5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 1/18

BAB I

PENDAHULUANA.  Latar Belakang Masalah

Geofisika merupakan salah satu dari cabang ilmu bumi yang mempelajari

tentang sifat-sifat fisis Bumi, seperti bentuk Bumi, reaksi terhadap gaya, serta

medan potensial Bumi (medan magnet dan gravitasi). Geofisika juga menyelidiki

interior Bumi seperti inti, mantel Bumi, dan kulit Bumi serta kandungan-

kandungan alaminya.Geofisika bisa juga diartikan sebagai suatu metoda dimana

disini akan dipelajari tentang bumi dan batuan menggunakan pendekatan-

pendekatan Fisika dan Matematika dan merupakan gabungan dari konsep-konsep

Ilmu Geologi dan Fisika.

Bumi sebagai tempat tinggal manusia memiliki sumber daya alam yang

melimpah .Sumber daya alam yang tersedia tentunya harus dapat dimanfaatkan

secara optimal agar mendatangkan kebermanfaatan dan kesejahteraan bagi

manusia.Namun tidak banyak umat manusia yang menyadari akan hal ini.

Minimnya pengetahuan tentang bumi dan bagian-bagiannya serta manfaat,

adalah menjadi suatu kendala bagi manusia untuk mencintai dan menjaga daratan

yang kita tinggali Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari ilmu tentang

bumi, dan karena kita merupakan mahasiswa fisika, akan lebih baik jika dapat

mempelajari ilmu bumi menggunakan pendekatan-pendekatan fisika. Salah satu

cabang ilmu yang dapat dipelajari adalah geofisika. Oleh karena itu, makalah ini

disusun agar penulis dan pembaca bisa memperdalam tentang geofisika

B. Permasalahan 1.  Apakah pengertian dari geofisika?

2.  Apa saja yang dipelajari dalam geofisika?

3.  Apa manfaat dari mempelajari geofisika?

C.  Tujuan

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 2/18

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah

Geofisika. Selain itu untuk membantu mahasiswa dalam memahami materi

tentang Geofisika

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 3/18

BAB II

PEMBAHASAN

A.  Pengertian Geofisika

a.  Geofisika adalah metoda yang mempelajari Bumi dan Batuan menggunakan

pendekatan-pendekatan Fisika dan Matematika. Ilmu Geofisika merupakan

gabungan dari konsep-konsep Ilmu Geologi dan Fisika.

b.  Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi

menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga

meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer..

c.  Geofisika 

B.  Bidang-bidang Kajian Geofisika

Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara), geofisika bumi

padat dan oseanografi(laut).Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat

misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi(Gunung Berapi) atau volcanology, geodinamika yang mempelajari dinamika

pergerakan lempeng-lempeng di bumi, dan eksplorasi seismik  yang digunakan

dalam pencarian hidrokarbon.

1.  Meteorologi

 Meteorologi adalah ilmu yang mempelajari atmosfer bumi khususnya

untuk keperluan prakiraan cuaca. Kata ini berasal dari bahasa Yunani

meteoros atau ruang atas (atmosfer), dan logos atau ilmu. Meteorologi

adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari dan membahas gejala perubahan

cuaca yang berlangsung di atmosfer.

2.  Geofisika Bumi Padat

a.  Seismologi

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 4/18

Seismologi berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu

seismos yang berarti getaran atau goncangan dan logos yang berarti

risalah atau ilmu pengetahuan. Orang Yunani menyebut gempa bumi

dengan kata-kata seismos tes ges yang berarti Bumi bergoncang atau

bergetar. Dengan demikian, secara sederhana seismologi dapat diartikan

sebagai ilmu yang mempelajari fenomena getaran pada bumi, atau

dengan kata sederhana, ilmu mengenai gempa bumi. Seismologi

merupakan bagian dari ilmu geofisika. 

b.  Vulkanologi

Vulkanologi merupakan studi tentang gunung berapi, lava, magma, 

dan fenomena geologi yang berhubungan. Seorang ahli vulkanologi

adalah orang yang melakukan studi pada bidang ini. Istilah vulkanologi 

berasal dari Bahasa Latin Vulcan, dewa api Romawi. 

