2

METODE GRAVITASI

DALAM EXPLORASI PERTAMBANGANSudarmaji

I. PENDAHULUAN

Di antara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam batuan dengan batuan lainnya adalah massa jenis atau densitas batuan. Distribusi massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusun kulit bumi akan memberikan variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi. Metode medan gravitasi adalah metode penyelidikan dalam geofisika yang didasarkan pada variasi medan gravitasi di permukaan bumi.

Distribusi massa jenis yang tidak homogen ini dapat disebabkan oleh struktur geologi dan batuan termineralisasi (intrusi) yang terjadi bawah permukaan bumi. Walaupun kontribusi struktur geologi batuan termineralisasi terhadap variasi harga medan gravitasi dipermukaan bumi sangat kecil dibandingkan dengan nilai absolutnya, tetapi dengan peralatan yang baik variasi medan gravitasi di permukaan bumi dapat terukur dari titik ke titik sehingga dapat dipetakan. Selanjutnya dari peta tersebut dapat dilakukan interpretasi bentuk atau struktur bawah permukaan.

II. TEORI

Teori Medan dan Potensial Gravitasi

Teori medan gravitasi didasarkan pada hokum Newton tentang gravitasi jagad raya. Hokum gravitasi Newton ini menyatakan bahwa gaya tarik antara dua titik massa m0 dan m yang berjarak , adalah

,

(1)

dengan F(r0) adalah gaya yang dialami oleh m0 akibat m dan G adalah konstanta gravitasi yang besarnya 6,672 x 10-11 N m2/kg2. Gaya tersebut mempunyai arah yang berlawanan dengan yang berarah dari m ke m0, sehingga memiliki harga negatif.

Gaya persatuan muatan pada sembarang titik berjarak dari m0 didefinisikan sebagai kuat medan gravitasi m0 dan dirumuskan sebagai :

(2)

Medan gravitasi adalah medan konservatif, yang merupakan gradien dari suatu fungsi potensial scalar U(r0), sebagaimana berikut :

(3)

dengan adalah potensial gravitasi dari massa m0.

Potensial gravitasi yang disebabkan oleh distribusi massa kontinu (bukan merupakan titik massa) dapat dihitung dengan pengintegralan. Jika massa terdistribusi secara kontinu dengan densitas ((r0) di dalam volume V, potensial gravitasi pada sembarang titik P di luar benda adalah :

(4)

dengan ((=

Percepatan gravitasi bumi bervariasi di permukaan bumi, dan harganya tergantung pada distribusi massa di bawah permukaan, seperti ditunjukkan oleh fungsi densitas (() dan juga bentuk bumi sebenarnya, sebagaimana ditunjukkan oleh batas integral. Jika P berada di permukaan bumi, efek gravitasi pada titik P,

(5)

Untuk titik diluar volume V, integral volume pada fungsi potensial U() bersifat non-singular sehingga memenuhi persamaan Laplace :

(6)

Sedangkan di dalam volume V, integral menjadi singular pada r=r0 dan berlaku persamaan Poisson,

(7)

Anomali Gravitasi

Anomali gravitasi adalah perbedaan antara harga gravitasi real g dan harga gravitasi teori dalam model bumi homogen pada stasion tertentu. Gravitasi tergantung pada tiga factor:

1. garis lintang ( titik pengamatan, dihitung berdasarkan rumus gravitasi teoretis;

2. ketinggian h, jarak antara permukaan air laut (sea-level datum) ke stasion titik amat, dimana merubah jari-jari (R) titik amat terhadap pusat bumi;

3. distribusi masa bawah permukaan (M), relative terhadap titik observasi.

Gravitasi teoretis

Rumus gravitasi normal menggambarkan gravitasi sebagai fungsi garis lintang geodetik ( dan ketinggian h untuk model bumi ellipsoid homogen. Peranserta garis lintang diberikan oleh ekspansi deret, diperluas sampai orde f 2 (Torge, 1989):

(8)

dimana:

(( = gravitasi di garis lintang titik observasi

(e = gravitasi di equator

= garis lintang titik observasi

= flattening gravitasi

(9)

(p gravity di kutub = 9.8321864 ms-2(1= fungsi dari f (geometrical flattening) dan m (perbandingan percepatan equatorial centrifugal dan gravitasi di equator e):

(10)

(11)

(12)

dimana

a= sumbu semi major = 6 378 137 m b= sumbu semi minor = 6 356 752.3 m

= kecepatan sudut bumi (7.292115 x 10-5 rad s-1).

Pada pertemuan umum International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) Desember, 1979 di Canberra, International Association of Geodesy (IAG) telah memutuskan Geodetic Reference System 1980 (GRS80); gravitasi normal , pada garis bujur ( adalah

(( = 978032.7(1+0.0053024 sin2( 0.0000058 sin2 2() (mgal) (13)

Anomali gravitasi Free airGravitasi normal di dekat permukaan bumi dapat dihitung dari ekspansi derert Taylor berkenaan dengan ketinggian h (Torge, 1989):

(14)

Ketergantungan g terhadap ketinggian didekat ellipsoid dapat dihitung dengan rumus diatas, menghasilkan:

(ms-2)(15)

dimana h = ketinggian ellipsoid dalam m.

Secara umum, hanya pendekatan linear digunakan sebagai free air correction:

(16)

dimana:

FAC adalah free air correction dalam mgal.

