TAHANAN GEOLISTRIK PADA METODE WENNEROdi Rodiyana,Solehudin Hikmatiar,Lulu Dia Rahayu,Dayuana Pratiwi,Annisa,Eka Wartika

Program Studi Fisika SainsFakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati BandungJl. A.H. Nasution No. 105 Cibiru, Bandung 40614

INDONESIAodirodiyana@ymail.com

Abstrak : Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya dipermukaan bumi. Metode geolistrik merupakan metode geofisika yang menggunakan medan potensial listrik bawah permukaan sebagai objek pengamatan utamanya. Kontras resistivity yang ada pada batuan akan mengubah potensial listrik bawah permukaan tersebut sehingga bisa kita dapatkan suatu bentuk anomali dari daerah yang kita amati. Metode Wenner–Schlumberger adalah metode dengan sistem aturan spasi yang konstan dengan catatan faktor pengali ’n’ adalah perbandingan jarak antara elektroda C1-P1 atau (C2-P2) dengan P1-P2 Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda M-N lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil.

Kata kunci : metode geolistrik,geolistrik,konfigurasi wenner.

I. Pendahuluan

I.1. Tujuan

a) Memahami prinsip hukum Ohm.

b) Memahami konsep tahanan jenis.

c) Memahami cara menginterpretasi.

I.2. Dasar Teori

Metode GeolistrikPenggunaan geolistrik pertama kali dilakukan oleh Conrad Schlumberger pada tahun 1912.

Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika untuk mengetahui perubahan tahanan jenis lapisan batuan di bawah permukaan tanah dengan cara mengalirkan arus listrik DC (‘Direct Current’) yang mempunyai tegangan tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus listrik ini menggunakan 2 buah ‘Elektroda Arus’ A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang jarak elektroda AB akan menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam.

Dengan adanya aliran arus listrik tersebut maka akan menimbulkan tegangan listrik di dalam tanah. Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan  penggunakan multimeter yang terhubung melalui 2 buah Elektroda Tegangan’ M dan N yang jaraknya lebih pendek dari pada jarak elektroda AB. Bila posisi jarak elektroda AB diubah menjadi lebih besar maka tegangan listrik yang

terjadi pada elektroda MN ikut berubah sesuai dengan informasi jenis batuan yang ikut terinjeksi arus listrik pada kedalaman yang lebih besar. Dengan asumsi bahwa kedalaman lapisan batuan yang bisa ditembus oleh arus listrik ini sama dengan separuh dari jarak AB yang biasa disebut AB/2 (bila digunakan arus listrik DC murni), maka diperkirakan pengaruh dari injeksi aliran arus listrik ini berbentuk setengah bola dengan jari-jari AB/2.

Prinsip kerja geolistrik adalah mengukur tahanan jenis (resistivity) dengan mengalirkan arus listrik ke dalam batuan atau tanah melalui elektroda arus (current electrode), kemudian arus diterima oleh elektroda potensial dengan menganggap bumi sebagai resistor. Beda potensial antara dua elektroda tersebut diukur dengan volt meter dari harga pengukuran tersebut dapat dihitung tahanan jenis semu batuan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

Ρ adalah tahanan jenis, K adalah faktor koreksi geometri, V adalah beda potensial, I adalah kuat arus.

Arah penjalaran arus dengan dua titik injeksi di permukaan bumi sebagai material homogen isotropic.

Terdapat beberapa konfigurasi elektroda yang digunakan dalam metode Geolistrik. Pada eksperimen ini menggunakan wenner yaitu untuk menginterpretasi lapisan bawah tanah secara mapping

Cara Kerja Metode Geolistrik

Umumnya metoda geolistrik yang sering digunakan adalah yang menggunakan 4 buah elektroda yang terletak dalam satu garis lurus serta simetris terhadap titik tengah, yaitu 2 buah elektroda arus (AB) di bagian luar dan 2 buah elektroda tegangan (MN) di bagian dalam.

Kombinasi dari jarak AB/2,jarak MN/2, besarnya arus listrik yang dialirkan serta tegangan listrik yang terjadi akan didapat suatu harga tahanan jenis semu (‘Apparent Resistivity’). Disebut tahanan jenis semu karena tahanan jenis yang terhitung tersebut merupakan gabungan dari banyak lapisan batuan di bawah permukaan yang dilalui arus listrik.

Bila satu set hasil pengukuran tahanan jenis semu dari jarak AB terpendek sampai yang terpanjang tersebut digambarkan pada grafik logaritma ganda dengan jarak AB/2 sebagai sumbu-X dan tahanan jenis semu sebagai sumbu Y, maka akan didapat suatu bentuk kurva data geolistrik. Dari kurva data tersebut bisa dihitung dan diduga sifat lapisan batuan di bawah permukaan.

