geofisika metode geolistrik 1d.docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Geolistrik adalah metode geofisika yang mempelajari sifat-sifat kelistrikan

dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya dipermukaan bumi. Dalam hal ini

meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi, baik

secara alamiah maupun akibat adanya injeksi arus kedalam bumi. Oleh karena itu

metode geolistrik mempunyai banyak macam,termasuk didalamnya metode

potensial diri, induksi polarisasi dan resistivity (tahanan jenis).

Pada metode geolistrik tahanan jenis, arus listrik dialirkan kedalam bumi

melalui elektroda arus, kemudian beda potensial yang timbul diukur melalui dua

buah elektroda potensial. Dari pengukuran tersebut untuk jarak elektroda yang

berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing

lapisan dibawah titik ukur. Asumsi yang digunakan untuk menurunkan persamaan

matematis untuk resistivitas (tahanan jenis) adalah sebagai berikut :

1. Bumi berlapis secara horizontal.

2. Tiap lapisan bersifat homogen isotropis.

3. Tiap lapisan bias dibedakan berdasarkan nilai tahanan jenis.

Metode geolistrik tahanan jenis dipakai untuk mencari formasi yang

mengandung air, korelasi stratigrafi dalamlapangan minyak dan pencarian bijih

yang kondusif.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan diadakannya praktikum geolistrik adalah agar praktikan dapat :

1. Mengerti dan memahami prinsip dasar dan teori dari geolistrik tahanan

jenis.

2. Memahami prinsip kerja alat ukur resistivitas bumi.

Metode Geolistrik Tahanan Jenis 1D 1

3. Mengetahui cara pengukuran data dan perhitungan resistivitas bumi.

4. Mampu melakukan pengolahan data dan interprestasi data resistivitas baik

secara kualitatif maupun kuantitatif.


BAB II

DASAR TEORI

2.1 Potensial Listrik Pada Medium Homogen

Untuk sumber arus tunggal pada medium (bumi) yang telah diasumsikan

homogen dan isotropis maka potensial pada suatu titik diluar sumber akan

memenuhi persamaan Laplace ∇2V = 0, dalam koordinat bola :

∇2V = 12

∂∂r [ r2 ∂V

∂ r¿+

1r2sin θ

∂∂θ [ sin θ ∂V

∂θ¿+ 1

r2sin 2θ∂ V❑

2

∂ φ❑2 = 0………

(1)

Karena anggapan bumi homogen isotropis maka bumi mempunyai simetri

bola, sehingga potensial (V) merupakan fungsi dari (r) saja, jika ditulis V = V r,

sehingga penyelesaiannya secara umum pada persamaan Laplace adalah sebagai

berikut :

∇2V = 1r

∂∂r [ r2 ∂V

∂ r¿ = 0 ………………………………………… (2)

∇2V = ∂

∂ r2 [ r2 ∂V∂ r

¿ = 0 ………………………………………….(3)

Misalkan :

r2 ∂V∂ r

=C1∂ V∂ r

=C1

r2 dan ∂ V=C 1

r2 ∂r ……….……………………..(4)

∫ ∂V =C1∫ 1r 2 ∂ r≈ V =

−C1

r+C 2..…………………………… (5)

Dimana C1 dan C2adalah Konstanta.

Jika syarat batas potensial yaitu :

Jika r = maka V = 0 dan jika C2= 0, maka demikian pers (5)

diatas

menjadi :

V = - C1

r………………………………………………………….(6)


Hukum Ohm pada media yang diperluas menyatakan hubungan antara

intensitas media listrik (E) atau gradient potensial dengan rapat arus (j)

yaitu :

J = σE …………………………………………………….(7)

Apabilah hukum kekekalan muatan menyatakan bahwa arus total sama

dengan integrasi rapat arus yang menembus suatu permukaan ½ bola.

