GEOFISIKA

METODE GRAVITASI

1. Pengertian Metode Gravitasi

Salah satu metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran medan gravitasi. Pengukuran

ini dapat dilakukan dipermukaan bumi, dikapal maupun di udara. Dalam metode ini dipelajari

adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan dibawah permukaan sehingga

dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari satu titik

observasi terhadap titik observasi lainnya. Metode gravitasi umumnya digunakan dalam

ekslorasi jebakan minyak (oil trap). Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam

eksplorasi mineral dan lainnya.

2. Tahap – Tahap Penelitian Dalam Metode Gravitasi :

a. Akuisisi Data

Akuisisi data merupakan proses pengambilan data dilapangan, mulai dari mengetahui

informasi dari daerah yang akan diukur dan persiapan alatnya. Beberapa diantara alat itu

adalah :

Seperangkat Gravimeter

GPS

Peta Geologi dan Peta Topografi

Penunjuk Waktu

Alat Tulis

Kamera

Pelindung Gravimeter

Dan beberapa alat pendukung lainnya.

Setelah alat telah dipersiapkan, langkah awal untuk pengukuran adalah menggunakan peta

geologi dan peta topografi, hal ini bertujuan untuk menentukan lintasan pengukuran dan base

station yang telah diketahui harga percepatan gravitasi. Akan tetapi ada beberapa parameter

lain yang harus diperhatikan dalam penentuan base station, lintasan pengukuran dan titik ikat.

Antara lain adalah :

Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal

Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta

Lokasi titik pengukuran harus mudah dijangkau serta bebas dari gangguan kendaraan

bermotor, mesin dll.

Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari

satelit dengan baik tanpa ada penghalang.

Jadi intinya hal yang harus diperhatikan adalah melakukan kalibrasi alat dan menentukan titik

acuan (base station) sebelum melakukan pengambilan data gaya berat di titik-titik ukur

lainnya. Mencari besarnya harga medan gravitasi suatu base station (titik acuan) pengukuran

dapat dilakukan dengan persamaan :

gbs = gref + (Gpembacaan bs + Gpembacaan ref)

Keterangan :

Gbs = harga medan gravitasi base station

Gref = harga medan gravitasi titik referensi

Gpembacaan bs = harga pembacaan gravitasi di base station

Gpembacaan ref = harga pembacaan gravitasi di titik referensi

b. Pengolahan Data

Pengolahan data dalam metode gravitasi ini meliputi tahapan-tahapan antara lain :

- Konversi hasil pembacaan gravimeter ke nilai milligal

- Koreksi tinggi alat

- Koreksi drift (apungan)

- Koreksi pasang surut

- Koreksi gravitasi normal

- Koreksi udara bebas (free-air correction)

- Koreksi bouguer

- Koreksi menda (terrain correction)

1. Koreksi Data Dalam Metode Gravitasi

Dalam pengukuran metode gravitasi, percepatan gravitasi yang diukur tidak hanya

berasal dari densitas yang dipengaruhi oleh anomali saja, tetapi ada faktor-faktor

yang mempengaruhi data percepatan gravitasi yang diukur, diantaranya yaitu efek

variasi waktu. Oleh karena itu banyak faktor yang mempengaruhi nilai pengukuran

gravitasi, maka perlu dilakukan koreksi-koreksi didalam proses pengolahan data.

a. Koreksi Baca Alat (skala)

Ketika kita melakukan pengukuran terkadang terjadi kesalahan saat pembacaan alat,

kesalahan pembacaan alat ini dinamakan dengan koreksi baca alat atau skala. Rumus

umum dalam pembacaan alat dapat ditulis sebagai berikut :

Read (mGal) = ((Read (Scale) – Interval) x (Counter Reading) + Value in mGal

b. Koreksi Tinggi Alat

Yang dimaksud dengan tinggi alat adalah jarak antara permukaan atas gravimeter dengan

titik ukur. Adapun tujuan dilakukan koreksi tinggi alat adalah agar pembacaan gravitasi

disetiap titik mempunyai posisi ketinggian yang sama dengan titik pengukuran dari hasil

data GPS. Koreksi tinggi alat ini selalu ditambahkan :

GSTH = GST + 0,308765 H

Keterangan :

GSTH = pembacaan percepatan gravitasi terkoreksi pasang surut dan tinggi alat (mGal)

