54 | Jurnal Sangkareang Mataram ISSN No. 2355-92

Volume 5, No.4, Desember 2019 http://www.untb.ac.id/Desember-2019/

APLIKASI GAYA BERAT MIKRO 4-DIMENSI UNTUK MONITORING PERKEMBANGANDEFORMASI DI AREA TERDAMPAK DAN LUAR TERDAMPAK LUAPAN LUMPUR

SIDOARJO – JAWA TIMUR

Oleh:

Gusti Ayu Esty WindhariProgram Studi Teknik Pertambangan Fakultas Sains, Teknik dan Terapan

Universitas Pendidikan Mandalika

Abstrak: Lumpur Sidoarjo (LUSI), adalah peristiwa menyemburnya lumpur panas di lokasipengeboran PT Lapindo Brantas tepatnya di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong, KabupatenSidoarjo, Jawa Timur. Tenggelamnya lahan pemukiman dan pabrik-pabrik industri ternyata belumcukup untuk menghentikan aktifitas lumpur panas yang saat ini menjadi perhatian sehubungandengan dampaknya terhadap kondisi geologi daerah Porong yang mengalami perubahan struktur(deformasi). Survey geofisika menggunakan metode gaya berat mikro 4-D merupakan salah satucara yang dapat digunakan untuk memantau perkembangan deformasi yang terjadi. Tujuan penelitianini adalah untuk melokalisasi daerah yang mengalami deformasi serta mengetahui perkembangannyadengan melihat perubahan massa persatuan luas yang dikenal dengan rapat massa yang didapatberdasarkan pengukuran akan perubahan nilai gaya berat yang dilakukan berulang secara periodik. Datahasil pengukuran yang telah dikoreksi menghasilkan nilai rapat massa yang mengalami perubahansignifikan dibeberapa tempat seperti di daerah Siring Barat dan Porong bagian selatan, sehingga daerahini dapat dikelompokkan ke dalam daerah berzona lemah dengan perubahan nilai densitas < 0 mGal

Kata Kunci : LUSI (Lumpur Sidoarjo), Gravitasi, Deformasi

PENDAHULUAN

Semburan lumpur panas di Sidoarjomerupakan fenomena geologi yang dikenalsebagai mud volcano yakni keluarnya lumpuryang berasal dari lapisan bawah permukaandengan kedalaman sekitar antara 1.000 s/d3.000 meter. Lumpur yang ke luar di permukaanadalah campuran fluida, padatan yang terdiri airasin, lumpur dan gas, serta uap dengantemperatur mencapai 100°C.

Munculnya semburan baru dibeberapa daerahpermukiman penduduk yang menyebabkanbanyak dampak negatif seperti amblasnyabangunan, retak dan pecahnya tembok rumahpenduduk, berubahnya kualitas air tanah padasumur penduduk yang letaknya tak jauh darisemburan, serta kemunculan crack (retakan) disekitar daerah semburan lumpur. Hal inimengindikasikan adanya perubahan strukturgeologi bawah permukaan baik struktur dangkalmaupun dalam.

Dalam penelitian ini, metode gayaberat yangdigunakan menggunakan metode gaya berat mikro4-dimensi yang merupakan pengembangan darimetode gayaberat dengan waktu sebagai dimensikeempatnya. Prinsip metoda ini adalahpengukuran keseluruhan yang berulang secaraperiodik untuk mengetahui perubahan respon nilaigaya berat sebagai akibat perubahan rapat massadi bawah permukaan.

Tujuan yang hndak dicapai dalam penelitianini adalah mengetahui metode gaya berat mikro 4-dimensi dapat diaplikasikan untuk monitoringperkembangan deformasi di daerah Porong dansekitarnya karena adanya luapan LumpurSidoarjo.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam pengolahan data gaya berat, terdapatbeberapa koreksi yang harus dilakukan sebelumdiinterpretasikan. Beberapa koreksi tersebutadalah:

a. Koreksi Spheroid dan Geoid.

