1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Geofisika adalah ilmu yang mempelajari bumi dengan menggunakan kaidah

atau prinsip prinsip fisika. Penelitian geofisika berfungsi untuk mengetahui

kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan

bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi.

Terdapat beberapa metode geofisika yang digunakan untuk mengetahui kondisi

permukaan di bawah permukaan bumi, diantaranya adalah metode gravitasi.

Metode Gravitasi adalah suatu metoda eksplorasi geofisika yang

menggunakan pengukuran medan gravitasi pada suatu titik-titik pada lokasi yang

berbeda dalam suatu area tertentu. Metode gravitasi merupakan metode

pasif,dimana metode ini tidak memerlukan suatu energi yang dimasukkan ke

tanah untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi. Metode ini

memanfaatkan variasi perbedaan rapat massa antar batuan yang berada di

permukaan bumi,sehingga dengan metode ini dapat diketahui bagaimana kondisi

bawah permukaan bumi. Metode gravitasi memiliki beberapa kelebihan, seperti

relatif lebih murah, tidak mencemari dan tidak merusak (uji tidak merusak) dan

termasuk dalam metoda jarak jauh yang sudah pula digunakan untuk mengamati

permukaan bulan. Anomali Bouguer merupakan suatu representasi dari medan

gravitasi yang paling umum untuk memperkirakan gambaran kondisi bawah

permukaan berdasarkan kontras rapat massa satuan

I.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dari acara praktikum Pengolahan Data ABS adalah untuk memahami

dan mengerti konsep dasar dalam melakukan perhitungan ABS.

Tujuan dari acara praktikum Pengolahan Data ABS yaitu agar dapat

membuat grafik penentuan densitas nettelton secara grafis serta dapat

menghasilkan peta G Lintang, peta G Teoritis, Peta FAC, dan Peta ABS

2

BAB II

DASAR TEORI

II.1 Metode Gravity

Metoda gravitasi adalah suatu metoda eksplorasi yang mengukuran

medan gravitasi pada kelompok-kelompok titik pada lokasi yang berbeda dalam

suatu area tertentu. Tujuan dari eksplorasi ini adalah untuk mengasosiakan variasi

dari perbedaan distribusi rapat massa dan juga jenis batuan.

Tujuan utama dari studi mendetil data gravitasi adalah untuk memberikan

suatu pemahaman yang lebih baik mengenai lapisan bawah geologi. Metoda

gravitasi ini secara relatif lebih murah, tidak mencemari dan tidak merusak (uji

tidak merusak) dan termasuk dalam metoda jarak jauh yang sudah pula

digunakan untuk mengamati permukaan bulan. Juga metoda ini tergolong pasif,

dalam arti tidak perlu ada energi yang dimasukkan ke dalam tanah untuk

mendapatkan data sebagaimana umumnya pengukuran.

Pengukuran metoda gravity dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:

penentuan titik ikat dan pengukuran titik-titik gayaberat. Sebelum survei

dilakukan perlu menentukan terlebih dahulu base-station, biasanya dipilih pada

lokasi yang cukup stabil, mudah dikenal dan dijangkau. Base-station jumlahnya

bisa lebih dari satu tergantung dari keadaan lapangan. Masing-masing base-

station sebaiknya dijelaskan secara cermat dan terperinci meliputi posisi, nama

tempat, skala dan petunjuk arah. Base-station yang baru akan diturunkan dari

nilai gaya berat yang mengacu dan terikat pada Titik Tinggi Geodesi (TTG) yang

terletak di daerah penelitian. TTG tersebut pada dasarnya telah terikat dengan

jaringan Gayaberat Internasional atau ”International Gravity Standardization

Net”.

Pada pekerjaan lapangan, peralatan yang akan dipakai dikalibrasi lebih

dulu. Hal ini dilakukan supaya dihindari “kesalahan alat”. Secara teoritis kalibrasi

dapat dilakukan dengan tilting, sementara sistem geometri yang presisi

dilibatkan. Tetapi cara ini bukan cara yang biasa. Secara umum kalibrasi

3

dilakukan dengn mengukur harga suatu tempat yang telah diketahui harga

percepatan gravitasinya sehingga diperoleh harga skalanya (mgal/skala).