I = ∫ J . ∂ S = 2π r2 . ………………………………………………….(8)

Apabila diketahui konduktivitas σ= 1/ρ dan medan listrik E =V sehingga :

J = - 1ρ

C1

r2 ……………………………………………………..(9)

Maka dengan mensubtitusikan persamaan (9) ke persamaan (8) maka akan

didapatkan persamaan :

C1 = - Iρ2 π …..……………………………………………………….(10)

Maka dengan mensubtitusikan pesamaan (10) ke dalam persamaan (6) akan

didapatkan potensial pada suatu titik berjarak (r) dari suatu sumber arus yang

dapat dinyatakan dalam pesamaan berikut :

Vr = Iρ2π ( 1

r ) ………………………………………………………..(11)

Dimana ρadalah tahanan jenis medium.

2.2 Distribusi Potensial Listrik Disekitar Elektroda Arus Ganda Di

Permukaan Bumi

Dalam kasus ini terdapat dua buah elektroda arus yang dipakai untuk

mengalirkan arus listrik kedalam bumi. Jika pada permukaan bumi tersebut

dialirkan arus listrk melalui satu buah elektroda, perhitungan potensial listrik

disuatu titik yang berjarak (r) dari elektroda arus dapat digunakan rumus pada

persamaan (11).

Sekarang apabila pada permukaan bumi tersebut ada dua buah sumber arus

yang berlawanan polaritasnya (menggunakan dua elektroda arus), maka besarnya

potensial dititik M (misalnya) adalah :


I

0A B

∆V

NM

VM = Iρ2 π ( 1

r1−

1r2 )……………………………………………(12)

Dimana :

r1 = jarak titik M ke sumber arus positif A.

r2= jarak titik M ke sumber arus negatif B.

Jika dua buah titik yaitu M dan N yang terletak didalam bumi, maka besarnya

beda potensial antara dua titik M dan N adalah:

MN = VM - VN

= Iρ2 π ( 1

r1−

1r2 ) - Iρ

2 π ( 1r3

−1r 4 )

= Iρ2 π ( 1

r1−

1r2

−1r3

+1r 4 ) ………………………………..(13)

Dimana :

r3 = jarak titik N ke sumber arus positif A

r4 = jarak titik N ke sumber arus negatif B

Gambar 2.1

Susunan Elektroda Schlumberger

Keterangan :

I = arus listrik (mA) pada transmitter.

∆ V = beda potensial (mV) pada receiver.


O = titik pengukuran.

AB = spasi elektroda arus (meter).

MN = spasi elektroda potensial (meter).

Dengan syarat menurut aturan Schlumberger : MN ≤ 1/5 AB, maka beda

potensial antara M dan N adalah :

∆ V = VM - VN

= Iρ2 π [( 1

AM− 1

BM )−( 1AN

− 1BN )] =

Iρ2 π { 8 MN

( AB)2−(MN )2 }………………(14)

Karena bumi tidak Homogen isotropis, maka tahanan jenis yang terukur adalah

tahanan jenis semua, yaitu :

ρa=π [( AB)2−(MN )2

4 MN ] ∆VI

……………………………………(15)

ρa=Ks ∆ VI ……………………………………(16)

Dimana :

ρa = tahanan jenis semu.

Ks = faktor geometris (konfigurasi Schlumberger).

Makadapat ditarik kesimpulan bahwa faktor geometri tergantung pada

perletakan elektroda arus maupun elektroda potensial.


BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1 Peralatan dan PerlengkapanYang Digunakan

Alat yang digunakan untuk pengukuran Geolistrik Tahanan Jenis adalah

Model Naniura 300 HF.Perlengkapan yang dibutuhkan terdiri dari :

1) Power Supplyberupa baterai kering 12 V (1 buah).

2) Resistivity-meter : Naniura NRD 300 HF(1 buah).

3) Elektroda arus (Besi) dan elektroda potensial (Tembaga),masing-masing 2

buah.

4) Gulungan kabel untuk arus (2 buah )dan beda potensial (2 buah).

5) Lembar pengisian data dan kertas plot bilogaritma.

6) Kalkulator.

7) Alat tulis dan clipboard.

8) Palu (2 buah)

Dalam pengukuran Geolistrik Tahanan Jenis dikenal beberapa susunan

elektroda (konfigurasi) yang digunakan sesuai dengan kebutuhan ataupun maksud

dari pengukuran. Susunan elektroda yang digunakan dalam kegiatan praktikum

adalah Susunan Schlumberger.