Koreksi ini didasarkan pada kenyataan bahwabentuk bumi tidaklah bulat, tetapi lebih mendekatibentuk spheroid yang disebabkan oleh rotasi bumidengan kecepatan sudut tetap. Pendekatan yangdilakukan oleh Chenbychev terhadap GravityFormula 1967 didasarkan pada Geodetic ReferenceSystem 1967 diperoleh maksimum kesalahan 0,004mGal. Formula tersebut adalah sebagai berikut :

dengan φ adalah sudut lintang dalam radian. Sin2φmerupakan koreksi perataan geometri bumi dan

ISSN No. 2355-9292 Jurnal Sangkareang Mataram| 55

http://www.untb.ac.id/Desember-2019/ Volume 5, No. 4, Desember 2019

gaya sentripetal, sedang sin22φ adalah koreksiterhadap benda putar.

b. Koreksi Pasang Surut ( Tide Correction )

Besarnya harga koreksi pasang surut dihitungsebagaimana telah dirumuskan oleh Heiskanen danVening Meinesz, sebagai berikut :

dengan r adalah jari-jari bumi, Rm adalah jarakbumi-bulan, Rs adalah jarak bumi-matahari, φadalah sudut geometrik, Mm dan Ms masing-masingmassa bulan dan matahari.

c. Koreksi Apungan ( Drift Correction)

Koreksi apungan diberikan sebagai akibatadanya perbedaan pembacaan gaya berat daristasiun yang sama pada waktu yang berbeda,akusisi data didesain dalam suatu rangkaiantertutup, sehingga besar penyimpangan tersebutdapat diketahui dan diasumsikan linier pada selangwaktu tertentu (t).

Dengan tn adalah waktu pengukuran setiapstasiun, t1 adalah waktu pengukuran di stasiunacuan, gn adalah harga pembacaan akhir di stasiunacuan dan g1 adalah harga pembacaan awal distasiun acuan.

d. Koreksi Udara Bebas (Free-Air Correction)

Percepatan yang teramati pada ketinggian h,perlu dikoreksi terhadap permukaan air laut yangdianggap sebagai eqipotensial. Diasumsikan bahwatitik-titik pengamatan yang ditetapkan seolah-olahmempunyai jarak yang sama terhadap pusat bumi,sehingga percepatan gravitasi yang berjarak R daripusat bumi adalah:

G ( R ) =

Dengan M adalah massa bumi. Bilapercepatan gravitasi diukur pada jarak ketinggian h,maka diperoleh :

Bila diambil hingga suku kedua akandiperoleh :

e. Koreksi Bouguer (Bouguer Correction/BC)

Pengaruh gravitasi bumi akibat elemen massasebesar dr rdφ dz dapat dituliskan sebagai :

Komponen vertikal pengaruh gravitasi bumiakibat elemen massa tersebut, dengan batas-batasberikut:

r = r ( 0. ∞ ) ;φ = φ ( 0. 2π ) ;z = z ( 0. h ) adalah sebagai berikut :

dengan h adalah elevasi dan ρ adalah massa jenis.Persamaan ini menggambarkan bahwa perubahanketinggian dari datum akan menambah hargamedan gravitasi akibat adanya tarikan massa disekitar titik amat. Anomali medan gravitasi yangdihasilkan setelah dikoreksi dengan koreksiBouguer dinamakan anomali Bouguer sederhana ditopografi yang dituliskan sebagai berikut :

SBA = FAA- BC

f. Koreksi Medan (Terrain Correction)

Gambar 1 Topografi yang tidak teraturmenyebabkan perlu adanya suatukoreksi medan

g. Anomali Bouguer

Anomali Bouguer adalah suatu nilai medangravitasi yang telah mengalami pengkoreksian,sehingga dapat ditulis sebagai :

BA = Gobs – Gn (φ) + Fac – BC + TCBA = Gobs – Gn (φ) + 0,038086h – 0,01491ρh+ TC

dengan BA menyatakan Bouguer Anomali, Gobs

adalah harga medan gravitasi pada suatu lintangdan TC menyatakan koreksi medan. Nilai anomaliini dapat digunakan untuk penafsiran selanjutnyahingga dapat diketahui nilai anomali gravitasi dibawah permukaan acuan tersebut.

METODE PENELITIAN

Pengukuran metoda gaya berat dapat dibagimenjadi dua jenis yaitu: penentuan titik ikat

56 | Jurnal Sangkareang Mataram ISSN No. 2355-92

Volume 5, No.4, Desember 2019 http://www.untb.ac.id/Desember-2019/

dan pengukuran titik-titik gayaberat. Sebelumsurvei dilakukan perlu menentukan terlebihdahulu base station. Base stationdimaksudkan sebagai titik pengikat harga gravitasidari titik yang akan diukur selanjutnya. Basestation pada penelitian ini berada di Hotel Kartikakecamatan Kabupaten Sidoarjo Jawa Timur. Basestation diturunkan dari TTG.2327 denganmelakukan metode kitaran/looping. Hal inidilakukan untuk mencari koreksi apungangravimeter.