GST = pembacaan percepatan gravitasi dalam mGal terkoresi pasang surut

H = tinggi alat (meter)

c. Koreksi Pengaruh Pasang Surut

Koreksi ini dilakukan karena data gravitasi yang terekam oleh alat dipengaruhi oleh

gravitasi benda-benda diluar bumi seperti bulan dan matahari, yang berubah terhadap

lintang dan waktu. Untuk mendapatkan nilai pasang surut ini maka, dilihatlah

perbedaan nilai gravitasi stasiun dari waktu ke waktu terhadap base. Gravitasi

terkoreksi tidak dapat ditulis sebagai berikut :

GST = Gs - t

Keterangan :

GST = gravitasi terkoreksi pasang surut (tidal)

Gs = gravitasi pada pembacaan alat

t = nilai koreksi pasang surut (tidal)

d. Koreksi Apung (Drift)

Karena adanya penyimpangan atau guncangan pada alat sewaktu pengukuran dan dalam

perjalanan memnungkinkan bergesernya pembacaan titik nol dalam alat tersebut.

Pergeseran titik nol ini disebut Drift, dan besarnya adalah sebagai fungsi waktu. Koreksi

drift dilakukan dengan mengadakan pembacaan ulang pada titik ikat dalam satu loop,

sehingga dapat diketahui penyimpangannya (lihat gambar). Besarnya koreksi drift pada

tiap-tiap dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dn = Gst (n )−Gst (0)

TN−T 0 (Tn – T0)

Keterangan :

Dn = Drift pada station ke – n

Gst(n) = Gravitasi terkoreksi tidal pada stasiun ke – n

Gst(0) = Gravitasi terkoreksi tidal pada stasiun awal

TN = Waktu pengukuran stasiun akhir loop

T0 = Waktu pengukuran stasiun awal

Tn = Waktu pengukuran stasiun ke – n

e. Koreksi Lintang

Koreksi ini dilakukan karena bentuk bumi tidak bulat sempurna tetapi dianggap

berbentuk elips sehingga jari-jari bumi tidak sama atau berbentuk pepat pada daerah

ekuator dan juga karena rotasi bumi. Hal tersebut membuat ada perbedaan nilai

gravitisi karena pengaruh lintang yang ada dibumi. Secara umum koreksi ini dapat

ditulis :

f. Koreksi

Udara Bebas

(Free Air

Correction)

Koreksi ini

dilakukan untuk mengkompensasi ketinggian antara titik pengamatan dan datum

(mean sea level) atau disebut koreksi ketinggian karena permukaan bumi yang tidak

rata dan datar. Koreksi ini dilakukan untuk menarik bidang pengukuran (P) ke bidang

datum yaitu bidang geoid (Po):

g. Koreksi Bouger

Koreksi bouger dilakukan untuk mengkompensasi pengaruh massa batuan terdapat

antara stasiun pengukuran dan (mean sea level) yang diabaikan pada koreksi udara

bebas. Koreksi ini dapat ditulis :

h. Koreksi Medan (Terrain Correction)

Koreksi medan atau topografi dilakukan untuk mengoreksi adanya pengaruh

penyebaran massa yang tidak teratur disekitar titik pengukuran. Dalam koreksi

bouguer diasumsikan bahwa titik pengukuran dilapangan berada pada suatu bidang

datar yang sangat luas. Sedangkan seringkali kenyataan di lapangan memiliki

topografi yang berundulasi seperti adanya lembah dan gunung. Maka jika hanya

dilakukan koreksi bouguer saja hasilnya akan kurng sempurna. Sehingga koreksi ini

dapat ditulis sebagai berikut :

Cara perhitungan koreksi topografi dapat dilakukan dengan menggunakan Hammer

Chart. Hammer Chart membagi area kedalam beberapa zona dan kompartemen (segmen).

Hammer Chart dikelompokkan berdasarkan bersarnya radius dari titik pengukuran gravitasi

yaitu :

1. Inner Zone

Memiliki radius yang tidak terlalu besar sehingga bisa didapatkan dari pengamatan

langsung dilapangan.

2. Outer Zone

Memiliki radius yang cukup jauh, sehingga biasanya perbedaan ketinggian dengan titik

pengukuran gravitasi menggunakan analisa peta kontur.

Hammer Chart

a. Anomali Bouger

Anomali bouger merupakan selisih dari harga percepatan gravitasi observasi dengan

harga normalnya.

Keterangan :

AB = Anomali Bouger

gobs = Harga Gravitasi Observasi

gn = Harga Gravitasi Normal

gobs merupakan nilai gravitasi yang terbaca pada gravitimeter setelah

dikoreksi terhadap apungan pegas alat (driftcorrection) dan pengaruh pasang surut

bumi (tide correction). Sedangkan gN merupakan gabungan koreksi lintang, elevasi

dan bouguer, topografi (medan). Anomali Bouguer dapat bernilai positif ataupun

negatif.

