Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi WennerDita Ditafrihil FuadahJurusan FisikaFakultas Sains dan TeknologiUIN Sunan Gunung Djati BandungJalan A.H. Nasution Nomor 105 Bandung 40614INDONESIAdf_dita@yahoo.com

AbstrakMetode geolistrik adalah suatu metode yang dapat digunakan untuk mengetahui benda-benda apa yang terdapa didalam tanah tanpa harus menggali tanah itu sendiri. Pada percobaan ini kami mencoba untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari metode geolistrik. Dari hasil percobaan ini kami dapat mengirakanbenda apa yang tertanam didalam pasir yang dibuat oleh asisten. Didalam tanahnya terdapat sebuah benda yang bersifat logam karena dari hasil percobaan ini kami memperkirakan benda yang mempunyai tahanan jenis yang sangat besar jika dibandingkan melalui gambar.Kata kunci: metode geolistrik, resistansi, resistansivitas.

I. II. PENDAHULUAN

2.1. Latar belakang Bumi adalah sumber segala jenis kekayaan alam yang sampai sekarang belum terjamah oleh manusia secara keselurhan. Dewasa ini, tidak sulit untuk menemukan kandungan dalam bumi yang pada prinsipnya tak bisadilihat oleh kasat mata. Sedangkan kebutuhan manusia terhadap jenis material dalam tanah sekarang ini tak bisa dihindari lagi, maka untuk menyelesaikan masalah masalah tersebut di atas, perlu dilakukan studi ke-geofisika-an. Penelitian ini merupakan suatu studi geofisika yang menerapkan metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Wenner Schlumberger. Geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menginterpretasi bawah permukaan tanah dengan menggunakan konsep fisika dan tanpa merusak material-material tersebut. Prinsip kerja geolistrik adalah mengukur tahanan jenis dengan mengalirkan arus listrik kedalam batuan atau tanah melalui elektroda arus. Kemudian arus diterima oleh elektroda potensial dengan menganggap bumi sebagai resistor.Penggunaan geolistrik pertama kali dilakukan oleh Conrad Schlumberger pada tahun 1912. Metode geolistrik tahanan jenis konfigurasi Wenner 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.

2.2. Tujuan Percobaan 1. Memahami prinsip hukum OHM 2. Memahami konsep tahanan jenis 3. Memahami cara menginterpretasi material yang terkandung di bawah permukaan tanah.

III. TINJAUAN PUSTAKA 3.1. Konsep Geolistrik batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat listrik. Sifat listrik batuan maupun mineral terdiri atas potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Konduktivitas listrik adalah sifat yang paling dominan dibandingkan yang lainnya. Arus listrik dapat mengalir pada batuan mineral melalui 3 cara yaitu: 1. Konduksi elektronik Konduksi elektronik merupakan aliran elektron bebas yang terdapat pada batuan maupun mineral. Karena pada batuan/ mineral ini terdapat banyak elektron bebas didalamnya sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/ mineral oleh elektron bebas. 2. Elektrolitik Konduksi elektrolitik terjadi ketika pori pori batuan atau mineral yang terisi oleh fluida elektrolitik, dimana aliran muatan terjadi melalui aliran aliran ion elektrolit. Intinya adalah arus listrik dibawa oleh ion ion elektrolit. 3. Dielektrik Konduksi dielektrik terjadi bila batuan atau mineral berperan sebagai dielektrik ketika dialiri arus sehingga terjadi polarisasi pada batuan ataupun mineral tersebut. Konduktivitas listrik ( kebalikan dari resistivitas ) bergantung pada porositas batuan dan mobilitas dari air ( atau fluida lainnya ) untuk melewati ruang berpori bergantung pada sifat mobilitas ionik dan konsentrasi larutan, viskositas () temperatur , dan tekanan.

