LAPORAN PRAKTIKUM GEOLISTRIK PDF

Preview

Summary

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena berkat kehendak dan ridhonya penulis sebagai praktikan dari praktikum geolistrik program studi Geofisika dapat menyelesaikan laporan ini . Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah mem...

Description

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena berkat kehendak dan ridhonya penulis sebagai praktikan dari praktikum geolistrik program studi Geofisika dapat menyelesaikan laporan ini . Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu jalannya penulisan laporan, khususnya dosen mata kuliah ini dan asisten praktikum. Penulis juga berbesar hati jika para pembaca dan penyimak memberi kritik dan saran pada laporan ini. Sehingga jika suatu saat penulis berkesempatan lagi menulis sebuah laporan, penulis dapat memperbaikinya. Penulis berharap semoga laporan ini dapat digunakan sebagai acuan untuk penelitian yang lebih lanjut. Akhir kata, apabila terdapat kesalahan penulisan dan tata bahasa, penulis mohon maaf.

Malang, 10 Desember 2013

Penulis i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……………………………………………………………….…… i DAFTAR ISI …………………………………………………………………………....… ii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………………….. iii BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ………………………………………………………………….….. 1

1.2

Tujuan ……………………………………………………………………….……... 1

1.3

Manfaat ……………………………………………………………………….……. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………………… 3-7 BAB III METODOLOGI 3.1

Waktu dan Tempat Pelaksanaan …………………………………………….…….... 8

3.2

Peralatan …………………………………………………………………………..... 8

3.3

Proses Akuisisi ……………………………………………………………………... 10

3.3.1

Konfigurasi Dipole-dipole …………………………………………………. 10

3.3.2

Konfigurasi Wenner ……………………………………………………….. 11

3.4

Langkah-Langkah Pengolahan …………….………………………………………. 11

3.4.1

Konfigurasi Dipole-dipole …………………………………………………. 11

3.3.2

Konfigurasi Wenner ……………………………………………………….. 14

3.4.3

Konfigurasi Schlumberger …………………………………………………. 15

BAB IV PEMBAHASAN 4.1

Konfigurasi Dipole-dipole …………………………………………………………. 19

4.2

Konfigurasi Wenner ……………………………………………………………….. 21

4.3

Konfigurasi Schlumberger …………………………………………………………. 22

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan ………………………………………………………………………… 24

5.2

Saran ……………………………………………………………………………….. 24

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………………... 25

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penjalaran arus di dalam bumi ……………………………………..…… 4 Gambar 2.2 Penjalaran arus di permukaan bumi ……………….……………............ 5 Gambar 2.3 Penjalaran 2 arus di dalam bumi …………………………………..……. 5 Gambar 2.4 Konfigurasi dipole-dipole …………………………………………..…….. 7 Gambar 2.5 Contoh Datum point untuk konfigurasi dipole-dipole ……………..…... 7 Gambar 3.1 Lokasi praktikum (Lapangan Rektorat Universitas Brawijaya) .......... 8 Gambar 3.2 Aki ……………………………………………………………….………... 9 Gambar 3.3 Resistivity ……………………………………………………….………… 9 Gambar 3.4 Elektroda …………………………………………………………..……… 9 Gambar 3.5 Palu ………………………………………………………………..………. 9 Gambar 3.6 Kabel ………………………………………………………………..……... 9 Gambar 3.7 Meteran …………………………………………………….……………... 9 Gambar 3.8 Payung ……………………………………………………….……………. 9 Gambar 3.9

Faktor geomtetri konfigurasi dipole-dipole …………………………… 10

Gambar 3.10 Konfigurasi Wenner ………………………………………………….….. 11 Gambar 3.11 Data Konfigurasi Dipole-dipole dalam Microsoft Excel ………………. 12 Gambar 3.12 Format data konfigurasi dipole-dipole ………………………….....….... 13 Gambar 3.13 Tampilan awal Res2dinv konfigurasi dipole-dipole ……………….…… 13 Gambar 3.14 Data konfigurasi Wenner pada Microsoft Excel …………..…..….……. 14 Gambar 3.15 Format data konfigurasi Wenner ……………………………….…..….. 15 Gambar 3.16 Tampilan awal Res2dinv konfigurasi Wenner …………………………. 15 Gambar 3.17 Dialog box pada IPI2WIN ……………………………………………….. 16 Gambar 3.18 Tampilan gambar input dan hasil dari konfigurasi Schlumberger …… 16 Gambar 3.19 Curva dari hasil konfigurasi Schlumberger setelah diatur ……………. 17 Gambar 3.20 Resistivity Section konfigurasi Schlumberger dengan IPI2WIN ……... 17 Gambar 3.21 Tampilan dialog box pada Progress 3.0 ……………………………...…. 18 Gambar 4.1 Format data konfigurasi Dipole-dipole …………………………………. 19 Gambar 4.2 Hasil keluaran konfigurasi dipole-dipole (Res2dinv) …………………... 20 Gambar 4.3 Hasil keluaran konfigurasi Wenner (Res2dinv) ……………………….... 21 Gambar 4.4 Tabel referensi nilai resistivitas batuan …………………………….……... 22 iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Geofisika adalah ilmu yang mempelajari bumi dengan menggunakan metode fisika

