tidak ada sumber arus selain
arus yang diinjeksikan di atas permukaan bumi.
5. Arus listrik yang
diinjeksikan adalah arus listrik searah.
Metode ini
lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal,
jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000atau
1500 feet. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak
tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan
kedalaman batuan dasar, pencarian reservoir air, juga digunakan dalam
eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda
potensial dan elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metode
resistivitas tahanan jenis yaitu antara lain :
1. 
Metode schlumberger
Metode schlumberger
gambar
2.3 Konfigurasi Schlumberger
2.
 |
Metode Wenner
gambar
2.4 Konfigurasi Wenner
Berdasarkan pada harga resistivitas
listriknya, suatu struktur bawah permukaan bumi dapat diketahui material
penyusunnya, sehingga kita juga
dapat memahami
tentang struktur lapisan tanah di bawah permukaan bumi yang tercemar olehlimbah
cair yang mengandung senyawa organik dari berbagai jenis logam,seperti Mg, Zn,
Al, Mn, senyawa nitrogen dan sianida. Resistivitas bumi berhubungan dengan jenis mineral, kandungan fluida dan derajat saturasi air dalam
batuan. Metode yang biasa digunakan pada pengukuran resistivitassecaraumum,
yaitu dengan menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi denganmenggunakan dua
elektroda arus (A dan B), dan pengukuran beda potensialdengan menggunakan dua
elektroda potensial (M dan N) seperti yangdiperlihatkan pada Gambar 5
gambar
2.5 Pola aliran arus dan bidang ekipotensial
antara
dua elektroda arus dengan polaritas berlawanan
Beda potensial yang terjadi antara MN yang diakibatkan
oleh injeksi arus pada AB:
Lebar jarak AB menentukan jangkauan geolistrik ke dalam
tanah. Ketika perbandingan jarak antar elektroda arus dengan
elektroda potensial terlalu besar,elektroda potensial harus digeser, kalau
tidak maka beda potensial yang terukur akan sangat kecil (Alile et al.
2007). Dari semua sifat fisika batuan dan mineral,resistivitas
memperlihatkan variasi harga yang sangat
banyak. Pada mineral-mineral logam, harga resistivitas berkisar
antara 10-8 ohmmeter hingga 107 ohmmeter. Begitu juga
pada batuan-batuan lain, dengan komposisi
yang bermacam-macam akan menghasilkan range resistivitas
yang bervariasi pula.Sehingga range sensitivitas maksimum yang mungkin
adalah dari 1.6 x 10-8 ohmmeter (perak asli) hingga 1016
ohmmeter (belerang murni).
Konduktor biasanya didefinisikan sebagai bahan yang
memiliki resitivitaskurang dari 10-8 ohmmeter, sedangkan isolator
memiliki resistivitas lebih dari107 ohmmeter. Dan di antara keduanya
adalah bahan semikonduktor. SedangkanIsolator dicirikan oleh ik atan ionik,
sehingga elektron-elektron valensi tidak bebas bergerak. Kebanyakan
mineral membentuk batuan penghantar listrik yangtidak baik walaupun
beberapa logam asli dan grafit menghantarkan listrik.Resistivitas yang terukur
pada material bumi utamanya ditentukan
oleh pergerakan ion-ion bermuatan dalam pori pori fluida.
Air tanah secara umum berisi campuran terlarut yang dapat menambah kemampuannya untuk menghantarkan
listrik, meskipun air tanah bukan konduktor listrik yang baik. Variasi
resistivitas material bumi ditunjukkan dalam Tabel 1 Nilai
tahananjenis batuan bergantungdari macam- macam materialnya, densitas,
porositas, ukuran,dan bentuk pori-pori batuan, kandungan air, kualitas dan
suhu.
|
Asumsi yang selalu digunakan dalam metode geolistrik
resistivitas adalah bumi bersifat homogen isotropis. Ketika arus diinjeksikan ke dalam bumi, pengaruhdalam
bentuk beda potensial yang diamati secara tidak langsung adalah hambatan jenis
suatu lapisan bumi tertentu. Namun nilai ini bukanlah nilaihambatan jenis yang
sesungguhnya. Hambatan jenis ini merupakan besaran yangnilainya tergantung pada
spasi elektroda yang dipakai. Padahal
kenyataannya bumi terdiri dari lapisan-lapisan dengan nilai resistivitas yang berbeda-beda,sehingga
potensial yang diukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisantersebut. Hambatan
jenis ini disebut hambatan jenis (resistivitas) semu.Resistivitas
semu dirumuskan dengan:
(2.1)
Dimana : ρa : Resistivitas semu (ohm m)
K
: Faktor Geometris (m)
ΔV : Beda potensial (V)
I
: Kuat arus (A)
Faktor geometri dari konfigurasi elektroda potensial dan
elektroda arus. Faktor geometri merupakan besaran penting dalam pendugaan
tahanan jenis vertikalmaupun horisontal.
