INTERPRETASI TERPADU DATA GAYABERAT DANMAGNETOTELLURIK (MT) UNTUK MENENTUKAN ZONA

RESERVOIR PANASBUMI GUNUNG TALANG

(SKRIPSI)

Oleh:

Medi Kurnia Putri

KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGIJURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG

2016

i

ABSTRAK

INTERPRETASI TERPADU DATA GAYABERAT DANMAGNETOTELLURIK (MT) UNTUK MENENTUKAN ZONA RESERVOIR

PANASBUMI GUNUNG TALANG

Oleh

MEDI KURNIA PUTRI

Telah dilakukan penelitian pada daerah panasbumi Gunung Talang, Sumatera Baratdengan data Gayaberat dan Magnetotellurik (MT). Data Gayaberat digunakan untukmengidentifikasikan struktur bawah permukaan dan data Magnetotellurik berperandalam penentuan keberadaan cap rock. Berdasarkan korelasi kedua data tersebutdapat menentukan keberadaan reservoir, cap rock, dan heat source. Hasil anomalyBouguer dan analisis SVD menunjukkan struktur patahan dominan pada arah NW-SEdengan kedalaman regional mencapai 2,5 km. Model 2D Gayaberat dibuat denganpanduan data geologi dan MT menunjukkan keberadaan struktur kaldera di daerahBukit Kili dan G. Talang. Dari hasil visualisasi model 3D distribusi resistivitasinversi data Magnetotellurik memperlihatkan terdapat zona tahanan jenis rendah(≤20 ohmmeter) yang mengindikasikan keberadaan cap rock dari sistem panasbumikeberadaan tersebar dari Utara-Selatan mulai kedalaman 500 m hingga 1500 m daripermukaan tanah dan batas atas reservoir diidentifikasikan ada pada kedalaman 1500hingga 2500 m dari permukaan tanah. Model sistem panasbumi berupa topografitinggi dengan suhu reservoir mencapai 280oC.

Kata kunci: Gayaberat, Gunung Talang, Magnetotellurik, Panasbumi

ii

ABSTRACT

INTEGRATED INTERPRETATION THE GRAVITY AND MT DATA FORDETERMINING RESERVOIR ZONE OF GUNUNG TALANG

GEOTHERMAL FIELD

By

MEDI KURNIA PUTRI

Has conducted research on the geothermal area of Mount Talang, West Sumatra withthe gravity data and magnetotelluric (MT). Gravity data is used to identify subsurfacestructures and data magnetotelluric role in determining the presence of cap rock.Based on the correlation of these data we can determine the presence of reservoir, caprock, and a heat source. Results of Bouguer anomaly and SVD analysis showed thedominant fault structure in the direction of NW-SE with regional depth of 2.5 km.Models created by manual 2D gravity and MT geological data indicate the presenceof a caldera in the Hill Kili and Mount Talang. From the results of the 3D modelvisualization distribution magnetotelluric resistivity inversion of the data shows thereis a zone of low resistivity (≤20 ohmmeter) indicating the presence of cap rock of thegeothermal system where scattered from the North-South began to depths of 500 m to1500 m from the ground and the upper limit of the reservoir identified there are atdepths of 1500 to 2500 m above the ground. Geothermal system model in the form ofhigh topographic with a reservoir temperature reaches 280°C.

Key words: Geothermal, Gravity, Magnetotelluric, Mount Talang

i

INTERPRETASI TERPADU DATA GAYABERAT DANMAGNETOTELLURIK (MT) UNTUK MENENTUKAN ZONA

RESERVOIR PANASBUMI GUNUNG TALANG

Oleh:

Medi Kurnia Putri

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Geofisika

Fakultas Teknik Universitas Lampung

KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGIJURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS LAMPUNG

2016

vi

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 6 September

1994, merupakan anak kedua dari pasangan Bapak Suharno dan Ibu

Endarwati.

Pada tahun 1999, Penulis mengawali pendidikan formal di TK

Darmawanita Unila Bandar Lampung, kemudian tahun 2000-2006 di Sekolah Dasar I

Rajabasa Raya Bandar Lampung dan 2006-2009 melanjutkan pendidikannya di SMP

Trisukses Lampung Selatan juga SMA Trisukses pada tahun 2009-2012. Tahun 2012

penulis melanjutkan studinya di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Geofika.

Sejak di Sekolah Dasar penulis sudah aktif terlibat pada berbagai organisasi sekolah

maupun organisasi masyarakat, seperti Pramuka, KIR, OSIS, DPS dll. Selama

menjadi mahasiswa penulis juga aktif dalam berbagai organisasi kampus. Selama

menjadi mahasiwa Penulis aktif dalam orgnisasi internal maupun eksternal. Sebagai

exco field trip AAPG SC Unila (2014-2015), anggota HMGI (2012-2016), anggota

SIG SC Unila (2012-2013), dan di Jurusan Teknik Geosika Penulis aktif sebagai

anggota bidang saintek sejak tahun 2012-2014.

vii

Penulis juga pernah meraih beberapa prestasi dalam bidang akademik. Selama SMA

pernah mendapatkan juara 2 Olimpiade Sain Nasional bidang kebumian tinggat

kabupaten dan finalis tinggat provinsi. Juara 2 perakitan dan peluncuran roket

hidrolik se-provinsi, sebagai author dalam IIGCE pada tahun 2014 dan juga telah

melaksanakan kerja praktek di Pertamina UTC Jakarta. Selama menjadi mahasiswa

Penulis mengisi sebagai asisten mata kuliah geologi dasar, geologi struktur dan

geothermal.

viii

PERSEMBAHAN

Aku persembahkan karyaku ini untuk ALLAH SWT

Ibu Bapak serta keluarga besarku

Teknik Geofisika Unila 2012

Keluarga Besar Teknik Geofisika Unila

Almamater Tercinta Universitas Lampung

Nusa dan Bangsa

ix

MOTTO

Belajar, berbuat baik, berjuang, berkomunikasi, patuh, lima

panduan hidup.

Bersyukur, bersabar, istirja’, intropeksi, empat terapan hidup~

Medi Kurnia Putri

x

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulilah saya ucapkan kepada Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas

rahmat dan nikmatnya sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Tak lupa

shalawat serta salam saya ucapkan kepada Nabi Muhammad SAW, semoga

senantiasa berada pada dalam pedomannya.

Skripsi ini bejudul “Interpretasi Terpadu Data Gayaberat dan Magnetotellurik Untuk

Menentukan Zona Reservoir Panasbumi Gunung Talang”. Skripsi ini merupakan

hasil dari Tugas Akhir yang penulis laksanakan di Laboratorium Teknik Geofisika.

Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan

bermanfaat guna pembaruan ilmu dimasa yang akan datang. Penulis sadar pada

skripsi ini masih banyak kesalahan dan jauh dari kata sempurna. Untuk itu jika

ditemukan kesalahan pada penulisan skripsi ini, kiranya dapat memberikan saran

maupun kritik pada penulis. Demikianlah kata pengantar yang dapat penulis

sampaikan. Apanbila ada salah kata saya mohon maaf pada Allah SWT saya mohon

ampun.

Penulis

Medi Kurnia Putri

xi

SANWACANA

Alhamdulillah, Puji Syukur Kehadirat Allah SWT, berkat Rahmat dan hidayahNya

penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul ”Interpretasi Terpadu

Data Gayaberat dan Magnetotellurik Untuk Menentukan Zona Reservoir

Panasbumi Gunung Talang”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik

Universitas Lampung.

Penulis menyadari bahwa selesainya laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai

pihak, maka perkenankanlah penulis menyampaikan rasa terima kasih yangsebesar-

besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Muh. Sarkowi, S.Si., M.Si, selaku Dosen Pembimbing utama yang

telah banyak membantu, memberikan saran dan bimbingan selama penelitian

hingga penulisan skripsi.

2. Bapak Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T., selaku Dosen Pembimbing kedua dan yang

telah memberi arahan dan bimbingan penulisan skripsi.

xii

3. Bapak Prof. Suharno, Ph.D., selaku Dosen Penguji dan Dekan Fakultas Teknik

Universitas Lampung yang telah memberi kritik, saran dan bimbingan dalam

perbaikan dan penyempurnaan skripsi.

4. Bapak Ahmad Zaenudin, S.Si., M.T., selaku Pembimbing Akademik dan Ketua

Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung yang telah membantu dan

mendukung terselesaikan skripsi ini.

5. Kak Doni Zulfafa yang telah menuntun segala bentuk processing, sebagai ”the

great coach” selama pengolahan data MT maupun Gravity, tutorial yang luar

biasa serta menjawab semua pertanyaan dalam keadaan apapun.

6. Dimas Putra Suendra yang bersedia membantu dalam pengolahan dengan

software gambar dan pemodelan

7. Bagas Setyadi yang telah membimbing dalam pengolahan map software, terima

kasih untuk data geologi dan simulasi geothermalnya

8. Bang Ali Mustofa yang telah memberi arahan pada setiap step penyusunan skripsi

ini

9. Seluruh teman diskusi secara langsung, telpon maupun chat, geothermal team dan

gravity team

10. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Geofisika Unila, Bapak Prof. Drs. Suharno, M.Sc.,

Ph.D., Bapak Bagus Sapto Mulyatno, S.Si., M.T., Bapak Dr. Muh. Sarkowi, S.Si.,

M.Si., Bapak Dr. Ahmad Zainudin, S.Si., M.T., Bapak Syamsurijal Rasimeng,

S.Si., M.Si., Bapak Alimuddin Muchtar, M.Si., Bapak Rustadi, M.T., Bapak Dr.

Ordas Dewanto, M.Si., Bapak Karyanto, M.T., Bapak Bapak Nandi H, M.Si., atas

ilmu yang telah diberikan selama penulis menjadi mahasiswa.

xiii

11. Bapak dan Ibu, kakak dan adik-adikku Akroma Hidayatika, Roronimas Anisa

Soliha, Danag Samudro Wicaksono, Roro Ayu Martines, Salsabila Tamara Ajwa,

Roro Putri Aziza juga keluarga besar, atas dukungan, semangat dan do’a yang

tidak pernah putus untuk penulis. Semoga penulis dapat menjadi yang diharapkan

dan memberikan hasil terbaik untuk kalian.

12. Teman-teman Teknik Geofisika angkatan 2012 (TG12), Dedi (koko), Carta,

Rival, Dimas (gendut), Bari, Anta, Mas Ded, Ferry, Jordi, Hilman, Zai, Abang

Kevin, Abang Aziz, Andin, Niar, Gita (mus), Elen, Dimastya (pet), Irwansyah

(bleh), Nana, Beta, Irfan, Kukuh, Zulhijri, Bagas (gondel), Virgian, Dimas

(onoy), Sigit, Agus, Made, Soulthan, Echiw, Dila Bella, Lita, Ve, Vivi, Edo,

Aldo, Ari, yang telah banyak memberi semangat dan dukungan moral dikala

Penulis mulai jenuh

13. Keluarga besar Teknik Geofisika, kakak tingkat dan adik tingkat.

14. Seluruh penulis yang telah memberikan referensi membuka wawasan Penulis juga

creator yang telah mempublikasikan video tutorial software sehingga sangat

membantu penulis

15. Seluruh staf Tata Usaha Jurusan Teknik Geofisika Unila, yang telah member

banyak bantuan dalam proses administrasi.

