METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER PDF

Preview

Summary

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2 METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER Ridwan Setiawan (1127030058) Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung Tahun 2014 Email: [email protected] ABSTRAK Secara kasat mata, untuk mengetahui kondisi di...

Description

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER Ridwan Setiawan (1127030058) Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung Tahun 2014 Email: [email protected]

ABSTRAK

Secara kasat mata, untuk mengetahui kondisi di dalam bumi itu sulit sekali. Karena itu untuk mengetahuinya ada beberapa cara, dianataranya yaitu menggunakan metode geolistrik. Salah satu metode geolistrik adalah metode tahanan jenis. Dengan mengetahui nilai tahanan jenis (resistivitas) di bawah permukaan bumi, maka dapat ditentukan banyaknya lapisan penyusun dan jenis material penyusun. Metode resistivitas yang digunakan adalah konfigurasi Wenner. Arus diinjeksikan ke permukaan bawah bumi, kemudian diukur nilai beda potensial listrik dan arus listrik. Sehingga dapat diperoleh nilai resistivitas di bawah permukaan bumi. Data yang telah diperoleh diinversi oleh software RES2DINV. Hasil interpretasi menunjukkan bahwa pada litologi lapangan pertamina terdiri dari lapisan tanah liat berpasir, dengan kedalaman 1-5 m. Dengan 7 kali iterasi data geolistrik yang asli dinterpretasikan sehingga menghasilkan nilai error sebesar 47,6%. Lapisan yang paling mendominasi adalah batu pasir dengan nilai resistivitas antara 350-720 Ωm. Semakin dalam permukaan maka semakin kecil nilai resitivitasnya dan semakin renggang jarak antar elektroda maka semakin dalam permukaan yang dapat diukur resistivitasnya.

Kata kunci : Geolistrik, resistivitas, Wenner, RES2DINV.

Ridwan Setiawan 1

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

geolistrik tahanan jenis konfigurasi

1. Dasar Teori Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya bagaiman

di

cara

dalam

bumi

dan

mendeteksinya

di

permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara

wenner dan Mengetahui sebaran nilai resistivitas lokasi penelitian. Sehingga Eksperimen

geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetotelluric, IP (Induced (tahanan

Polarization), jenis)

dan

resistivitas

lain-lain.

Pada

eksperimen ini akan dibahas khusus tentang metode geolistrik tahanan jenis. Pada metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus. Kemudian beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang

berbeda

kemudian

dapat

diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan dibawah titik ukur (sounding point). Eksperimen ini bertujuan Memahami prinsip dasar

cukup

penting

dilakukan, karena dapat memberikan suatu gambaran mengenai tahanan jenis tanah, kedalaman tanah, serta nilai resistivitas batuan yang terkandung di dalamnya. Metode

alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metode

ini

geolistrik

resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah

resistor.

Metode

geolistrik

resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari jenis metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode

resistivitas

umumnya

digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda

Ridwan Setiawan 2

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

potensial. Dari hasil pengukuran arus dan

beda

potensial

diperoleh variasi

listrik,

dapat

harga resistivitas

listrik pada lapisan di bawah titik ukur. Ilustrasi garis ekipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 2 : Konfigurasi Wenner C1 dan C2 adalah elektrodeelektrode

arus,

elektrode-elektrode

potensial, a adalahspasi elektrode, n adalah Gambar 1. Pola aliran arus dan bidang ekipotensial Semakin besar jarak antar elektroda menyebabkan makin dalam tanah yang dapat diukur. Ada beberapa konfigurasi untuk tahanan jenis dalam melakukan akuisisi data. Salah satunya adalah dengan menggunakan konfigurasi Wenner. Konfigurasi

perbandingan

jarak

antara

elektrode C1 dan P1 dengan spasi ‘a’ , L adalah bentangan maksimum. Dasar

metoda

tahanan

jenis

adalah hukum Ohm yang pertama kali dicetuskan oleh George Simon Ohm. Dia menformulasikan hubungan antara tegangan dengan arus listrik pada tegangan jepit. Untuk media terbatas (selinder,balok) berlaku :