Setelah kalibrasi alat dilakukan kemudian ditentukan lintasan pengukuran

dan stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik

yang telah diketahui percepatan gravitasinya). Selanjutnya ditentukan loop

lintasan pengukuran dan titik ikat tiap loop pengukuran. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam menentukan titik pengamatan adalah:

Letak titik pengkuran harus jelas dan mudah dikenal missal pada titik

triangulasi, penunjuk kilometer, persimpangan jalan dsb.

Lokasi titk harus dapat dibaca di peta

Titik pengamatan harus bersifat tetap (permanen), mudah dijangkau,

bebas dari ganguan seperti getaran mesin dsb.

II.2. Hukum Dasar Metode Gravity

Teori yang mendasari Metode Gravitasi pada Geofisika adalah Hukum

Gravitasi Newton. Hukum Gravitasi Newton menyatakan bahwa gaya antara dua

buah partikel bermassa m1 dan m2 berbanding langsung dengan hasil kali kedua

massa tersebut dibagi dengan kuadrat jaraknya, seperti pada persamaan berikut :

(II.1)

dengan F = gaya interaksi antara dua massa

r = jarak antara m1 dan m2

G = konstanta gravitasi umum (6,6732 · 10-11)

Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa besarnya medan gaya berat

oleh m1 di m2 sebesar :

(II.2)

Bila masa bumi adalah dan jari-jari bumi adalah (dengan asumsi

bahwa bumi homogen, bulat sempurna dan tidak berotasi) maka besarnya

percepatan gravitasi di permukaan adalah:

(II.3)

Medan gaya berat bersifat konservatif sehingga untuk menggerakkan

medan tersebut tidak tergantung dari lintasan yang dilaluinya, tetapi hanya

4

bergantung dari titik awal dan titik akhirnya saja. Gaya gravitasi merupakan

sebuah vektor yang arahnya sepanjang garis yang menghubungkan pusat dari dua

buah masa.

II.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Nilai Gravitasi

Bentuk bumi bukan merupakan bola pejal yang sempurna, dengan relif

yang tidak rata, berotasi serta berevolusi dalam sistem matahari, tidak homogen.

Dengan demikian variasi gaya berat di setiap titik permukaan bumi akan

dipengaruhi oleh 5 faktor, yaitu :

1. Posisi garis lintang

Bentuk bumi tidaklah bulat sempurna, tetapi lebih mendekati bentuk

spheroid bumi. Akibatnya terdapat variasi radius bumi selain itu, perbedaan

percepatan sentrifugal di kitub dan di equator. Percepatan sentrifugal maksimum

di equator dan nol di kutub. Sehingga nilai g di kutub lebih besar dibandingkan

dengan g di equator.

2. Kedudukan matahari dan bulan terhadap bumi

Harganya berubah setiap waktu secara periodik tergantung dari

kedudukan benda-benda langit tersebut. Besarnya ± 0.3 mgal dengan priode ± 12

jam. Bumi mengalami tarikan maupun dorongan dari posisi normalnya.

3. Elevasi

Perbedaan ketinggian menyebabkann perbedaan nilai gravitasi.

Permukaan bumi yang lebih tinggi (pegunungan/perbukitan) memiliki nilai

gravitasi yang lebih rendah dibandingkan permukaan bumi yang lebih rendah

(lembah).

4. Keadaan topografi di sekitar titik pengukuran

Adanya efek massa di sekitar titik observasi mempengaruhi nilai gravitasi

pada titik pengamatan. Adanya bukit dan lembah di sekitar titik amat akan

mengurangi besarnya gaya berat yang sebenarnya.

5. Variasi rapat massa batuan di bawah permukaan (anomali/target)

Dengan adanya suatu massa yang berbeda densitas dibawah permukaan

bumi menyebabkan terjadi perbedaan nilai gravitasi pada permukaan. Nilainya

bergantung gaya tarik antar massa yang menandakan perubahan nilai gravitasi.

5

II.3 Percepatan Gravitasi Lintang (G Lintang)

Aktivitas bumi yang berotasi pada sumbunya mengakibatkan bumi

berbentuk spheroid dan flat pada kedua kutubnya.

Gambar II.1 Gravitasi bumi

Hal ini menyebabkan medan gravitasi kutub lebih besar daripada di

khatulistiwa.