16. Seluruh pihak yang telah memberi bantuan dalam penyusunan skripsi yang tidak

bisa disebutkan satu per satu.

Semoga segala kebaikan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis dibalas

oleh Allah SWT dan bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.

Bandarlampung, 21 Oktober 2016

Penulis,

Medi Kurnia Putri

xiv

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK .............................................................................................................. i

ABSTRACT ............................................................................................................ ii

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. iii

LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. iv

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... v

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................ vi

RIWAYAT HIDUP ................................................................................................ vii

HALAMAN MOTTO ............................................................................................ x

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ xi

SANWACANA ....................................................................................................... xii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... xv

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xviii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xx

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang.......................................................................................... 1

B. Tujuan Penelitian...................................................................................... 4

C. Batasan Masalah ....................................................................................... 4

xv

BAB II. KAJIAN PUSTAKA

A. Daerah Penelitian...................................................................................... 5

B. Geologi ..................................................................................................... 6

C. Geomorfologi............................................................................................ 8

D. Stratigrafi .................................................................................................. 10

E. Struktur dan Tektonika ............................................................................ 12

F. Manifestasi Panasbumi ............................................................................. 13

BAB III. TEORI DASAR

A. Metode Magnetotellurik ........................................................................... 15

B. Sumber Sinyal MT.................................................................................... 16

C. Hokum Maxwell ....................................................................................... 18

D. Apparent Resistivity ................................................................................. 22

E. Pemodelan MT ......................................................................................... 22

F. Metode gayaberat .................................................................................... 25

G. Potensi gayaberat ...................................................................................... 26

H. Koreksi dalam Metode Gayaberat ............................................................ 27

I. Anomali Bouguer ..................................................................................... 34

J. Estimasi Densitas Rata-rata ...................................................................... 34

K. Pemisahan Anomali Rgional-Residual ..................................................... 36

L. Second Vertical Derivative....................................................................... 40

M. Gradien Horizontal................................................................................. 43

N. Sistem Panasbumi .................................................................................. 44

BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat ................................................................................. 46

B. Alat dan Bahan ........................................................................................ 46

C. Diagram Alir ........................................................................................... 47

D. Pengolahan Data ..................................................................................... 48

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN

xvi

A. Metode Gayaberat .................................................................................. 50

B. Analisis Spektrum ................................................................................... 53

C. Anomali Regional ................................................................................... 60

D. Anomali Residual ................................................................................... 61

E. Analisis SVD (Second Vertical Derivative) ........................................... 62

F. Pemodelan 2D ........................................................................................ 68

G. Interpretasi Data Gayaberat .................................................................... 76

H. Metode Magnetotellurik .......................................................................... 78

I. Analisis dan Pembahasan ....................................................................... 83

J. Korelasi Data MT dan Gayaberat............................................................ 90

K. Model Tentatif Panasbumi ...................................................................... 94

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Kesimpulan ............................................................................................. 98

B. Saran........................................................................................................ 99

DAFRTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Daerah penelitian daerah panasbumi Gunung Talang ........................................ 5

2. Peta geologi daerah penelitian ............................................................................ 7

3. Kolom stratigrafi daerah penelitian..................................................................... 12

4. Interaksi gelombang EM dengan medium bawah permukaan bumi ................... 16

5. Ilustrasi sumber gelombang electromagnet......................................................... 18

6. Gaya tarik menarik antara dua benda m1 dan m2 ................................................ 25

7. Potensial massa tiga dimensi............................................................................... 27

8. Perbendaan nilai gayaberat di kutub dan katulistiwa.......................................... 30

9. Koreksi udara bebas terhadap data gayaberat ..................................................... 30

10. Stasiun yang berada dekat dengan gunung ......................................................... 32

11. Stasiun yang berada dekat dengan lembah.......................................................... 32

12. Hammer Chart .................................................................................................... 33

13. Estimasi rapat masaa dengan metode Nettleton.................................................. 36

14. Kurva Ln A dengan K ......................................................................................... 38

15. Anomali gayaberat dan gradien horisontal pada model tabular .......................... 44

16. Diagram Alir Penelitian ..................................................................................... 47

17. Peta topografi daerah penelitian ......................................................................... 50

18. Peta Anomali Bouguer ....................................................................................... 51

19. Grafik Spektrum line 1 ....................................................................................... 54

20. Grafik Spektrum line 2........................................................................................ 55

21. Grafik Spektrum line 3........................................................................................ 56

xviii

22. Grafik Spektrum line 4........................................................................................ 57

23. Grafik Spektrum line 5........................................................................................ 59

24. Peta anomali regional .......................................................................................... 60

25. Peta anomali residual .......................................................................................... 61

26. Peta SVD anomali Bouguer overlay peta geologi local...................................... 63

27. Peta SVD anomali regional overlay peta geologi local ..................................... 64

28. Peta SVD anomali residual overlay peta geologi local ....................................... 65

29. Penanmpang peta SVD regional dan grafik hasil slice patahannya .................... 66

30. Model 2D Line MD-1 ......................................................................................... 70

31. Model 2D Line MD-2 ......................................................................................... 71

32. Model 2D Line MD-3 ......................................................................................... 72

33. Penentuna patahan pada Line MD-1 ................................................................... 73

34. Penentuna patahan pada Line MD-2 ................................................................... 74

35. Penentuna patahan pada Line MD-3 ................................................................... 75

36. Peta daerah pengukuran MT ............................................................................... 78

37. Visualisasin model 3D MT ................................................................................. 79

38. Persebaran resistivitas <10 Ωm........................................................................... 80

39. Persebaran resistivitas 10-60 Ωm........................................................................ 81

40. Slice vertikal model 3D MT................................................................................ 82

41. Slice horizontal model 3D MT............................................................................ 83

42. Penampang geologi Barat-Timur ........................................................................ 84

43. Penampang geologi Utara-Selatan ...................................................................... 85

44. Plotting diagram segitiga Cl – HCO3 – SO4 ...................................................... 87

45. Visualisasi 3D MT bagian Utara......................................................................... 89

46. Visualisasi 3D MT bagian Selatan...................................................................... 89

47. Korelasi data MT dan gayaberat pada Line MD-1.............................................. 91

48. Korelasi data MT dan gayaberat pada Line MD-2.............................................. 92

49. Korelasi data MT dan gayaberat pada Line MD-3.............................................. 93

50. Model tentatif sistem panasbumi G. Talang ...................................................... 97

xix

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Lebar jendela moving average ........................................................................... 59

2. Geotermometer mineral batuan ubahan ............................................................. 88

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di Italia

sejak tahun 1913 dan di New Zealand sejak tahun 1958 sedangkan di

Indonesia eksplorasi panasbumi secara luas baru dilakukan pada tahun 1970

(Torkis, 2012). Ditinjau dari munculnya panas bumi di permukaan per satuan

luas, Indonesia menempati urutan keempat dunia, bahkan dari segi temperatur

yang tinggi, merupakan kedua terbesar. Hal tersebut menunjukkan potensi

panasbumi yang dimiliki Indonesia tidak sesuai dengan kegiatan

pengembangannya.

Wahyuningsih (2005) menyatakan bahwa sistem hidrotermal erat kaitannya

dengan sistem vulkanisme dan pembentukan gunung api pada zona batas

lempeng yang aktif di mana terdapat aliran panas (heat flow) yang tinggi.

Indonesia terletak di pertemuan tiga lempeng aktif yang memungkinkan panas

bumi dari kedalaman ditransfer ke permukaan melalui sistem rekahan.

Pergerakan Lempeng India dan Australia yang mengakibatkan kedua lempeng

tersebut menunjam menghasilkan rangkaian pegunungan Bukit Barisan

dengan jalur vulkanik di tengahnya, serta sesar aktif yang membelah Pulau

Sumatera mulai dari Teluk Semangko hingga Banda Aceh.

2

Berdasarnya Munandar dkk. (2003) daerah Gunung Talang yang berada di

jalur tersebut memiliki potensi panas bumi didukung dengan adanya

pemunculan mata air panas, steaming ground, hidrothermal eruption, dan

batuan alterasi, serta hasil dari penyelidikan terdahulu yang menunjukkan

keberadaan sistem panas bumi di daerah tersebut. Kholid (2011) menyatakan

bahwa luas prospek sistem G. Talang dibagian selatan dan tengah diperkirakan

dari luas tahanan jenis rendah, terduga 30 km2 dan prosek hipotetis 17,5 km2.

Selain daerah panasbumi Gunung Talang yang termasuk pada tatanan tektonik

dalam busur magmatik Sumatera terdapat pula potensi panasbumi lainnya di

Pulau Sumatera, seperti daerah panasbumi Gunung Sibayak, Sumani,

Kepahiang, dan Wai Selabung. Deretan sistem panasbumi ini merupakan

panasbumi vulkanik karena sumber panasnya berasosiasi dengan

kegunungapian sehingga memiliki topografi tinggi atau high terrain dan

mempunyai suhu tinggi (>225oC) (Haerudin, 2016). Dengan tatanan geologi

yang umumnya tersusun dari batuan andesit dan pensesaran, air reservoir

berasal dari sistem cyclic hydrothermal.

Berdasarkan Daud (1995) yang telah melakukan penelitian di daerah

panasbumi Ulubelu dengan metode gayaberat menginterpretasikan anomali

tinggi berasosiasi dengan hot rock berupa batuan beku intrusi yang

mempunyai densitas lebih besar dari batuan yang diterobos. Cap rock yang

mengalami proses penutupan media oleh permeabilitas rendah akibat deposisi

mineral pun termasuk dalam klasifikasi anomali tinggi. Sedangkan anomali

rendah berasosiasi dengan reservoir berupa batuan yang terfrakturkan oleh

3

fluida panasbumi. Daerah rekahan utama, zona sesar, dan anomali rendah ini

sangat bisa diandalkan dalam menentukan struktur graben atau kaldera.

Dalam sistem panas bumi, fluida panas dan mineral lempung hasil alterasi

merupakan elektrolit cair dan padat yang berfungsi sebagai konduktor.

Kemampuan yang paling menonjol pada metode MT dibandingkan

metode geofisika lainnya adalah mampu memetakan konduktansi zona cap

rock lempung smektit (< 180oC) yang memiliki tahanan jenis lebih

rendah dibandingkan reservoir, ditunjukkan bahwa tahanan jenis cap rock

bernilai kurang dari 10 Ωm, sedangkan reservoir mempunyai tahanan

jenis 10-60 Ωm (Hochstein dan Soengkono, 1994). Namun di setiap daerah

memiliki kriteria khusus dalam mengidentifikasi cap rock dan reservoir

bergantung terhadap beberapa faktor, seperti struktur geologi dan batuan

penyusunnya. Hal ini lah yang menjadi tantangan dalam interpretasi, sehingga

pada penelitian ini digunakan data pengikat dan data pendukung.