3.2. Konfigurasi Geolistrik Metoda geolistrik terdiri dari beberapa konfigurasi, misalnya yang ke 4 buah elektrodanya terletak dalam satu garis lurus dengan posisi elektroda AB dan MN yang simetris terhadap titik pusat pada kedua sisi yaitu konfigurasi Wenner dan Schlumberger. Setiap konfigurasi mempunyai metoda perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan dan tahanan jenis batuan di bawah permukaan. Metoda geolistrik konfigurasi Schlumberger merupakan metoda favorit yang banyak digunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan dengan biaya survei yang relatif murah.Umumnya lapisan batuan tidak mempunyai sifat homogen sempurna, seperti yang dipersyaratkan pada pengukuran geolistrik. Untuk posisi lapisan batuan yang terletak dekat dengan permukaan tanah akan sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran tegangan dan ini akan membuat data geolistrik menjadi menyimpang dari nilai sebenarnya. Yang dapat mempengaruhi homogenitas lapisan batuan adalah fragmen batuan lain yang menyisip pada lapisan, faktor ketidakseragaman dari pelapukan batuan induk, material yang terkandung pada jalan, genangan air setempat, perpipaan dari bahan logam yang bisa menghantar arus listrik, pagar kawat yang terhubung ke tanah dsbnya.Spontaneous Potential yaitu tegangan listrik alami yang umumnya terdapat pada lapisan batuan disebabkan oleh adanya larutan penghantar yang secara kimiawi menimbulkan perbedaan tegangan pada mineral-mineral dari lapisan batuan yang berbeda juga akan menyebabkan ketidak-homogenan lapisan batuan. Perbedaan tegangan listrik ini umumnya relatif kecil, tetapi bila digunakan konfigurasi Schlumberger dengan jarak elektroda AB yang panjang dan jarak MN yang relatif pendek, maka ada kemungkinan tegangan listrik alami tersebut ikut menyumbang pada hasil pengukuran tegangan listrik pada elektroda MN, sehingga data yang terukur menjadi kurang benar.Untuk mengatasi adanya tegangan listrik alami ini hendaknya sebelum dilakukan pengaliran arus listrik, multimeter diset pada tegangan listrik alami tersebut dan kedudukan awal dari multimeter dibuat menjadi nol. Dengan demikian alat ukur multimeter akan menunjukkan tegangan listrik yang benar-benar diakibatkan oleh pengiriman arus pada elektroda AB. Multimeter yang mempunyai fasilitas seperti ini hanya terdapat pada multimeter dengan akurasi tinggi.

3.3. Konfigurasi Geolistrik 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 1. Susunan elektroda konfigurasi wenner-schlumberger.

Dimana K adalah faktor geometri yang tergantung oleh penempatan elektroda di permukaan dan adalah resistivitas (tahanan jenis)

maka nilai resistivitas untuk metode Wenner-Schlumberger dapat dihitung dengan faktor geometrikesis

Tabel 1. Nilai Resistivitas Material-material BumiMaterialResistivity (Ohm-Meter)

Air (Udara)

Pyrite (Pirit)0.01-100

Quartz (Kwarsa)500-800000

Calcite (Kalsit)11012-11013

Rock Salt (Garam Batu)30-11013

Granite (Granit)200-10000

Andesite (Andesit)1.7102-45104

Basalt (Basal)200-100000

Limestoes (Gamping)500-10000

Sandstone (Batu Pasir)200-8000

Shales (Batu Tulis)20-2000

Sand (Pasir)1-1000

Clay (Lempung)1-100

Ground Water (Air Tanah)0.5-300

Sea Water (Air Asin)0.2

Magnetite (Magnetit)0.01-1000

Dry Gravel (kerikil kering)600-10000

Alluvium (Aluvium)10-800

Gravel (Kerikil)100-60

IV. METODE PERCOBAAN 4.1. Alat dan Bahan 1. Resisvitimeter 2. Dua pasang elektroda (elektroda potensial dan elektroda arus) 3. Inverter 4. Catu daya 5. Multimeter 6. Penggaris 7. Kabel listrik 8. Tabel data 9. Alat tulis menulis 10. Software Res2dv

4.2. Prosedur Percobaan Adapun langkah-langkah pada eksperimen ini adalah Pertama-tama kita sediakan alat-alat yang akan kita gunakan. Karena pengaruh cuaca sehingga eksperimen tidak dilakukan di daerah yang luas/ lapangan terbuka. Kita gunakan tempat yang skalanya diperkecil . Lalu dengan menggunakan penggaris untuk mengatur jarak spasi, dan 2 buah batang electrode, pasang elektroda arus (C1C2) dan elektroda potensial (P1P2) diawali dengan jarak terdekat yang telah disiapkan pada table pengukuran Untuk pengukuran kedua dan seterusnya, pemindahan elektroda arus dan elktroda potensial dilakukan secara bersama-sama dengan jarak pada setiap elektroda yng mana jaraknya adalah (3, 6, 9, 12 dan 15)cm, sambungkan catu daya ke resisvitimeter, sambungkan capit dari kesetiap elektroda, resisvitimeter, lakukan pengecekan alat, setelah semuanya siap lakukan pengambilan data pada setiap datum point sesuai dengan kerja alat, catat arus (I) dan beda potensial (V) dan olah data melalui software Res2dv. Yang mana sebelum mengolah data melalui software Res2v kita harus mendolah data terlebih dahulu melalui Microsoft excel guna mencantumkan dan mengolah data yang telah kita dapat dan selanjutnya kita masukan paengujian pada notepad dan kita akan menghasilkan gambar permukaan tanah berdasarkan warnawarna setiap material yang ada pada daerah kita teliti dan amati material apa saja yang ada pada daerah tersebut serta bahas dan buatlah kesimpulan.