Kegunaan Geolistrik

Mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan sampai kedalaman sekitar 300 m sangat berguna untuk mengetahui kemungkinan adanya lapisan akifer yaitu lapisan batuan yang merupakan lapisan pembawa air. Umumnya yang dicari adalah ‘confined aquifer’ yaitu lapisan akifer yang diapit oleh lapisan batuan kedap air (misalnya lapisan lempung) pada bagian bawah dan bagian atas. ‘Confined’ akifer ini mempunyai ‘recharge’ yang relatif jauh, sehingga ketersediaan air tanah di bawah titik bor tidak terpengaruh oleh perubahan cuaca setempat.

Geolistrik ini bisa untuk mendeteksi adanya lapisan tambang yang mempunyai kontras resistivitas dengan lapisan batuan pada bagian atas dan bawahnya. Bisa juga untuk mengetahui perkiraan kedalaman ‘bedrock’ untuk fondasi bangunan.

Metoda geolistrik juga bisa untuk menduga adanya panas bumi (geotermal) di bawah permukaan. Hanya saja metoda ini merupakan salah satu metoda bantu dari metoda geofisika yang lain untuk mengetahui secara pasti keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan.

Konfigurasi Wenner

Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil.

Sedangkan kelemahannya adalah tidak bisa mendeteksi homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Data yang didapat dari cara konfigurasi Wenner,sangat sulit untuk menghilangkan “factor non homogenitas” batuan,sehingga hasil perhitungan menjadi kurang akurat.

Gambar 2. Daftar nilai resistivitas

II Metode Percobaan

II.1. Alat dan Bahan1) Resistivitimeter2) Accu 12 volt

3) Res2dv4) Kabel Listrik5) Catu Daya6) Paku7) Multimeter 2 buah8) Minimal 2 pasang elektroda (elektroda potensial dan elektroda arus)

II.2. Langkah eksperimen

Yang pertama dilakukan yaitu mempersiapkan alat yang akan digunakan dalam percobaan ini. Kemudian pasang meteran pada daerah yang akan digunakan untuk eksperimen kemudian patok pada setiap ujungnya. Setelah itu, pasang elektroda arus (C1C2) dan elektroda potensial (P1P2) diawali dengan jarak terdekat yang telah disiapkan pada tabell pengukuran. Kemudian untuk pengukuran yang kedua dan seterusnya memindahkan elektroda arus dan elektroda potensial yang dilakukan secara bersama-sama dengan jarak yang sama pada setiap elektroda. Setelah itu, accu 12 volt ke resistivitimeter dan sambungkan capit dari resistivitimeter ke setiap elektroda. Kemuadian setelah semua tersambung selanjutnya mengambil data yaitu catat arus (I) dan beda potensial (V).

III Data Pengolahan

V0 (v) V (v) k R ρ datum0,016 7,594 18,84 9735,897 183424, 4,5 9,42

30,029 3,831 18,84 10641,67 200489 7,5 9,42

0,016 4,494 18,84 7490141111,

6 10,5 9,42

0,003 2,557 18,84 511496347,7

6 13,5 9,42

0,002 2,698 18,84 6917,949130334,

2 16,5 9,420,002 1,978 18,84 4300 81012 19,5 9,42

0,005 1,545 18,84 3511,36466154,0

9 22,5 9,42

0,095 5,715 18,84 11205,88211118,

8 25,5 9,42

0,04 2,3 18,84 4259,25980244,4

4 28,5 9,42

0,011 2,139 18,84 7375,862138961,

2 31,5 9,42

0,029 2,111 18,84 7036,667132570,

8 34,5 9,42

0,054 2,856 18,84 8160153734,

4 37,5 9,420,094 5,076 18,84 10359,18 195167 40,5 9,42

V0 (v) V (v) k R ρ datum0,395 4,785 75,36 7717,742 581609 9 18,840,023 3,637 75,36 6862,264 517140,2 15 18,840,098 32,902 75,36 73115,56 5509988 21 18,840,155 4,695 75,36 6344,595 478128,6 27 18,840,066 3,514 75,36 6164,912 464587,8 33 18,84