Wenner ditunjukkan:

𝑅=

∆𝑉 𝐼

dengan: R = tahanan listrik dalam Ohm ΔV = beda potensial dalam Volt I = besar arus listrik dalam Ampere

Ridwan Setiawan 3

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Pada balok atau selinder yang homogen maka besar tahanan listrik (Gambar 2.1)

Dengan V : potensial

adalah :

I : arus listrik (ampere)

𝜌𝐿 𝑅= 𝐴

𝜌: tahanan-jenis batuan (ohm meter)

dengan:

r : jarak antara satu titik dengan

L = panjang silinder dalam (m)

sumber (meter)

A = satuan luas penampang dalam (𝑚2 ) ρ = tahanan jenis spesifik dalam Ohm

Pada metoda Eksplorasi Tahanan jenis ada beberapa konfigurasi elektrode atau

susunan

elektrode

arus

dan

potensial yang digunakan. Perbedaan letak elektrode potensial (M-N) dari letak

elektrode

arus

(A-B)

akan

mempengaruhi besar medan listrik yang

Gambar 3 : Model Silinder

diukur. Besar faktor oleh perbedaan Bila arus tunggal I diinjeksikan ke dalam bumi yang homogen isotropik (Gambar 3) dan permukaan yang dilalui arus I merupakan ruang setengah bola (2π𝑟 2 ),

akibat letak titik pengamatan disebut Faktor Geometri (K). Faktor geometri untuk konfigurasi Wenner adalah : 𝐾 = 2𝜋𝑎

maka potensial V di suatu titik yang berjarak r dari sumber arus tunggal

a. Alat dan Bahan

berdasarkan persamaan (2.2) adalah :

𝑅=

Spesifikasi yang dibutuhkan dalam

𝜌𝐿 𝐴

melakukan eksperimen ini adalah:

Dengan A = 2𝜋𝑟 2 & 𝐿 = 𝑟, maka:

𝜌 𝑅= 2𝜋𝑟 Dimana 𝑅 =

2. Metode Percobaan

1) Set Alat Geolistrik

5) Konektor

2) 12 Elektroda

6) 2 Multimeter

3) 1 Accu Mobil

7) Software Res2dinv

4) 4 Set Kabel 100 m

8) Meteran

𝑉 𝐼

sehingga : 𝐼𝜌 𝑉= 2𝜋𝑟

Atau

𝜌 = 2𝜋𝑟

𝑉 𝐼 Ridwan Setiawan 4

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

permukaan bumi serta lapisan-

b. Prosedur Percobaan Eksperimen dilakukan di lapangan pertamina. Langkah-langkah yang

lapisan

batuan

apa

saja

yang

terkandung di dalamnya.

harus dilakukan yaitu: alat disusun seperti pada gambar 2, kemudian elektroda

disusun

dengan

3. Data dan Pembahasan A. Data Pengamatan

konfigurasi Wenner. Setelah itu jarak elektroda diatur dengan spasi 5 m untuk setiap elektroda. Sumber

data yang diambil dalam percobaan ini yaitu :

tegangan dihubungkan dengan Alat.

n adalah jarak antar elektroda

Arus dan tegangan di injeksikan dan

A dan B Adalah perbedaan letak

hasilnya

elektrode arus.

dicatat

dalam

tabel.

Langkah tersebut diulang untuk nilai spasi (n)=10 m dan 15 m.

M, N adalah Perbedaan letak elektrode potensial.

Setelah mendapatkan data sebanyak 21, hasil akhir dari perhitungan

V adalah tegangan yang dihasilkan.

dimasukkan ke dalam software

I adalah arus yang dihasipkan.

RES2DINV untuk menggambarkan nilai resistivitas yang ada didalam

Ridwan Setiawan 5

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

B. Pembahasan

Jarak lintasan A dan B adalah 65 meter dengan spasi tiap elektroda sebesar 5 m, 10 m, dan 15 m. 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

Gambar 3. Output dari software

data tahanan jenis semu diolah dengan

RES2DINV

menggunakan software RES2DINV. Hasil pengolahan data tersebut berupa distribusi tahanan jenis sebenarnya terhadap

penampang

melintang

di

bawah permukaan tanah. Berdasarkan penampang

geolistrik

diketahui

kedalaman

lapisan

tanah

mengandung

ini dan

yang pasir

dapat struktur potensial

berdasarkan

perbedaan nilai tahanan jenis yang divisualisasikan oleh warna tertentu.