Sesuai dengan persamaan 2.1, nilai K untuk konfigurasi
Schlumberger adalah
Bumi merupakan medium berlapis dengan masing-masing
lapisan mempunyaiharga resistivitas yang berbeda-beda. Resistivitas semu
merupakan suatu konsepabstrak yang di dalamnya terdapat keterangan tentang
kedalaman dan sifat suatulapisan tertentu. Sebagaimana disajikan dalam gambar 6
dimisalkan bahwamedium yang ditinjau terdiri dari 2 lapis dan mempunyai nilai
resistivitas yang
berbeda (ρ1 dan ρ2). Dalam pengukuran, medium ini akan dianggap sebagai 1
lapisan yang homogen dan mempu
nyai 1 harga resistivitas yaitu ρa ( Apparent Resistivity)
atau resistivitas semu.
|
gambar
2.6 Konsep resistivitas semu
Resistivitas
semu yang dihasilkan oleh setiap konfigurasi akan berbedawalaupun jarak antar
elektrodanya sama. Untuk medium berlapis, hargaresistivitas semu ini akan
merupakan fungsi jarak bentangan (jarak antar elektroda arus). Untuk jarak
antar elektroda arus yang kecil akan memberikan ρayang harganya mendekati ρ
batuan di dekat permukaan. Sedang untuk jarak bentangan yang besar, ρa
yang diperoleh akan mewakili harga ρ batuan yang lebih dalam.
2.2
Pengukuran
Geolistrik
Pada praktikum geolistrik
ini pengukuran yang dilakukan di
lapangan menggunakan aturan Schlumberger, dengan panjang bentangan 70 m dan
menghasilkan data sebanyak 14 data.
Adapun Prosedur pengambilan data pada praktikum
dengan metode geolistrik yaitu sebagai berikut :
1. Memasang
elektroda sesuai dengan konfigurasi yang ditentukan, digunakan palu untuk menancapkan
elektroda ke dalam tanah.
2. Menghubungkan
elektroda arus menggunakan kabel gulung dan konektor ke A dan B pada
resisitivimeter.
3. Menghubungkan
elektroda potensial menggunakan kabel gulung dan konektor ke M dan N pada
resistivimeter.
4. Menghubungkan
baterai menggunakan kabel konektor ke jack input (+) dan (-) pada
resistivimeter. Melihat jarum indikator batt
hingga menunjuk ke bagian merah ke kanan. Hal ini menunjukan baterai dalam
keadaan penuh (tegangan memadai). Jika tidak baterai perlu diisi (dicharger) hingga penuh sebelum
digunakan.
5. Menekan
tombol power warna kuning
6. Kemudian
menentukan jenis pengukuran yang akan di gunakan ( Arus dan Tegangan) dengan
menekan tombol range dan Rel kalibrasi
pada posisi nol (0).
7. Menginjeksi
arus dengan menekan tombol injeks hingga display arus menunjukan angka yang
stabil.
8. Menekan
tombol hold dan membaca harga arus (I) pada display arus serta harga tegangan
(V) ,
9. Menghubungkan
elektroda potensial menggunakan kabel gulung dan konektor ke M dan N pada
resistivimeter.
10. Menghubungkan
baterai menggunakan kabel konektor ke jack input (+) dan (-) pada
resistivimeter. Melihat jarum indikator batt
hingga menunjuk ke bagian merah ke kanan. Hal ini menunjukan baterai dalam
keadaan penuh (tegangan memadai). Jika tidak baterai perlu diisi (dicharger) hingga penuh sebelum
digunakan.
11. Menekan
tombol power warna kuning
12. Kemudian
menentukan jenis pengukuran yang akan di gunakan ( Arus dan Tegangan) dengan
menekan tombol range dan Rel kalibrasi
pada posisi nol (0).
13. Menginjeksi
arus dengan menekan tombol injeks hingga display arus menunjukan angka yang
stabil.
14. Menekan
tombol hold dan membaca harga arus (I) pada display arus serta harga tegangan
(V) ,
15. Memindahkan
posisi elektroda ke posisi pengukuran berikutnya
16. Melakukan
hal yang sama sehingga seluruh data diperoleh sesuai tabel
pengukuran.
|
2.3
Pengolahan
Data
Pengolahan data geolistrik
dilakukan dengan beberapa langkah, antara lain:
·
 |
Masukan data pengukuran di lapangan pada program Microsoft excel dengan rumus :
·
Setelah itu buka sheet baru , lalu input data (dp,
Jarak datum, n, ρ semu).
·
Buat notepad dengan format seperti di bawah ini.
Buat notepad dengan format seperti di bawah ini.
·
Buka software Res2dinv – Pilih File – Read Data
File – Pilih file Notepad – OK. 
·
Selanjutnya pilih Inversion – Least Squares
Inversion – OK.