V0 (v) V (v) k R ρ datum

0,101 4,279 169,56 7377,586125094

4 13,5 28,26

0,204 2,316 169,56 7470,968126677

7 22,5 28,26

0,081 1,829 169,56 6306,897106939

7 31,5 28,26

V0 (v) V (v) k R ρ datum

0,57 4,25 301,44 7589,286228771

4 18 37,68

0,79 2,35 301,44 7580,645228511

0 30 37,68

V0 (v) V (v) k R ρ datum

0,07 4,44 4719446,80

9 4449447 22,5 47,1

k R ρ datum 18,84 9735,897 183424,3 4,5 9,4218,84 10641,67 200489 7,5 9,4218,84 7490 141111,6 10,5 9,4218,84 5114 96347,76 13,5 9,4218,84 6917,949 130334,2 16,5 9,4218,84 4300 81012 19,5 9,4218,84 3511,364 66154,09 22,5 9,4218,84 11205,88 211118,8 25,5 9,4218,84 4259,259 80244,44 28,5 9,4218,84 7375,862 138961,2 31,5 9,4218,84 7036,667 132570,8 34,5 9,4218,84 8160 153734,4 37,5 9,4218,84 10359,18 195167 40,5 9,4275,36 7717,742 581609 9 18,8475,36 6862,264 517140,2 15 18,8475,36 73115,56 5509988 21 18,8475,36 6344,595 478128,6 27 18,8475,36 6164,912 464587,8 33 18,84

169,56 7377,586 1250944 13,5 28,26169,56 7470,968 1266777 22,5 28,26169,56 6306,897 1069397 31,5 28,26301,44 7589,286 2287714 18 37,68301,44 7580,645 2285110 30 37,68

471 9446,809 4449447 22,5 47,1

Gambar 3. Hasil Inversi Menggunakan Software RES2DINV

III Pembahasan

Resistivitas semu (apparent resistivity) dipengaruhi oleh jenis batuan yang berada di bawah permukaan. Apabila batuannya lebih berongga maka nilai resistivitasnya besar, sedangkan apabila batuan lebih kompak maka nilai resistivitasnya akan lebih kecil. Batuan yang lebih kompak akan lebih mudah mengalirkan arus daripada batuan yang berongga, sehingga nilai resistivitas batuan yang kompak akan lebih kecil. Resistivitas terhadap kedalaman tidak dapat kita peroleh hubungan secara langsung, karena masih tergantung dari jenis batuan yang dikandung di bawah permukaannya. Pada umumnya semakin ke dalam permukaan bumi maka batuan akan semakin kompak. Oleh karena itu resistivitas akan semakin kecil.

Dari hasil pengolahan data dengan software res2dinv, didapat gambar yang mempunyai warna berbeda-beda. Setiap warna mempresentasikan resistivitas yang berbeda-beda. Dari yang paling kecil resistivitasnya berwarna biru, sampai yang paling besar berwarna ungu. Berarti dapat diartikan bahwa lapisan yang paling atas terdiri dari bahan yang apabila diinjeksikan arus maka dia akan lebih menghambat arus tersebut. Bahan tersebut adalah batuan yang lebih keras dibandingkan dengan batuan yang berada di lapisan di bawahnya.

Bila kita interpretasikan, warna biru langit adalah tanah liat biasa, warna biru muda adalah tanah liat London, warna hijau adalah kumpulan batuan sedimen, warna hijau tua adalah tanah biasa dengan kelembaban 50%, warna kuning adalah tanah liat dengan kelembaban 20%, warna jingga ke merah adalah tanah liat campur kerikil, dan warna ungu adalah pasir dengan kelembaban 90%. BIla dilihat dan diinterpretasikan secara logika cukup masuk akal, karena resistivitas suatu materi semakin kecil bila keadaannya basah dan semakin besar bila keadaannya kering.

Selain itu,pada saat praktikum berlangsung masih ada nilai kapasitor yang seharusnya tidak ada muatannya ini dikarenakan adanya tembaga dan kuningan dibawah tanah tersebut sehingga mempengaruhi nilai arus dan tegangan.

IV Simpulan

Dari praktikum ini dapat mengetahui bagaimana kondisi di bawah permukaan dapat ditentukan dengan melihat nilai resistivitasnya. Semakin besar nilai resitivitasnya maka arus semakin sulit mengalir. Batuan yang berpori dan berongga memiliki resistivitas yang tinggi dibandingkan batuan yang kompak. Resistivitas bergantung terhadap jenis batuan yang ada di bawah permukaan. Semakin dalam permukaan nilai resistivitas semakin kecil. Jarak antara elektroda, apabila semakin renggang maka semakin dalam resistivitas yang dapat diukur di bawah permukaan.

V Daftar Pustaka

[1] Bulkis Kanata dan Teti Zubaidah. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner-Schlumberger untuk Survey Pipa Bawah Permukaan. Tersedia : http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/bulkis%20_7_%281%29.pdf (tanggal akses 22 Maret 2011) [2] http://appliedgeophysics.lbl.gov/dc/em44.pdf (tanggal akses 22 Maret 2011 [3]http://community.myelectrical.com/wikis/myelectricalwiki/earth-resistivity/revision/1.aspx (tanggal akses 22 Maret 2011