(GL) = 978032.677( (1+0.001193 sin2φ)/(1- 0.0069 sin2φ)^0.5)) (II.1)

II.4 Percepatan Gravitasi Teoritis (G Teoritis)

Nilai G teoritis dapat dicari setelah menghitung nilai G lintang dan

koreksi udara bebas. Rumus G teoritis dapat dijabarkan seperti dibawah ini :

G Teoritis = G lintang + FAC (II.2)

II.5 Free Air Correction (FAC)

Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian

sebesar h dengan mengabaikan adanya massa yang terletak diantara titik amat

dengan sferoid referensi. Koreksi ini dilakukan untuk mendapatkan anomali

medan gaya berat di topografi. Untuk mendapat anomali medan gaya berat di

topografi maka medan gaya berat teoritis dan medan gaya berat observasi harus

sama-sama berada di topografi, sehingga koreksi ini perlu dilakukan.

Koreksi udara bebas dinyatakan secara metematis dengan rumus :

- 0,3086 x h (II.3)

6

Dengan : h = Beda ketinggian antara titik amat gaya berat dari sferoid referensi

(meter) .

Setelah dilakukan koreksi tersebut maka akan didapatkan anomali udara

bebas di topografi yang dapat dinyatakan dengan rumus :

△ g = g obs – ( g l – FAC ) (II.4)

Dengan : △g = Anomali medan gaya berat udara bebas di topografi (mGal)

g obs = Medan gaya berat observasi di topografi (mGal)

gI = Nilai g lintang ( mGal)

FAC = Nilai koreksi udara bebas ( mGal )

II.7 Metode Penentuan Densitas

Pada koreksi topografi di atas (koreksi Bouguer dan koreksi

medan) ada satu nilai yang belum diketahui yaitu densitas batuan permukaan

(densitas topografi). Densitas batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor

diantaranya adalah rapat massa butir pembentuknya, porositas, kandungan

fluida yang mengisi pori-porinya, serta pemadatan akibat tekanan dan pelapukan

yang dialami batuan tersebut.

Metode penentuan densitas lapisan permukaan kerak bumi

dari data hasil pengukuran gravitasi dapat dibagi atas dua bagian, yaitu :

a) Metode yang memanfaatkan data pengukuran gravitasi di permukaan.

b) Metode yang memanfaatkan data pengukuran gravitasi di bawah

permukaan pada pertambangan dan boreholes.

Penentuan densitas dengan memanfaatkan data-data hasil pengukuran di

permukaan dapat dilakukan dengan menggunakan metode Nettleton yang

dapat ditempuh dengan dua cara, yaitu:

a) Secara Grafis

b) Secara Analitik

II.7. 1. Metode Penetuan Densitas Nettelton Secara Grafis

7

Secara grafis yaitu dengan membuat profil topografi dan profil

anomali Bouguer untuk densitas yang berbeda-beda dari tiap-tiap

lintasan yang dipilih. Harga densitas yang dipilih sebagai densitas

batuan permukaan (atau densitas topografi) adalah densitas yang profil

anomali Bouguernya berkorelasi minimum terhadap profil topografi.

II.7. 1. Metode Penetuan Densitas Nettelton Secara Analitik

Secara analitik yaitu dengan menggunakan persamaan matematis

untuk menghitung koefisien korelasi dari semua data pengukuran

gravitasi. Cara ini sangat baik karena memasukkan semua data

pengukuran gravitasi sehingga menjadi kros korelasi dua dimensi.

Persamaan analitik yang dipakai menghitung koefisien korelasi k adalah:

(II.5)

dengan adalah anomali medan gravitasi Bouguer sederhana yang

diformulasikan oleh persamaan (12). Jika k = 0 maka harga-harga

anomali Bouguer dan harga-harga elevasi tidak terkorelasi, yang berarti

bahwa densitas yang diasumsikan merupakan harga densitas massa

topografi yang tepat.

Guna memperkuat keyakinan terhadap hasil perhitungan densitas

dengan menggunakan metoda di atas diperlukan pula informasi geologi

tentang struktur batuan daerah survey.

II.8 Koreksi Bouguer

Koreksi ini merupakan koreksi yang dilakukan untuk menghilangkan

pengaruh tarikan massa yang berbentuk silinder dengan jari-jari tak terhingga dan

tebal h sedang rapat massanya.