Untuk membandingkan obervasi gravitasi pada stasion-stasion pengamat yang berbeda ketinggianya, free air correction harus ditambahkan pada harga observasi. Anomali gravitasi free air adalah gravitasi observasi dikoreksi dengan garis lintang dan ketinggian stasion:

(17)

dimana:

(gfa = anomaly gravitasi free air

gob= percepatan gravitational observasi pada stasion

((= gravitasi normal pada garis lintang ( Anomali gravitasi Bouguer

Koreksi Bouguer mempertimbangkan gravitasi massa diatas referensi dengan pendekatan massa yang berupa slab tak hingga, dengan ketebalan h sama dengan ketinggian statsion. Relatif terhadap kedekatan terhadap muka air laut, daerah pegunungan memiliki kelebihan masa, kecenderungan menaikkan gravitasi. Gravitasi dari slab adalah:

BC = 2((Gh = 0.0419(h(18)

dimana

BC = Koreksi Bouguer (mgal)

(= densitas slab (g/cm3)

G= konstanta universal gravitasi (6.67 x 10-11 kg-1m3s-2)

h= ketebalan/ketinggian stasion (m)

Untuk daerah diatas muka air laut, anomaly Bouguer sederhana (gB merupakan hasil dari pengurangan efek slab tak hingga (BC) terhadap anomaly gravitasi free air:

(gB = gfa BC(19)

Anomali gravitasi Bouguer lengkap

Di daerah yang mempunyai relief rata, koreksi slab tak hingga adalah cukup untuk mendekati masa diatas muka air laut/datum (anomali Bouguer sederhana). Untuk daerah tidak rata, merupakan efek yang signifikan disebabkan oleh kedekatan dengan gunung yang akan menarik ke atas pada stasion atau lembah yang tidak terisi masa yang semuanya mengurangi. Untuk stasion-stasion seperti itu, penambahan koreksi bidang datar (terrain correction) dilakukakan pada anomaly Bouguer sederhana, hasilnya adalah anomaly gravitasi Bouguer lengkap:

(gBc = (gB + TC(20)

dimana:

(gBc = anomaly Bouguer lengkap TC= koreksi bidand datar (terrain corrections)

Koreksi terrain dapat diturunkan dengan beberapa cara. Prosedur klasik adalah menghitung gravitasi yang dihasilkan oleh tiap segmen dari silinder berlubang (hollow right-circular cylinders) , dengan stasion pada pusat silinder (gambar 1). Silinder dibagi dalam beberapa segmen dengan ukuran tertentu sehingga koreksi merupakan jumlahan tiap-tiap segmen (TC, yang ditentukan batasnya. Tinggi tiap-tiap segmen (h merupakan rata-rata ketinggian di atas atau di bawah stasion. Koreksi terrain yang berhubungan dengan segmen dari silinder berlubang dapat dituliskan sebagai:

(21)

dimana:

(= densitas (kg/m3) r1 = jari-jari dalam (m)

r2 = jari-jari luar (m)(h= ketinggian (m)

((= sudut busur (rad)

(a) (b)

Gambar. 1. (a) Silinder berlubang dengan segmen yang berjari-jari dalam dan luar r1 and r2, sudut ((, dan tinggi (h di atas atau di bawah stasion. (b) Skema yang menggambarkan zona dan bagian yang digunakan untuk menghitung koreksi terrain dengan posisi stasion di pusat grid.

III. METODE AKUISISI DAN PENGOLAHAN

Alat yang digunakan

1. Gravitymeter mode lacoste Romberg tipe G-118 MVR yang dilengkapi dengan system umpan balik elektronik (Feedback System) dan mempunyai ketelitian 0.005 mgal (1 gal=1 cm/s2). Gravitymeter model ini dilengkapi dengan termostat untuk menyeimbangkan temperatur.

2. GPS Trimble Navigation 4600 LS yang mempunyai ketelitian 10 cm dengan semua perlengkapannya. Alat ini digunakan untuk pengukuran ketinggian dan penentuan posisi stasiun pada setiap titik amat.

3. Perlengkapan penunjang.

Daerah Survey

Luas daerah survei disesuaikan dengan target yang diinginkan. Bila target anomali berukuran local (cukup kecil), maka daerah survey tidak perlu terlalu luas, diperkirakan sekitar 5 x 5 km2 dengan spasi titik amat yang cukup rapat (sekitar 200 meter). Bila target merupakan struktur geologi yang cukup besar, maka daerah pengamatan dapat diperluas menjadi sekitar 10 x 10 km2 s/d 20 x 20 km2 atau lebih luas lagi. Pengamatan pada lokasi yang diperkirakan merupakan lokasi anomali dibuat lebih rapat. Peta lapangan yang digunakan disesuaikan dengan luas daerah pengamatan, namun hendaknya tidak lebih kecil dari 1 : 25000.

Pembuatan titik ikat gravitasi

Pada prinsipnya gravitymeter LaCoste Romberg mengukur variasi percepatan gravitasi dari satu titik ke titik yang lain dan tidak mengukur percepatan gravitasi mutlak di suatu titik. Oleh karena itu untuk melakukan serangkaian pengukuran di lapangan di perlukan satu atau beberapa titik ikat yang sudah diketahui harga percepatan gravitasi secara mutlak, yang disebut sebagai base Station. Titik ikat ini diperoleh dengan menurunkannya dari Regional Base Station (titik Referensi Regional). Titik yang digunakan sebagai Regional Base Station untuk daerah sekitar Jogjakarta adalah titik yang berada di Ambarukmo Palace Hotel (APH) Yogyakarta dengan nilai g = 978199.445 mgal.

Penentuan Lokasi Pengukuran

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi pengukuran adalah penyediaan peta topografi dan peta geologi. Untuk keperluan orientasi medan digunakan peta topografi skala terkecil yang tersedia.

Setelah tersedia peta yang sesuai kemudian ditentukan lintasan pengukuran dan base stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik yang telah diketahui percepatan gravitasinya). Penentuan lintasan, titk ikat dan base stasiun diusahakan sedemikianrupa sehingga pelaksanaan pengukuran efektif dan memenuhi sasaran.

