Download - 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
BAB I
PENDAHULUAN
1. LATAR BELAKANG
Metode Geolistrik tahanan jenis atau resistivity adalah salah satu metode dalam geofisika
yang memanfaatkan sifat kelistrikan batuan. Metode ini digunakan untuk ekplorasi mineral (bijih
sulfida), sumber air (akuiver), penentuan kedalaman lapisan overburden batubara, penelitian
panas bumi.
Metode ini dilakukan dengan cara mengirim arus dan mengukur tegangan atau potensial
yang terbaca dipermukaan, sehingga diperoleh resistivitas atau tahanan jenis antar lapisan batuan
dibawah permukaan bumi, dan juga ketebalan masing-masing lapisan batuan tersebut. Dari harga
tahanan jenisnya dipakai sebagai dasar penafsiran litologi batuan yang terdapat pada lapisan
tersebut.
Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan
diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar.
Ketiga sifat aliran listrrik tersebut tidak dapat dibedakan satu terhadap ynag lainnya
hanya dari pengukuran geolistrik saja, tetapi harus dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap
sample batuannya.
2. MAKSUD DAN TUJUAN
Geolistrik bertujuan untuk mengetahui formasi yang bersifat konduktif dalam bumi,
sehingga dapat dimanfaatkan untuk pencarian mineral, geothermal, keairan (air tanah) yang
diperkirakan prospek. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui nilai resistivitas tiap
satuan batuan dan kondisi geologi di bawah permukaan yang bersifat konduktif maupun resistif
pada daerah yang diperkirakan potensial dengan mendeteksi perbedaan resistivitas batuan daerah
tersebut.
1 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
BAB II
DASAR TEORI
Metode geolistrik yaitu salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik
di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Prinsip dasar metode
geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan diperoleh dengan mengukur
beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar.
……………(2-1)
dimana R adalah hambatan (tahanan) dalam satuan ohm, V beda potensial dan I adalah arus
Ampere yang dilewatkan.
Oleh karena medium dibawah permukaan bumi tidak homogen (sejenis), maka terdapat
pengertian hambatan jenis (resistivitas/ ) yang bergantung dari pemasangan elektrode arus dan
potensialatau faktor konfigurasi (k), selain tegangan yang terbaca (V) dan arus yang dikirimkan
(I).
……………(2-2)
Metode Resistivity merupakan salah satu bagian dari metode geolistrik yang mengukuR
parameter Resistivitas (tahanan Jenis) batuan di bawah permukaan bumi.
Resistivitas : Kemampuan suatu medium untuk menghambat arus listrik yang
melaluinya bergantung dari sifat dan geometri medium tersebut.
Konduktivitas : Kemampuan suatu medium/batuan untuk menghantrkan arus listrik
yang melaluinya.
Pelaksanaan metode resistivity adalah dengan mengirimkan arus dan mengukur potensial,
dengan jarak elektrode arus dan potensial yang divariasikan. Dengan demikian diperoleh harga
restivitas atau tahanan jenis untuk setiap jarak elektrtode arus dan potensial yang besarnya
tertentu.
2 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Gambar (2.1) : Skema prinsip metode Resistivity, C1-C2: elekrode arus
dan P1-P2 : elektrode potensial.
Dengan mengeplotkan data tahanan jenis terhadap kjarak elektrode arus, maka diperoleh
kurva yang melukiskan hubungan fungsional antara jarak elektrode arus (spasi) dan tahanan
jenis. Kurva ini kemudian dioleh secara kurva matching dengan menggunakan kurvakurva utama
(master curve) dan bantu (auxilliary curve). Dari sini akan diperoleh jumlah, ketebalan dan
harga tahanan jenis untuk masing-masing lapisan bawah permukaan bumi. Alaupun metode ini
dapat dipergunakan untuk menafsirkan setiap daerah yang dibawahnya mempunyai kontras
tahanan jenis, tetapi karena keterbatasan dari metode ini maka penggunaannya terbatas hanya
pada struktur bawah permukaan yang mempunyai perlapisan horisontal dan struktur lain dengan
geometeri yang sederhana, misanya : bola, pipa, dike dan lain-lain.