Para ahli vulkanologi sering mengunjungi gunung berapi, terutama

yang masih aktif, untuk mengamati letusan gunung berapi,

mengumpulkan produk letusan termasuk contoh tephra (seperti abu, ash 

atau batu apung,   pumice), batuan, dan lava. Tujuan utama daripenyelidikan adalah perkiraan letusan; pada saat ini belum ada cara

yang akurat untuk melakukan hal ini, tetapi memperkirakan letusan,

seperti halnya memperkirakan gempa bumi, dapat menyelamatkan

banyak jiwa. Seorang ahli vulkanologi mempelajari pembentukan

gunung berapi dan letusannya saat ini serta sejarah letusannya.

c.  Geodinamika

Seperti yang telah diketahui sebelumnya, bahwa geodinamika

adalah salah satu bidang kajian dari geofisika yang mempelajari tentang

dinamika pergerakan lempeng-lempeng di bumi termasuk tentang

pergerakan benua..

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 5/18

Alfred Wegener adalah orang pertama yang mengungkapkan teori

tentang pergerakan benua ( Continental Drift ). Wegener menyatakan,

semua benua itu berasal dari satu massa daratan raksasa yang bernama

Pangaea. Akibat berbagai kekuatan dari dalam bumi telah

memecahkannya menjadi pecahan-pecahan yang mirip mainan  puzzle

yang memencar ke kedudukannya seperti sekarang, dan bentuk  puzzle 

benua itu terus bergerak.

Dari pernyataan Alfred Wegener dapat dikatakan bahwa bumi

bergerak atau bersifat dinamis.Gerak Bumi berdampak pada Geologi,

Geofisika, Geodesi, Geografi. Ada beberapa hal yang membuktikan jika

bumi itu bergerak yaitu

•  Kesamaan bentuk garis pantai

•  Kesamaan struktur dan batuan

•  Fosil Flora dan Fauna

•  Gunungapi dan Gerakan magma

•  Gempatektonik 

d. 

Eksplorasi Seismik Eksplorasi seismik adalah istilah yang dipakai di dalam bidang

geofisika untuk menerangkan aktivitas pencarian sumber daya alam dan

mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang

seismik. Hasil rekaman yang diperoleh dari survei ini disebut dengan

penampang seismik. 

Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode

seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk 

melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa

melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak  berdasarkan

interpretasi dari penampang seismiknya.

3.  Oseanografi

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 6/18

Berasal dari bahasa Yunani oceanos yang berarti laut atau graphos

yang berarti gambaran atau deskripsi juga disebut oseanologi atau ilmu

kelautan) adalah cabang dari ilmu Bumi yang mempelajari segala aspek 

dari samudera dan lautan. Secara sederhana oseanografi dapat diartikan

sebagai gambaran atau deskripsi tentang laut. Dalam bahasa lain yang

lebih lengkap, oseanografi dapat diartikan sebagai studi dan penjelajahan

(eksplorasi) ilmiah mengenai laut dan segala fenomenanya. Laut sendiri

adalah bagian dari hidrosfer. Seperti diketahui bahwa Bumi terdiri dari

bagian padat yang disebut litosfer, bagian cair yang disebut hidrosfer dan

bagian gas yang disebut atmosfer.

Oseanografi adalah bagian dari ilmu kebumian atau earth sciences

yang mempelajari laut,samudra beserta isi dan apa yang berada di

dalamnya hingga ke kerak samuderanya. Secara umum, oseanografi dapatdikelompokkan ke dalam 4 (empat) bidang ilmu utama yaitu: geologi

oseanografi yang mempelajari lantai samudera atau litosfer di bawah laut; 

fisika oseanografi yang mempelajari masalah-masalah fisis laut seperti

arus, gelombang, pasang surut dan temperatur air laut; kimia oseanografi

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 7/18

yang mempelajari masalah-masalah kimiawi di laut, dan yang terakhir

biologi oseanografi yang mempelajari masalah-masalah yang berkaitan

dengan flora dan fauna atau biota di laut. 