dan logika geologi untuk mempelajari struktur bawah permukaan bumi. Dalam pengaplikasiannya metode geofisika dapat menggunakan sumber-sumber pengukuran yang berbeda. Salah satu sumber yang digunakan dapat berupa sumber kelistrikan. Metode yang menggunakan sumber kelistrikan ini salah satunya adalah metode resistivitas. Metode resistivitas adalah salah satu metode aktif geolistrik yang digunakan untuk mengetahui nilai resistivitas dari lapisan atau batuan, sangat berguna untuk mengetahui kemungkinan adanya lapisan akifer, yaitu lapisan batuan yang merupakan lapisan pembawa air. Umumnya lapisan akifer yang dicari adalah yang diapit oleh lapisan batuan kedap air pada bagian bawah dan bagian atas. Geolistrik sendiri dapat digunakan untuk mendeteksi adanya lapisan tambang yang mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya. Selain itu, dapat digunakan juga untuk mengetahui perkiraan kedalaman bedrock untuk fondasi bangunan. Metode Geolistrik juga bisa untuk menduga adanya panas bumi di bawah permukaan. Mengingat besarnya sumber daya alam di Indonesia, rasanya sangat penting untuk memahami tentang metode Geolistrik dan langkah-langkah dalam menggunakan metode ini. Oleh karena itu makalah tentang Geolistrik ini dibuat.

1.2

Tujuan Percobaan ini dilakukan agar praktikan dapat: 1. Memahami prinsip hukum ohm 2. Memahami konsep resistivitas dengan menggunakan konfigurasi Wenner, Schlumberger, dan dipole-dipole

1

3. Memahami cara pengambilan data di lapangan, pengolahan data, dan interpretasi data.

1.3

Manfaat Setelah melakukan percobaan ini diharapkan praktikan dapat memahami konsep

hukum ohm. Selain itu juga agar dapat mengetahui harga resistivitas batuan di tempat percobaan dilaksanakan, dapat mengolah data yang didapatkan di lapangan dengan softwaresoftware geofisika, serta dapat menginterpretasi dari hasil pengolahan data.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Geolistrik merupakan salah satu metode Geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah elektroda arus A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan meyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam. Dengan adanya aliran arus listrik tersebut maka akan menimbulkan tegangan listrik dalam tanah. Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan menggunakan multimeter yang terhubung melalui 2 buah “elektroda tegangan” M dan N yang jaraknya lebih pendek dari jarak elektroda AB. Bila posisi jarak elektroda AB diubah menjadi lebih besar maka tegangan listrik yang terjadi pada elektroda MN ikut berubah sesuai dengan informasi jenis batuan yang ikut terinjeksi arus listrik pada kedalaman yang lebih besar (Broto dan Afifah, 2008).

Arus listrik adalah gerak muatan negatif (elektroda) pada materi dalam proses mengatur diri menuju ke arah kesetimbangan. Peristiwa ini terjadi bila materi mengalami gangguan karena adanya medan listrik. Bila medan listrik arahnya selalu tetap menuju ke satu arah, maka arus listrik yang mengalir akan tetap juga arahnya dan begitu juga dengan sebaliknya. Metode geolistrik mengalirkan arus DC ke dalam bumi dan akan mencatat nilai dari potensial listrik serta akan menghitung nilai dari hambatan jenis dari suatu batuan. Potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial persatuan muatan.

Metode resistivitas memanfaatkan sebuah sifat alami arus listrik di dalam bumi berupa titik arus di dalam bumi yang akan mengalirkan arus ke segala arah dan membentuk suatu permukaan bola dengan titik yang memiliki besar arus yang sama disebut titik equipotensial.