3.2 Kegiatan Pengukuran

3.2.1 Lokasi Pengukuran

Pengukuran untuk pengambilan data dengan metode geolistrik ini dilakukan

di lapangan bola UPN “Veteran” Yogyakarta.

3.2.2 Persiapan Alat dan Lokasi Pengukuran

1. Pilihlah lintasan yang akan disurvei. Sebaiknya lintasan yang dipilih atau

dibuat permukaannya datar dan tegak lurus terhadap strike lapisan

batuannya.


2. Rangkailah alat Naniura NRD 300 HFResistivity-

meter.

3. Hidupkan alat (saklar power posisi On), diindikator bagian pemancar akan

diinjeksikan sebesar24 V dan disekitar pertengahan untuk tegangan

masukan 12 V. Jika indikator kurang dari 24 V, aki sudah harus diisi

kembali.

4. Hubungkan kedua kabel daari elektroda arus ke terminal Current.Indicator

Current Loop akan menyimpang ke arah kanan. Usahakan agar tahanan

kontak antara elektroda sekecil mungkin dengan memperdalam elektroda

dan diusahakan didaerah merah.

5. Hubungkan kedua kabel dari elektroda potensial ke terminal potensial.

Jarak M-N yang digunakan sesuai dengan tabel pengukuran yang

digunakan dan biasanya dimulai dengan MN/2 = 0,5 meter. Digital meter

akan menunjukkan angka tertentu. Atur kompensator sehingga angka akan

menunjukkan nol dengan mengatur potensiometer kasar dan halus.

3.2.3 Pengukuran

1. Arus dimulai diinjeksikan dengan volume kecil yang berada pada posisi 1.

Tekan tombol start, besarnya arus akan muncul didisplay (usahakan besar

arus lebih besar dari 10 mA agar pembacaan arus dapat stabil). Pada saat

pembacaan nilai arus ini, tombol hold ditekan, lalu arus dimatikan. Jadi

pada saat pengiriman arus, cukup membaca besarnya arus sedangkan

besarnya nilai potensial dapat dibaca setelah arus dimatikan. Biasanya

berada pada posisi AB/2 masih kecil misalkan 1,5 meter atau 2 meter,

pembacaan potensial dalam skala V, sehingga arus dikalikan 1000 untuk

besaran milivolt.

2. Setelah nilai potensial dibaca, tombol hold ditekan, nilai potensial akan

segera hilang.

3. Nilai tegangan dan arus ditulis dalam tabel yang sudah disediakan

kemudian dihitung besarnya tahanan jenis semu (ρ ¿dengan menggunakan


rumus persamaan ρa=π [( AB)2−(MN )2

4 MN ] ∆VI

. Untuk memudahkan

perhitungan, besarnya tegangan dibuat dalam satuan mV dan arus dalam

mA.

4. Setiap pengukuran harus langsung diplotkan dalam kertas bilogaritma.

5. Untuk pembacaan berikutnya sama dengan point 1 sampai 4. Sebelum

pengiriman arus, angka dibagian penerima harus dalam keadaan nol.

Besarnya arus dapat diperbesar dengan menaikkan tegangan keposisi yang

lebih tinggi, tapi selama pembacaan potensial masih cukup baik, tidak

perlu manaikkan arus, hal ini bertujuan untuk menghemat aki.

6. Setelah pengukuran dilakukan beberapa kali dengan posisi elektroda

potensial MN/2 = 0,5 meter sesuai dengan tabel yang tersedia atau nilai

potensial sudah sangat kecil, posisi elektroda potensial dapat dipindahkan

ke MN/2 = 1 meter dan dalam hal ini harus dilakukan pengukuran overlap

yaitu pengukuran AB/2 yang sama untuk dua harga MN/2.

7. Pengukuran selanjutnya dapat dilakukan dengan posisi elektroda potensial

MN/2 yang berikutnya sesuai dengan yang kita inginkan. Setiap perubahan

harga MN/2 selalu dilakukan pengukuran overlap.