Pengambilan data posisi dan titik pengukuran medan gravitasi dilakukan secara bersama-sama. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan titik pengukuran yaitu :

1. Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal, sehingga apabila dikemudian hari dilakukan pengukuran ulang akan mudah untuk mendapatkannya.

2. Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta.

3. Lokasi titik pengukuran harus bersifat permanen dan mudah dijangkau oleh peneliti, serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, mesin dan lain-lain.

Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa ada penghalang. Pada umumnya ruang pandang langit yang bebas ke segala arah di atas elevasi adalah 100 atau 150. Disamping itu titik pengukuran diusahakan jauh dari obyek-obyek reflektif yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath.

Pengolahan Data

Dalam metode gravitasi, pengolahan data dilakukan dengan tujuan untuk mencari perbedaan harga percepatan gravitasi dari satu titik ke titik lain di suatu tempat yang disebabkan oleh adanya massa (densitas) batuan di kulit terluar bumi di bawah permukaan daerah penyelidikan. Seperti diketahui bahwa massa tersebut hanya menyumbang sekitar 0,05% dari harga gravitasi yang didapat, oleh karena hal tersebut maka penyebab-penyebab gravitasi selain itu harus dihilangkan atau direduksi. Pengolahan data dimulai dari data mentah kemudian dilanjutkan dengan pengolahan data awal dan pengolahan data lanjutan.

Pengolahan data awal gravitasi dimulai dari data mentah, konversi ke harga mgal, koreksi pasang surut, koreksi tinggi alat serta koreksi drift.

a. Koreksi ke harga mgal

Pembacaan pada gravitymeter masih berupa skala, belum mempunyai satuan dan setiap model gravitymeter mempunyai table konversi yang berlainan tergantung spesifikasi model gravitymeternya. Oleh karena itu untuk mengubah dari satuan skala menjadi satuan mgal maka harga pembacaan dari gravitymeter harus dikonversikan terlebih dahulu ke harga mgal dengan menggunakan tabel konversi.

b. Koreksi pasang surut.

Untuk menghilangkan pengaruh yang timbul akibat benda-benda langit khususnya bulan dan matahari, maka untuk memperoleh percepatan gravitasi yang akurat, data hasil pengukuran perlu dikoreksi terlebih dahulu. Besarnya koreksi pasang surut ini dihitung dengan menggunakan program computer berdasarkan perumusan longman (1969). Koreksi pasang surut menambah besarnya g sehingga harus dikurangkan.

c. Koreksi tinggi alat

Tinggi alat merupakan jarak antara permukaan atas gravitymeter dengan titik ukur posisi. Tujuan dilakukan koreksi tinggi alat adalah agar pembacaan gravitasi di setiap titik pengukuran mempunyai posisi ketinggian yang sama dengan titik pengukuran dari hasil data GPS. Koreksi tinggi alat ini mengurangi besarnya harga g sehingga harus ditambahkan.

d. Koreksi drift

Drift merupakan pergeseran pembacaan titik nol yang disebabkan oleh adanya struktur dalam dari gravitymeter yang berupa pegas yang sangat halus, sangat peka terhadap sejumlah penyimpangan ketika terjadi guncangan yang timbul sewaktu mengangkutnya dari satu titik ke titik lain. Besarnya drift ini merupakan fungsi waktu. Koreksi drift dilakukan dengan cara looping, yaitu dengan mengadakan pembacaan ulang pada stasiun pangkal (titik ikat) dalam loop, sehingga dapat diketahui harga penyimpangannya. Selanjutnya dengan menganggap bahwa besarnya harga drift tersebut linier terhadap waktu maka harga penyimpangan tersebut dapat dikoreksikan terhadap stasiun-stasiun lain dalam loop tersebut.

e. Harga gravitasi pengamatan (gob)

Harga gravitasi observasi diperoleh dengan melakukan pengolahan awal yaitu koreksi harga pembacaan dari gravitymeter ke harga miligal, selanjutnya direduksikan dengan koreksi tinggi alat, koreksi pasang surut dan koreksi drift. Dari harga yang telah terkoreksi tersebut kemudian diikatkan pada Base Station, sehingga diperoleh gravitasi observasi.

Tahapan selanjutnya gravitasi observasi tersebut direduksi dengan berbagai macam reduksi antara lain: reduksi gravitasi normal, reduksi udara bebas (free air), reduksi Bouguer, reduksi medan dan diperoleh anomali Bouguer lengkap pada topografi (terletak pada ketinggian topografi).

Anomali Bouguer lengkap di atas masih terletak pada topografi dengan ketinggian yang bervariasi. Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk membawa ke bidang datar. Salah satu metode tersebut yakni sumber Ekuivalen titik Massa (Dampney, 1969). Untuk menghasilkan interpretasi yang baik, tahap berikutnya adalah pemisahan antara efek regional dan lokal terhadap anomali yang terletak pada bidang datar. Untuk maksud tersebut telah banyak ditempuh berbagai macam metode antara lain metode analisis kecendrungan permukaan (trend-surface analysis atau), dan metode pencocokan polinomial. Gambar 2 adalah diagram alir pengolahan awal data gravitasi untuk mendapatkan anomali Bouguer lengkap.

Gambar 2 Diagram alir pengolahan awal data gravitasi.

IV. INTERPRETASI DAN PEMODELAN

Interpretasi data yang digunakan dalam metode gravitasi yaitu secara kualitatif dan kuantitatif. Dalam hal ini interpretasi secara kuantitatif adalah pemodelan, yaitu dengan pembuatan model benda geologi struktur bawah permukaan dari respon yang ditimbulkan dari medan gravitasi daerah penyelidikan. Pemodelan yang digunakan adalah benda 2 dimensi seperti yang diajukan oleh Talwani (1959) dengan program komputer Grav-2DC. Sedangkan untuk interpretasi kualitatif dilakukan dengan cara menafsirkan peta kontur anomali Bouguer lengkap baik lokal maupun regional. Gambar 3 adalah diagram alir pengolahan data gravitasi dan tahapan pemodelan.