Nilai anomali gravitasi atau anomali Bouguer yang diperoleh pada dasarnya

mengandung dua komponen informasi anomali, yaitu :

a. Anomali residual yang mengadung informasi geologi permukaan daerah

penelitian. Diindikasikan sebagai anomali yang berfrekuensi tinggi dan

digunakan untuk mendapatkan informasi geologi bawah permukaan yang

relatif dangkal lebih dekat kepermukaan bumi.

b. Anomali regional yang mencerminkan informasi geologi batuan dasar

(basement). Dicirikan sebagai anomali yang berfrekuensi rendah dan

biasanya digunakan untuk mendapatkan informasi geologi bawah permukaan

yang sangat dalam.

Anomali yang berfrekuensi rendah sering berhubungan dengan struktur

regional seperti geosinklin atau gejala tektonik atau gejala tektonik global, sedangkan

anomali berfrekuensi tinggi berhubungan dengan struktur setempat yang sering

disebut dengan struktur geologi lokasi/sisa (residual). Untuk dapat dilihat dan

ditafsirkan, maka anomali residual ini perlu dipisahkan dari efek regionalnya.

Terdapat 2 cara untuk memisahkan anomali regional dan residual pada

anomali bouguer, yaitu dengan cara grafis dan komputasi. Pada dasarnya pemisahan

tersebut memenuhi hubungan bahwa anomali residual sama dengan nilai anomali

bouguer dikurangi dengan nilai anomali regional

Ada beberapa cara grafis yang dapat digunakan dalam memisahkan anomali residual

dan regional :

a. Metode Smoothing

Metode smoothing merupakan metode yang menggunakan cara grafis. Anomali

regional memiliki tendensi lebih halus dibandingkan dengan anomali Bouger.

c. Interpretasi Data

Dalam menentukan sebuah besaran tertentu di aomali Bouguer yang telah diperolah, perlu

adanya proses lanjutan yaitu interpretasi terhadap data tersebut. Interpretasi gaya berat

secara umum dibedakan menjadi dua yaitu Interpretasi kualitatif dan kuantitatif.

a. Interpretasi Kualitatif

Interpretasi kualitatif dilakukan dengan mengamati data gaya berat berupa anomali

Bouguer. Anomali tersebut akan memberikan hasil secara gelobal yang masih

mempunyai anomali regional dan residual. Hasil interpretasi data menafsirkan

pengaruh anomali terhadap bentuk benda, tetapi tidak smpai memperoleh besaran

matematisnya. Misal pada peta anomali bouguer diperoleh bentuk kontur tertutup

maka dapat di tapsirkan sebagai struktur batuan berupa lipatan (sinklin atau antiklin).

Dengan interpretasi ini dapat dilihat arah penyebaran anomali atau nilai anomali yang

dihasilkan.

b. Interpretasi Kuantitatif

Interpretasi kuantitatif dilakukan untuk memahami lebih dalam hasil interpretasi

kualitatif dengan membuat penampang gayaberat pada peta kontur anomali.  Teknik

interpretasi kuantitatif mengasumsikan distribusi rapat massa dan menghitung efek

gayaberat kemudian membandingkan dengan gayaberat yang diamati.  Interpretasi

kuantitatif pada penelitian ini adalah analisis model bawah permukaan dari suatu

penampang anomali Bouguer dengan menggunakan metoda poligon yang diciptakan

oleh Talwani.  Metoda tersebut telah dibuat pada software GRAV2DC.

1. Pemodelan

Pemodelan merupakan suatu proses yang dilakukan untuk mendapatkan model

bawah permukaan yang akan menggambarkan distribusi rapat massa dan

geometris bendanya pada kedalaman bervariasi didaerah penelitian, dan biasanya

disebut interpretasi kuantitatif.

a. Permodelan Kedepan (Forward Modelling)

Pemodelan dilakukan dengan cara mencoba-coba parameter model benda

anomali dengan bentuk sembarang dua dimensi sampai diperoleh anomali

gayaberat perhitungan yang paling sesuai atau mendekati anomali

pengamatan.

b. Permodelan Inversi (Inverse Modelling)

Inverse modelling dilakukan melalui proses inveri. Proses inversi merupakan

proses pengolahan dan eksperimen yang melibatkan teknik penyelesaian

matematika dan statistik untuk mendapatkan informasi mengenai distribusi

sifat fisis bawah permukaan yaitu densitas.