Setiap hasil pengukuran harus langsung diplotkan dalam kertas bilogaritma

untuk membantu mengetahui kualitas dari data yang diperoleh. Jika kurva yang

diperoleh bentuknya tidak halus (smooth), akan dapat dianalisa penyebabnya

sehingga pengukuran dapat segera dilakukan pengulangan.

Tabel 3.1

Data Hasil Pengukuran Di Lapangan

AB/2 MN/2 KPERCOBAAN KE-1 PERCOBAAN KE-2

ρavgV I ρ V I ρ

1 0,5 2,355 8840 9 2313,13 8840 9 2313,13 2313,13

2 0,5 11,775 2962 11 3170,69 3259 1

2 3197,89 3184,293 0,5 27,475 1502 11 3751,5 1424 1 3556,76 3654,18


9 1

4 0,5 49,455 1596 22 3587,74 1553 2

1 3657,32 3622,53

5 0,5 77,715 1165 28 3233,5 1161 28 3222,4 3227,95

6 0,5 112,255 848 35 2719,78 837 3

4 2763,45 2741,62

6 1 54,95 1712 35 2687,84 1711 3

5 2686,27 2687,06

8 1 98,91 1007 48 2075,05 985 4

7 2072,9 2073,98

10 1 155,43 522 52 1560,28 520 5

2 1554,3 1557,29

12 1 224,51 2954 53 12513,3 2933 5

3 12424,3 12468,8

15 1 351,68 1638 55 10473,7 1670 5

6 10487,6 10480,6

15 5 62,8 1088 58 1178,04 1069 5

7 1177,78 1177,91

20 5 117,75 3878 61 7485,81 3837 6

1 7406,67 7446,24

25 5 188,4 1800 62 5469,68 1768 6

1 5460,51 5465,09


BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengolahan Data Secara Manual

Dalam praktikum akan menggunakan metode Curve Matching untuk

mengolah data lapangan. Metode Curve Matching mengaplikasikan empirical

master curves yang terdiri atas dua bagian, yaitu kurva standar 2 lapisan dan

kurva pembantu. Kurva pembantu ini ada empat macam yaitu:

Jenis H (p1> p2< p3 ).

Jenis A (p1< p2< p3 ).

Jenis K (p1< p2> p3 ).

Jenis Q (p1> p2> p3 ).

4.1.1 Cara Penggunaan CurveMatching

1. Data lapangan diplotkan pada kertas bilogaritma tembus pandang spasi

AB/2 sebagai absis dan tahanan jenis sebagai ordinat.

2. Himpitkan kurva sounding spasi pendek dengan kurva standar dua lapisan.

Koordinat titik asal kurva standar yang dibaca pada kurva sounding

merupakan tahanan jenis dan ketebalan lapisan pertama, ρ1 = 457,4 Ohm

meter dan h1=1 meter. Kurva standaryang sesuai tadimenunjukkan harga

perbandingan tahanan jenis antara lapisan pertama dan kedua, ρ2/ρ1 = 8,

maka ρ2 = 457,4x8 Ohm-m = 3659,2 Ohm-m dan perbandingan h2/h1 =

0,35 meter, maka h2 = 1 x 0,35 = 0,35 meter.

3. Titik asal pertama (I) dikatakan tepat pada titik asal sounding sehingga

diperoleh ρ2dan h2 dari kertas bilogaritma masing-masing 733Ohm-meter

dan 2 meter. Kemudian pada kertas bilogaritma dibuat kurva bantu dengan

harga ρ3/ρ2 = 0,8. Kurva bantu ini akan menjadi tempat kedudukan titik

asal selanjutnya (II) yang menentukan harga tahanan jenis lapisan ketiga

dan ketebalan lapisan kedua. Tahanan jenis lapisan ketiga merupakan


perkalian antara ordinat titik asal II dengan perbandingan ρ3/ρ2 yang

didapatkan ρ3 = 733 x 0,8 Ohm-meter = 586,4 Ohm-meter dan

perbandingan h3/h2 = 3 meter, maka h3 = 3 x 2 = 6 meter.

4. Untuk bagian kurva sounding dengan spasi yang lebih besar maka harus

mengulangi langkah-langkah diatas.

