Ａｇｕｓ　Ｓｅｔｙａｗａｎ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｕｍ　Ｇｅｏｆｉｓｉｋａ，　Ｊｕｒｕｓａｎ Ｆｉｓｉｋａ , ＦＭＩＰＡ ,

Universitas Diponegoro

Metode Elektromagnetik

Definisi : Metode eksplorasi geofisika yang didasarkan atas fenomena listrik dan magnet di permukaan dan di dalam bumi

Prinsip

Medan magnet (menimbulkan medan listrik

pada sensor/penerima)

Medan primer (sumber)

Medan magnet (akibat medan listrik)

Medan sekunder (penerima)

Arus eddyPada medium konduktif

Electromagnetic Induction Prospecting

Transmiter receiver

Secondary field

Conductor

Primary field

Eddy Currents

Target Sifat kelistrikan medium

Konduktivitas ResistivitasYang merupakan fungsi dari• Litologi• Temperature• Tekanan

• Porositas• Kandungan Fluida• Proses geologi

Aplikasi• Studi geologi• Eksplorasi sumber daya alam• studi lingkungan• dll

Klasifikasi Sangat kompleks; gabungan antara metode survey (konfigurasi sumber – penerima) dan metode interpretasi yang kemudian bercampur dengan merk dagang peralatan

Equivalent Circuit Representation

J = Currente = electromotive forceM = mutual inductancek = Coupling coeficientL = InductanceR = resistance

M02, K02

Transmitter Receiver

M01, K01 M12, K12

ConductorEj = Mij dJi (t)

dt

J0 (t)

L, R

e2,p (t)e2,s (t)

J1 (t), e1 (t)

Berdasarkan asal sumber medan primer

Alam BuatanMetode • Magnetotelluric (MT)

•Geomagnetic Deep Sounding (GDS)

• Controlled Source Audio-Magnetotelluric (CSAMT)• Very Low Frequency (VLF)• Transient Electromagnetic (TEM)•Horizontal Loop Electromagnetic (HLEM) atau slingram

Kelebihan • Tidak perlu peralatan untuk sumber (biaya lebih rendah).

• Jangkauan frekuensi cukup lebar (kedalaman investigasi lebih besar).

• Efek sumber dapat diabaikan (interpretasi relatif lebih mudah).

• Pengukuran dapat dilakukan tiap saat.• S/N ratio rendah untuk band frekuensi tertentu.

Kekurangan • Sangat bergantung pada kondisi sinyal saat pengukuran.

• S/N ratio rendah untuk band frekuensi tertentu.

• Perlu peralatan untuk sumber ( biaya operasional mahal).

• Frekuensi rendah tidak dapat dibangkitkan secara buatan (kedalaman investigasi terbatas).

• Efek sumber perlu diperhitungkan (interpretasi lebih sulit).

Berdasarkan bentuk gelombang sumber medan primer

Gelombang Sinusoidal Gelombang Persegi atau Pulsa

Domain Frekuensi WaktuMetode MT, GDS, CSAMT, VLF,

HLEMTEM, HLEM

Analisa Spektral (Amplitudo dan fasa sebagai fungsi dari frekuensi)

Peluruhan (Amplitudo sebagai fungsi dari waktu)

Geometri konduktor

Amplitudo Amplitudo

Kualitas konduktor

Perbandingan riil terhadap imajiner

Waktu peluruhan

• Mapping atau profiling : VLF, TEM, HLEM.• Sounding : MT, GDS, CSAMT, TEM, VLF.• Borehole : induction logging.

Berdasarkan tujuan / aplikasi

• Darat semua metode• Sungai/laut (waterborne EM) Metode

induktif (tanpa injeksi arus kedalam tanah)• Udara (airborne EM Untuk mapping.

Berdasarkan tempat akuisisi data

• Darat semua metode• Sungai/laut (waterborne EM) Metode

induktif (tanpa injeksi arus kedalam tanah)• Udara (airborne EM Untuk mapping.

• Knowledge is Power ; K=P (1)• Time is Money; T=M (2)• Power is Work over Time; P = W/T (3)

K = W/TK = W/M

Knowledge equals Work over Money1.The more you Know , The more Work you do2.The more you Know, The less money you make

M = W/K

M

K

Money approaches infinity as

Knowledge approaches Zero

For Rich; You must do little or No Work

DO NOT TAKE THIS SERIOUSLY

Ａｇｕｓ　Ｓｅｔｙａｗａｎ

Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｕｍ　Ｇｅｏｆｉｓｉｋａ，　Ｊｕｒｕｓａｎ Ｆｉｓｉｋａ , ＦＭＩＰＡ ,

Universitas Diponegoro

Control Source Audiomagnetotellurics(CSAMT)

• Merupakan suatu metode elektromagnetik untuk mengetahui resistivitas batuan bawah permukaan.

• Besaran yang diukur adalah kuat medan listrik (E) dan kuat medan magnet (H).

Basic Concept of CSAMT method

• Sumber medan yang digunakan berasal dari dipol listrik yang diinjeksikan ke dalam bumi (zonge dan Hughes, 1998).

Zonge, K. L., and L.J. Hughes,1988, Controlled Sources Audio-Frequency Magnetotellurics, Zonge Engineering and Research organization, Inc., Tucson, Arizona.

Basic assumptions of CSAMT (1)

• Cagniard (1953)– Bumi dianggap lapisan horizontal dimana masing-

masing lapisan mempunyai sifat homogen isotropis.

– Gelombang elektromagnetik alam yang berinteraksi dengan bumi merupakan gelombang bidang.

Cagniard, L, 1953, Basic theory of the Magnetotelluric method of geophysical prospecting, Geophysics, Vol. 18

• Kaufman dan Keller (1981)– Dari asumsi bahwa bumi adalah medium homogen

isotropik maka jika ada arus listrik konduksi yang mengalir ke arah sumbu – x maka tidak ada arus listrik konduksi yang mengalir ke arah sumbu – y.

– Gelombang elektromagnetik yang berinteraksi dengan bumi merupakan gelombang bidang yang sejajar dengan permukaan bumi dan menjalar dalam arah tegak lurus ke dalam medium (bumi)

Basic assumptions of CSAMT (2)

Kaufman, A.A and Keller, G.V., 1981, The Magnetotelluric Sounding Methods, Elsevier Scientific Publishing Co, New York.

Remind of EM method• Secara umum pada metode elektromagnetik, gelombang yang

berasal dari sumber jika sampai ke permukaan maka sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ditransmiskan.

• Gelombang yang ditransmisikan jika mengenai anomali (bahan konduktif) akan menimbulkan medan yang dicatat oleh penerima (receiver).

• Karena ada sebagian gelombang yang dipantulkan, maka medan yang tercatat pada penerima adalah medan totalnya; yaitu medan primer yang berasal dari sumber dan medan sekunder yang berasal dari induksi oleh anomali.

• Untuk kasus CSAMT efek medan primer tidak dicatat, karena koil penerima langsung digroundkan ke dalam bumi

• Arus yang berada pada lapisan bumi yang konduktor dan terinduksi oleh gelombang elektromagnetik primer di permukaan bumi.

Telluric Current or Eddy Current

• Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi akan menyebabkan timbulnya medan EM sekunder yang akan dipancarkan kembali ke seluruh arah sampai di permukaan bumi.

• Medan sekunder inilah yang dicatat oleh penerima untuk memperoleh informasi tentang pengukuran lapisan dibawah permukaan bumi yang diukur.

• Informasi yang diperoleh berupa impedansi gelombang elektromagnetik sekunder yang dihasilkan rapat arus telluric pada masing-masing lapisan.

• Setiap lapisan mempunyai harga konduktivitas yang berbeda-beda, sehingga medan Elektromagnetik sekunder yang dihasilkan juga akan berbeda-beda bergantung pada jenis lapisannya.

Resistivitas sebagai fungsi kedalaman

Plane Wave (Gelombang Bidang)

• Bentuk gelombang yang menjalar pada bumi berupa spheris. Namun persamaan matematis untuk permasalahan gelombang spheris cukup rumit.

• Pemecahan untuk kasus sederhana dapat diperoleh pada gelombang yang terpolarisasi bidang (yaitu suatu gelombang bidang). Dan merambat tegak lurus terhadap permukaan tanah

• Gelombang yang hanya berubah dalam arah penjalaran gelombang dan konstan pada bidang yang tegak lurus dalam arah penjalarannya.

Sifat-sifat Gelombang Bidang (1)

• Pada suatu bidang tertentu, medan listrik E dan medan magnet H akan bervariasi terhadap waktu.

E, H

• Jika gelombang bidang merambat dalam arah z, maka medan listrik E dan medan magnet H akan bervariasi secara sinusuidal terhadap z.

1

2

3

x

yz

Sifat-sifat Gelombang Bidang (2)

1 dan 3 harga Ex dan Hy mencapai maksimum, sedang dititik 2 berharga nol

Hy

Ex

• Medan listrik E dan medan magnet H mempunyai harga yang konstan pada bidang tegak lurus dengan sumbu z.

Sifat-sifat Gelombang Bidang (3)

• Bidang-bidang E dan H yang berjarak tertentu sepanjang sumbu z mempunyai magnitude masing-masing.

1

2

V1 = c

V2 << c

Udara

Bumi

Bumi

Udara

x

y

z

x

Bumi

Udara

Perbandingan kecepatan gelombang elektromagnetik di dalam permukaan bumi dengan konduktivitas lebih rendah dari pada medium dielektrik di udara (Vozzof, 1972)

Dasar kehidupan kita adalah iman, ilmu dan amal. Semakin kokoh dasarnya, semakin kuatlah kita

menghadapi gempa dan badai.