Berdasarkan pengolahan data software RES2DINV diperoleh nilai errornya sebesar 47,6% dengan 7 kali iterasi. Untuk hasil dari interpretasi kualitatif daerah tersebut terdiri dari beberapa

jenis

batuan

diantaranya

berupa batuan sedimen (batu pasir, marls, lempung, Aluvium dan pasir, basalt, graphite) batuan beku dan metamorf (Tufa, tufaan, kelompok lava). Maka

secara

kuantitatif

penampang melintang hasil olahan data (gambar 5) dapat di interpretasikan sebagai berikut. Untuk nilai resistivitas batuan bernilai 350-725 Ωm dengan warna

biru

tua,

biru

sampai

pada

kedalaman berkisar 1-5m diasumsikan sebagai batu pasir

(tabel resistivitas

Ridwan Setiawan 6

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

batuan Roy,1984), batu pasir ini berupa

dalam tanah. Serta arus yang terbaca

campuran antara lapukan batuan dengan

pada multimeter tidak stabil.

pasir, pada kedalaman 1-3m berupa daerah lapukan batuan, kemudian pada

4. Kesimpulan

daerah warna biru muda, biru benhur dengan nilai resistivitas

Hasil

dari

eksperimen

tentang metode geolistrik dengan

batuan berkisar 1503 Ωm diasumsikan

konfigurasi

sebagai pasir (tabel resistivitas batuan

disimpulkan

Roy,1984), untuk warna hijau, hijau

geologi batuan di lokasi penelitian

muda, hijau cerah, hijau abu-abu

didominasi oleh batu pasir. Hal ini

dengan

nilai

Wenner bahwa

dapat :

Secara

dilihat dari hasil eksperimen yang

resistivitas batuan berkisar 3115 Ωm -

dilakukan dengan

6457 Ωm diasumsilkan juga sebagai

konfigurasi wenner. Dari hasil

kerikil kering, pada kedalaman 5 m-10

inversi

m (tabel resistivitas batuan Roy,1984),

menunjukkan

pada nilai resistivitas batuan berkisar

resistivitas

13382 Ωm dengan warna kuning, coklat

terbaca

menggunakan

software

RES2DINV

bahwa

yang masih

nilai

batuan

yang

besar.

Nilai

diasumsikan sebagai basal (

resisistivitas bergantung terhadap

tabel resistivitas batuan Loke,2006) dan

jenis batuan atau material yang

warna merah, orange

yang

berada di bawah permukaan bumi.

berkisar

Semakin dalam permukaan berarti

memiliki

nilai

resistivitas

sekitar 27738 Ωm diasumsikan sebagai

nilai resistivitasnya semakin kecil.

batuan granit, sedangkan pada warna merah,

merah

hati,

ungu

DAFTAR PUSTAKA

dengan nilai resistivitas berkisar

57491

sebagai

batuan

Ωm

diasumsikan

aglomerat

( tabel

resistivitas batuan Suyono,1978)

cukup

besar,

dipengaruhi

oleh

beberapa

hal

itu

faktor,

diantanya penentuan jarak dan spasi yang

kurang

variatif

dan

 Halliday

Resnick.1991.

Fundamental of Physics (edisi

Nilai error yang dihasilkan dari eksperimen

 Modul eksperimen fisika 2.

ke-8).  Sinurhasanah.2012.Metode Tahanan

Jenis

Konfigurasi

Wenner . Availablefrom:

kurang

dalamnya elektoda yang ditancapkan ke

Ridwan Setiawan 7

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

(http://ejournal. Sinu_uneh.yahoo.co.id) [Diakses pada 10 Oktober 2014].  Loke, M.H. 2004. Tutorial : 2-D and 3-D Electrical Imaging Surveys.

Ridwan Setiawan 8...