V. DATA Pada eksperimen ini kami memvariasikan jarak antara elektroda arus dan elektroda potensial sampai pada daerah percobaan habis. Dengan masing masing jarak antara lain 3, 6, 9, 12,dan 15 cm yang mana hasilnya :

Table 2. Data hasil eksperimen nAMNBI (A)V0 (V)V (V)kR ()datum

103690.000780.0167.59418.849735.897183424.34.5

1369120.000360.0293.83118.8410641.672004897.5

16912150.00060.0164.49418.847490141111.610.5

191215180.00050.0032.55718.84511496347.7613.5

1121518210.000390.0022.69818.846917.949130334.216.5

1151821240.000460.0021.97818.8443008101219.5

1182124270.000440.0051.54518.843511.36466154.0922.5

1212427300.000510.0955.71518.8411205.88211118.825.5

1242730330.000540.042.318.844259.25980244.4428.5

1273033360.000290.0112.13918.847375.862138961.231.5

1303336390.00030.0292.11118.847036.667132570.834.5

1333639420.000350.0542.85618.848160153734.437.5

1363942450.000490.0945.07618.8410359.1819516740.5

20612180.000620.3954.78575.367717.7425816099

261218240.000530.0233.63775.366862.264517140.215

2121824300.000450.09832.90275.3673115.56550998821

2182430360.000740.1554.69575.366344.595478128.627

2243036420.000570.0663.51475.366164.912464587.833

30918270.000580.1014.279169.567377.586125094413.5

391827360.000310.2042.316169.567470.968126677722.5

3182736450.000290.0811.829169.566306.897106939731.5

401224360.000560.574.25301.447589.286228771418

4122436480.000310.792.35301.447580.645228511030

501530450.000470.074.444719446.809444944722.5

VI. VII.

HASIL DAN PEMBAHASANSetelah mengolah data secara numerik dan dengan menggunkan software kami mendapatkan hasil seperti gambar di bawah ini:

Gambar 2. Output gambar dari Software Res2dvDari hasil diatas dapat dilihat bahwa dipermukaan yang berwarna biru yang merupakan pasir tidak terdapat benda yang bersifat resistor. Tetapi ketika semakin kebawah permukaan pasir terdapat benda yang memiliki sifat resistansi yang sangat besar. Berdasarkan gambar pula, kita bisa melihat terdapat logam dibawah karena dari perbedaan warna di atas menunjukkan bahwa ada benda benda dengan resistansi yang sangat tinggi. Jenis logam yang berada dalam pasir tersebut bergantung pada warna yang mencirikan nilai resistivitasnya.

VIII. PENUTUP 8.1. KesimpulanSuatu benda yang berada dalam tanah dengan nilai tahanan jenis tertentu, bisa dicari dengan menggunakan metode geolistrik dan prinsip konfigurasi wenner. Metode geolistrik adalah metode yang digunakan untuk mengetahui suatu benda yang berada didalam tanah dengan mengahmbil karakteristik tahanan jenis suatu benda. Sedangkan untuk niali resisitivitas yang kecil menunjukkan struktur tanah semakin padat dan dapat mengalirkan arus listrik dengan lebih baik. Resisistivitas bergantung terhadap jenis batuan atau amterial yang berada di bawah permukaan. Semakin dalam permukaan berarti nilai resisitivitasnya semakin kecil.

8.2. Daftar Pustaka[1] Kanata, Bulkis dan Teti Zubaidah. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner Schlumberger untuk Survey Pipa bawah Permukaan. [2] Kaderie, Almuhran. 1990. Analisis Nilai Resistivitas Batuan dengan Sistem Schlumberger Di Daerah Air Tawar dan air Asin[3] http://ptbudie.wordpress.com/2010/12/24/geolistrik/ (di akses pada tanggal.31 Desember 2012 Pukul.15.00)