8

Gambar II.2 Koreksi Bouguer

Selanjutnya dengan adanya bukit dan lembah disekitar titik pengamatan akan

mengurangi besarnya harga gravitasi pengamatan sehingga perlu dilakukan

koreksi medan (terrain correction). Oleh karena adanya efek massa diantara titik

pengamatan dan MSL yang akan menambah harga gravitasi pengamatan, maka

harus dilakukan pengurangan apabila titik amat berada dia atas datum. Reduksi

Bouger (Stacey,1977) dirumuskan sebagai berikut:

(II.5) (II.6)

II.9 Anomali Bouguer Sederhana (ABS)

Harga anomali Bouger (absolut) adalah selisih antara gravitasi pengamatan

(observasi) dengan harga teoritis yang seharusnya terarnati pada suatu titik (op.et

Ervin, 1977).

Distribusi harga anomali Bouger secara horizontal dapat digambarkan

melalui kontur "iso-anomali" yang memberikan gambaran distribusi atau

kontras rapat massa lateral bawah permukaan, yang pada akhimya dapat

diinterpretasikan sebagai suatu kondisi atau struktur geologi tertentu.

Anomali Bouguer merupakan suatu representasi dari medan gravitasi yang paling

umum untuk memperkirakan gambaran kondisi bawah permukaan berdasarkan

kontras rapat massa satuan. Dengan demikian anomali Bouguer sederhana dapat

dirumuskan sebagai berikut

ABS = Gobs – Glintang - (±FAC KB) (II.7)

g Bouger atau (KB) = 2πGρh = 0,04193 ρh

9

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

10

III.1. Diagram Alir Pengolahan Data

Gambar III.1. Diagram Alir Pengolahan Data

Mulai

Koreksi Udara Bebas (FAC)

G Teoritis

Koreksi Bouguer

Anomali Bouguer Sederhana (ABS)

Analisis Peta

Selesai

Peta G Lintang Peta GTeoritisPeta G FAC Peta ABS

Data Lapangan

G Observasi

G Lintang

G FAC

11

III.2. Penjelasan Diagram Alir Pengolahan Data

Setelah data didapatkan langkah yang harus dilakukan selanjutnya

mengolah data pada Ms excel.

Pengolahan data ABS ini memerlukan pehitungan G observasi

Setelah menghitung G Observasi, langkah selanjutnya adalah menghitung

G lintang

Setelah Nilai G lintang didapat, maka dapat menghitung koreksi udara

bebas, Koreksi udara bebas dilakukan untuk mendapatkan anomali medan

gravitasi pada topografi

Setelah melakukan koreksi udara bebas, selanjutnya adalah menghitung G

FAC

Setelah G FAC didapat, kemudian menghitung G teoritis

Setelah itu menghitung koreksi bouguer, koreksi ini dilakukan untuk

menghilangkan perbedaan ketinggian dengan tidak mengabaikan massa

dibawahnya.

Kemudian melakukan koreksi bouguer, selanjutnya adalah menghitung

anomali bouguer sederhana(ABS)

Setelah semua data dan perhitungan jadi, maka dibuatlah peta G lintang,

peta G teoritis, peta G FAC dan peta ABS di dalam surfer

Setelah peta selesai dibuat, maka peta tersebut dapat dianalisa dan ditarik

kesimpulan.

12

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Tabel Pengolahan Data

Tabel IV.1 Tabel Pengolahan Data Lintasan 4

13

IV.2. Pembahasan Penentuan Densitas

IV.2.1 Densitas Nettleton Secara Grafis Lintasan

Gambar IV.1 Grafik Penentuan Densitas Bouguer

Grafik diatas menunjukkan grafik yang didapat dari pengolahan data

menggunakan metode penentuan densitas Nettelton secara grafis. Terdapat

dua perbandingan yakni nilai elevasi dengan koreksi bouguer. Nilai elevasi

disimbolkan dengan garis yang berwarna biru sedangkan koreksi bouguer

ditandai dengan warna merah garis putus putus. Pada grafik elevasi memiliki

nilai tertinggi sebesar 273 mdpl sedangkan nilai terendahnya 134 mdpl. Pada

grafik koreksi bouguer memiliki nilai tertinggi sebesar 27,24 mGal

sedangkan nilai terendahnya 13,37 mGal. Pada grafik tersebut keadaan akan

berhimpit pada densitas 2,38.