Gambar 3 Diagram alir pengolahan data gravitasi lanjut dan pemodelan.

V. CONTOH KASUS

1. Gravity Prospecting for Massive Sulphide Deposits in the Bathurst Mining Camp (M.D. Thomas, Geological Survey of Canada)The Bathurst mining camp is host to at least 100 Zn-Pb-Cu sulphide occurrences. Most are hosted by fine-grained sedimentary rocks or felsic tuffs, or their metamorphic equivalents, belonging to the Middle Ordovician Tetagouche Group. They generally take the form of layered stratiform lenses variously comprising pyrite, sphalerite, chalcopyrite and pyrrhotite Many sulphide deposits are underlain by disseminated mineralization, principally pyrite. Many are overlain by, or have a laterally equivalent oxide iron formation (magnetite + hematite), and many are underlain by chloritic iron formation. Both types typically extend laterally beyond the deposits.

Many physical properties of massive sulphide deposits typically differ significantly from those of their host rocks, thereby generating distinct geophysical signatures, which are prime targets in mineral exploration. A sound exploration strategy demands site specific knowledge of these properties, if maximum benefits are to be derived from geophysical data sets. In the case of gravity surveys the relevant rock property is density, which has been documented for several mineral deposit sites in the Bathurst mining camp. Densities of felsic volcanic host rocks over a large section of a hole intersecting the Heath Steele deposit generally vary by no more than about 0.1 g/cm3. Such sections present a favourable environment from the point of view of gravity anomaly interpretation, since there would be no "contamination" of the gravity field by signals that might arise from significantly denser mafic volcanics or gabbros.

Figure 4 Geology of Bathurst Mining Camp

Figure 5 Some Host Rock & Ore Mineral Densities

Ranges of densities for a variety of host rocks, from different localities within the camp, are similar (see Figure 5): sedimentary rocks (argillites, siltstones, greywackes) - 2.72-2.88 g/cm3; felsic volcanics and porphyritic rocks - 2.70-2.88 g/cm3 ; various tuffs - 2.76-2.87 g/cm3. Massive sulphides at these same properties range from 3.83 to 4.24 g/cm3, and semi-massive types range from 3.58 to 3.83 g/cm3. The presence of associated iron formations (e.g. Brunswick No. 12 hole) having high mean densities (3.13 to 3.58 g/cm3) is a source of ambiguity in gravity exploration, though not necessarily an obstacle, given the genetic and spatial association of sulphides and iron formations.

The Brunswick No. 6 deposit, mined out after producing about 12 million tonnes, gave rise to probably the largest gravity anomaly associated with a sulphide deposit in the Bathurst camp (shown to the left). The deposit accounted for roughly 4 mGal of the overall amplitude of about 4.5 mGal; iron formation accounted for the rest. The large size reflected essentially two characteristics of the body. It was exposed at surface, and it was relatively wide, being about 75 m wide at surface and about 100 m at a depth of about 100 m. The deposit is hosted by volcanics that include mainly rhyolitic and felsic varieties and sediments that include quartz wackes, shales and tuffaceous units. Densities of similar rocks elsewhere in the immediate area fall within a fairly narrow range, and hence the sulphide anomaly is reasonably symmetrical. The only interference to the signature is caused by iron formation, but since the sulphide contribution is so strong, it would not have posed a problem for exploration. The effect of burying the geological section up to 100 m is illustrated. It is seen that the amplitude falls off quite quickly, and is just one-third of the amplitude for zero depth of burial.

The Brunswick No. 12 deposit is the largest in the mining camp, past production and reserves totalling almost 150 million tonnes, yet the occurrence of thick basalt units on the west flank of the deposit has transformed a potentially symmetrical and large high (3.5 mGal amplitude) over the deposit into a step-like anomaly. Only the eastern flank of the high is apparent, though a local peak about 1 mGal above an estimated local regional trend marks the ore body. Such a peak would probably be flagged for further consideration in an exploration program. A similar situation prevails at the Half Mile Lake deposit, although there, dense argillite in contact with lower density andesite is the source of asymmetry.

Figure 6. Gravity Profile and Geological Cross Section for No. 6

Figure 8. Bouguer Gravity Contours (0.5 mGal)Figure 7. Gravity Profile and Geological

Cross Section for No. 12

Figure 9. Residual Gravity Contours (0.5 mGal)

2. Pengukuran Gravitasi Untuk Studi Panas Bumi Di Daerah Gedong Songo Dan Bawen, Ambarawa, Semarang, Jawa Tengah (Dr. Ing. Ari Setiawan, Dr. Sismanto dan Sudarmaji)Daerah Gedong Songo yang terletak pada ketinggian 1350 m di atas permukaan laut, sekitar 2 km ke arah selatan dari puncak Gunungapi Ungaran merupakan daerah potensial untuk sumber energi panasbumi. Manifestasi panasbumi di daerah Gedong Songo ditunjukkan oleh keberadaan fumarola dipermukaan yang dikontrol oleh struktur sesar turun. Sesar turun ini berkembang di daerah Gedong Songo yang dipengaruhi oleh ambrolan G. Ungaran Tua dan menjadi beberapa blok volcano tectonic depression (Bemmelen, 1949) Oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran medan gravitasi untuk mengkaji lebih jauh mengenai keberadaan sumber energi panasbumi tersebut, struktur yang mengontrol, dan penyebaran zona panasbumi di bawah permukaan.

Lokasi penelitian di sekitar daerah Gedong Songo, kelurahan Candi, dan daerah Bawen, kecamatan Ambarawa, kabupaten Semarang, Jawa Tengah. Tepatnya pada koordinat (110,33 110,38) BT dan (-7,20 -7,23) LS untuk daerah Gedong Songo seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, dan koordinat (110,40 110,48) BT dan (-7,175 -7,23) LS untuk daerah Bawen pada Gambar 2. Pengukuran medan gravitasi dilaksanakan pada 25 Sepetember hingga 30 September 2004 masing-masing sebanyak 70 titik di kedua area tersebut.