Survei gayaberat dan magnetotelurik (MT) telah dilakukan dalam upaya

menentukan sumber panas, mengkarakterisasi reservoir panas bumi, dan

mengevaluasi potensi sumber daya panas bumi di cekungan/basin di

danau Bongoria Kenya (Mulwa, dkk., 2010). Kombinasi dua metode dari

beberapa metode yang digunakan mampu memberikan hasil yang

meyakinkan. Dengan hasil data MT yang akan mengikat data gayaberat dalam

penelitian ini hasilnya diharapkan dapat memberikan informasi dan gambaran

lebih baik tentang kondisi daerah prospek panasbumi Gunung Talang.

4

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui struktur bawah permukaan berdasarkan anomali Bouguer.

2. Menganalisis hasil pemodelan 3D dari motode MT untuk menduga lapisan

penudung.

3. Menginterpretasi zona reservoir dari 3D MT dan pemodelan 2D gayaberat.

4. Membuat model tentatif sistem panasbumi Gunung Talang.

C. Batasan Masalah

Penelitian ini dibatasi pada wilayah Kabupaten Solok, Sumatera Barat dengan

koordinat 10035’30”-10044’30” Bujur Timur dan 052’00” - 059’05”

Lintang Selatan serta data MT berada pada koordinat 100,63-100,78 BT dan

0,78-0,95 LS. Melakukan reprocessing hasil inversi 3D MT untuk

mengevaluasi sistem panasbumi. Data gayaberat digunakan untuk interpretasi

struktur bawah permukaan daerah panasbumi Gunung Talang dengan membuat

model forward disertai data pengikat dari hasil inversi 3D magnetotellurik

(MT), dan analisis SVD.

BAB II. KAJIAN PUSTAKA

A. Daerah Penelitian

Gambar 1. Daerah penelitian daerah panasbumi Gunung Talang

Daerah Panasbumi Gunung Talang berlokasi sekitar 9 km dari

Kota Arosuka ibukota Kabupaten Solok, dan sekitar 40 km sebelah Timur Kota

Padang (Gambar 1). Gunung ini bertipe stratovolcano dengan ketinggian 2.597

m, merupakan salah satu dari gunung api aktif di Sumatera Barat dan secara

6

geografis terletak antara 10035’30”-10044’30” Bujur Timur dan 052’00” -

059’05” Lintang Selatan.

B. Geologi

Pada peta geologi daerah penelitian (Gambar 2) batuan didominasi oleh batuan

produk vulkanik yang terdiri dari lava dan piroklastik dan sebagian batuan

metamorf yang tersingkap di bagian Timutlaut daerah penelitian yang diduga

sebagai batuan dasar di daerah penelitian. Secara garis besar pembagian satuan

batuan tersebut dari tua kemuda adalah sebagai berikut: batuan metamorf

sebagai batuan dasar (Basement rock) batuan vulkanik tua, batuan vulkanik

produk Bukit Bakar, batuan vulkanik produk Talang Purba (Danau Talang),

batuan vulkanik produk Batino dan batuan produk Gunung Jantan serta

endapan permukaan.

Permunculan bekas pusat-pusat erupsi diduga terdapat di Bukit Bakar terletak

di bagian Timur berupa sisa kawah yang sekarang tidak lagi menunjukkan

aktivitas vulkaniknya. Danau Talang sebagai danau kawah terdapat di bagian

Selatan dan merupakan titik erupsi masa lampau. Sisa lubang letusan

selanjutnya berada di bagian tengah daerah penelitian diwakili oleh sisa letusan

Gunung Batino yang diperkirakan telah terjadi letusan cukup hebat dan

menghasilkan diameter kawah cukup besar lebih dari 1 km di dalam kawah

muncul kerucut termuda yaitu Gunung Jantan yang mempunyai ketinggian

sekitar 2.600 m di bawah permukaan laut. Pada lereng atas kerucut Jantan (±

1.800 m di bawah permukaan laut) terdapat aktivitas berupa hembusan

fumarola yang mengakibatkan alterasi cukup kuat pada batuan sekitarnya.

7

Gambar 2. Peta geologi daerah penelitian (Kholid, M dan Marpaung, H., 2011)

8

C. Geomorfologi

Pembagian geomorfologi di daerah penelitian berdasarkan bentang alamnya,

yang meliputi sudut kemiringan lereng (slope), ketinggian, pola aliran sungai,

tingkat erosi dan kelompok batuan yang dibagi menjadi lima satuan morfologi,

yaitu:

1. Satuan morfologi perbukitan vulkanik tua

Satuan ini menempati sekitar 50% luas daerah penelitian. Satuan ini

tersebar di bagian Barat dan Timur daerah penelitian dan umunya berupa

perbukitan memiliki relif kasar dan terjal, dengan sungai yang memiliki

pola aliran sejajar dengan tingkat erosi lanjut yang dicirikan dengan

sayatan cukup dalam dan lebar. Batuan penyusun satuan ini didominasi

oleh batuan produk vulkanik tua dan sebagian berupa batuan metamorf.

Adanya pengaruh struktur sesar yang berarah Baratlaut sampai Tenggara

dan Utara sampai Selatan telah turut mengontrol keterjalan kesatuan

morfologi.

2. Satuan morfologi tubuh Gunung Talang

Satuan ini menempati bagian Selatan daerah penelitian, terdiri dari kerucut

vulkanik Batino dan vulkanik Jantan dengan ketinggian 2.575 m di bawah

permukaan laut dan 2.575 m di bawah permukaan laut. Morfologi ini

tersusun dari batuan vulkanik berupa lava dan aliran piroklastika yang

membentuk tubuh kedua gunungapi strato yang mempunyai kemiringan

lereng terjal hingga sangat terjal. Pola aliran sungai mempunyai bentuk

radier yang tersebar merata di sekitar bagian atas dan berhulu di gunung

tersebut.

9

3. Satuan morfologi punggungan vulkanik memanjang

Satuan ini terletak di bagian tengah daerah penelitian. Morfologi ini

dicirikan dengan punggungan memanjang berarah Baratlaut sampai

Tenggara dengan kemiringan lereng sedang. Satuan morfologi tersusun

oleh satuan vulkanik yang didominasi aliran piroklastika dan lava. Sungai

umumnya berpola relatif sejajar dengan lembah agak lebar yang

mencirikan tahapan erosi sedang. Hadirnya kelompok struktur sesar yang

berarah Baratlaut sampai Tenggara telah turut berperan dalam satuan

morfologi ini, yang salah satu dari struktur sesar tersebut sebagai media

pemunculan mata air panas di daerah penyelidikan.

4. Satuan morfologi perbukitan vulkanik terisolir

Satuan ini dicirikan oleh keberadaan Bukit Kili Gadang (560 m di bawah

permukaan laut) dan Kili Kecil (500 m di bawah permukaan laut) yang

letaknya terisolir perbukitan sekitarnya dan tersusun atas batuan vulkanik.

Satuan morfologi bukit ini berlereng cukup terjal hingga terjal dan tidak

terlihat adanya aliran sungai yang berhulu dari kedua bukit tersebut.

Terdapat dua mata air panas di bagian bawah/kaki bukit ini yang

pemunculannya dikontrol oleh sesar Batu Barjanjang yang berarah

Baratlaut sampai tenggara.

5. Satuan morfologi pedataran

Satuan ini menempati bagian Utara daerah penelitian. Satuan ini dicirikan

oleh bentuk topografi datar dan berelief halus yang dibentuk oleh batuan-

batuan hasil rombakan atau longsoran dari satuan batuan vulkanin tua dari

Gunung Talang. Lembah-lembah sungai mempunyai bentuk agak lebar

10

dan berbelok-belok (meander) yang mencirikan erosi stadium lanjut.

Umumnya satuan morfologi dataran ini merupakan daerah persawahan

yang subur.

D. Stratigrafi

Stratigrafi daerah penelitian dibagi menjadi delapan kelompok satuan batuan

dari umur batuan tua ke muda tersusun sebagai berikut: batuan metamorf,

batuan vulkanik tua Danau Talang, batuan intrusi Bukit Kili, batuan produk

vulkanik Bukit Bakar, batuan produk vulkanik Danau Talang, batuan produk

vulkanik Batino, batuan produk vulkanik Jantan dan endapan permukaan

(Aluvium).

1. Formasi tuhur (TS)

Satuan ini tersingkap di daerah Bukin Muncung sebelah Timurlaut daerah

penelitian yang tersusun atas batuan metamorf derajat rendah berjenis filit

berwarna abu-abu gelap hitam dan sebagian lapuk berwarna coklat

kemerahan dan berukuran butir lempung lanau. Batuan metamorf ini

ditafsirkan sebagai batuan dasar di daerah penelitian yang secara regional

oleh peneliti terdahulu dikelompokkan ke dalam formasi tuhur yang

berumur Pra tersier.

2. Satuan vulkanik tua (TTl)

Satuan batuan ini tersebar di arah Barat, Timur dan Selatan daerah

penelitian. Satuan batuan ini merupakan batuan vulkanik tak terpisahkan

yang tersusun atas lava dan piroklastika. Batuan lava penyusun satuan ini

berjenis andesit berwarna sedang gelap. Berdasarkan penelitian terdahulu

11

satuan vulkanik tua ini berumur Quarter bawah sampai Tersier atas

(Plistosen sampai Pliosen).

3. Produk vulkanik Danau Talang (Qad)

Di sekitar Danau ditemukan adanya batuan-batuan vulkanik yang

mendukung bahwa Danau Talang tersebut sebagai pusat erupsi.

Pemunculan usat erupsi ini ditafsirkan dipicu oleh struktur sesar normal

Danau Talang yang berarah Baratlaut sampai Tenggara. Satuan batuan

produk vulkanik Danau Talang ini terdiri dari dua satuan lava dan satu

satuan piroklastika.

4. Produk vulkanik Batino (QTlh)

Gunung Batino ditafsirkan sebagian dari Gunung Talang tua dengan titik

tertinggi 2.450 m di bawah permukaan laut. Gunung ini merupakan

gunung api bertipe strato dengan produk batuannya merupakan

perselingan piroklatika dan lava yang dipisahkan menjadi dua satuan lava

dan satua aliran pirklastika.

5. Endapan permukaan (Qal)

Satuan endapan ini menempati bagian Utara daerah penelitian yang

umumnya berlereng relatif landai dan sebagian di kaki Baratlaut Gunung

Batino. Penyusun batuan ini terdiri dari material-material vulkanik yang

terombakkan dan bersifat laharik. Endapan lahar ini berwarna abu-abu

kecoklatan yang komponennya terdiri dari batuan beku/lava andesit.

