Sifat Kelistrikan Batuan

Potensial ListrikResistivitas / Konduktivitas ListrikKonstanta Dielektrik

Pengantar Ada tiga sifat kelistrikan batuan yang sangat signifikan

dalam kaitannya dengan metode geolistrik, yaitu

1. Potensial listrik alamiah

2. Konduktivitas atau resistivitas listrik

3. Konstanta dielektrik Diantara ketiga sifat tersebut, resistivitas listrik

mempunyai peranan yang sangat penting dibandingkan sifat yang lain.

Sifat-sifat inilah yang akan dideteksi menggunakan metode geolistrik untuk mengetahui perlapisan batuan di bawah permukaan.

Potensial Listrik Alamiah

Potensial listrik alamiah adalah potensial yang terjadi secara spontan dalam lapisan batuan tanpa diberikan sumber buatan dari luar.

Ada dua mekanisme terjadinya potensial ini, yaitu

1. Secara mekanis :

- Potensial elektrokinetik

2. Secara kimiawi :

- Potensial difusi (liquid – junctions)

- Potensial shale (Nernst)

- Potensial mineralisasi

Potensial Elektrokinetik (streaming) Potensial ini terjadi apabila suatu larutan yang mempunyai

resisitivitas ρ dan viskositasnya η dipaksa melewati suatu kapiler atau medium berpori.

Beda potensial yang terjadi antara kedua ujung aliran adalah :

dengan ζ adalah potensial adsorpsi (potensial antara larutan dan dinding kapiler/medium), ΔP adalah beda tekanan, dan k adalah konstanta dielektrik larutan.

Walaupun sangat kecil pengaruhnya, namun potensial ini kadang-kadang mengakibatkan anomali yang besar berkaitan dengan topografi. Potensial ini juga terukur pada log SP, ketika lumpur pengeboran menembus formasi yang poros.

4

PkEk

Potensial Difusi (Liquid – Junction)

Potensial ini dihasilkan oleh perbedaan mobilitas ion-ion dalam larutan yang konsentrasinya berbeda.

Nilai potensila ini diberikan oleh

dengan R adalah konstanta gas (8,31J./oC), F adalah konstanta Faraday (9,65 X 104 C/mol), θ adalah suhu mutlak, n adalah valensi, Ia dan Ic adalah mobilitas anion dan kation, serta C1 dan C2 adalah konsentrasi larutan.

Dalam larutan NaCl, Ia / Ic =1,49, maka pada suhu 25oC :

Ed dalam millivolts.

2

1ln)(

)(

C

C

IIFn

IIR

ca

cadE

)/log(6,11 21 CCEd

Potensial Shale (Nernst) Ketika dua buah elektrode logam yang identik dimasukkan ke dalam suatu

larutan, maka pada kedua elektrode tersebut tidak terjadi beda potensial. Tetapi, jika konsentrasi larutan pada kedua elektrode tersebut berbeda,

maka pada kedua elektrode tersebut akan terjadi beda potensial sebesar

Gabungan potensial difusi dan potensial shale dikenal sebagai electrochemical (static) self-potential.

Untuk larutan NaCl pada suhu ToC, electrochemical self-potential -nya (dalam mV) adalah

Jika perbandingan konsentrasinya 5 : 1, Ec = ±50 mV pada suhu 25oC.

2

1lnC

C

Fn

RE s

2

1log273

2737,70

C

CTEc

Potensial Mineralisasi

Potensial mineralisasi adalah potensial yang terjadi pada daerah yang mengandung mineral, seperti sulfida, graphite, dan magnetite.

Potensial ini mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan jenis potensial yang lain, biasanya berkisar 100-an mV, bahkan pada daerah yang terdapat graphite dan alunite dapat mencapai sekitar 1 V.

Potensial jenis ini merupakan target yang dicari dalam survey SP.

Konduktivitas Listrik Arus listrik dapat mengalir dalam batuan dan mineral melalui 3 cara,

yaitu konduksi elektronik, konduksi elektrolitik, dan konduksi dielektrik.

Cara elektronik adalah tipe normal dari aliran arus dalam bahan yang mempunyai elektron-elektron bebas, seperti pada logam.

Cara elektrolitik terjadi apabila arus listrik dibawa oleh ion-ion yang bergerak, seperti pada larutan elektrolit.

Cara konduksi dielektrik terjadi pada bahan isolator (konduktor buruk) yang mempunyai sedikit elektron bebas, bahkan tidak ada sama sekali. Dalam pengaruh medan listrik luar, elektron-elektron dapat berpindah sedikit terhadap intinya. Pemisahan muatan negativ dan positiv yang relativ kecil ini dikenal sebagai polarisasi dielektrik bahan dan dapat menghasilkan arus yang disebut displacement current.

Konduksi Elektronik Resistivitas listrik dari suatu bahan silinder dengan panjang L, luas penampang A, dan resistensi R diantara kedua ujungnya adalah

Jika A dalam m2, L dalam m, dan R dalam ohm, maka satuan resistivitas adalah ohm.m