Gambar 10. Peta daerah pengukuran medan gravitasi Gedong Songo

Posisi titik ukur di dua daerah pengukuran (Gedong Songo dan Bawen) dan kontour ketinggian (m) yang diperoleh dari pengukuran GPS ditampilkan pada Gambar V.9 (a). Distribusi titik ukur di daerah Gedong Songo (jarak antar titik ukur 500 m, dengan jumlah titk 50) lebih rapat dibandingkan dengan di daerah Bawean (jarak antar titik ukur 1000 m, dengan jumlah titk 20).

Gambar 11. Peta daerah pengukuran medan gravitasi Bawen.

Hasil reduksi udara bebas dan bouguer menghasilkan peta anomali udara bebas dan anomali bouguer sederhana yang diperlihatkan pada Gambar 12 (b) dan 12(c), sedangkan Gambar 12 (d) adalah peta anomali bouguer lengkap hasil dari reduksi medan (terrain correction).

Gambar 12. (a). Posisi titik ukur di dua daerah pengukuran (Gedong Songo dan Bawen) dan kontour ketinggian (meter) yang diperoleh dari pengukuran GPS. Data pengukuran medan gravitasi dalam miligal pada kedua daerah pengukuran), (b). Peta anomali udara bebas (mili gal), (c). Peta Anomali Bouger sederhana (milli gal), dan (d). Peta Anomali Bouger lengkap (milli gal).

Berdasarkan peta anomali bouguer lengkap (Gambar 12 (d)) di daerah Gedong Songo terlihat adanya anomali postip yang cukup besar (313 milli gal) di titik-titik pengukuran antara 110,33o sampai 110,37o. Di sebelah kiri (110,33o - 110,35o) titik-titik pengukuran anomalinya rendah (33 milli gal) dan di sebelah kanannya (110,35o - 110,37o) anomalinya rendah (33 milli gal). Sedangkan anomali bouguer lengkap di daerah Bawen cukup besar (313 milli gal).

Berdasarkan peta anomali bouguer lengkap, dibuat penampang melintang G G (green dash line, Gambar 12(d)) karena ada kontras densitas yang cukup tinggi. Model geologi struktur bawah permukaan dari respon yang ditimbulkan dari medan gravitasi daerah penyelidikan menggunakan model 2 dimensi seperti yang diajukan oleh Talwani (1959) dengan program komputer Grav-2DC (gambar 13).Berdasarkan model geologis anomali medan gravitasi Gambar 13, menyiratkan bahwa diantara bantuan dengan densitas 3.05 g/cm3 ada batuan dengan densitas yang lebih rendah (1.8 g/cm3) yang kemungkinan diakibatkan oleh efek hidrotemal di daerah model sesar tersebut dengan manifestasi berupa daerah sumber air panas. Namun demikian semua informasi hasil interpretasi gravitasi masih perlu dikonfirmasikan dengan data geokimia, geologi permukaan dan data lainnya yang menunjang studi energi sumber panas bumi di daerah Gedong songo dan Bawen

Gambar 13. Pemodelan gravitasi berdasarkan penampang melintang G-G

VI. DAFTAR PUSTAKA

Akbar, H., 1983, Survei Kenampakan Panasbumi dan Geologi Pendahuluan di G.Ungaran, Jawa Tengah. Unpublished report., VSI.

Bemmelen, RW., van, 1949, The Geology of Indonesia vol. 1A General Geology of Indonesia and Adjacent Archipelago. Goverment printing Office, The Hague.

Blakely, R.J., 1995, Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications, Cambridge University Press, USA.Longman, IM., 1969, Formula for Computing the Tidal Acceleration due to the Moon and Sun. JGR., v.64, p.2351-2355.

Dampney, C.N.G, 1969, The Equivalent Source Technique, Geophysics V.34, No.1, p. 39-53.

Setiawan, A., Sismanto, Sudarmaji, 2005, Pengukuran Gravitasi Di Daerah Gedong Songo Dan Bawen, Ambarawa, Semarang, Jawa Tengah , PIT JFI, Yogyakarta

Talwani, M., Worzel, JL., and Landisman, M., 1959, Rapid Gravity Computations for two Dimensional Bodies with Application to the Mendocino Submarine Fracture Zone. JGR., v.64, p.45-49.

Torge, W., 1989, Gravimetry: de-Gruyter, Berlin; New York.

Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., and Keys, D.A., 1976, Applied Geophysics, Cambridge University press, Cambridge.

Thomas, M.D., 1998,Gravity Prospecting for Massive Sulphide Deposits in the Bathurst Mining Camp, http://gdcinfo.agg.nrcan.gc.ca/app/bathgrav/index_e.html,Geological Survey of Canada.LAMPIRAN A.

INSTRUMENTASI

Petunjuk praktis pemakaian Gravitymeter LaCoste & Romberg

I. Pendahuluan

Kebutuhan dan harapan pada suatu kegiatan pengukuran di lapangan ialah dapat diperolehnya data yang tepat, benar dan akurat, karena data sangat mempengaruhi hasil akhir yang didapat. Untuk mengoperasikan gravitymeter dengan baik diperlukan seorang operator yang cermat, terutama dalam hal pengaturan dan pengamatan untuk memperoleh data medan gravitasi yang akurat, baik di lapangan maupun di laboratorium. Pengetahuan yang baik tentang alat yang digunakan sangat membantu memperoleh prosedur yang benar dalam memperoleh data yang akurat.