3

Gambar 2. 2

Penjalaran arus di dalam bumi

Besarnya arus listrik yang mengalir di bawah permukaan bumi akan berbanding terbalik dengan luas permukaan. Hal ini dinyatakan dalm bentuk persamaan

Dengan I adalah arus listrik, J adalah rapat arus dan A adalah luas permukaan. Sedangkan, medan listrik adalah gradient dari potensial scalar, dinyatakan melalui persamaan dibawah ini

Dengan demikian didapatkan persamaan

Kita memiliki elektroda berdimensi kecil yang ditanam pada media isotropik homogen. Hal ini sesuai dengan metode mise-d-la-masse dimana elektroda tunggal ditanam di bawah tanah. Rangkaian arus mampu melalui elektroda yang lain pada permukaan, tetapi dalam jarak yang cukup jauh pengaruhnya dapat diabaikan. Dari sistem yang simetri, potensial akan menjadi fungsi dari r saja, di mana r adalah jarak dari elektroda pertama. Dalam kondisi ini digunakan persamaan Laplace dalam koordinat bola yang disederhanakan menjadi

4

Equipotential yang selalu ortogonal terhadap garis aliran arus dengan permukaan bola dan r = konstan. Pada penerapan metode resistivitas titik arus tersebut akan diletakan pada permukaaan bumi seperti gambar di bawah ini

Gambar 2.2 Penjalaran arus di permukaan bumi Jika elektroda titik yang memberikan I ampere terletak pada permukaan bermedium isotropik homogen dan jika udara di atasnya memiliki konduktivitas nol, maka kita memiliki satu kemungkinan atau tiga-titik sistem yang digunakan dalam rancangan resistivitas permukaan

Kemudian karena pada metode geolistrik digunakan 2 buah elektroda arus atau titik arus maka penjalaran arus listrik di permukaan bumi terlihat seperti gambar

Gambar 2.3 Penjalaran 2 arus di dalam bumi

Selanjutnya arus dari kedua elektroda akan melakukan interferensi yang akan tercatat oleh elektroda potensial di titik tersebut. potensial yang disebabkan C1 di PI adalah

Karena arus pada kedua elektroda sama dan berlawanan arah dan potensial, karena C2 di P1 adalah

5

Maka bisa kita peroleh

Akhirnya, dengan adanya sebuah elektroda potensial kedua di P2 kita bisa mengukur perbedaan potensial antara P1 dan P2, yaitu

Pengaturan semacam itu sesuai dengan empat elektroda yang tersebar, ini biasanya digunakan dalam praktik lapangan metode resistivitas. Pada konfigurasi ini garis aliran arus dan equipotentialnya terdistorsi oleh kedekatan elektroda arus kedua C2. Equipotentials dan garis arus ortogonal diperoleh dengan memplot keterkaitannya (Telford, 1990).

Pengukuran menggunakan konfigurasi elektroda Wenner dan Schlumberger dilakukan dengan memindahkan masing-masing elektroda sesuai dengan aturan konfigurasi yang digunakan. Dari pengukuran dapat diperoleh nilai resistivitas semua dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan:

dimana k adalah faktor geometri, untuk konfigurasi Wenner dihitung dengan persamaan: k sedangkan untuk faktor geometri konfigurasi Schlumberger dihitung dengan persamaan:

Pada konfigurasi elektroda Wenner, kedua elektroda arus diletakkan di luar elektroda potensial. Jarak antar elektroda mempunyai jarak yang sama panjang sebesar a. Sedangkan pada konfigurasi elektroda Schlumberger, kedua elektroda aru diletakkan di luar elektroda potensial. Setengah jarak antara 2 elektroda arus sebesar L, sedangkan setengah jarak antara 2 elektroda potensial l(Gokdi, 2012). Pada konfigurasi dipole-dipole, kedua elektroda arus dan elektroda potensial terpisah dengan jarak a. Sedangkan elektroda arus dan elektroda potensial bagian dalam terpisah sejauh na, dengan n adalah bilangan bulat (Waluyo, 2005). Variasi n digunakan untuk 6

mendapatkan berbagai kedalaman tertentu, semakin besar n maka kedalaman yang diperoleh juga semakin besar. Tingkat sensitivitas jangkauan pada konfig da urasi dipole-dipole dipengaruhi oleh besarnya a dan variasi n . Skema konfigurasi dipole-dipole pat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 2.4

Konfigurasi dipole-dipole

Lalu untuk mencari faktor geometri pada konfigurasi elektroda dipole-dipole dapat digunakan persamaan Metode resistivitas imaging juga biasa dikenal sebagai resistivitas mapping-sounding. Hal ini terjadi karena pada metode ini bertujuan untuk mempelajari variasi resistivitas di bawah permukaan bumi secara vertical maupun secara horizontal. Metode resistivitas imaging yang terkenal adalah metode resistivitas konfigurasi Dipole-dipole, Wenner, Pole-dipole, dan Pole-pole (Andriyani, 2010).