14

IV.2.2. Pembahasan Metode Penentuan Densitas Nettleton secara Analitik

Dalam menentukkan densitas menggunakan metode Nettleton terdapat dua

cara yakni menggunakan grafis dan analitik. Pada penentuan densitas

menggunakan metode Nettleton secara analitik, yang dilakukan adalah

menentukan nilai dentitas secara matematis. Penentuan densitas menggunakan

metode analitik mempunyai kelebihan yakni lebih akurat, Sehingga memiliki

densitas 2,989 gr/cc

15

IV.3 Pembahasan Peta

IV.3.1 Peta Gravitasi Lintang

Gambar IV.2 Peta Gravitasi Lintang

Pada peta diatas line 4 ditandai dengan lingkaran warna merah. Line 4

terletak pada daerah barat laut dengan nilai 978127,05 hingga 978127,25.

Pada line 4 memiliki nilai tertinggi pada bagian selatan dengan nilai

978127,25 yang ditandai dengan warna biru tua. Nilai terendah terletak pada

daerah utara dengan nilai 978127,05 yang ditandai dengan warna ungu.

16

IV.3.2 Peta Gravitasi Teoritis

Gambar IV.3 Peta G Teoritis

Pada peta G teoritis diatas dapat dilihat bahwa peta line 4 terletak pada

daerah barat laut. Peta line 4 ditandai dengan lingkaran merah. Nilai G

teoritis terletak pada 978035 hingga 978080 mGal. Nilai terendah pada

daerah utara dengan nilai 978035 yang ditandai dengan warna biru

sedangkan nilai tertinggi terletak pada daerah selatan dengan nilai 978080

yang ditandai dengan warna merah.

17

IV.3.3 Hubungan Peta Free Air Correction

Gambar IV.4 Peta Free Air Correction

Pada peta FAC diatas dapat dilihat bahwa peta line 4 terdapat pada daerah

barat laut. Peta FAC dibuat berdasarkan dari nilai percepatan gravitasi yang telah

dikoreksi melalui koreksi udara bebas karena adanya perbedaan ketinggian. Pada

peta line 4 ini,mempunyai nilai berkisar -95 hingga -45 mGal. Pada bagian

selatan merupakan daerah yang memiliki nilai yang tinggi dengan nilai -45 yang

ditunjukkan dengan warna merah. Nilai terendah terletak pada daerah utara

dengan nilai -95 mGal yang ditandai dengan warna biru.

18

IV.3.4 Peta Anomali Bouguer Sederhana(ABS)

Gambar IV.5 Peta Anomali Bouguer Sederhana

Peta ABS menggambarkan nilai murni dari suatu anomali Bouguer yang diambil

dari suatu daerah penelitian. Pada peta tersebut menunjukkan peta line 4 yang

ditunjukkan dengan lingkaran merah. Nilai ABS terukur dimulai dari 85-92mGal. Nilai

tertinggi terdapat pada daerah tengah dengan nilainya berkisar 92mGal ditandai dengan

warna merah muda. Nilai terendah terletak pada daerah utara dengan nilai berkisar

85mGal yang ditandai dengan warna kuning.

19

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Terdapat dua perbandingan pada grafik dentitas yakni nilai elevasi dengan

koreksi bouguer Pada grafik elevasi memiliki nilai tertinggi sebesar 273

mdpl sedangkan nilai terendahnya 134 mdpl. Pada grafik grafik koreksi

bouguer memiliki nilai tertinggi sebesar 27,24 mGal sedangkan nilai

terendahnya 13,37 mGal.

Nilai G Lintang tertinggi 978127,9116 mgal sedangkan nilai G Lintang

terkecil sebesar 978127.0283 mgal.

Nilai G teoritis tertinggi sebesar 978078,1583 mgal sedangkan nilai G

teoritis terendah sebesar 978042,3570 mgal

Nilai FAC tertinggi sebesar 49,0674 mgal sedangkan nilai FAC terendah

sebesar -84,5564 mgal.

Nilai ABS terbesar sebesar 92,876 mgal sedangkan nilai ABS terendah

sebesar 86,41 mgal.

V.2 Saran

Pada acara Pengolahan Data ABS sebaiknya dilakukan dengan ketelitian

yang tinggi. Karena banyak dilakukan perhitungan yang cukup rumit. Selain itu,

data yang didapat agar diperiksa kembali sebelum dilakukan perhitungan. Hal ini

bertujuan untuk mengurangi kesalahan pada saat melakukan perhitungan.