Gravitymeter LaCoste & Romberg terdiri dari dua model, yaitu model G dan model D. Model G mempunyai jangkauan skala yang lebar (sekitar 7000 skala, setara dengan 7000 mgal), sehingga dalam pengoperasiannya tidak perlu diset ulang. Model D mempunyai ketelitian satu orde lebih tinggi dari model G, tetapi jangkau skala hanya sekitar 200 mgal. Ini berarti bila digunakan untuk pengukuran yang mempunyai variasi medan gravitasi lebih dari 200 mgal, gravitymeter perlu diset ulang pada salah satu titik amat di lapangan. Dalam bagian berikutnya hanya dibahas untuk gravitymeter LaCoste & Romberg model G.

Setiap gravitymeter LaCoste & Romberg dalam pengukurannya menggunakan sistem pengukuran secara relatif. Data yang terbaca dari gravitymeter tidak langsung dalam satuan mgal, tetapi dalam satuan skala pembacaan, yang dapat dikonversi ke satuan mgal dengan menggunakan tabel kalibrasi. Sistem pengungkit (lever) dan sekrup (screw) pada gravitymeter ini dikalibrasi secara teliti pada semua jangkauan pembacaan. Faktor kalibrasi (yaitu tabel kalibrasi) hanya bergantung pada sistem pengungkit dan sekrup pengukur, tidak pada pegas lemah sebagaimana pada alat yang lain. Dengan alasan ini, faktor kalibrasi pada gravitymeter LaCoste & Romberg tidak berubah terhadap waktu secara jelas. Untuk mengeliminasi perubahan, pengecekan terhadap faktor kalibrasi dapat dilakukan secara berkala.

II. Menjalankan Gravitymeter

II.1. Posisi Pengamat terhadap Gravitymeter

Untuk mendapatkan harga pembacaan yang teliti dan cepat, di samping kondisi gravitymeter yang baik, peranan pengamat dalam melakukan pengamatan amat besar. Untuk itu sangat dianjurkan :

1. Letakkan piringan pada titik amat yang ditentukan. Apabila titik amat tidak mungkin ditempati piringan (tanah labil, miring, banyak akar pohon, dll), disarankan titik amat dipindah, atau letakkan piringan di tempat yang memungkinkan sedekat mungkin dengan titik amat.

2. Letakkan kotak pembawa gravitymeter di depan titik amat.

3. Usahakan berdiri menghadap alat dengan membelakangi matahari, dengan harapan sinar matahari tidak mengenai gravitymeter. Apabila tidak memungkinkan, gunakan payung untuk melindungi gravitymeter. Demikian pula pada waktu hujan, dianjurkan untuk berhenti mengukur. Bila tetap harus dilanjutkan, lindungi gravitymeter dari air.

4. Perhatikan arah angin (terutama bila bertiup kencang) agar tidak mengganggu pergerakan benang bacaan.

5. Hindarkan alat-alat berat (kunci, koin, kacamata dalam saku, dsb.) berada di dekat gravitymeter pada saat mengukur. Dengan demikian gravitymeter terhindar dari kemungkinan kejatuhan barang-barang tersebut.

6. Ambillah sikap serelaks mungkin (disarankan dengan cara berlutut) pada saat mulai pengamatan. Jangan membuat banyak gerakan pada saat melakukan pengamatan.

7. Sediakan bantalan bila daerah pengamatan berada pada arean yang berbatu dan berkerikil.

II.2. Menegakkan Gravitymeter

Teknik menegakkan gravitymeter dilakukan dengan cara mengatur level memanjang dan melintang. Bila terdapat 2 tipe level (yaitu air dan elektronik), gunakan level elektronik. Lakukan langkah-langkah berikut untuk membantu menegakkan gravitymeter secara sempurna dalam waktu singkat.

1. Letakkan piringan dan tekan sisi-sisinya pada permukaan tanah sehingga ketiga kakinya tertanam pada tanah secara mantap. Lakukan ini dengan mengusahakan gelembung nivo pada piringan berada di tengah.

2. Jika pengamatan dilakukan pada tanah yang lunak, letakkan sekeping papan, atau sesuatu yang lain sebagai landasan di antara piringan dan permuakaan tanah. Letakkan piringan di atas papan tersebut sehingga mendapat kedudukan yang mantap. Tanpa alas papan (atau lainnya)

3. Buka penutup kotak pembawa dan periksa temperatur gravitymeter. Untuk LaCoste & Romberg G-1118, temperatur minimumnya adalah 55.70 C. Kabel penghubung batteray sebaiknya dalam keadaan bebas.

4. Kelurakan gravitymeter dengan cara mengangkat pada bagian sekerup penegak dengan menggunakan ibujari dan jari lainnya menekan badan gravitymeter. Letakkan gravitymeter di atas piringan secara hati-hati. Hindarkan gravitymeter goncangan dan benturan keras dengan.

5. Geser gravitymeter untuk mendapatkan perkiraan posisi tegak dengan cara sedikit mengangkatnya. Lakukan dengan kedua telapak tangan dan ibu jari menempel pada bagian kiri dan kanan badan gravitymeter, sedang jari lainnya menyangga pada bagian bawah gravitymeter. Bila level (elektronik atau gelembung) telah mendekati posisi tengah (seimbang), hentikan pergeseran tersebut.

6. Nyalakan lampu gravitymeter.

7. Gunakan sekerup penegak untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Pengaturan level ini dengan menggunakan sekerup-sekerup penegak yang berjumlah 3 buah. Usahakan menggunakan hanya 2 buah saja, yaitu salah satu sekerup memanjang dan satu sekerup melintang.

II.3. Pembacaan gravitymeter.

II.3.1. Tanpa MVR Feedback

Setelah gravitymeter dalam posisi tegak sempurna, pembacaan gravitymeter dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Putar sekerup pengunci (clamp) berlawanan jarum jam sampai habis.

