III. TEORI DASAR

A. Tahanan Jenis (Resistivitas)

Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak

digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena

resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya. Sebenarnya

ide dasar dari metode ini sangatlah sederhana, yaitu dengan menganggap bumi

sebagai suatu resistor.

Gambar 3.1 Elektroda yang ditancapkan ke bumi sebagai resistor

Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari

kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan

bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan

di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya digunakan untuk

eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus

listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektrode arus, sedangkan beda

potensial yang terjadi diukur melalui dua elektrode potensial. Dari hasil

pengukuran arus dan beda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga

resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus

listrik dengan frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur

beda potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu,

pengukuran bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu

variasi beda tegangan yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang

akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang

dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material

bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana material-

materialnya memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.

Berdasarkan pada tujuan penyelidikan, metode resistivitas dibedakan menjadi

dua yaitu mapping dan sounding. Metode geolistrik resistivitas mapping

merupakan metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi rasistivitas

lapisan bawah permukaan secara horisontal. Oleh karena itu, pada metode ini

digunakan jarak spasi elektrode yang tetap untuk semua titik datum di

permukaan bumi. Sedangkan metode resistivitas sounding bertujuan untuk

mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan bumi secara

vertikal. Pada metode ini pengukuran pada satu titik ukur dilakukan dengan

cara mengubah-ubah jarak elektrode. Pengubahan jarak elektrode tidak

dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektrode kecil kemudian

membesar secara gradual. Jarak elektrode ini sebanding dengan kedalaman

lapisan yang terdeteksi.

Pada kalkulasi Resistivitas Semu (Apparent Resistivity), Pada prinsipnya,

pengukuran metode resistivitas dilakukan dengan mengalirkan arus melalui

elektrode C1 dan C2 dan pengukuran beda potensial pada P1 dan P2. Jika

diasumsikan bahwa bumi homogen isotropis, maka tahanan jenis yang

diperoleh adalah tahanan jenis yang sebenarnya dan tidak tergantung pada

spasi elektrode. Namun, pada kenyataannya bumi tersusun atas lapisan-lapisan

dengan resistivitas yang berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur

merupakan pengaruh lapisan-lapisan tersebut. Harga resistivitas yang diukur

seolah-olah merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja. Sehingga

resistivitas yang terukur adalah resistivitas semu ( ), yang besarnya

ditentukan dengan

.......................................(3.1)

dengan K adalah faktor geometri yang besarnya tergantung pada konfigurasi

elektrode yang digunakan (Setiawan, 2011).

B. Tahapan Pelaksanaan Survey

Tahap Persiapan, Tahap persiapan merupakan langkah awal pada sebuah

penelitian sebelum dilakukan pengambilan data. Tahapan ini berisi persiapan-

persiapan dalam proses pengambilan data geolistrik resistivitas. Adapun hal-

hal yang dilakukan dalam tahap persiapan adalah melakukan survei

pendahuluan dan mengurus perizinan kepada instansi yang terkait.

Survei pendahuluan dilakukan untuk mengetahui gambaran umum dan

menggali informasi di lokasi penelitian. Hal ini dilakukan untuk membuat

desain survei di lokasi yang sesungguhnya. Hal yang perlu dilakukan dalam

survei pendahuluan ini adalah penentuan lintasan, dan panjang lintasan. Posisi

lintasan dan panjang lintasan untuk pengambilan data sangat menentukan

jarak antar spasi elektroda dan posisi penempatan peralatan survei. Sedangkan

izin penelitian ditujukan kepada kepala pemerintahan setempat.