Datum point atau titik pengukuran di bawah permukaan lintasan pengukuran merupakan titik tengah dari total spasi elektroda arus dan tegangan. Besarnya nilai datum point dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut:

dimana, D = Datum point C1 = Jarak titik 0 dengan elektroda C1 P1 = Jarak titik 0 dengan elektroda P1

Gambar 2.5 Contoh Datum point untuk konfigurasi dipole-dipole (Prastiawan, 2007). 7

BAB III METODOLOGI

3.1

Waktu dan Tempat Pelaksanaan Praktikum ini dilaksanakan tiga kali. Pertemuan pertama pada hari Kamis, 14

November 2013 pukul 07.00 WIB yang bertempat di Lapangan Rektorat Universitas Brawijaya hanya dilakukan briefing tentang apa saja yang harus dipersiapkan ketika praktikum. Pertemuan kedua pada hari Kamis, 21 November 2013 di Lapangan Rektorat Universitas Brawijaya dengan koordinat S = 07 o57' 09,96" E = 1120 36' 50,97" pada pukul 07.00 -10.30 WIB dilakukan percobaan dengan konfigurasi dipole-dipole dan Wenner. Pertemuan ketiga pada hari Kamis, 5 November 2013 di Gedung Rektorat Universitas Brawijaya pukul 07.00-09.00 WIB membahas dan melakukan processing data dari data yang didapatkan dari hasil praktikum.

Gambar 3.1 Lokasi praktikum (Lapangan Rektorat Universitas Brawijaya) 3.2

Peralatan Pada praktikum ini peralatan yang digunakan ada , yaitu aki, resistivitymeter,

elektroda, palu, kabel penghubungkan (roll), meteran, dan payung. Aki digunakan sebagai sumber tegangan DC. Resistivitymeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui nilai resistivitas lapisan atau batuan. Elektroda digunakan sebagai elektroda arus dan elektroda potensial, sebagai elektroda arus digunakan untuk menginjeksi arus ke dalam bumi dan sebagai elektroda potensial digunakan untuk membaca beda potensialnya. Palu digunakan untuk menancapkan elektroda ke tanah. Kabel penghubung digunakan untuk menghubungkan 8

elektroda dan resistivitymeter. Meteran digunakan untuk menentukan jarak elektroda sesuai konfigurasi yang digunakan. Payung digunakan untuk menutupi resistivitymeter dari sinar matahari agar angka yang terbaca oleh alat dapat terlihat dengan jelas. Berikut gambar dari peralatan yang digunakan.

Gambar 3.2 Aki

Gambar 3.3 Resistivity

meter

Gambar 3.4 Elektroda

Gambar 3.5 Palu

Gambar 3.6 Kabel

Gambar 3.7 meteran

Gambar 3.8 Payung 9

3.3

Proses Akuisisi

3.3.1

Konfigurasi Dipole-dipole Pada praktikum dengan metode geoilistrik ini digunakan konfigurasi dipole-dipole,

dengan langkah kerja yakni, disiapkan peralatan seperti yang dijelaskan diatas. Kemudian dipasangkan meteran pada daerah yang akan digunakan yaitu lapangan Rektorat Universitas Brawijaya untuk eksperimen kemudian dipatok setiap ujungnya. Setelah itu dipasang elektroda arus C1, C2 dan elektroda potensial P1, P2 seperti gambar berikut ini:

Gambar 3.9

Faktor geomtetri konfigurasi dipole-dipole

Pada praktikum ini digunakan spasi (a) sepanjang 5 meter dengan bentang panjang lapangan 50 meter dengan jumlah n sampai dengan 7. Untuk n=1 dengan 9 titik, n=2 dengan 8 titik, n=3 dengan 7 titik, n=4 dengan 6 titik5 dengan 5 titik, n=6 dengan 4 titikdan n=7 dengan 3 titik. Jarak antara kedua elektroda arus sama dengan jarak antara kedua elektroda potensial yakni sebesar a= 5 meter. Dan jarak antara c1,p1 = n dikali a ,dengan n sebagai faktor pengali (n=1,2,3,4,5,...) kemudian untuk pengukuran berikutnya elektroda arus tetap dan elektroda potensial dipindahkan dengan variasi nilai n yang ditentukan. Setiap perpindahan elektroda yang ada nilai resistivitas dari masing-masing elektroda dicatat. Setelah n=1 selesai diperoleh datanya Pengukuran kedua posisi C2 dan C1 tetap pada posisi semula tetapi berubah faktor geometrinya ( n ) yaitu 2 (dua) sehingga posisi P1 menjadi 15 m, sedangkan P2 berada pada posisi 20 m ( n = 2) berarti jarak antara C1 dan P1adalah 2 x 5 m sama dengan 10 m. Begitu seterusnya sampai posisi simetris pada akhir pengukuran dalam bentangan yang telah ditentukan (50 m). Pengukuran dilakukan sampai pengukuran dengan n = 7, dengan posisi C2 pada 0 m, elektroda C1 pada posisi 5 m, elektroda P1 pada posisi 10 m P2 pada posisi 15 m, seterusnya sampai posisi semetris terakhir, yaitu posisi C2 30 m, C1 pada 35 m, P1 pada 45m, dan P2 padaposisi 50 m.Pengukuran selanjutnya dilanjutkan untuk lintasan 2 dan 3, dengan konfigurasi yang sama ( dipole-dipole ) dan jarak yang sama ( sesuai nomer 1,2,3 ) sampai dengan n=7.

10

3.3.2

Konfigurasi Wenner

Pada praktikum ini digunakan metode geolistrik dengan konfigurasi wenner, tepatnya konfigurasi wenner alpha dengan langkah kerja sebagai berikut,dengan peralatan seperti yang tertera diatas. Kemudian meteran dipasang pada daerah yang akan digunakan untuk eksperimen kemudian dipatok setiap ujungnya. Setelah itu dipasang elektroda arus C1,C2 dan elektroda potensial P1,P2 dengan spasi a=3 meter, luas lapangan yang akan disurvei sepanjang 50 meter dan jumlah n=5. Untuk n=1 ada 16 titik, n=2 ada 13 titik, n=3 ada 10 titik, n=4 ada 7 titikdan n=5 ada 4 titik. Seperti gambar berikut ini:

Gambar 3.10 Konfigurasi Wenner 3.4

Langkah-Langkah Pengolahan

3.4.1

Konfigurasi dipole-dipole Tahapan awal yang dilakukan ialah disusun letak elektroda arus (C) dan potensialnya

(V). kemudian dilakukan pembacaan nilai resistivitasnya melalui resistivity meter. Ketikan dilakukan perpindahan elektoda yaitu semua elektrodanya digeser dengan spasi 3m antar elektroda satu dan elektroda lainnya. Begitu seterusnya sampai mencapai datum (n) yang ke 5. Selanjutnya, ketika data resistivitas semua telah di dapatkan, maka dapat di lakukan pengolahan data untuk dimasukkan ke dalam software untuk dilakukan interpretasi. Software yang di pergunakan adalah “RES2DINV”. Tetapi sebelum itu datanya terlebih dahulu di olah pada “Microsoft Exel” dan “data.txt” agar dapat di terjemahkan pada software RES2DINV. Berikut ialah langkah-langkah pngolahan datanya: 11

Pertama, data yang diperoleh dari hasil akuisisi adalah datum, spasi, lapisan, arus, dan tahanan jenis. Namun karena pada pengolahan menggunakan Res2dinv diperlukan data datum, spasi, dan rho (ρ), maka data yang ada perlu diolah terlebih dahulu. Langkah pertama yang dilakukan untuk mengolah data agar dapat dimasukkan ke dalam Res2dinv adalah memasukkan data ke dalam Microsoft Excel dan telah di masukkan nilai K dan rho (ρ).

Gambar 3.11 Data Konfigurasi Dipole-dipole dalam Microsoft Excel

Setelah itu buka jendela Excel yang baru dan copy-paste data yang akan dimasukkan ke dalam Res2dinv (datum, spasi, dan rho). Pada 6 baris pertama kolom datum, secara berurut dicantumkan nama konvigurasi yang digunakan, spasi yang digunakan, nomor jenis konfigurasi, lalu angka 1 da...