C. Metode-metode Geofisika

Ada banyak sekali metode-metode yang dipelajari dalam geofisika.Namun yang

akan dibahas dalam makalah ini adalah metode eksplorasi geofisika yaitu,

geolistrik, seismik refraksi, GPR, gravity dan magnetik.

1. Metode Geolistrik (metode resistivity/tahanan jenis) 

Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari

sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di

permukaan bumi. Metoda ini menggunakan medan potensial listrik yang ada

di bawah permukaan bumi sebagai objek utama pada pengamatan. Kontras

resistivity yang ada pada batuan akan mengubah potensial listrik bawah

permukaan bumi tersebut sehingga bisa kita dapatkan suatu bentuk anomali

dari daerah yang kita amati.

  Metode Geolistrik memiliki beberapa spesifikasi

a. Self potensial (SP) – > Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang

terdapat di alam.

b. Induced potential (IP)  – > Metode ini memanfaatkan potensial listrik 

yang kita induksikan sendiri kedalam tanah.

Kuat arus (I) yang mengalir melalui suatau kawat berbanding lurus

dengan beda potensial/voltase (V) antara ujung-ujung kawat tersebut dan

berbanding terbalik dengan besar hambatannya (R) atau dapat dirumuskan

sebagai berikut :

 

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 8/18

Dimana R (Resistansi) sebanding dengan panjang medium yang dialiri (l ), dan

berbanding terbalik dengan luas bidang (A), yang sesuai dengan rumus :

 

 

Untuk mendapatkan pengukuran resistivity yang menghasilkan harga

resistivitas semu ρapp (apparent resistivity) dirumuskan oleh :

 

Dalam pelaksanaan survey dikenal beberapa metode pengambilan data sesuai

dengan peletakan eloktroda yang dilakukan. Hal ini berpengaruh terhadap

faktor geometri peneletian resistivity yang kita lakukan. Adapun

aturan/metoda tersebut antara lain :

1.  Metoda Wenner

2.  Metoda Gradien

3.  Metoda Schlumberger

4.  Metoda Dipole-dipole

5.  Metoda Pole-dipole

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 9/18

 

2. Metode Seismik Refraksi 

Gelombang seismik merupakan gelombang mekanis yang terjadi di

bumi baik yang disebabkan secara alami maupun buatan manusia. Adapunpengertian refraksi secara harfiah adalah pembiasan. Sehingga seismik 

refraksi adalah pembiasan gelombang seismik. Selain refraksi dikenal pula

seismik refleksi atau pantulan, namun dalam laporan ini hanya dibahas

tentang seismik refraksi karena dalam penelitian yang dilakukan di daerah

Seling hanya menggunakan metoda refraksi.

Pada dasarnya dalam metode ini diberikan suatu gangguan berupa

gelombang seismik pada suatu sistem dan kemudian gejala fisisnya diamati

dengan menangkap gejala tersebut melalui receiver  (geophone). Hal tersebut

akan menghasilkan gambaran tentang kecepatan dan kedalaman lapisan

berdasarkan pengukuran waktu tempuh gelombang antara sumber getaran

(shot ) dan geophone. Adapun waktu yang diperlukan oleh gelombang seismik 

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 10/18

untuk merambat pada lapisan batuan bergantung besar kecepatan yang

dimiliki oleh medium yang dilaluinya tersebut.

  Teori Dasar 

Dalam penjalaran gelombang seismik yang terjadi di bumi mengikuti

beberapa prinsip fisika perambatan gelombang pada suatu medium yaitu :

1.  Prinsip Huygen

Suatu gelombang yang melewati suatu titik akan membuat titik 

tersebut menjadi sumber gelombang baru dan akan begitu seterusnya.

2. Prinsip Fermat

Dalam penjalaran gelombang dari satu titik ke titik selanjunya yang

melewati suatu medium tertentu akan mencari suatu lintasan dengan

waktu tempuh yang paling sedikit.