12

Gambar 3. Kolom stratigrafi daerah penelitian (Kholid, M dan Marpaung, H.,2011)

E. Struktur dan Tektonika

Gejala-gejala tektonik berupa busur magma dan sistem sesar Sumatera,

keduanya merupakan gejala tektonik utama yang bersifat regional yang

dikontrol oleh sesar Semangko yang masih aktif. Struktur yang berkembang di

daerah penelitian terdiri dari struktur sesar normal yaitu sesar Danau Kembar,

Bukit Putus, Danau Talang, Batu Berjanjang, Bukit Sikai, Sirukam Kumayan

dan Sigurai yang umumnya berarah Baratlaut sampai Tenggara dan sebagian

ke arah Utara sampai Selatan dan Baratdaya sampai Timurlaut san struktur

vulkanik berupa kawah bekas letusan Gunungapi yang dapat dijumpai

dibeberapa lokasi yang dianggap sebagai pusat erupi, yaitu Talang Purba

(Danau Talang), Bukit Bakar dan Gunung Talang yang semuanya tidak lagi

menunjukkan aktivitas vulkanik.

13

F. Manifestasi Panasbumi

Manifestasi panasbumi di daerah penyelidikan didominasi oleh pemunculan

mata air panas, beberapa fumarola/solfatara dan efek alterasi. Berdasarkan

Munandar dkk (2003) keberadaan manifestasi tersebut sebagai berikut:

1. Mata Air Panas

Mata air panas ini muncul di Batu Barjanjang, Bk. Gadang, Padang Damar,

Garara, Sonsang, Buah Batuang serta di Bk. Kili Gadang dan Kili Kecil.

Umumnya ber-pH netral, T = 40 - 53°C, kecuali di Gabuo Atas T = 94°C

dan pH = 2, dengan debit antara 1 sampai 70 l/m.

2. Lapangan Fumarola/Solfatara

Manifestasi ini berada di Gabuo Bawah, Gabuo Ilalang, dan Gabuo Atas,

dengan ketinggian antara 1200 sampai 1900 m dpl., T = 80 hingga 96°C,

hembusan lemah-cukupkuat, dengan kadar uap air cukup tinggi, tercium

bau gas belerang. Di sekitarnya terdapat batuan ubahan hasil proses

hidrotermal tersebut.

3. Letusan Freatik

Letusan freatik ini terjadi pada 25 September 2001 di bagian atas tubuh

Gunung Jantan (Gabuo Atas, 1840 m dpl.). Menyisakan lubang/kawah

berukuran 1.5 x 1 m dengan kedalaman 0.5 m dan terdapat bualan air panas

dengan T = 94°C, dan pH = 2.

4. Batuan Ubahan Hidrotermal

Batuan ubahan tersebar di daerah Gabuao Atas, Gabuo Ilalang dan Gabuo

Bawah, dengan luas penyebaran sekitar 200 x 800 m dan di sekitar mata

air panas Padang Damar. Berdasarkan kondisi temperatur sekarang di

14

daerah Gabuo Atas, yaitu: 96°C maka kehadiran mineral illite diperkirakan

merupakan sisa atau fosil yang terbentuk pada masa lampau (T=220 -

300°C). Mineral-mineral ubahan yang terdapat di Padang Damar terdiri

atas monmorillonite, kaolinite dan gypsum. Adanya mineral dari kelompok

sulfate yaitu gypsum (CaSO4.2HO), dan juga hadirnya mineral kaolinite

yang pembentukannya berasal dari fluida hidrotermal yang berkomposisi

asam (pH=3-4) maka diperkirakan bahwa di lokasi tersebut pada masa

lampau pernah terjadi aktivitas hembusan steam/fumarola yang

menghasilkan batuan alterasi tersebut. Tipe ubahan di daerah penyelidikan

adalah “argilic” sampai “advance argilic”.

5. Sinter Karbonat

Sinter karbonat dijumpai hampir di semua lokasi mata air panas, kecuali

mata air panas Bukit Kili Gadang, Kili Kecil dan Gabuo Atas dengan

ketebalan bervariasi dari beberapa mm sampai 2 meteran.

BAB III. TEORI DASAR

A. Metode Magnetotellurik (MT)

Metode magnetotellurik (MT) merupakan salah satu metode geofisika yang

menggunakan sumber sinyal dari gelombang elektromagnetik (EM). Oleh

sebab prinsip kerjanya berdasarkan sumber alami sehingga metode ini

tergolong metode eksplorasi pasif, gelombang elektromagnetik alami yang ada

di ionosfer yang kemudian akan berinteraksi dengan medium konduktor (bumi)

yang mempunyai respon nilai resistivitas yang bervariasi (Virgantoro, 2011).

Dalam pengukurannya metode ini melibatkan fluktuatif medan listrik dan

medan magnet alami yang saling tegak lurus di permukaan bumi dari

kedalaman beberapa meter hingga kilometer (Simpson, 2005).

Sumber sinyal untuk metode magnetotellurik adalah medan magnetik yang

berasal dari dalam dan luar bumi serta memiliki rentang frekuensi yang

bervariasi. Medan magnet yang berasal dari dalam dikarenakan pergerakan

antara mantel bumi terhadap inti bumi. Medan magnet yang berasal dari luar

bumi adalah medan magnet yang dihasilkan di atmosfer dan magnetosfer

(Agung, 2009; Kadir, 2011). Semua sumber medan magnetik tersebut memiliki

nilai yang bervariasi terhadap waktu, tetapi yang dimanfaatkan pada Metode

Magnetotellurik hanya medan magnetik yang berasal dari luar bumi yang

16

memiliki rentang frekuensi lebih besar. Perbedaan pada sinyal tercatat

digunakan untuk memperkirakan distribusi resistivitas listrik bawah

permukaan. Teknik prospeksi tahanan listrik untuk menentukan kedalaman

formasi batuan sedimen yang berada jauh di dalam bumi dengan cara

mengukur tahanan jenis formasi batuan tersebut berdasarkan pengukuran

serempak medan listrik dan medan magnet yang berosilasi pada lokasi yang

sama, yaitu dengan mencatat rentang frekuensi yang tergantung dari kedalaman

sasaran (Nidya, 2011).

Gambar 4. Interaksi gelombang EM dengan medium bawah permukaan bumi(Unsworth, 2008 dalam Aulia, 2014)

B. Sumber Sinyal MT

Variansi frekuensi yang menjadi sinyal pada metode magnetotellurik yang

terukur di permukaan bumi berasal dari dalam maupun luar bumi. Untuk

komonen medan magnetik yang berasal dari dalam bumi disebabkan oleh

mantel bumi terhadap inti bumi yang disebabkan oleh arus konveksi serta

medan-medan magnet yang berada di kerak bumi, sedangkan untuk komponen

17

sumber medan magnet yang berasal dari luar bumi berasal dari medan magnet

yang dihasilkan di atmosfer dan magnetosfer (Unsworth, 2008).

Medan elektromagnetik yang dimanfaatkan memiliki fluktuasi geomagnetik -

dengan rentang 10-3 s.d 105 s atau rentang frekuensi 10-5 s.d 103 Hz. Variasi

yang dihasilkan dari dalam bumi sangatlah kecil dan dalam frekuensi yang

sangat rendah sehingga sumber sinyal yang digunakan hanyalah sumber sinyal

yang berasal dari komponen luar bumi karena mempunyai rentang frekuensi di

atas dan di bawah 1 Hz (Unsworth, 2008).

Untuk frekuensi di atas 1 Hz, sebagian besar sumber sinyal MT berasal dari

lightning activiy yang terjadi di ionosfer pada seluruh bagian bumi yang

kemudian akan menjalar hingga permukaan bumi. Pada saat lightning ini

mencapai permukaan bumi, dengan seketika itu pula medan magnetik bumi

mengalami perubahan. Apabila lightning ini mencapai permukaan bumi

berulang kali maka medan magnet bumi akan terus-menerus mengalami

perubahan. Sehingga akan menghasilkan fluks magnet yang selanjutnya fluks

magnet ini akan menginduksi arus listrik di bawah permukaan bumi serta

menghasilkan medan magnet sekunder yang kemudian terekam pada alat MT.

Untuk frekuensi yang lebih tinggi hingga mencapai 2 KHz sinyal tidak dapat

merambat dengan baik karena amplitude yang dihasilkan sinyal tersebut

sangatlah kecil, tetapi untuk frekuensi yang lebih besar lagi, yaitu di atas 5

KHz sinyal EM akan dapat menjalar dengan baik kembali (Unsworth, 2008

dalam Virgantoro, 2011).

18

Sinyal MT yang dihasilkan di bagian megnetosfer melalui fenomena alam

berupa solar wind memiliki rentang frekuensi < 1 Hz. Solar wind merupakan

suatu fenomena pergerakan ion H dan He yang kemudian berinteraksi dengan

medan magnet bumi. Interaksi dengan medan magnet bumi menyebabkan solar

wind ini terdefleksi sehingga terbentuklah magnetosfer (Unsworth, 2008

dalam Virgantoro, 2011).

Perubahan arus yang terjadi di ionosfer oleh aktivitas di magnetosfer akan

menyebabkan perubahan medan magnet begitu juga sebaliknya, perubahan

medan magnet menyebabkan terjadinya proses induksi arus listrik yang cukup

besar di bagian ionosfer. Hal tersebut didukung pula dengan adanya kenyataan

bahwa lapisan ionosfer yang berada 50-1500 km di atas permukaan bumi

berupa plasma tempat dimana nilai konduktivitas yang sangat besar

(Virgantoro, 2011).

Gambar 5. Ilustrasi sumber gelombang elektromagnet (Nidya, 2011)

C. Hukum Maxwell

Aktivitas gelombang elektromagnet dijabarkan dalam Hukum Maxwell yang

merupakan gabungan dari sintesa hasil-hasil eksperimen (empiris) mengenai

19

fenomena listrik - magnet yang didapatkan oleh Faraday, Ampere, Gauss,

Coulomb disamping yang dilakukan oleh Maxwell sendiri. Dalam Keller &

Frischknecht (1966) persamaan Maxwell dalam domain frekuensi dituliskan

secara diferensial sebagai berikut:

∇ = -

(1)

∇ X = j +

(2)

∇. = q (3)

∇. = 0 (4)

Dengan H adalah medan magnetik (Ampere/ meter), E adalah medan listrik

(volt/ meter), B adalah induksi magnetik (Weber / meter2), D adalah

displacement current (Ampere/meter2), j adalah rapat arus listrik

(Ampere/meter2) dan adalah densitas muatan listrik (Coulomb/meter3).

Persamaan (1) diturunkan dari hukum Faraday yang menyatakan bahwa

perubahan fluks manetik menyebabkan medan listrik dengan gaya gerak listrik

berlawanan dengan variasi fluks magnetik yang menyebabkannya.