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil
Lokasi/Koordinat :
Sebelah Timur TNR/ 05⁰08'00,5"
Waktu/ Hari, Tgl : 15.27
wita/ Rabu, 30 April 2014
Cuaca : Cerah
Arah Bentangan : N 150⁰
E
Pengamat : Kelompok 01
Tabel 3.1 Pengolahan Data dalam Microsoft Excel
Rumus : ρ=K(V/I)
No
|
MN/2
|
AB/2
|
K
|
V1
|
V2
|
Vrata
|
I1
|
I2
|
Irata
|
ρa
|
(m)
|
(m)
|
(m)
|
(mV)
|
(mV)
|
(V)
|
(mA)
|
(mA)
|
(A)
|
(Ω m)
|
|
1
|
0.5
|
1.5
|
6.28
|
994
|
992
|
993
|
115.1
|
115.2
|
115.15
|
54.1558
|
2
|
0.5
|
3
|
27.475
|
184
|
184
|
184
|
114.7
|
114.8
|
114.75
|
44.0558
|
3
|
0.5
|
4
|
49.455
|
84
|
84
|
84
|
115.1
|
115.1
|
115.1
|
36.0923
|
4
|
2
|
5
|
16.485
|
263.6
|
265.7
|
264.65
|
114.6
|
114.7
|
114.65
|
38.0528
|
5
|
2
|
6
|
25.12
|
165.3
|
165.8
|
165.55
|
115.0
|
115.1
|
115.05
|
36.1462
|
6
|
2
|
8
|
47.1
|
87.1
|
93.8
|
90.45
|
114.7
|
114.7
|
114.7
|
37.1421
|
7
|
2
|
10
|
75.36
|
62.8
|
62.5
|
62.65
|
115.0
|
115.0
|
115
|
41.0548
|
8
|
5
|
15
|
62.8
|
83.5
|
73.5
|
78.5
|
115.0
|
115.0
|
115
|
42.8678
|
9
|
5
|
20
|
117.75
|
48.6
|
49.3
|
48.95
|
113.1
|
113.1
|
113.1
|
50.9625
|
10
|
5
|
25
|
188.4
|
26.5
|
26.4
|
26.45
|
114.9
|
115.1
|
115
|
43.3320
|
11
|
5
|
30
|
274.75
|
20.9
|
20.7
|
20.8
|
114.9
|
110.0
|
112.45
|
50.8208
|
12
|
10
|
40
|
235.5
|
19.8
|
19.6
|
19.7
|
111.9
|
112.0
|
111.95
|
41.4413
|
13
|
10
|
50
|
376.8
|
10.4
|
10.4
|
10.4
|
111.8
|
111.9
|
111.85
|
35.0355
|
14
|
10
|
60
|
549.5
|
6.0
|
6.0
|
6
|
112.4
|
112.5
|
112.45
|
29.3197
|
Gambar 3.1 Distribusi Resistivitas (Tahanan Jenis)
3.2 Pembahasan
Dari data hasil pengolahan
menggunakan software res2Dinv diperoleh pemodelan kondisi bawah permukaan
berdasarkan nilai resistivitasnya, dari data tersebut terlihat beberapa lapisan
tanah yang memiliki nilai resistivitas yang berbeda.didominasi oleh endapan Aluvial,
pasir dan kerikil yang mengandung air tawar. Pengukuran tahanan jenis di lokasi
penelitian merupakan pengukuran tahanan jenis semu. Data tahanan jenis semu
tersebut diolah atau diinversi dengan persamaan matematis untuk mendapatkan nilai
tahanan jenis yang sebenarnya. Dalam penelitian ini input data tahanan jenis
semu dioleh dengan menggunakan perangkat lunak Res2dinv. Hasil pengolahan data
pseudosection berupa distribusi tahanan jenis sebenarnya terhadap penampang
melintang di bawah permukaan tanah. Hasil pengolahan data yang diperoleh berupa
penampang resistivitas yang menggambarkan nilai distribusi lapisan bawah
permukaan tanah pada masing-masing titik mapping. Pada penampang resistivitas
tersebut, perubahan nilai resistivitas dinyatakan dalam bentuk citra warna yang
berbedabeda dengan kedalaman atau ketebalan lapisan tertentu sesuai dengan
nilai resistivitasnya. Hasil distribusi resistivitas atau tahanan jenis
sebenarnya pada penampang vertical.
Berdasarkan hasil distribusi
nilai resistivitas secara vertikal (Gambar 3.1), didapatkan interpretasi kuantitatif
yang menggambarkan kondisi atau lapisan batuan bawah permukaan tanah di lokasi
praktikum.
Berdasarkan
hasil pengolahan data dan interpretasi dari nilai resistivitas (Halmer Helide.
1984. Tugas Akhir Jurusan Fisika ITB, Bandung), maka dapat di interpretasi
bahwa pada kedalaman 0 m – 3 m diduga merupakan endapan aluvial. Dan pada
kedalaman 6-10 m diduga terdapat kandungan air.
BAB IV
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI
4.1 Kesimpulan
Dari
pengambilan data di lapangan dan pengolahan data menggunakan software maka
dapat di interpretasi bahwa pada kedalaman 0 m – 3 m diduga merupakan endapan
alluvial dan pada kedalaman 6-10 m diduga terdapat kandungan air.
4.2 Rekomendasi
Berdasarkan
hasil praktikum di lapangan dan pengolahan data menggunakan software, maka
dapat direkomendasikan bahwa daerah praktikum memiliki kandungan air di bawah
permukaan bumi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar