DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

PROPOSAL KERJA PRAKTEKPENERAPAN METODE INDUCED POLARIZATION (IP) PADA SURVEI MINERAL LOGAM

Disusun oleh :

T. MARCEL DWIRIANTO ( 10/300050/PA/13122 )

PROGRAM STUDI GEOFISIKA

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013PENDAHULUAN

I . LATAR BELAKANGSebagai salah satu metode dalam geofisika, induced polarization (IP) methods atau metode polarisasi terimbas merupakan metode geolistrik yang banyak digunakan dalam eksplorasi, terutama eksplorasi mineral logam ekonomis. Keunggulan dari metode ini dibandingkan dengan metode geofisika lain adalah kemampuan mengukur adanya efek polarisasi di dalam medium karena pengaruh arus listrik yang melewatinya. Polarisasi terjadi pada medium yang mengandung mineral logam (misalnya senyawa sulfida logam), sehingga metode ini banyak digunakan untuk eksplorasi mineral (base-metal).Metode ini menggunakan empat elektroda (standar) dalam surveinya. Arus searah dimasukkan melalui dua elektroda arus, kemudian beda potensial diukur pada dua elektroda potensialnya. Bila di dalam medium banyak terjadi polarisasi karena pengaruh arus yang dilewatkan padanya, maka beda potensial terukur pada elektroda potensial dan beda potensial tersebut tidak segera menjadi nol pada saat arus dimatikan, melainkan timbul potential decay yang akan menjadi nol dalam beberapa saat (orde detik-menit). Peristiwa ini diakibatkan oleh proses elektrokimia yang terjadi pada daerah yang banyak mengandung senyawa logam.Pengukuran IP dilakukan dalam dua cara yaitu Time Domain IP, yaitu pengukuran polarisasi dengan menghitung harga potential decay, dan Frequency Domain IP, yaitu pengukuran polarisasi dengan mengukur harga resistivitas sebagai fungsi frekuensi arus yang dimasukkan ke dalam medium.Secara umum ada tiga kegiatan utama dalam metode IP agar dapat menghasilkan suatu informasi yang akurat dan bernilai ekonomis, yaitu :

1. Akusisi Data IPAkuisisi data merupakan pekerjaan bagian terdepan dari suatu eksplorasi. Persiapan awal yang harus dilakukan adalah menentukan parameter parameter lapangan yang cocok, dari suatu daerah yang hendak disurvey. Penentuan parameter parameter ini sangat penting karena akan menentukan kualitas data yang akan diperoleh. Maksud dari penentuan parameter lapangan ini adalah untuk menetapkan parameter awal dalam suatu rancangan survey (akusisi data) yang dipilih sedemikian rupa sehingga dalam pelaksanaan akan diperoleh informasi target selengkap mungkin dengan noise serendah mungkin.2. Pengolahan Data IPResistivitas semu (apparent resistivity) merupakan tahanan jenis dengan mengasumsikan lapisan bawah permukaan bumi bukanlah merupakan suatu daerah homogen. Resistivitas semu dapat dihitung menggunaakan hukum Ohm, sebagai persamaan dasar metode geolistrik,

dengan V adalah harga tegangan terukur, I adalah besar arus yang diinjeksikan dan K adalah faktor geometri dari konfigurasi elektroda. Harga K diperoleh melalui persamaan :

Untuk Konfigurasi Dipole Dipole dengan a adalah spasi pengukuran, dan n adalah penetrasi.

Untuk Konfigurasi Differensial Schlumberger dengan L adalah jarak pusat ke elektroda arus, l adalah setengah jarak elektroda arus, dan x adalah jarak setengah elektroda arus dengan pusat.3. Interpretasi Data IPInterpretasi data IP secara geologi merupakan tujuan dan produk akhir dari pekerjaan survey. Interpretasi yang dimaksud adalah menentukan atau memperkirakan arti geologis data data IP. Sering interpretasi juga termasuk reduksi data, filtering noise, dll. Dari hasil interpretasi kemudian diuji dengan data data yang lain.Dari ketiga rangkaian kegiatan dalam metode IP ini maka tujuan akhir dari suatu pekerjaan eksplorasi bisa didapatkan hasilnya, yaitu berupa informasi geologis dari daerah survei yang untuk kemudian bisa ditindak lanjuti dengan kegiatan yang lain di dalam perusahaan yang berkelanjutan.

Oleh karena itu untuk lebih mengetahui tentang tahapan tahapan dalam survey metode IP, penulis bermaksud untuk mengikuti praktek kerja di PT. VALE.Tbk. II. MAKSUD DAN TUJUAN

Maksud dan tujuan dari kerja praktek ini adalah :

1. Mengenal, memahami dan mempraktekan tentang metode IP mulai dari akusisi, pengolahan, dan interpretasi data.

2. Memberi pengalaman kerja yang sesungguhnya pada mahasiswa sebagai bekal untuk terjun ke dunia kerja nanti.

3. Memenuhi salah satu mata kuliah wajib Program Studi Geofisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada.

III. DASAR TEORIIII.1 Fenomena Polarisasi Terimbas

Secara praktek, fenomena polarisasi terimbas dapat diterangkan dengan menggunakan empat elektroda A, M, N, B. A dan B adalah elektroda arus yang digunakan untuk menginjeksikan arus ke dalam tanah, sedangkan M dan N adalah elektroda potensial yang digunakan untuk mengukur beda potensial.

Pada beberapa kasus, perbedaan potensial yang terukur tidak langsung naik atau turun secara drastis sesaat setelah arus diinjeksikan atau dimatikan. Kurva variasi perbedaan potensial terhadap waktu yang dihasilkan berbentuk asimtotik dengan perbedaan potensial ( V)

III.2 Sumber Efek Polarisasi Terimbas

Selama arus dialirkan ke dalam tanah, maka akan terjadi penyimpanan energi di dalam material yang dialiri oleh arus. Secara teori, penyimpanan ini terjadi dalam berbagai bentuk energi yaitu energi mekanik, energi listrik, dan energi kimia.Energi kimia ini tersimpan sebagai hasil dua peristiwa yaitu :

1. Variasi mobilitas ion dalam cairan sepanjang struktur batuan

Peristiwa ini akan menghasilkan suatu efek yang disebut dengan membrane or electrolyte polarization atau normal IP effect.2. Variasi antara ion dan konduktivitas elektronikPeristiwa ini dipengaruhi oleh keberadaan mineral logam dalam batuan yang akan menimbulkan efek yang disebut electrode polarization or overvoltage.

III.3 Penyebab Timbulnya Polarisasi dalam Batuan

1. Polarisasi Membran

Polarisasi membran terjadi pada pori-pori batuan yang mengandung mineral lempung yang bermuatan negatif yang mengalami kontak dengan larutan. Karena muatannya negatif, mineral lempung akan mampu menarik ion-ion positif di sekitar permukaannya dan meluas pada elektrolit. Penumpukan muatan ini akan menghambat jalannya arus listrik yang melaluinya sehingga terjadilah hambatan di sepanjang pori-pori batuan yang mengandung mineral lempung. Dengan terbentuknya hambatan-hambatan berupa membran-membran, maka mobilitas ion akan berkurang sehingga terbentuklah gradien konsentrasi ion-ion yang menentang arus listrik yang melaluinya. Gejala ini menunjukkan adanya polarisasi.

Gambar 2. Sketsa terjadinya polsarisasi membran2. Polarisasi ElektrodaPolarisasi elektroda adalah polarisasi yang terjadi jika mineral konduktif dari batuan mengalami kontak dengan larutan di dalam pori-pori batuan. Mineral batuan yang mengandung mineral konduktif dipandang sebagai suatu elektroda yang berada di dalam elektrolit, sehingga mula-mula akan terjadi proses oksidasi dan reduksi (reaksi redoks) karena timbulnya beda potensial antara mineral konduktif dengan larutan sampai terjadi kesetimbangan. Dalam keadaan setimbang ini akan terjadi proses penggabungan dan pelepasan muatan antara logam dan larutan dalam jumlah yang sama, dan sama sekali tidak ada arus yang mengalir. Apabila ada gangguan luar, misalnya pengaruh arus yang dialirkan, maka keadaan setimbang akan terganggu sehingga akan menimbulkan polarisasi pada elektrolit yang dikenal sebagai polarisasi elektroda.

Gambar 3.Sketsa terjadinya polarisasi elektrodaIII.4 Prinsip Pengukuran dengan Metode Polarisasi Terimbas1. Pengukuran dalam kawasan waktu (Time Domain Measurement)

Arus listrik searah dialirkan ke dalam medium melalui sepasang elektroda arus dan mengukur beda potensial yang timbul pada sepasang elektroda potensial setelah arus utama dimatikan, sehingga akan terukur arus sekunder dari batuan konduktif dan akan meluruh terhadap waktu.Resistivity didefinisikan :

Chargeability didefinisikan :

Dengan I adalah arus yang mengalir dalam medium, Vo adalah tegangan pada saat arus mengalir, sedangkan V1 adalah tegangan polarisasi pada saat arus diputus. Namun, dalam prakteknya sulit menentukan V1, tetapi hanya didapatkan tegangan residual, V(t), pada waktu yang singkat setelah arus diputuskan sehingga persamaan (1) dapat dituliskan :

IP effect didefinisikan :

Gambar 4.Sketsa tentang fenomena terjadinya efek IP kawasan waktu

2.Pengukuran dalam kawasan frekuensi (Frekuensi Domain Measurement)Pada prakteknya, pengukuran dalam kawasan frekuensi dibuat dengan cara mengalirkan arus bolak-balik pada dua frekuensi yang berbeda atau lebih. Frekuensi yang digunakan antara 0.1 Hz s.d 10 Hz dengan memakai asumsi adalah resistivitas yang diukur pada frekuensi tinggi, sedangkan adalah resistivitas yang diukur pada frekuensi tinggi. Tegangan yang dihasilkan pada dua frekuensi berbeda mencerminkan sifat polarisasi batuan.a.Percent Frequency Effect (PFE)

Percent Frequency Effect (PFE) merupakan hubungan antara efek frekuensi dengan jumlah kandungan mineral logam. Definisi frequency effect dan percent frequency effect yaitu :

dengan adalah resistivitas yang diukur dengan menggunakan arus DC dan merupakan resistivitas yang diukur dengan menggunakan arus AC.

b.Metal Factor (MF)

Parameter Metal Factor (MF) ini didefinisikan melalui persamaan :

III.5 Efek Gangguan dalam Pengukuran Metode Polarisasi Terimbas

a.Pengukuran dalam kawasan waktu Stray current (stray current ini berupa arus yang memiliki frekuensi rendah) Self Potential (spontaneous polarization)

Noise yang ditimbulkan oleh elektroda

Arus telluric (telluric current)

Noise akibat frekuensi dari arus di kabel pengukuran

b.Pengukuran dalam kawasan frekuensi

Noise yang dapat timbul pada pengukuran kawasan frekuensi adalah adanya arus yang memiliki frekuensi yang lebih tinggi (sekitar 50-60 Hz) dari frekuensi yang digunakan dalam pengukuran metode polarisasi terimbas.

III.6Konfigurasi Elektroda Akusisi Data

Survei IP dapat menggunakan 2 tipe konfigurasi elektroda, yaitu differensial Schlumberger dan dipole-dipole. Pada differensial Schlumberger elektroda arus dipasang pada daerah survey pada jarak 2L, sedangkan elektroda potensial arus pada satu garis dengan jarak 2l, dimana 2l