2. Amati posisi benang bacaan pada lensa pengamatan. Perhatikan posisinya setelah berhenti bergerak, apakah terletak di sebelah kiri atau kanan garis baca (reading line, untuk LaCoste & Roimberg G-1118 adalah 2.70).

3. Amati dan gerakkan benang bacaan dengan memutar sekerup pembacaan secara pelahan searah atau berlawanan jarum jam. Bila benang bacaan terletak di sebelah kiri putar sekerup pembacaan searah jarum jam dan sebaliknya. Hentikan putaran saat benang bacaan berimpit dengan garis baca.

4. Untuk mendapatkan harga pembacaan yang baik, putaran sekerup pembacaan disarankan dari arah kiri ke kanan (searah jarum jam). Langkah ini dapat langsung dilaksanakan bila benang bacaan terletak di sebelah kiri garis baca. Bila benang bacaan terletak di sebelah kanan garis baca, putar sekerup pembacaan berlawanan jarum jam hingga benang bacaan bergeser ke sebelah kiri garis baca. Baru kemudian lakukan putaran balik (searah jarum jam) sampai benang bacaan berimpit dengan garis baca. Hal ini dilakukan untuk menghindari pembacaan semu (backlash) akibat putaran sekerup pembacaan yang tidak seragam.

Catatan :

Posisi garis baca yang benar adalah keadaan dimana batas bawah (bagian kiri) dari benang bacaan berimpit dengan garis baca (lihat gambar pada buku manual Gravitymeter LaCoste & Romberg).

5. Periksa level memanjang dan melintang, bila level berubah lakukan pembetulan level untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Periksa kembali posisi benang bacaan, apakah masih berimpit dengan garis baca atau berubah. Bila berubah putar sekerup pembacaan lagi sampai mendapatkan posisi benang pembacaan yang benar (Ingat aturan putaran dari kiri ke kanan).

6. Matikan lampu gravitymeter secara pelahan, jangan membuat gerakan yang mengejut.

7. Putar sekerup pengunci searah jam sampai habis untuk mengunci pegas.

8. Baca hasil pengukuran pada skala pembacaan.

Catatan :

Jangan lupa untuk selalu melakukan pengecekan terhadap battery dan suhu alat, yaitu dengan memutar switch MVR Internal Feedback ke pilihan A untuk battery dan B untuk suhu. Bila battery sudah mendekati angka 10, segera ganti dengan battery yang penuh. Untuk praktisnya, lakukan penggantian battery tiap 6 atau 7 jam selama pengukuran di lapangan.

Ingat pengukuran medan gravitasi merupakan pengukuran relatrif dan hasil bacaan masih dalam satuan skala baca. Untuk mendapatkan harga dalam mgal perlu dikonversi dengan menggunakan tabel kalibrasi.

Hasil pembacaan merupakan hasil dari pengamatan pada titik amat tersebut. Untuk tiap titik amat dilakukan prosedur yang sama. Langkah-langkah ini merupakan prosedur bila pengamatan dilakukan tidak dengan menggunakan MVR feedback. Prosedur pengamatan dengan menggunakan MVR feedback agak sedikit lain.

II.3.2. Dengan menggunakan MVR Feedback

1. Hidupkan MVR feedback dengan memindahkan switchnya ke pilihan yang ditentukan (30 V atau 10 V). Lihat keterangannya pada bagian MVR feedback.

2. Pada titik amat yang ditentukan lakukan langkah 1 s/d 6 sebagaimana bila tanpa MVR feedback

3. Amati besar pembacaan feedback pada DVM (Digital Volt Meter), pada bagian yang bertuliskan MVR Internal Feedback, dengan memindah switchnya ke pilihan D (bila digunakan 10 V) atau E (bila 30 V). Pembacaan feedback dilakukan setelah angka tidak menunjukkan perubahan (sudah konstan atau stabil) atau paling tidak sudah lambat perubahannya. Usahakan pembacaan feedback mendekati angka nol, kecuali digunakan prosedur pengukuran di lapangan dengan memanfaatkan feedback tanpa mengubah skala pembacaan.

4. Lakukan langkah 7 dan 8 sebagaimana pembacaan dengan tanpa feedback.

II.4. Pencatatan Data Lapangan.

Data yang diperoleh dari lapangan hendaknya dicatat didalam buku lapangan, tidak dalam lembaran kertas yang mudah hilang. Format data disesuaikan dengan data yang diamati, yaitu memuat semua data yang perlu dicatat. Data tersebut antara lain :

1. Hari dan tanggal pengamatan, cuaca, operator, dll.

2. Nama stasiun (titik amat), misalkan L01-01, dimana L menyatakan lintasan, 01 adalah nomor lintasan dan 01 berikutnya adalah nomor titik amat.

3. Pembacaan skala gravitymeter.

4. Pembacaan feedback.

5. Tinggi alat ukur terhadap titik amat.

6. Besar pasang surut teoritis (berupa table yang telah disiapkan lebih dulu).

7. Data lainnya berupa keterangan saat pengamatan atau dapat diisi dengan session pengukuran GPS pada titik tersebut.

Pengamatan tersebut dapat dibuat tabel dalam bentuk contoh sebagai berikut :

NoNama Sta.Skala pemb.Feed-backTinggi alatPasang surutKet.

LAMPIRAN B PETUNJUK PEMODELAN DENGAN Grav2DC

Grav2DC

2.5D gravity data modeling and inversion for WindowsGrav2dc for Windows allows the forward modelling and inversion of gravity data. Maximum emphasis has been placed on the ease of use of the program. A sample model is shown below :

The bodies making up the model have their densities displayed on them. They are also coloured according to the density contrast values, with cold colours representing low values and hot colours representing high values. A grey scale may also be used.