3.Prinsip Snellius

Gelombang yang merambat dan melalui medium yang berbeda akan

mengalami pembiasan maupun pemantulan. Adapun dalam

pembiasan maupun pemantulannya akan mengikuti persamaan

berikut :

 

Sedangkan untuk sudut kritis maka persamaannya akan

berubah menjadi :

 

dikarenakan sin 900 = 1

Dalam penjalaran gelombang seismik gelombang yang datang

pertama kali adalah gelombang langsung (jaraknya paling kecil)

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 11/18

setelah itu adalah gelombang bias dan yang paling terakhir

ditangkap adalah gelombang pantul (refleksi).

Selain prinsip utama penjalaran gelombang sebagaimana

dijelaskan sebelumnya dalam metoda refraksi dikenal pula prinsip

Hagiwara. Metoda Hagiwara ini digunakan untuk menentukan

kedalaman suatu lapisan dari daerah yang kita survey yaitu daerah

Seling. Ketika digunakan metoda Hagiwara sebagai metoda

intrepetasi maka diperlukan suatu pasngan kurva travel time bolak-

balik (reciprocal travel time curve) yang direfraksikan dari suatu

lapisan pada kedalaman lapisan yang diselidiki.

  Akuisisi data 

Dalam pengambilan data seismik refraksi agar menghasilkan

kualitas data yang bagus dan mengandung bentuk   first break yang

tajam dapat dilakukan beberapa cara antara lain : stacking,

memperbesar kekuatan shoting, dan  filtering. Dalam pengambilan

data yang menggunakan dinamit sebagai sumber getaran maka

perlu diperhatikan tempat yang tepat sehingga energy dinamit dapat

terkonversi menjedi energy seismik secara efektif.

3. Metode GPR (Groun Penetrating Radar) 

Metode ground penetrating radar atau georadar merupakan salah satu

metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan

sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio denganfrekuensi antara 1-1000 MHz. Georadar menggunakan gelombang

elektromagnet dan memanfaatkan sifat radiasinya yang memperlihatkan

refleksi seperti pada metode seismik refleksi.

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 12/18

Pengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode yang

tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan

bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta

dielektriknya menjadi rendah.

Ada tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan

transiluminasi. Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous Reflection

Profiling (CRP). Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid Point

(CMP) untuk mementukan kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi

disebut juga GPR Tomografi.

  Teori Dasar 

GPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena transmitter dan

receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal

radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi

tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu. Mode konfigurasi antena

transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan

bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter dan receiver digabung

dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua antena memiliki

 jarak pemisah.

Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi

tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz  – 4 GHz).

Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mancapi 32-512

scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-

time) sebagai fungsi waktu two-way traveltime, yaitu waktu yang

dibutuhkan gelombang EM menjalar dari transmitter, target dan ke

receiver. Tampilan ini disebut radargram.

Fenomena elektromagnetik dapat dijelaskan dengan persamaan

Maxwell. Persamaan ini terdiri dari 4 persamaan medan dan untuk tiap-

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 13/18

tiap persamaan merupakan hubungan antara medan dengan distribusi

sumber yang bersangkutan.

 

 

 

 

Keterangan :

= permitivitas listrik untuk ruang hampa ( = 8,854 x 10-12

C2 /Nm

2)

medan magnet (ampere/m)

medan listrik (volt/m)

= tahanan jenis (ohm.meter)

= permeabilitas magnetik (H)

J = rapat arus (ampere/m2)

Persamaan yang menghubungkan sifat fisik medium dengan medan

yang timbul pada medium tersebut dapat dinyatakan dengan :

  

 

 

 

Keterangan :

H = intensitas medan magnet (ampere/m)

D = perpindahan listrik (coulomb/m

2

)ε = permitivitas listrik (farad/m)

σ = konduktivitas (1/ohm-m)

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 14/18

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan

tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropi). Maka

persamaan Maxwell dapat ditulis sebagai berikut :

 

 

 

 

Persamaan Maxwel ini adalah landasan berpikir dari perambatan

gelombang elektromagnet. Pada material dielektrik murni suseptibilitas

magnetik (μ) dan permitivitas listrik (ε) adalah konstan dan tidak terdapat

atenuasi dalam perambatan gelombang. Tidak sama halnya jika

berhadapan dengan material dielektrik yang ada.