MEDAN POTENSIAL LISTRIK.
Yang menjadi dasar teori metode resistivity adalah teori potensial. Jika arus kontinyu
melalui suatu medium homogen, maka akan terjadi medan listrik yang memenuhi persamaan :
…………… (2-3)
dimana J adalah densitas arus, E medan listrtik dan adalah kondukvitas medium
(mhos/m).
Potensial merupakan besaran skalar dari medan listrik. Hubungan antara medan listrik dan
potensialnya adalah sebagai berikut :
…………… (2-4)
Dengan mengkombinasikan pers.(2-4) diperoleh densitas arus sebesar :
3 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
I
VVV
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
…………… (2-5)
Oleh karena muatan itu kekal, maka didalam luasan volume tertutup (A) berlaku :
…………… (2-6a)
Menurut teorema Gauss, integral volum dari divergensi rapat arus yang tersebar pada daerah
tertentu sama dengan jumlah total muatan yang dibatasinya, maka persamaan diatas dapat
dituliskan sebagai berikut :
……………(2-6b)
Oleh karena dV tidak sama dengan nol, maka divergensi rapat arusnya harus sama dengan nol.
……………(2-6c)
Artinya arus yang masuk kedalam elemen volum (dV) sama dengan arus yang keluar, maka
dengan kondisi volum dV tidak ada sumber arus atau lubuk arus.
……………(2-6d)
Sehingga pada potensial listrtik berlaku :
………………(2-7)
Dengan memasukkan sarat batas sebagai berikut :
……………(2-8a)
Indek (1) dan (2) menunjukkan keadaan 1 dan 2. Dari hal tersebut, maka keadaan medan
listriknya adalah :
………………(2-8b)
Persamaan (2-8a) dan (2-8b) merupakan kondisi batas (boundary condition) yang harus
dimasukkan dalam persamaan Laplace, untuk memperoleh besarnya potensial pada kondisi arus
yang tertentu.
4 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Elektroda arus tunggal pada kedalaman.
Dalam koordinat ruang, potensial hanya merupakan fungsi r, sehingga persamaan Laplace dalam
ordinat bola adalah :
………………(2-9)
Dengan mengalikan r2 dan mengintegralkan, maka diperoleh :
……………(2-10a)
Dengan mengintegralkan lagi persamaan diatas diperoleh :
…………(2-10b)
dengan A dan B adalah konstanta hasil integrasi. Untuk r~, V=0, sehingga didapat B=0.
Untuk memperoleh potensial V, maka arus yang melewati secara radial kesemua arah dari titik
elektroda sama dengan arus total yang melewati permukaan bola :
…………(2-10c)
dimana resistivitas = seperkonduktivitas.
Dengan memasukkan pers.(2-10c) dalam (2-10b), maka potensial listriknya :
……………(2-11)
atau ……………(2-12)
dimana = resistivitas atau hambatan jenis, V potensial dan I adalah arusnya.
Elektroda arus tunggal dipermukaan.
5 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Jika arus searah yang dikirim melalui elektroda arus terletak dipermukaan medium yang
homogen dan isotrop, untuk mencari potensial, maka sumber arus harus dipandang sebagai titik
arus (gambar 2-3).
Dengan melihat lagi pers.(2-10b) kondisi batas untuk elektroda arus tunggal dipermukaan adalah
V=0 untuk r ~, sehingga B=0 dan dV/dz=0 pada z=0 ( udara=0). Maka diperoleh :
; pada z=0 ……………………(2-13)
dimana
Arus yang melewati luasan ½ bola (bawah permukaan merupakan luasan ½ bola) adalah :
………………(2-14)
Maka potensial elektrroda dipermukaan medium homogen adalah :
………………(2-15)
Tahanan jenis atau resistivitasnya dapat ditulis sebagai berikut :
………………(2-16)
Elektroda arus ganda dipermukaan.
6 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Jika elektrroda kedua tidak terletak jauh tak berhingga, tetapi pada jarak yang berhingga,
maka elektroda arus yang kedua ini akan memberikan sumbangan pada potensial yang terjadi.
I
V
C1 P1 P2 C2
r1 r2
r3 r4
Gambar (2-4) : Dua elektoda arus dan potensial terletak dipermukaan tanah
homogen isotrop dengan tahanan jenis .
Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C1 adalah :
; dimana ………………(2-17a)
Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C2 adalah :
; dimana ………………(2-17b)
Jika arus pada kedua elektroda tersebut sama tetapi arahnya berlawanan, maka potensial dititik P1
adalah :
………………(2-18a)
Beda potensial dititik P2 (dengan cara yang sama) adalah :
……………(2-18b)
Sehingga beda potensial antara titik P1 dan P2 :
…………(2-18c)
Elektroda arus tunggal dipermukaan tanah yang berlapis.
7 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
VV
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Jika medium mempunyai lapisan mendatar yang pada setiap lapisannya adalah homogen
isotrop, maka dengan adanya lapisan ini seolah-olah terjadi pencerminan titik arus terhadap
bidang batas. Batas (boundary) terletak pada batas lapisan itu sendiri.
Titik arus C1 mempunyai bayangan C1’ pada kedalaman 2z dibawah permukaan.
Bayangan ini seolah-olah dicerminkan dari batas lapisan pertama. Kemudian dicerminkan
terhadap permukaan lagi, sehingga memberikan bayangan C1’’ dengan jarak 2z diatas C1.
Bayangan kedua ini dicerminkan oleh batas lapisan pertama pada titik C1’’’ pada kedalaman 4z
dibawah permukaan, dan seterusnya.
Potensial di P1 yang diakibatkan oleh C1’ :
…………(2-19a)
dimana k = koefisien transmisi
r = jarak C1 terhadap P1
r1 = jarak C1’ terhadap P1
= resistivitas/tahanan jenis pada medium 1
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’ :
……………(2-19b)
dimana ka adalah koefisien transmisi udara ~1
Maka potensial di P yang diakibatkan oleh pencerminan pertama (C1’ dan C1”) adalah :
…………(2-19c)
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’’ :
………………(2-19d)
Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’”” :
…………(2-19e)
8 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Sehingga potensial dititik P yang disebabkan oleh pencerminan kedua :
………………(2-19f)
Dan seterusnya, sehingga potensial dititik P1 merupakan jumlahan dari seluruh pencerminan
tersebut dan dapat dituliskan sebagai berikut :
………………(2-20)
dimana :
…..
KONFIGURASI ELEKTRODA
Konfigurasi ( array ) adalah tatanan atau susunan elektroda dalam metode geolistrik.Konfigurasi dalam metode geolistrik terdiri dari :
1. Konfigurasi Wenner2. Konfigurasi Schlumberger3. Konfigurasi wenner-schlumberger4. Konfigurasi pole-dipole5. Konfigurasi dipole-pole6. Konfigurasi pole-pole7. Konfigurasi Dipole-dipole
FUNGSI FAKTOR GEOMETRI
• Normalisasi arus yang masuk kedalam bumi• Faktor pengali arus dan respon potensial terhadap kedalaman
Arus yang masuk kedalam bumi dalam bentuk radial (konsep arus ½ bola) semakin jauh
dari sumber listrik maka energi akan melemah, maka untuk panjang lintasan yang semakin
besar(Kedalaman yang didapat juga besar) maka untuk menstbailkan nilai tersebut harus
dikali dengan faktor geometri yang berbeda untuk maing-masing konfigurasi elektroda.
9 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
PEMASANGAN ELEKTRODA.
Seperti telah diterangkan didepan bahwa resistivitas yang diperoleh amat bergantung
pada cara pemasangan elektroda arus dan potensial.
Dalam metode geolistrrik tahanan jenis ada beberapa cara pemasangan elektrtode atau
konfigutrasi elektroda. Konfigurasi ini bergantung pada letak elektroda arus dan potensial.
Hubungan antara beda potensial, tahanan jenis seperti pada pers.(2-18c) atau dapat ditulis
sebagai berikut :
……………(2-22a)
……………(2-22b)
Atau ……………(2-23a)
dimana k = faktor konfigurasi
r1= jarak C1P1 ; r3= jarak C1P2
r1= jarak C2P1=P1C2 ; r4= jarak C2P2
……………(2-23b)
10 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Pemasangan Elektroda Dipole-dipole.