Setelah diperoleh nilai p dan h pada tiap lapisan, maka langkah selanjutnya

adalah melakukan pengecekan terhadap hasil matching dengan menggunakan

salah satu program geofisika seperti program Datares, Resoma, IPI2-WIN.

Sehingga dari program tersebut dapat diketahui berapa tingkat prosentasenya (%)

kesalahan ketika kita melakukan matching secara manual.

4.1.2 Pengolahan Data Secara Komputasi Dengan Menggunakan Program

Ipi2-Win

Langkah-langkah yang harus dilakukan pada program IPI2-WIN adalah:

1. Tulislah data hasil yang diperoleh pada pengukuran dilapangan dalam

format Text Document (Notepad).

2. Adapun cara untuk menginput data tersebut, yaitu :

Klik file > New Ves Point.

Klik ikon ρ pilih konfigurasi yang akan digunakan (dalam praktikum

digunakan konfigurasi Schlumberger).

Gambar 4.1

Ves-PointPada Software IP2-Win


Klik Open TXT, masukkan data lapangan yang sudah di format

kedalam bentuk Notepad> Klik OK.

Kemudian save kedalam direktori yang diinginkan > Klik OK.

Maka akan muncul berapa persen Error bila lebih dari 5%, klik

iconAutometic minimization with number of layer selection.

Pada samping dimunculkan new ves.

Gambar 4.2

Ves-Point dan Persen Error Pada Software IP2-Win


4.2 Interpretasi Data

Untuk interpretasi, klik kanan pada kurva hasil pengukuran dilapangan lalu

pilih split, fungsi split itu sendiri adalah untuk menambahkan lapisan pada kurva

lapangan sehingga memudahkan interpretasi data. Geserkan garis yang berwarna

biru sedemikian rupa sehingga kurva standar (garis merah) akan berhimpitan

dengan kurva lapangan (garis hitam). Tingkat kesalahan (%) tidak boleh melebihi

5%.Metode interpretasi secara garis besarnya dibagi dalam dua bagian, yaitu :

1. Metode Kualitatif.

2. Metode Kuantitatif.

4.2.1 Metode Kualitatif

Metode ini dimaksudkan untuk mendapatkan gambaran umum perlapisan

yang diharapkan dapat membantu dalam interpretasi kuantitatifyang biasa

dilakukan dalam metode ini adalah:

Mengenal berbagai tipe kurva lapangan.

Membuat penampang tahanan jenis semu.

Membuat peta tahanan jenis semu.

4.2.2 Metode Kuantitatif

Metode ini digunakan untuk menentukan harga tahanan jenis dan

ketebalan lapisan dari data di lapangan dengan cara matching dan kemudian

melakukan pengecekan dengan menggunakan program. Hasil akhir metode ini

adalah tahanan jenis dan ketebalan lapisan yang telah terkoreksi oleh program

dengan kesalahan lebih kecil dari 5%. Kemudian hasil koreksi tersebut

dikorelasikan dengan titik sounding lainnya sehingga diperoleh penampang dua

dimensi, yaitu harga resistivitas terhadap kedalaman.


BAB V

INTERPETASI DATA

5.1 Interpretasi Data

Interpretasi dengan menggunakan IPI2WIN, langkahnya sebagai berikut :

1. Lengkapi perhitungan di Microsoft Excel.

2. Buka program IP2Win


3. Pilih File> New VES Point.

4. Copy AB/2 dan ρ rata-rata dari Microsoft Excel. Lalu klik OK.

5. Simpan pekerjaan yang dilakukan. Muncul kotak dialog kemudian klik OK.


6. Grafik merah harus disesuaikan dengan grafik hitam dengan cara menggeser

posisi dan klik kanan lalu pilih split untuk memotong posisi geser.

7. Atur sedemikian rupa sehingga grafik merah mendekati bentuk grafik hitam

sampai persentase kesalahan di bawah 10%.

Dari interpretasi mengunakan IPI2WIN didapatkan bahwa pada tempat

pengujian terdapat 4 lapisan(kesalahan 5,9%). Hasil interpretasi adalah sebagai

berikut :

Lapisan pertama mempunyai ρ = 1763Ohm-mdan kedalaman lapisan 0,098

m.