Sifat-sifat dari material bumi bergantung dari komposisi dan

kandungan air material tersebut. Keduanya ini mempengaruhi cepat

rambat perambatan gelombang dan atenuasi gelombang elektromagnet.

Keberhasilan dari metoda GPR bergantung pada variasi bawah

permukaan yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan.

Perbandingan energi yang direfleksikan disebut koefisien refleksi (R)

yang ditentukan oleh perbedaan cepat rambat gelombang elektromagnet

dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari konstanta dielektrik relatif 

dari media yang berdekatan. Hal ini dapat terlihat pada persamaan berikut

 

√  √ 

√  √  

Keterangan :

V1 = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 1

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 15/18

V2 = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 2 , dan V1 < V2 

dan = konstanta dielektrik relatif lapisan 1 dan lapisan 2

Dalam semua kasus, besarnya R terletak antara -1 dan 1. bagian dari

energi yang ditransmisikan sama dengan 1-R. Persamaan diatas

daplikasikan untuk keadaan normal pada permukaan bidang datar.

Dengan asumsi tidak ada sinyal yang hilang sehubungan dengan

amplitudo sinyal.

Jejak yang terdapat pada rekaman georadar merupakan konvolusi

dari koefisien refleksi dan impulse georadar ditunjukkan oleh persamaan :

   

Keterangan :

= koefisien refleksi

  = amplitudo rekaman georadar

= impulse radar

= noise radar

Besar amplitudo rekaman georadar akan tampak pada

penampang rekaman georadar berupa variasi warna. Refleksi atau

transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika

kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan

panjang gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini

menyebabkan penyebaran energi secara acak. Absorbsi ( mengubah

energi elektromagnet menjadi energi panas ) dapat menyebabkan energi

hilang. Penyebab yang paling utama hilangnya energi karena atenuasi

fungsi kompleks dari sifat lstrik dan dielektrika media yang dilalui sinyal

radar. Atenuasi tergantung dari konduktifitas , peermeabilitas

magnetik (), dan permitivity (ε) dari media yang dilalui oleh sinyal dan

frekuensi dari sinyal itu sendir (). Sifat bulk dari material ditentukan

oleh sifat fisik dari unsur pokok yang ada dan komposisinya.

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 16/18

 

4. Metode Gravity 

Metode Gravity adalah salah satu metode eksplorasi dalam

geofisika, yang memenfaatkan sifat daya tarik antar benda yang

didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity

ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface.

Pengambilan data dilapangan dapat menggunakan alat

gravimeter, (contoh kasus :  LaCoste & Romberg Model G-525). pada

alat ini terdapat 3 komponen besar (gravimeter, dudukan cembung dan

power supply – accu)

Tahapan menggunakan alat ini yaitu dudukan cembung di

posisikan pada titik pengukuran, taruh gravimeter diatasnya, sentring

kestabilan alat terhadap permukaan, buka kunci bandul, baca

perhitungan alat, catat datanya, tutup kunci bandul dan selesai.

5. Metode Magnetik

Survey magnetik merupakan metoda eksplorasi geofisika yang

mengukur medan magnet bumi di setiap titik yang ada di muka bumi.

Penggunaan metode magnetik berdasarkan pada adanya anomali

medan magnetik bumi yang diakibatkan oleh adanya perbedaan sifat

kemagnetan dari berbagai macam batuan. Dalam kegiatan eksplorasi,

survei magnetik dapat dilakukan di darat, laut maupun udara.

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 17/18

 

5/14/2018 makalah geofis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geofis 18/18

Introduction to Geophysics,mantel core and crust.1971.George D.

Garlan.Toppan Company Limited.Tokyo Japan

Earth and Space Science.Harbeck Johnson.1965

http://www.ilmukelautan.com/oseanografi/fisika-oseanografi/401-

oseanografi