Persamaan (2) merupakan generalisasi teorema Ampere dengan

memperhitungkan Hukum Kekekalan Muatan. Persamaan tersebut menyatakan

bahwa medan magnet timbul akibat fluks total arus listrik yang disebabkan

oleh arus konduksi dan arus perpindahan.

20

Persamaan (3) menyatakan Hukum Gauss yaitu fluks elektrik pada suatu ruang

sebanding dengan muatan total yang ada dalam ruang tersebut. Sedangkan

persamaan (4) yang identik dengan persamaan (3) berlaku untuk medan

magnet, namun dalam hal ini tidak ada monopol magnetik.

Deskripsi hubungan medan magnetik dan listrik terhadap medium adalah: = ε (5) = (6)J = σ (7)

Dimana ε adalah permitivitas material (farad/meter) ; ε = ε εr , ε adalah

permitivitas ruang vakum (8,85 x 10-11) farad/meter, εr adalah permitivitas

relatif medium, adalah permebilitas magnetik material (henry/meter),

adalah permebilitas magnetik ruang vakum (4π x 10-7) (henry/meter), r adalah

permeabilitas manetik relatif medium dan σ konduktivitas material

(siemen/meter).

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak

bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropik). Dengan demikian

akumulasi muatan seperti dinyatakan pada persamaan (3) tidak terjadi dan

Persamaan Maxwell

∇ X = − (8)

∇ X = + (9)∇ . = 0 (10)∇ . = 0 (11)

21

Tampak bahwa dalam persamaan (8) s/d (11) terhadap dua variabel yaitu

medan listrik E dan medan magnet H dengan operasi curl terhadap persamaan

(8) dan (9) sehingga:

∇ = + (14)

∇ = + (15)

Persamaan difusi atau Persamaan telegrapher yang menunjukkan sifat dari

gelombang dari medan elektromagnet yaitu sifat difusi dan sifat gelombang

yang pada penjalarannya berganti pada frekuensi yang digunakan.

Dari solusi medan magnet dan medan listrik untuk medium homogen

amplitudo gelombang elektromagnet mengalami atenuasi secara eksponensial

terhadap kedalaman. Skin depth didefiniskan sebagai kedalaman suatu medium

homogen dimana amplitudo gelombang elektromagnet telah tereduksi 1/e dari

permukaan bumi yang dideskripsikan oleh persamaan:= | | = ( ) (16)

= (17)

Dengan μ = μ0 = 4π x 103 H/m, = 2πf = 2π/T, sehingga skin depth:

≈ 500 (18)

Dimana sebagai resistivitas bumi dan f sebagai frekuensi gelombang yang

digunakan. Persamaan di atas menyatakan bahwa penetrasi kedalaman atau

skin depth bergantung pada nilai resistivitas batuan bawah permukaan dan

frekuensi yang digunakan (Aulia, 2014).

22

D. Apparent resistivity

Karena kerambatan medan magnetotellurik di bawah permukaan bumi pada

dasarnya merambat dengan frekuensi rendah. Parameter fisika yang digunakan

adalah permeabilitas magnetik µ, konduktivitas , dan . Berdasarkan teori

dari Cagniard (1953), untuk gelombang yang terpolarisasi dalam bidang

horizontal dan merambat ke bawah permukaan, besarnya apparent resistivity

sebanding dengan nilai kuadrat dari impedansi magnetotellurik Z( ).= |Z( )| (19)

dengan Z( ) sama dengan Ex/Hy atau Ey/Hx, yang merupakan perbandingan

komponen orthogonal dari medan listrik dan medan magnetik.

Dari teori tersebut maka diperoleh hubungan suatu rumusan tahanan jenis suatu

lapisan dengan asumsi bahwa bumi bersifat isotropi dan homogen (dikenal

sebagai apparent resistivity).

= 0,2 atau = 0,2 | | (20)

dengan merupakan tahanan jenis semu (Ωm), T adalah periode (s), E adalah

medan listrik (mV/km), dan H adalah medan magnetik (nT) (Oktobiayanti,

2009).

E. Pemodelan MT

Penafsiran keadaan bawah permukaan berdasarkan data yang telah diperoleh

dapat diekstrasikan dengan melakukan pemodelan sehingga informasi dari

distribusi tahanan jenis akan lebih berarti. Menurut Baranwal, (2010) Inversi

adalah pendekatan matematis untuk memfitkan respon fisika dari model yang

ada terhadap data observasi/lapangan.

23

Model yang paling sederhana adalah model 1-D dimana tahanan-jenis

bervariasi hanya terhadap kedalaman ρ(z). Model 1-D biasanya

direpresentasikan oleh model berlapis horisontal, yaitu model yang terdiri dari

beberapa lapisan dimana tahanan-jenis tiap lapisan homogen. Dalam hal ini

parameter model adalah tahanan-jenis dan ketebalan tiap lapisan.

Pemodelan menggunakan model 1-D hanya dapat diterapkan pada data yang

memenuhi kriteria data 1-D. Namun demikian, dengan asumsi tertentu

pemodelan 1-D dapat pula diterapkan pada data yang dianggap mewakili

kecenderungan lokal atau struktur secara garis besar, misalnya impedansi

invarian dan impedansi dari TE-mode. Pemodelan 1-D menggunakan kurva

sounding TE-mode didasarkan atas anggapan bahwa pengukuran medan listrik

searah jurus tidak terlalu dipengaruhi oleh diskontinuitas lateral tegak lurus

jurus.

Dalam perkembangannya model 1D terlalu sederhana sehingga sulit untuk

menggambarkan kondisi bawah permukaan bumi yang kompleks. Terkadang

untuk kasus tertentu, ketika asumsi struktur 2D bawah permukaan bersifat

valid, pendekatan 2D dapat dijadikan alternatif untuk mendapatkan model yang

sesuai (Baranwal, 2010).

Setidaknya untuk medium 2D lebih baik karena sistem dibuat dalam koordinat

Cartesian dengan sumbu x dan y, terdapat 2 impedansi yang dianalisa. Dalam

medium 2D, berlaku Zxx = Zyy = 0 dan Zxy -Zyx . Z xy dinamakan mode TE

dan Zyx dinamakan mode TM. Data TE merupakan data yang terekam dimana

komponen medan listrik sejajar dengan strike sedangkan data TM merupakan

24

data yang terekam dimana komponen medan magnet sejajar dengan strike.

Dalam kasus 2D, kepastian arah strike sangat diperlukan. Ketika arah strike

diketahui, maka data MT selanjutnya dapat dirotasikan terhadap arah strike

tersebut (Amriyah, 2012).

Untuk medium 3D, tensor impedansi berlaku Zxx Zyy dan Zxy Zyx.

Dengan demikian, persamaan matriks tensor impedansi 3D dapat ditulis

sebagai berikut:

=

Ex = ZxxHx + ZxyHy

Ey = ZyxHx + ZyyHy (21)

Karena bumi adalah dalam 3 dimensi, maka model 2D terkadang tidak bisa

digunakan untuk menjelaskan kondisi bumi yang kompleks secara 3 dimensi.

Seluruh penelitian mengindikasikan bahwa jika data yang dimiliki

mengandung struktur 3D maka inversi 2D berkemungkinan besar dapat

menghasilkan interpretasi yang salah. Kenyataannya, memang masih

memungkinkan jika interpretasi dilakukan berdasarkan hasil inversi 2D. Hal ini

dikarenakan di dalam inversi 2D terdapat 2 mode (TE dan TM) yang saling

melengkapi. Ini semua secara signifikan bergantung pada posisi struktur 3D

teradap arah strike 2D. Akan tetapi dalam praktiknya meskipunn terdapat dua

mode di dalam inversi 2D tetap saja inversi ini hanya mampu mengetahui

sedikit struktur 3D yang sebenarnya. Dalam inversi 3D tidak memerlukan

kejelasan arah strike, dapat menginversi kesemua arah. Hal ini dikarenakan

25

derajat kebebasan 3D tinggi. Berbeda dengan 2D yang memiliki derajat

kebebasan yang kecil, semua untuk mengakomodasi efek 3D yang dibutuhkan

di dalam data (Amriyah, 2012).

F. Metode Gayaberat

Metode gayaberat diaplikasikan berdasarkan hukum Newton yang menyatakan

bahwa besar gaya tarik menarik antara dua buah partikel yang mempunyai

massa m1 dan m2 dengan jarak antara kedua titik pusat partikel tersebut r.

Berdasarkan prinsip tersebut dalam geofisika metode gayaberat dapat

digunakan untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan bumi yang

diperoleh dari variasi distribusi nilai rapat massa (densitas) dari meterial bawah

permukaan. Hukum Newton dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

rr

mmGrF ˆ)(

221

(22)

dimana )(rF adalah gaya tarik-menarik kedua benda tersebut dan G

merupakan konstanta gayaberat universal yaitu 6.672 x 10-11 m3kg-1 det-2

(Blakely,1995).

F12 F21

r

Gambar 6. Gaya tarik menarik antara dua benda m1 dan m2

m1 m2

26

G. Potensi Gayaberat

Potensi gravitasi pada titik tertentu pada suatu medan gravitasi didefinisikan

sebagai usaha yang digunakan untuk memindahkan massa dari suatu titik

sembarang (titik awal) ke titik lainnya. Medan gravitasi tersebut bersifat

konservatif artinya usah yang dilakukan pada suatu titik ke titik lainnya pada

medan gravitasi tidak bergantung pada lintasan yang dilaluinya.

Gambar 7. Potensial massa tiga dimensi (Telford, dkk., 1990).

Persamaan anomali gayaberat didapat dengan menganggap bumi sebagai suatu

massa 3 dimensi yang berbentuk sembarang dan terdistribusi secara kontinyu

( , , ) = ∫ ∫ ∫ ( , , )[( ) ( ) ( ) ] (23)

Dimana ( , , ) adalah rapat massa, dan x,y,z adalah koordinat potensial

gayaberat.

27

Medan gayaberat akibat distribusi rapat massa diperoleh dengan

mendeferensialkan persamaan (23) terhadap x, y, dan z sehingga didapatkan

persamaan anomali gayaberat (23)

( , , ) = ∫ ∫ ∫ ( , , )( )[( ) ( ) ( ) ] (24)

Dimana g adalah anomali gayaberat yang diamati, ρ adalah densitas, G adalah

konstanta gayaberat umum, (x, y, z) dan (α,β,γ) masing-masing adalah sistem

koordinat titik ukur dan sumber benda (Telford, 1990).

H. Koreksi dalam Metode Gayaberat

Dalam kenyataanya bentuk bumi tidak bulat sempurna, tetapi berbentuk

spheroid (agak pepat pada kutubnya) relief permukaan bumi yang tidak rata.