Tahap Pelaksanaan, Tahap pelaksanaan penelitian ini dilakukan setelah tahap

persiapan selesai. Tahapan ini merupakan inti dari sebuah penelitian. Adapun

hal-hal yang dilakukan dalam tahap pelaksanaan adalah melakukan proses

pengambilan data dilapangan dengan teknik sounding menggunakan

konfigurasi Schlumberger. Proses pengambilan atau akuisisi data geolistrik

resistivitas dilakukan di lokasi yang telah di tentukan sebelumnya pada survei

pendahuluan. Konfigurasi elektroda yang digunakan adalah konfigurasi

Schlumberger. Dengan tujuan untuk menduga resistivitas lapisan-lapisan

batuan bawah permukaan secara vertikal.

Dalam pengukuran geolistrik ini elektroda arus dan potensial digerakkan atau

digeser secara gradual ke kanan maupun ke kiri dalam satu garis lurus. Pada

pengukuran pertama (n=1), jarak spasi (a) antar elektroda sepanjang 10 meter,

kemudian dilakukan pengukuran arus, beda potensial, jarak elektroda arus dan

jarak elektroda potensial.

Selanjutnya dilakukan pengukuran kedua (n = 2), dimana posisi elektroda arus

dan potensial digeser ke kiri maupun ke kanan, masing-masing dengan jarak

yang sama. Beberapa parameter seperti arus, beda potensial, jarak spasi

diukur. Demikianlah seterusnya, jarak bentangan elektroda arus dan potensial

selalu diperlebar hingga pengukuran ke-n dan mencapai maksimum dalam

satu lintasan. Pada saat jarak bentangan elektroda telah mencapai maksimum

maka nilai a dirubah dan dilakukan pengukuran hingga mencapai jarak

maksimum.

Tahap Penyelesaian, Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini adalah

pengolahan data hasil pengukuran di lapangan dan proses interpretasi.

Pengolahan data dalam penelitian ini meliputi perhitungan nilai apparent

resistivity (ρa) dengan memasukkan nilai ∆V, I, a dan K ke dalam program

Microsoft Excel. Nilai ρa yang diperoleh selanjutnya disesuaikan dengan nilai

x (datum point) dan a. Ketiga parameter tersebut selanjutnya disimpan dalam

bentuk notepad agar dapat dibaca dalam Software Res2Dinv. Res2Dinv akan

menampilkan penampang struktur bawah permukaan. Model tersebut

merupakan hasil dari x, a, dan ρa yang sebelumnya disimpan dalam bentuk

notepad file. Berdasarkan penampang resistivitas semu maka dapat dilakukan

interpretasi dan klasifikasi dari perbedaan nilai ρa untuk menentukan jenis

material geologi dari masing-masing lapisan secara vertikal. Klasifikasi ini

dilakukan dengan menggunakan program ArcView 3.3. Hasil dari klasifikasi

ini adalah litologi bawah permukaan tanah.

Berdasarkan kondisi litologi bawah permukaan tanah yang merupakan

klasifikasi dari perbedaan nilai tahanan jenis pada penampang resistivitas

semu, maka dapat dilakukan interpretasi untuk mengetahui jenis batuan dari

masing-masing lapisan secara vertical, termasuk lapisan akuifer air tanah.

(Alkandira, dkk. 2014).

C. Teknik Survey Metoda Geolistrik Tahanan Jenis

C.1. Metoda Tahanan Jenis 1-D

Teknik ini disebut juga dengan metoda sounding, biasanya digunakan

untuk menentukan perubahan atau distribusi tahahan jenis kearah

vertikal medium bawah permukaan dibawah suatu titik sounding.

Pengukurannya adalah dengan cara memasang elektroda arus dan

potensial yang diletakkan dalam satu garis lurus dengan spasi tertentu.

Kemudian spasi elektroda ini diperbesar secara gradual .Selanjutnya

memplot harga tahanan jenis semu hasil pengukuran versus spasi

elektroda pada grafik log-log. Survei ini berguna untuk menentukan

letak dan posisi kedalaman benda anomali di bawah permukaan.

Konfigurasi elektroda yang dipakai pada metoda ini adalah konfigurasi

Wenner, Wenner-Schlumbeger dan Dipole-Dipole.

Gambar 3.2. Teknik pengukuran metoda tahanan jenis 1-D

Gambar 3.3. Contoh distribusi nilai tahanan jenis dari hasil pengolahan

data metoda 1-D .

C.2. Metoda Tahanan Jenis 2-D

Metode ini disebut juga dengan metoda mapping, digunakan untuk

menentukan distribusi tahanan jenis semu secara vertikal per kedalaman.

Pengukurannya dilakukan dengan cara memasang elektroda arus dan

potensial pada satu garis lurus dengan spasi tetap, kemudian semua

elektroda dipindahkan atau digeser sepanjang permukaan sesuai dengan

arah yang telah ditentukan sebelumnya . Untuk setiap posisi elektroda

akan didapatkan harga tahanan jenis semu. Dengan membuat peta kontur

tahanan jenis semu akan diperoleh pola kontur yang menggambarkan

adanya tahanan jenis yang sama. Konfigurasi elektroda yang dipakai pada

metoda ini adalah konfigurasi Wenner, Wenner-Schlumbeger dan Dipole-

Dipole.

Gambar 3.4. Susunan elektroda dan urutan pengukuran geolistrik

tahanan jenis 2-D

Gambar 3.5. Contoh distribusi nilai tahanan jenis dari hasil pengolahan

data metoda 2-D .

C.3. Metoda Tahanan Jenis 3-D

Teknik ini sering disebut juga dengan metoda imaging, digunakan untuk

menentukan distribusi tahanan jenis semu secara vertikal dan lateral per

kedalaman. Pengukurannya dilakukan dengan cara membuat grid pada

luas area yang akan diukur, kemudian semua elektroda digerakkan

sepanjang lintasan yang dibentuk oleh grid tersebut. Salah satu cara

pengukuran dapat dilihat. Penampang tahanan jenis semu yang

dihasilkan akan menggambarkan distribusi tahanan jenis dalam arah

vertikal dan lateral per kedalaman.

Dari nilai arus (I) dan tegangan (V) yang dirukur dapat dihitung nilai

tahanan jenis semu (ra) untuk masing-masing kedalaman. Kemudian

nilai ra ini untuk masing-masing posisi-XC dan posisi-YC untuk elektroda

arus, serta posisi-XPdan posisi-YP untuk elektroda tegangan nantinya

digunakan sebagai parameter input dalam pengolahan data. Hasil

pengolahan data berupa penampang vertikal dan lateral dari nilai tahanan

jenis sebenarnya (r) terhadap kedalaman. Konfigurasi elektroda yang

dipakai pada metoda ini adalah konfigurasi pole-pole, pole-dipole dan

dipole-dipole.

Gambar 3.6. Teknik pengukuran metoda tahanan jenis 3-D untuk gris 5

x 5

Gambar 3.7. Contoh distribusi nilai tahanan jenis dari hasil pengolahan

data metoda 3-D untuk irisan horizontal

Gambar 3.8 Contoh distibusi nilai tahanan jenis dari hasil pengolahan

data metoda 3-D untuk irisan vertikal

C.4. Teknik Survei Mise-a-la-masse

Menurut Reynold (1997) bahwa Mise-a-la-masse atau metode potensial

benda bermuatan (charge-body potential method) merupakan

pengembangan dari metoda tahanan jenis, yaitu suatu teknik pemetaan

lateral atau disebut jugaconstan-separation traversing (CST).

Pada metode ini, tekhnik yang digunakan adalah dengan menggunakan

suatu pasangan massa yang bersifat konduktif bawah permukaan itu

sendiri sebagai satu elektroda arus (C1), dan menghubungkannya secara

langsung pada satu kutub (pole) dari sumber voltase (P1). Elektroda arus

kedua (C2) ditempatkan pada permukaan tanah pada jarak yang cukup

jauh dan dihubungkan dengan kutub voltase lainnya (P2). Tegangan

antara sepasang elektroda potensial diukur dengan koreksi tertentu untuk

setiap potensial diri.

Gambar 3.9 Metode Mise-a-la-masse

Arus yang diberikan dan voltase yang terbentuk pada titik-titik di

permukaan tanah dipetakan dengan memakai voltmeter sesuai dengan

stasiun referensi. Distribusi potensial ini akan merefleksikan geometri

dari massa (tubuh anomali), sehingga diharapkan dapat menghasilkan

beberapa informasi mengenai bentuk dari tubuh massa.

Pada medium homogen yang ditutupi oleh konduktor, garis eqipotensial

akan terkonsentrasi disekitar konduktor Namun pada kenyataannya,

garis eqipotensial akan berbelok disekitar badan bijih konduktif yang

bentuknya tak beraturan dan dapat digunakan untuk membatasi ruang

yang luas untuk melihat gambaran yang lebih efektif daripada

menggunakan metode pemetaan lateral. Metode Mise-a-la-masse

khususnya digunakan dalam mengecek apakah mineral konduktif

tertentu diisolasi oleh massa tertentu. Pada daerah yang topografinya

kasar akan dibutuhkan koreksi topografi (terrain corrections).

Gambar 3.10 Distribusi garis eqipotensial disekitar elektroda arus,

(B) Pembelokan garis ekipotensial oleh badan bijih

Metode interpretasi yang digunakan dalam metode Mise-a-la-masse

dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu: (1) hanya menggunakan

variabel potensial, dan (2) menggunakan nilai maksimum yang

menunjukkan benda konduktif. Dalam kedua tekhnik tersebut akan

dikonversikan data potensial kedalam tahanan jenis semu dan tegangan

permukaan yang besar merupakan manifestasi dirinya sendiri yang

menggambarkan tahanan jenis yang tinggi (Qurnia, 2010)

D. Alat Pengukuran Geolistrik Naniura Resistivitymeter

Kegunaan alat secara umum untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan

bawah permukaan sampai kedalaman ± 300 m, sangat berguna untuk

mengetahui kemungkinan adanya lapisan batuan yang merupakan lapisan

pembawa air, umumnya yang di cari adalah “ Confined Aquifer” yaitu lapisan

Akifer yang diapit oleh lapisan batuan kedap air ( contohnya lapisan lempung)

pada bagian bawah tanah & bagian atas. “ Confined” aktifer ini mempunyai

recharge yang relative jauh, sehingga ketersedian air tanah dibawah titik bor

tidak terpengaruh oleh perubahan cuaca setempat. Aplikasinya, Alat ini biasa

digunakan untuk eksplorasi groundwater, investigasi geoteknik, studi

lingkungan, survey geologi, mineral prospecting, arkeologi, hidrologi, dll.

Komponen dan Spesifikasi :

- Pemancar ( Transmitter )

- Catu daya / DC in ( power supply ) : 12 volt, minimal 6AH ( untuk power

maksimum gunakan aki basah )

- Daya ( power output ) : 300 watt untuk catu daya > 20 A

- Tegangan keluar ( output voltage ) : 500 V maksimum

- Ketelitian arus ( current accuracy ) : 1 Ma

- Sistem pembacaan : Digital

- Catu daya digital meter : 9 volt, baterai kering

- Fasilitas : Current loop indicator

- Penerima ( receiver )

- Impendasi masukan ( input imp. ) : 10 M-ohm

- Batas ukur pembacaan ( range ) : 0,1 Mv hingga 500 volt

- Ketelitian ( accuracy ) : 0,1 mVolt

- Kompensator , Kasar : 10 x putar ( procesion multi turn potensiometer )

- Halus : 1 x putar ( wire wound resistor )

- Sistem pembacaan : Digital ( auto range )

- Catu daya digital meter : 3 volt ( 2 buah baterai kering ukuran AA )

- Fasilitas pembacaan data : HOLD ( data disimpan dimemori )

- Berat alat : 5 kg

(Hardiyansyah, 2010)