Lapisan kedua mempunyai ρ = 963Ohm-m dan kedalaman lapisan 0,195 m.

Lapisan ketiga mempunyai ρ = 621Ohm-m dan kedalaman lapisan 0,175 m.

Lapisan keempat mempunyai ρ = 187Ohm-m dan kedalaman lapisan 0,368 m.

Lapisan keempat mempunyai ρ = 871 Ohm-m dan kedalaman lapisan 5,51 m


Lapisan keempat mempunyai ρ = 1.98 Ohm-m dan kedalaman lapisan

16,2 m.

Lapisan keempat mempunyai ρ = 8,88 Ohm-m dan kedalaman lapisan ∞.

Interpretasi secara manual dengan Curve Matching didapatkan hasil sebagai

berikut :

1.ρ2

ρ1 = 2,5

ρ1 = 2318,05 Ohm-meter

ρ2 = 2318,05x 2,5 = 5795,125 Ohm-meter

h2

h1 = 1,5

h1 = 1 meter

h2 = 1 x 1,5 = 1,5 meter

2.ρ3

ρ2 = 0,2

ρ2 = 4500Ohm-meter

ρ3 = 4500 x 0,2 = 900Ohm-meter

h3

h2 = ∞

h2 = 1,5 meter

h3 = ~ x 1,5 = ∞meter

Untuk menafsirkan litologinya disesuaikan dengan harga tahanan jenis untuk

berbagai lapisan bumi.

Tabel 5.1

Harga Tahanan Jenis Untuk Berbagai Lapisan Bumi

No. Jenis Lapisan Harga Tahanan Jenis (Ohm m)

1. Air Permukaan 80 – 200


2. Air Tanah 30 - 100

3. Lempung 10 - 200

4. Pasir 100 - 600

5. Pasir dan Kerikil 100 - 1000

6. Batu Lumpur 20 - 200

7. Batu Pasir 50 - 500

8. Konglomerat 100 - 500

9. Kelompok Andesit 100 - 2000

10. Kelompok Granit 1000 - 10000

11. Kelompok Chert 200 - 2000

Tabel 5.2

Hasil Interpretasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis 1D

Interpretasi dengan IPI2WIN Interpretasi dengan Curve Matching

Lap.ρ

(Ohm-m)Jenis

Lapisanh

(m)Lap.

ρ (Ohm-m)

Jenis Lapisan

h(m)

1 1414 Kelompok Granit 0,5 1 2318,05 Kelompok

Granit 1

2 9681 Kelompok Granit 1,12 2 5795,125 Kelompok

Granit 1,5

3 556 Pasir dan Kerikil 3,63 3 900 Konglomera

t ∞

4 3783 Kelompok Granit ∞

BAB VI


PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Geolistrik adalah metode geofisika yang mempelajari sifat-sifat kelistrikan

dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya dipermukaan bumi. Dalam hal ini

meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi, baik

secara alamiah maupun akibat adanya injeksi arus kedalam bumi. Matematis

untuk resistivitas (tahanan jenis) adalah sebagai berikut :

1. Bumi berlapis secara Horizontal.

2. Tiap lapisan bersifat Homogen isotropis.

3. Tiap lapisan bias dibedakan berdasarkan nilai tahanan jenis.

Untuk mengolah data lapangan kita dapat menggunakan beberapa metode,

metode yang digunakan antaranya yaitu :

Metode Curve Matching.

Metode Automatic Interpretation.

Metode Linier Filter.

Metode interpretasi secara garis besarnya dibagi dalam dua bagian, yaitu :

1. Metode Kualitatif.

2. Metode Kuantitatif.

6.2 Saran

1. Lebih teliti dalam memberikan keterangan macam-macam alat yang

digunakan beserta fungsinya.

2. Agar memberikan koreksi pada data yang didapat saat dilapangan agar tidak

ada kesalahan atau koreksi saat pengolahan data.

DAFTAR PUSTAKA


Winda, dkk. 2015. Buku Panduan Praktikum Geofisika Tambang. Laboratorium

Geofisika, Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Mineral,

UPN “Veteran” Yogyakarta.


LAMPIRAN


geofisika metode geolistrik 1d.docx

Documents