Keadaan bumi yang senantiasa berotasi dan berevolusi dalam sistem matahari

mengakibatkan ketidakhomogenan sebaran densitas serta dipengaruhi gaya

tarik benda di luar bumi, seperti bulan dan matahari sehingga variasi gayaberat

dipermukaan bumi dipengaruhi oleh faktor berikut:

1. Koreksi apungan (drift correction)

2. Koreksi pasang surut bumi (tide correction)

3. Koreksi lintang (latitude correction)

4. Koreksi ketinggian (free-air correction & bouguer correction)

5. Koreksi medan /topografi (terrain correction)

28

Koreksi dilakukan karena pada saat melakukan survei gayaberat diharapkan

satu faktor saja berupa variasi densitas bawah permukaan, sehingga pengaruh

nilai koreksi dihilangkan dari harga pembacaan alat.

1. Koreksi tidal (pasang surut)

Percepatan gayaberat di permukaan bumi di samping dipengaruhi oleh

adanya gaya tarik bumi juga dipengaruhi oleh gaya tarik matahari dan

bulan, sehingga untuk mendapatkan percepatan gayaberat yang akurat harus

memperhitungkan pengaruh dari gaya tarik bulan dan matahari yang sering

disebut dengan koreksi pasang surut.

Besarnya koreksi pasang surut dapat di ukur langsung dengan menggunakan

Gravimeter secara periodik maupun hitungan dengan menggunakan

komputer berdasarkan perumusan Longman (1959).

= ( − ) (25)

Dimana KS adalah koreksi sebelum pengamatan, KTA adalah koreksi waktu

akhir pengamatan, KTS adalah koreksi waktu sebelum pengamatan, TB

adalah waktu di base, Ts adalah waktu sebelum pengamatan, TA adalah

waktu akhir pengamatan.

2. Koreksi drift (apungan)

Pengukuran gayaberat yang dilakukan di suatu tempat, yang kemudian

diulang lagi pengukuran, secara teoritis harusnya akan tetap atau konstan.

Pada kenyataannya, hal ini selalu diperoleh harga pembacaan yang berbeda,

mengingat adanya pengaruh pasang surut diatas. Perbedaan ini disamping

29

dipengaruhi oleh kondisi pasang surut juga disebabkan karena pengaruh

mekanisme alat, akibat goncangan selama transportasi, yang disebut sebagai

drift atau apungan.

Koreksi drift ini ditentukan dengan anggapan bahwa perubahan drift ini

linier terhadap waktu, sehingga koreksi ini dapat dirumuskan sebagai

berikut:

Driftstation = ( − ) (26)

Dimana Dstation adalah besarnya drift pada titik pengamatan, Tstation adalah

waktu pebacaan pada titik pengamatan, GAI dan GA2 adalah pembacaan

gayaberat ke-1 dan ke-2 di base station, TA1 dan TA2 adalah waktu

pembacaan ke-1 dan ke-2 di Base Station

3. Koreksi lintang (latitude correction)

Telah diketahui bahwa bentuk bumi tidaklah bulat sempurna akan tetapi

berbentuk steroid dengan pepat pada kedua kutubnya, sehingga besarnya

harga gayaberat di kutub dan di khatulistiwa tidak sama. Dengan adanya

perbedaan ini maka koreksi lintang sangat mempengaruhi besar gayaberat

di suatu daerah. Dalam penelitian ini digunakan koreksi lintang dari

International Assosiation of Geodesy Sistem (IAG.1967) dengan rumusan

Moritz (1980) yaitu:

g(φ) = 978032.700 (1+0.0053024sin2φ + 0.0000058sin22φ) (27)

dimana, φ adalah lintang (Radian) pada titik pengukuran

Koreksi ini dilakukan karena bentuk bumi yang tidak bulat sempurna,

terdapat perbedaan antara jari-jari bumi di kutub dengan di katulistiwa. Nilai

30

gayaberat dikutub akan lebih besar dibandingkan nilai gayaberat di

katulistiwa, seperti ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Perbendaan nilai gayaberat di kutub dan katulistiwa

4. Koreksi udara bebas (free air correction)

Koreksi udara bebas merupakan koreksi yang disebabkan karena pengaruh

variasi ketinggian terhadap medan gravitasi bumi. Koreksi ini dilakukan

untuk menarik bidang pengukuran (P) ke bidang datum yaitu bidang geoid

(Po).

Gambar 9. Koreksi udara bebas terhadap data gayaberat (Zhou, dkk., 1990)

Koreksi udara bebas (free air correction) tidak memperhitungkan massa

batuan yang terdapat di antara stasiun pengukuran dengan bidang geoid.

Koreksi akan dijumlah jika titik pengukuran berada di atas geoid. Karena

31

semakin tinggi h, maka g akan semakin kecil sehingga untuk menyamakan

dengan bidang geoid koreksi harus ditambah. Dan juga sebaliknya, koreksi

akan dikurang jika titik pengukuran berada di bawah geoid. Namun, pada

umumnya koreksi ini dijumlah karena permukaan bumi berada di atas

bidang geoid. Koreksi gayaberat yang dihitung dari persamaan gayaberat

normal bumi dengan bentuk ellipsoid. Koreksi ini dapat ditulis:

FAC = 0,3086. h (28)

dimana FAC (Free Air Correction) adalah koreksi udara bebas (mGal) dan h

adalah ketinggian dititik pengukuran terhadap Mean Sea Level (dalam

satuan meter).

5. Koreksi Bouguer (Bouguer correction)

Pada koreksi udara bebas belum diperhitungkan adanya efek tarikan dari

massa yang berada di antara bidang datum dan stasiun pengukuran itu

sendiri, untuk itu pengukuran di darat efek tarikan dari massa tersebut

menyebabkan peningkatan nilai Δg. Koreksi Bouguer berfungsi untuk

mereduksi pangaruh efek tarikan dari suatu massa yang diberikan pada

persamaan:

BC = 2π.G. ρr. h

BC = 0,04193. ρr. H (29)

Dimana BC adalah koreksi Bouguer (Bouguer correction), h adalah

ketinggian stasiun pengukuran (meter), ρr adalah densitas batuan rata-rata

(gr/cc)

32

6. Koreksi Medan (Terrain Correction)

Koreksi medan atau topografi dilakukan untuk mengoreksi adanya

pengaruh penyebaran massa yang tidak teratur di sekitar titik pengukuran.

Dalam koreksi Bouguer diasumsikan bahwa titik pengukuran di lapangan

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 kurang sempurna.

Gambar 10. Stasiun yang berada dekat dengan gunung (Reynolds, 1997)

Gambar 11. Stasiun yang berada dekat dengan lembah (Reynolds, 1997)

Jika stasiun pengukuran berada dekat dengan gunung, maka akan

terdapat gaya ke atas yang menarik pegas pada gravimeter, sehingga akan

mengurangi nilai pembacaan gravitasi (Gambar 10). Sementara jika stasiun

pengukuran berada dekat dengan lembah, maka akan ada gaya ke bawah

yang hilang sehingga pegas pada gravimeter tertarik ke atas. Hal ini

33

akan mengurangi pembacaan nilai gravitasi (Gambar 11). Dengan

demikian pada kedua kondisi tersebut, koreksi medan ditambahkan

kepada nilai gravitasi. Cara perhitungan koreksi topografi dapat

dilakukan dengan menggunakan Hammer Chart yang dikembangkan oleh

Sigmund Hammer. Hammer Chart membagi area ke dalam beberapa zona

dan kompartemen (segmen). Hammer melakukan pendekatan pengaruh

topografi dengan suatu cincin yang terlihat pada Gambar 12 di bawah ini.

Gambar 12. Hammer Chart (Reynolds, 1997)

Menurut Reynolds (1997), besarnya koreksi topografi dengan

menggunakan pendekatan cincin silinder dituliskan dalam persamaan:

= − + + − + (30)

dimana N adalah jumlah kompartemen pada zona yang digunakan, adalah

radius luar (m), adalah radius dalam (m), z adalah perbedaan ketinggian

rata-rata kompartemen dan titik pengukuran

34

I. Anomali Bouguer

Setelah melakukan beberapa proses koreksi , maka akan didapatkan nilai yang

disebut Anomali Bouguer (Bouguer Anomali). Anomali Bouguer adalah

anomali yang disebabkan oleh variasi densitas secara lateral pada batuan di

kerak bumi yang telah berada pada bidang referensi yaitu bidang geoid. Nilai

anomali Bouguer yang diperoleh melalui semua koreksi disebut sebagai

Complete Bouguer Anomali (CBA). Sedangkan anomali Bouguer yang

didapatkan tanpa memasukkan koreksi medan ke dalam perhitungan disebut

Simple Bouguer Anomali (SBA). Sementara nilai lain yang biasa digunakan

untuk survei daerah laut adalah Free Air Anomali (FAA). FAA adalah nilai

anomali Bouguer yang tidak memperhitungkan efek massa batuan sehingga

tidak memasukkan koreksi Bouguer ke dalam perhitungan.

CBA = Gobs – (g – FAC + BC – TC) (31)

Dimana CBA adalah Anomlai Bougeur Lengkap (mGal), Gobs adalah nilai

gaya berat observasi (mGal), g adalah koreksi lintang (mGal), FAC adalah

koreksi udara bebas (mGal), BC adalah koreksi Bouguer (mGal), dan TC

adalah koreksi medan (mGal)

J. Estimasi Densitas Permukaan Rata-Rata

Rapat massa merupakan parameter yang terukur dalam metode gayaberat.

Varian distrubisi densitas inilah yang nantinya digunakan untuk

menggambarkan keadaan geologi bawah permukaan. Rapat massa batuan

dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah rapat massa butir atau

35

matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida yang terdapat dalam

pori-porinya. Namun demikian, terdapat banyak faktor lain yang ikut

mempengaruhi rapat massa batuan, diantaranya adalah proses pembentukan,

pemadatan (kompaksi) akibat tekanan, kedalaman, serta derajat pelapukan

yang telah dialami batuan tersebut.

Terdapat beberapa cara untuk menentukan rapat massa (densitas) permukaan

rata-rata baik secara kualitatif dengan analisis batuan daerah survei dari

pengukuran di laboratorium maupun penentuan rapat massa secara kuantitatif

dengan Metode Nettleton dan Metode Parasnis. Metode Nettleton diaplikasikan

berdasarkan pada pengertian tentang koreksi Bouguer dan koreksi medan jika

rapat massa yang digunakan sesuai dengan rapat massa permukaan, maka

penampang anomali gayaberat menjadi smoth. Nilai korelasi yang paling baik

adalah yang mendekati nol sehingga grafik terbaik dipilih yang mendekati garis

lurus seperti ditunjukkan pada gambar 13. Sedangkan Metode parasnis

didasarkan pada persamaan anomali Bouguer dengan asumsi nilai anomali

Bouguernya adalah nol.

36

Gambar 13. Estimasi rapat masaa dengan metode Nettleton (Telford dkk., 1990)

K. Pemisahan Anomali Regional dan Residual

Pada dasarnya anomali gayaberat yang terukur adalah hasil dari berbagai

sumber dari permukaan hingga kedalaman target event di bawah permukaan.