Susunan elektrode dipole-dipole jika elekrode arus dan elektrode potensial dipisahkan
oleh jarak na, dimana a adalah spasi atau jarak masing-masing kaki elektrode tersebut.
Gambar (2.8a) : Pemasangan elektrode cara Dipole-dipole.
KELEMAHAN
1. Survey Dipole-dipole mebutuhkan waktu yang relative lama.
2. Kedalaman maksimal yang masih bisa di tafsir dengan baik <100 m
3. Kurang sensitif digunakan untuk target yang berlapis
KELEBIHAN
• 1. Sensitivitas konfigurasi dipole-dipole baik secara vertikal dan horisontal (lateral)
• 2. baik digunakan untuk target berupa intrusi, urat (vein) kuarsa
INTERPTERASI DAN APLIKASI
1. IDENTIFIKASI LAPISAN BATUBARA2. PENCARIAN PAGAR CANDI3. ENERGI PANAS BUMI
11 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
V IVV
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
4. EKSPLORASI MINERAL SULFIDA5. PENAFSIRAN STRUKTUR GEOLOGI6. INTRUSI7. PILLOW LAVA
Survey Mapping Konfigurasi Dipole-Dipole
Plot Point Konfigurasi Dipole-Dipole
Untuk memperoleh faktor konfigurasi pemasangan elektrode dipole-dipole dengan
memasukkan :
C1P1 = a+na = a(n+1) ; C1P2 = na
C2P1 = a+na+a = a(n+2) ; C2P2 = na+a = a(n+1)
Dalam persamaan (2-23b), sehingga diperoleh harga :12 NAMA : NABELLA NURUL FITRI
NIM 111.100.034PLUG 4
Keterangan :
• = titik ukur
I = kuat arus
a = spasi
V = tegangan
n ,n = penetrasi kedalaman
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
……………………(2-28a)
Jadi untuk pemasangan elektrode dipole-dipole (doble pole) diperoleh hubungan antara
resistivitas, beda potensial dan arus adalah sebagai berikut :
……………………(2-29a)
Jika C2 diletakkan di ~, maka cara ini disebut susunan elektrode pole-dipole.
Gambar (2.8b) : Pemasangan elektrode cara Pole-dipole.
Untuk memperoleh faktor konfigurasinya, maka harus memasukkan harga-harga
C1P1 = a+na = a(n+1) ; C1P2 = na
C2P1 = ~ ; C2P2 = ~
Kedalam persamaan (2-23b), maka akan diperoleh :
13 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
V I
C2 ~
VV
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
………………(2-28b)
Sehingga hubungan resistivitas, beda potensial dan arus pada susunan elektrode pole-dipole
adalah :
………………(2-29b)
Satu lagi konfigurasi yang masuk dalam susunan elektrode ini adalah Pole-pole. Pole-pole ini
sama dengan susunan pole-dipole tetapi P2 diletakkan di takberhingga (~).
Gambar (2.8c) : Pemasangan elektrode cara Pole-pole.
Untuk memperoleh faktor konfigurasi pole-pole, maka harus memasukkan harga-harga kedalam
persamaan (2-23b) :
C1P1 = na ; C1P2 = ~
C2P1 = ~ ; C2P2 = ~
Sehingga diperoleh :
………………(2-28c)
Hubungan resistivitas, beda potensial dan arus pada susunan elektrode pole-pole adalah :
………………(2-29c)
METODOLOGI PENELITIAN
Secara umum, survei geolistrik dapat diberikan dalam diagram alir berikut :
14 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
V I
P2 ~ C2 ~
VV
Informasi GeologiInformasi Geologi MULAIMULAIStudi LiteraturStudi Literatur
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012
Gambar 4. Diagram Alir Survey Geolistrik
15 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4
Pengambilan Data
(V dan I)
Pengambilan Data
(V dan I)
Penentuan Lintasan / Posisi Titik Ukur
Penentuan Lintasan / Posisi Titik Ukur
KesimpulanKesimpulan
Pengolahan Data
(R, K, Rho, softwr.Res2dinv)
Pengolahan Data
(R, K, Rho, softwr.Res2dinv)
Interpretasi Interpretasi
SelesaiSelesai