To change any property of a body, except its shape, just double-click on it with the mouse. The following dialog box will then appear :

The body number is shown at the upper left of the dialog. To change the properties of the next body in the model, press the + button next to it. Pressing the - button will similarly move to the previous body.

There are several ways to change most body properties. For example, to change the density contrast, enter the new value then press the Calculate button. The model will then be recalculated and redrawn. Alternatively, pressing the + button next to the density value will add the increment shown in the box alongside to the density contrast, then calculate and update the model. The - button will similarly decrement the density and update the model. The increment/decrement amount may be changed as desired. The other way to modify the density is to press the Invert button ; the density will then be modified mathematically so as to give a better fit to the field data. This is an iterative process, and the inversion will proceed for 10 iterations. More sophisticated inversion options are described below.

Changing the Shape of a Body

This may either be done interactively with the mouse, or by entering the numerical values of the coordinates of the body corner. Changing the corner position with the mouse involves selecting the corner by clicking on it, then clicking on the new position. This may be performed continuously until the user is happy with the body shape.

Alternatively the numerical coordinates of the corner may be entered directly. If that option is selected then the following dialog box will appear :-

The body number is shown at the upper left, and the corner number at the upper right. The coordinates of the corner are shown. To change the body shape, enter the new coordinates, then press the Calculate button to update the model. To move to the next corner, press the Next button, or use the Previous button to get to the previous corner.

In addition, the corner of one body may be linked to the corner of another, so that when the position of one is altered the position of the second moves with it. This is very useful when bodies abut onto one another. Body corners may be added (or deleted), up to a maximum of 50 corners per body. Adding a body may also be done either by drawing the body onscreen with the mouse, ot by entering the corner coordinates numerically. Body coordinates may also be read in from an ASCII file on disk.

Moving, Copying, or Rotating a Body

Moving, copying , or rotating a body is done interactively. For example, selecting the Move option will bring up the following dialog :

Selecting the + button next to the Horizontal Displacement option will move the body by the distance shown and update the model. Selecting the - button will move the whole body back by the same distance. The depth of the body may be similarly altered. Alternatively, if the Set Distance Graphically checkbox is selected, then the body may be picked up by the mouse and dragged onscreen to its new position.

Copying a body proceeds in an exactly similar manner to moving a body. Rotating a body uses the dialog below :

Inverting a Model

The inversion options are split into two categories ; those that affect the whole body, such as its density contrast, and those that involve changing the shape of the body. A total of 10 parameters may be inverted simultaneously, where a parameter is a body depth or width, or the depth or horizontal position of a corner.

Whole Body Inversion Parameters

This option calls up the following dialog box :

The density contrast, position and angle of rotation of the body may be inverted simultaneously. Limits may be set on the possible values of each parameter. Once the desired parameters have been selected, then the inversion itself may be started :

The parameters being inverted are displayed, and the number of iterations may be entered. During the inversion the least-squares error will be displayed. The inversion may be interrupted at any time by a mouse click.

Body Shape Inversion Parameters

Each body corner may be inverted either horizontally, vertically, or both at once. Horizontal and vertical arrows on the corner indicate the desired inversion parameters during selection by the mouse.

Display Options

There are many ways to display the model and the field data. Some of the main ones are described below.

Plan View

The differing strike lengths of the bodies in the model may be view from above, as shown below. The strike lengths may be different on each side of the profile.

Drawing a Grid over the Model

A grid may be overlain on the model, to aid with the placement of bodies. If needed, body vertices can be 'snapped' to the grid points.

Zooming In and Out

The view of the model may be expanded by zooming in at any point. This may be done either by drawing a 'rubber-band' box using the mouse, or by entering the coordinates of the horizontal and vertical coordinates of the display area numerically.

Modifying the Field Data

There are several ways in which the field data may be modified. For example: Modifying the Regional Field A linear regional field can be removed from the data. Use the left mouse button to set the field value at the left side of the profile, and the right button to set the value at the right side.

Abstracting Part of the Profile If a long profile exists, it may be desired to select different sections for modelling on different days. This is trivial to perform with Grav2dc ; the left mouse button selects the left boundary of the data to be worked with, and the right button selects the right boundary.

Help

Full Windows hypertext help is available on all features of Grav2dc.

Software Specifications

Maximum number of data points : 650Maximum number of bodies per model : 16Maximum number of corners per body : 50

Output supported to : ASCII, HP-GL, DXFPlots to any Windows supported device.Units supported : Km or m. for distance. g.cm-3 for density.

c.

d.

G

G

(h

((

r2

r1

b.

a.

( = 3.05 g/cm3

( = 1.8 g/cm3

( = 3.05 g/cm3

Informasi Geologi

Anomali Bouguer Lengkap

YA

tidak

EMBED Equation.3 Model

EMBED Equation.3 Model

Kesimpulan

Hasil dan Pembahasan

EMBED Equation.3 Model min ?

Anomali Lokal

Anomali Regional

Kontinuasi ke Atas

Proyeksi ke Bidang Datar

Anomali Bouguer Lengkap

Reduksi Medan

Reduksi Bouguer

Reduksi Udara Bebas

G Observasi

Koreksi Drift

Koreksi Tinggi Alat

Koreksi Pasut

Data Lapangan

PAGE 16

_1159343137.unknown

_1159343325.unknown

_1159343644.unknown

_1159343980.unknown

_1159344216.unknown

_1159344258.unknown

_1159343826.unknown

_1159343604.unknown

_1159343166.unknown

_1159343229.unknown

_1159342879.unknown

_1159343102.unknown

_1159343087.unknown

_1084110370.unknown

_1087053984.unknown

_1087106153.unknown

_1094925961.unknown

_1087105703.unknown

_1084113065.unknown

_1084113121.unknown

_1084112857.unknown

_1051531242.unknown

_1053949455.unknown

_1020488831.unknown

_1051531095.unknown

_1020488443.unknown

_1020486808.unknown