Untuk kepentingan interpretasi, target event harus dipisahkan dari event lainya

yang tidak diperlukan. Target event dapat berada di zona yang dalam (regional)

atau di zona dangkal (residual).

Proses pemisahan antara anomali regional dan anomali residual dapat

menggunakan analisis spektrum, proses Transformasi Fourier (transformasi

dari domain waktu ke dalam domain frekuensi) untuk mengubah suatu sinyal

menjadi penjumlahan beberapa sinyal sinusoidal dengan berbagai frekuensi.

Hasil dari transformasi ini akan berupa spektrum amplitude dan spektrum

phase sehingga dapat memperkirakan kedalaman dengan mengestimasi nilai

37

bilangan gelombang (k) dan amplitudo (A) yang dapat digunakan untuk

menghitung lebar jendela filter yang selanjutnya dijadikan sebagai input data

dalam proses filtering, pemisahan anomali regional, dan anomali residual.

Blakely (1995) menurunkan spektrum dari potensial gayaberat yang teramati

pada suatu bidang horizontal.

F(U) = ( ) dan = 2 | |( )| | (32)

Dimana , adalah Potensial gayaberat, adalah anomali rapat massa adalah

konstanta gayaberat adalah jarak

Berdasarkan kedua persamaan diatas maka diperoleh:

( ) = 2 | |( )| | (33)

Sehingga Transformasi Fourier anomali gayaberat pada lintasan yang

diinginkan adalah:

( ) = ( ) = → ( ) = 2 | |( ) (34)

dimana gz adalah anomali gayaberat, k adalah bilangan gelombang zo adalah

ketinggian titik amat, z adalah kedalaman benda anomali

Bila distribusi densitas bersifat random dan tidak ada korelasi antara masing-

masing nilai gayaberat, maka =1, sehingga hasil Transformasi Fourier anomali

gayaberat menjadi: = | |( ) (35)

dimana A adalah amplitude, C adalah konstanta

38

Selanjutnya dengan melogaritmakan hasil Transformasi Fourier tersebut di

atas, maka akan diperoleh hubungan antara amplitudo (A) dengan bilangan

gelombang (k) dan kedalaman (zo - z’):

ln A = (zo - z’) |k| (36)

Hasil logaritma ini menunjukkan bahwa kedalaman rata-rata bidang

diskontinuitas rapat massa akan berbanding dengan kemiringan grafik

spektrum. Kemudian dari hubungan itu pula, dengan menggunakan metode

least square, maka estimasi kedalaman anomali adalah gradien dari masing-

masing grafik spektrum pada tiap lintasan. Hubungan panjang gelombang (λ)

dengan k diperoleh dari persamaan Blakely (1995):

= (37)

= . Δ (38)

dengan n adalah lebar jendela.

Gambar 14. Kurva Ln A dengan K

k

Zona regional

Zona noiseZona residual

Batas zona regional-residual

Ln A

39

Metode Moving Average dilakukan dengan cara merata-ratakan nilai

anomalinya. Hasil dari metode moving average adalah anomali regional.

Anomali residual diperoleh dari selisih anomali Bouguer dengan anomali

regional. Pemisahan antara anomali regional dan residual dianalisis dari

spektrumnya akan menyerupai low pass filter sehingga output dari proses ini

adalah frekuensi rendah dari anomali Bouguer yang akan merepresentasikan

kedalaman yang lebih dalam (regional). Karena frekuensi rendah ini

mempunyai penetrasi yang lebih dalam. Selanjutnya anomali residual

didapatkan dengan cara mengurangkan anomali regional dari anomali

Bouguernya.

Secara matematis persamaan moving average untuk 1 dimensi adalah sebagai

berikut :

∆ ( ) = ∆ ( ) ⋯ ∆ ( ) ⋯ ∆ ( )(39)

Dimana i adalah nomor stasiun, N adalah lebar jendela, ∆ adalah besarnya

anomali regional. Setelah didapatkan ΔTreg , maka harga ΔTresidual dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

ΔTresidual = ΔT - ΔTreg (40)

Dimana ΔTresidual adalah Besarnya anomali residual ΔT adalah Besarnya

anomali bouguer ΔTreg adalah Besarnya anomali regional.

Berdasarkan karakter spektrum lebar window NxN berbanding langsung

dengan low cut dari panjang gelombang atau high cut frequency spacial dari

low-pass filter, sehingga dengan bertambahnya lebar window akan

40

menyebabkan bertambahnya panjang gelombang regional output. Dengan kata

lain, lebar window terkecil menyebabkan harga regionalnya mendekati anomali

Bouguernya.

L. Derivatif Vertikal Orde Dua (Second Vertical Derivative)

Dalam menginterpretasikasikan bawah permukaan berupa batas-batas struktur

dapat menggunakan metode Second Vertical Derivative (SVD). Turunan

vertikal orde dua yang bersifat sebagai high pass filter atau meninggikan

anomali dengan panjang gelombang yang pendek terhadap anomali residual

yang berasosiasi dengan struktur dangkal. SVD dapat digunakan untuk analisis

model dengan cara melihat nilai maksimum dan minimum dari nilai turunan

keduanya.

Secara teoritis, metoda ini diturunkan dari fungsi harmonik Laplace, yaitu :

∇ ∆ = 0 (41)

∇ ∆ = (∆ ) + (∆ ) + (∆ )(42)

Sehingga,

(∆ )+ (∆ )+ (∆ ) = 0 (43)

(∆ ) = − (∆ )+ (∆ )(44)

Untuk data penampang, dimana y mempunyai nilai yang tetap maka

persamaannya adalah:

41

(∆ ) = − (∆ )(45)

Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa second vertical derivative dari

suatu anomali gayaberat permukaan adalah sama dengan negatif dari

derivative orde dua horisontalnya, artinya bahwa anomali second vertical

derivative dapat melalui derivative orde dua horisontalnya yang lebih praktis

dikerjakan. Terdapat beberapa operator filter SVD, yang dihitung oleh

Henderson dan Zeits (1949), Elkins (1951) dan Rosenbach (1952).

Henderson & Zietz

0.0000 0.0000 -0.0838 0.0000 0.0000

0.0000 +1.0000 -2.6667 +1.0000 0.0000

-0.0838 -2.6667 17.0000 -2.6667 -0.0838

0.0000 +1.0000 -2.6667 +1.0000 0.0000

0.0000 0.0000 -0.0838 0.0000 0.0000

Elkins (1951)

0.0000 -0.0833 -0.0667 -0.0833 0.0000

-0.0833 -0.0667 -0.0334 -0.0667 -0.0833

0.0000 -0.0334 +1.0667 -0.0334 0.0000

-0.0833 -0.0667 -0.0334 -0.0667 -0.0833

0.0000 -0.0883 -0.0667 -0.0833 0.0000

42

Rosenbach (1953)

0.0000 +0.0416 0.0000 +0.0416 0.0000

+0.0416 -0.3332 -0.7500 -0.3332 +0.0416

0.0000 -0.7500 +4.0000 -0.7500 0.0000

+0.0416 -0.3332 -0.7500 -0.3332 +0.0416

0.0000 +0.0416 0.0000 +0.0416 0.0000

Kemampuan SVD untuk memisahkan efek residual dari pengaruh efek

regional menjadikan hal tersebut sangat penting dalam interpretasi gayaberat.

Artinya proses ini dapat memperjelas anomali residual yang tumpang tindih

dengan anomali regional. Dengan demikian keberadaan struktur geologi di

lokasi penelitian tidak menimbulkan ambiguitas tetapi memberikan gambaran

yang lebih jelas terhadap bentuk-bentuk anomali penting dalam eksplorasi

migas.

Arah kemiringannya kurva SVD dapat menunjukkan jenis sesar, diketahui

dari perbandingan antara harga mutlak SVD maksimum dan minimum yang

diberikan oleh:

1. Untuk patahan naik

min2

2

2

2

x

g

x

g

maks

(46)

2. Untuk patahan turun

min2

2

2

2

x

g

x

g

maks

(47)

43

M. Gradien Horizontal

Gradien horisontal anomali gayaberat adalah perubahan nilai anomali

gayaberat dari satu titik ke titik lainnya secara horisontal dengan jarak tertentu.

Gradien horisontal cenderung memiliki karakteristik yang baik untuk

menunjukkan tepi dari suatu benda anomali, sehingga teknik gradien horisontal

sangat baik untuk mendeteksi batas horisontal dari data gayaberat.

Teknik gradien horisontal ini dapat digunakan untuk mendeteksi struktur

geologi dalam maupun dangkal. Amplitudo dari gradien horisontal adalah

sebagai berikut (Cordell dan Grauch, 1985):

= + (48)

First Horizontal Derivative (FHD) dan Second Horizontal Gradien (SHD)

menggunakan rumus sebagai berikut :

= + (49)

Untuk model dalam bentuk penampang hanya dalam arah x, maka rumus FHD

menjadi lebih praktis, yaitu :

= (50)

dan SHD : = (51)

dimana dan merupakan turunan horizontal gayaberat pada arah x dan y.

44

Gambar 15. Anomali gayaberat dan gradien horisontal pada model tabular(Haerudin, 2016)

N. Sistem Panasbumi

Sistem panasbumi merupakan asosiasi konveksi fluida pada kerak bumi teratas

dalam ruang tak bercelah, transfer panas dari sumber panas (heat source) ke

penyimpan panas dalam keadaan permukaan yang bebas (free surface).

Dibangun atas lima elemen utama yaitu heat source, reservoir, lapisan

penudung, struktur geologi dan daerah resapan air (Virgantoro, 2011).

Hochtein dan Browne, (2000) mengkategorikan sistem panasbumi menjadi tiga

sistem, yaitu:

1. Sistem hydrothermal, merupakan proses transfer panas dari sumber panas

ke permukaan secara konveksi, yang melibatkan fluida meteoric dengan

atauu tanpa jejak dari fluida dari magnetik. Daerah rembesan berfasa cair

dilengkapi air meteoric yang berasal dari daerah resapan. Sistem ini terdiri

atas: sumber panas, reservoir dengan fluida panas, daerah resapan dan

daerah rembesan panas berupa manifestasi.

45

2. Sistem vulkanik, merupakan proses transfer panas dari dapur magma ke

permukaan melibatkan konveksi fluida magma. Pada sistem ini jarang

ditemukan adanya fluida meteoric.

3. Sistem vulkanik-hidrotermal, merupakan kombinasi dua sistem di atas,

yang diwakili dengan air magnetik yang naik kemudian bercampur dengan

air meteoric.

BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli 2016 sampai dengan Oktober 2016.

Pengolahan data dilakukan di Laboratorium Teknik Geofisika Fakultas Teknik

Universitas Lampung, Jalan Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro No. 1 Bandar

Lampung.

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi:

1. Data inversi Magenetotellurik

2. Peta Anomali Bouguer Lengka Gunung Talang

3. Peta Geologi Lembar Solok dengan skala 1:250.000

4. Peta Administrasi Provinsi Sumatera Barat

5. Peta administrasi Kabupaten Solok

6. Peta DEM srtm area 56_12, area 57_12, area 57_13

7. Seperangkat PC dengan Software Global Mapper13, Surfer12, Google

Map, Oasis Montaj 8.3.3., ArcGis 10.1

47

C. Diagram Alir

Tahapan kegiatan dalam penelitian ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 16. Diagram Alir Penelitian

Mulai

DataMT

Digitasi3D modelling

Anomali BouguerRegional & Residual

Kontur ABLForwardmodeling

SVD

Analisis

Selesai

Peta anomaliBouguer

Model 3D

Slicing model MT,Geologi, DEM

Analisis spektral &moving average

Model tentatifsistem panasbumi

48

D. Pengolahan Data

Dalam penelitian ini menggunakan dua data berupa data Manetotellurik (MT)

dan data gayaberat dengan prosedur sebagai berikut:

1. Magnetorellurik (MT)

Data MT yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder hasil

digitasi pada daerah Bukit Kili-Gunung Talang sehingga telah diperoleh

lokasi digitasi (x,y,z) terhadap besar resistivitasnya. Data tersebut

kemudian dibuka dalam software Oasis Montaj 8.3.3 dalam bentuk voxel

atau 3D. Tampilan distribusi resistivitas ini dianggap benar dengan melalui

pengolahan kurva MT dan koreksi yang baik sebelumnya. Seperti pada

umumnya data ini digunakan untuk menerjemahkan keberadaan reservoir

dan batuan penudung sekaligus sebagai pembanding dalam pemodelan

forward gayaberat. Oleh karena itu hasil model 3D MT perlu disayat

berdasarkan target, beberapa sayatan dilakukan untuk mensinkronkan

keberadaan struktur panasbumi dan lokasi keberadaan manifestasi yang

muncul di permukaan.

2. Gayaberat

Seperti halnya dengan data MT pada data gayaberat dalam penelitian ini

juga adalah data sekunder hasil digitasi peta anomali bouguer daerah G.

Talang. Anomali bouguer dianggap telah melalui pengolahan yang baik

sebelumnya berdasarkan koreksi-koreksi yang seharusnya dilakukan.

Dengan hasil digitasi anomali buguer yang cukup baik, telah terlihat

49

struktur dari kemunculan anomali rendah dan tinggi yang ada, namun tetap

perlu dilakukan beberapa pengolahan berikutnya berupa penentuan anomali

regional dengan low pass filter dan penentuan anomali residual dengan

hight pass filter. Hasil dari anomali regional dan residual ini dapat

menunjukkan persebaran jenis batuan pada kedalaman tertentu. Adapun

truktur patahan diidentifikasikan dengan melakukan proses SVD (Second

Vertical Derivative) sedangkan arahnya ditunjukkan dari hasil gradient

yang pada penelitian ini dilakukan pada dua arah yaitu North East dan

North West. Selanjutnya pada lain proses dilakukan forward modeling dari

anomali bouguer sebanyak tiga sayatan yang kemudian disinkronkan

dengan data model 3D MT.

98

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Simpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini antara lain:

1. Anomali Bouguer Pabum G. Talang mempunyai 199,5 - 232,5 mGal dengan

anomali tinggi pada bagian NE dan SW, sedangkan anomali rendah berada di

tengah daerah penelitian berarah NW-SE.

2. Dari hasil analisis SVD anomali Bouguer dan SVD regional menunjukkan

bahwa struktur patahan berarah NW-SE berkorelasi dengan munculnya

manifestasi panasbumi G. Talang dan Bk. Kili

3. Tahanan jenis rendah (kurang dari atau sama dengan 20 ohmmeter) yang

diinterpretasikan sebagai batuan penudung ini tersebar dari mulai kedalaman

500 m hingga 1500 m dari permukaan.

4. Reservoir panas bumi diperkirakan berada di bawah batuan penudung yang

memiliki tahanan jenis pada kisaran 20 sampai 100 Ωm, terdapat di bagian

selatan yaitu di daerah Gunung Talang. Puncak dari reservoir ini berada pada

kedalaman sekitar 1500 meter dari permukaan dan semakin mendalam ke arah

Utara yang dapat mencapai kedalaman sekitar 2500 meter.

99

B. Saran

Perlu dilakukan pengukuran gayaberat lebih lanjut pada area yang lebih luas

khususnya di sebelah Utara untuk mengetahui lebih detail pada struktur kaldera di

daerah Bukit Kili dan untuk analisis metode MT dapat lebih diperdalam sehingga

memperoleh lokasi titik bor.

DAFTAR PUSTAKA

Agung, L., 2009, Pemodelan Sistem Geothermal Dengan Menggunakan MetodeMagnetotellurik Di Daerah Tawu, Sabah, Malaysia. UniversitasIndonesia, Jakarta

Amriyah, Q. 2012. Pemodelan Data Magnetotellurik Multidimensi UntukMendelineasi System Geothermal Daerah Tawau, Malaysia. Depok:Universitas Indonesia

Andórson, S., D´Amore, F., dan Gerardo J, 2000, Isotopic and chemical

techniques in geothermal exploration (ed. S. Arnórsson). Vienna,

International Atomic Energy Agency. 351p.

Aulia, M. Z., 2014. Karakterisasi Sistem Panasbumi “TP” Dengan Analisis DataGeokimia Dan Model Magnetotellurik Untuk Menentukan Lokasi TitikBor Eksplorasi. Bandar Lampung: Universitas Lampung.

Baranwal V. C., Franke A., Borner R. U., Spitzer K., dan Sharma S. P., 2010, 2DInversion for Plane Wave EM Methods Using an Adaptive UnstructuredGrid Finite Element Approach: Formulation, Calculation ofSensitivities adan First Result, Springer.

Blakely, R. J., 1995. Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications.Cambridge University Press. Cambridge.

Cumming, W. 2009. Geothermal resource conceptual models using surfaceexploration data. In Proceedings of the Thirty-Fourth Workshop onGeothermal Reservoir Engineering, Cali-fornia, U.S.A. StanfordUniversity.

Daud, Y. 1995. Resistivity and Gravity Study of the Ulubelu Geothermal Area,South Lampung, Indonesia. Unpublished Geothermal Project ReportNo.95.07, Geothermal Institute, University of Auckland, New Zealand.

Haerudin, N. 2016. Model Sistem Panas Bumi Rajabasa Dengan MenggunakanMetode Geofisika Terpadu dan Metode Geokimia Radon. Yogyakarta:Universitas Gajah Mada

Hochstein, M.P. dan Browne, P.R.L., 2000, Surface Manifestation of GeothermalSystems with Volcanic Heat Sources. In Encyclopedia of Volcanoes,H.Sigurdsson, B.F. Houghton, S.R. McNutt, H. Rymer dan J. Stix(eds.), Academic Press.

Hochstein, M.P. dan Soengkono, S., 1994, Geophysical Rock Parameters (1),Lecture Notes, 3rd edition. Geothermal Institute, The University ofAuckland.

Hochstein, M. P. dan Sudarman, S. 1993. Geothermal resources of Sumatra.Geothermics, 22:181–200.

Johnston, J.M., Pellerin, L., dan Hohmann, G.W. 1992. Evaluation ofElectromagnetic Methods for Geothermal Reservoir Detection.Geothermal Resources Council Transactions, Vol. 16. pp 241 – 245.

Kholid, M., dan Marpaung, H., 2011. Survei Magnetotellurik Daerah Panas BumiBukit Kili – Gunung Talang, Kabupaten Solok, Sumatera Barat.Proseding Hasil Kegiatan Pusat Sumber Daya Geologi Tahun 2011.

Longman, I. M., 1959. Formulas of Computing The Tidal Accelerations due toThe Moon and The Sun. Jurnal of Geophysyca Research 64: 2351-255

Makhrani. 2010. Delineasi Model Tentatif Sistem Geothermal dan InterpretasiKomprehensif Berdasarkan Analisis Geofisika, Geokimia dan Geologi.Makasar: Universitas Hasanudin

Mardyancilatia, M.D., 2014. Identifikasi Keberadaan Sistem Panas BumiMenggunakan Data Magnetotelurik Di Daerah Prospek Panas BumiBukit Kili-Gunung Talang Sumatera Barat. Yogyakarta: UniversitasGajah Mada

Mulwa, J., Barongo, J., Fairhead, D., Mariita, N., dan Patel, J., 2010, IntegratedGeophysical Study of Lake Bogoria Basin, Kenya: Implicationsfor Geothermal Energy Prospecting, Proceedings World GeothermalCongress 2010, Bali, Indonesia, 25-29 April 2010.

Munandar, A., Suharto, E., Kusnadi, D., Idral, A., dan Solaviah, M., 2003.Penyelidikan Terpadu Daerah Panas Bumi Gunung Talang Kabupaten

Solok – Sumatera Barat. Kolokium Hasil Kegiatan InventarisasiSumber Daya Mineral – DIM, TA. 2003.

Niasari, S.W. 2015. Magnetotelluric Investigation of the Sipoholon GeothermalField, Indonesia. Berlin: Freien Universität Berlin

Nidya, F. 2011. Analisis Karakteristik Panasbumi Daerah Outflow GunungArjuno-Welirang Berdasarkan Data Geologi, Geokimia, Dan Geofisika(3g). Bandar Lampung: Universitas Lampung.

Oktobiyanti, R. 2009. Pemodelan Sistem Geothermal Daerah SibayakMenggunakan Data Magnetotellurik dan Gravitasi. Depok: UniversitasIndonesia.

Simpson, F. dan Bahr, K. 2005. Practical Magnetotellurics. Cambridge UniversityPress.

Telford, W. M., Goldrat, L. P., dan Sheriff, R. P., 1990. Applied Geophysics 2nd

ed. Cambridge University Press. Cambridge.

Unsworth, M. 2008. Lecture Notes. Geophysics 424.

Virgantoro, T. 2011. Metode Magnetotelluric (MT) Untuk Eksplorasi PanasbumiDaerah Lili, Sulawesi Barat dengan Data Pendukung MetodeGravitasi. Depok: Universitas Indonesia.

Vrolijk, P. (1990). On the mechanical role of smectite in subduction zones.Geology, 18:703–707.

Wulandari, J.C., Eddy, Z., Gaffar, Zulaikah, S., dan Nugroho A.P., 2007.Penentuan Struktur Litologi Daerah Panasbumi ProbolinggoMenggunakan Metode Magnetotelurik (MT). Malang: Universitas NegriMalang

Zhou, X., Zhong, B., dan Li, X., 1990. Gravimetrc Terrain Correction byTriangular-Element Method. Geophysics. Vol. 55. Page 232-238