Gambar 2 Distribusi titik pengukuran gaya berat

Penentuan titik-titik stasiun pengukuranpertama ditentukan dari peta agar dapat ditentukandengan tepat, namun dikarenakan keadaantopografi yang relatif tidak datar maka titikpengamatan memiliki jarak yang tidak teraturdan tidak dapat berbentuk seperti kisi-kisi. Setiaptitik stasiun diberi patok yang dicat dan diberinomor untuk mempermudah pencarian saatmelakukan pengukuran selanjutnya. Pengukurandata lapangan meliputi pembacaangravimeter, penentuan posisi, dan waktupengukuran. Pengukuran gayaberat padapenelitian ini menggunakan alat gravitymeterGraviton yang memiliki ketelitian 0.0001 miliGalldan gravitymeter Eliod G-816. Penentuan posisidan dan ketinggian menggunakan GlobalPositioning System (GPS) Leica. Pengukuran padatitik-titik survei dilakukan dengan metodekitaran/looping. Jarak antar titik pengukuranpada keadaan normal ± 5 km, tergantung darimedan yang akan diukur.

BS Keterangan :BS = titik pangkal lapanganTtk-1 = titik pengamatan pada titik pengamatan ke I

Gambar 3 Pola pengukuran lintasan tertutup/looping

Metode kitaran/looping diharapkan untukmenghilangkan kesalahan yang disebabkan olehpergeseran pembacaan gravimeter. Metode inimuncul dikarenakan alat yang digunakan selamamelakukan pengukuran akan mengalamiguncangan saat perjalanan, sehinggamenyebabkan bergesernya pembacaan titik nolpada alat tersebut.

HASIL PENELITIAN

Pengukuran nilai gaya berat digunakan untukmengetahui gambaran struktur geologi bawahpermukaan daerah Porong dan sekitarnya dankaitannnya dengan dampak aktivitas semburanlumpur. Hasil pengukuran di lapangan diprosesdengan melakukan reduksi berupa koreksi-koreksi data untuk memperoleh data gaya berat(Gobs) dan anomali gaya berat yang selanjutnyadibuat peta kontur gaya berat (Gambar 4). Selainpengukuran gaya berat, dilakukan pulapengukuran ketinggian, dan koordinatsebagai data pendukung (Gambar 5).

Gambar 4 Pola pengukuran lintasan tertutup/looping

Peta KonturElevasiDaerahPenelitian

Gambar 5. Peta KonturElevasiDaerahPenelitian

ISSN No. 2355-9292 Jurnal Sangkareang Mataram| 57

http://www.untb.ac.id/Desember-2019/ Volume 5, No. 4, Desember 2019

Data elevasi daerah penelitian (gambar. 5)diukur bersamaan dengan pengukuran gaya beratperiode pertama. Terlihat bahwa daerahpenelitian berada antara 3.5 meter sampai 16meter. Daerah genangan lumpur dibagian selatandan bagian timur laut mencapai 15 meter.Kemungkinan merupakan lokasi yang mengalamipengangkatan dari bidang di bawahnya, danmengalami penurunan kearah barat laut danutara dan menyebabkan air mengalir kearahtersebut, sehingga tanggul yang disiapkan untukmenahan lumpur dapat tergerus oleh air danakhirnya tanggul runtuh.

Untuk memperoleh gambaran deformasibawah permukaan, dilakukan pengurangan antarapengukuran terakhir dengan pengukuransebelumnya. Dari hasil pengukuran akan didapatnilai perubahan rapat massa. Rapat massa yangdimaksud merupakan jumlah massa persatuanpanjang, luas maupun volume. Untukmemudahkan dalam melokalisasi daerah, makaanomali tersebut dikelompokan menjadi dua zonayaitu zona yang mengalami penguatan massadisebut sebagai anomali positif (rapat massa > 0mgal) ditandai dengan warna merah. Zona yangmengalami penurunan rapat massa disebut sebagaianomali negatif (rapat massa < 0 mgal) ditandaidengan warna biru. Adapun gambaran perubahanrapat massa yang terjadi dalam empat kalipengukuran menjadi tiga periode ditunjukkan padagambar 6.

Gambar 6 Peta Kontur Perubahan Rapat Massa

Dari peta kontur perubahan rapat massa, dapatdilihat adanya daerah yang mengalami penurunanrapat massa maupun penguatan rapat massa (daerahyang dilingkari berwarna hijau). Zona penurunanrapat massa sebagai zona lemah atau densitasrendah kemungkinan berpori mengandung air ataumengandung gas sehingga memudahkan terjadinyarekahan untuk keluarnya gas yang tersimpan didalam perangkap struktur dalam dan dangkal. Initerindikasi oleh munculnya gelembung-gelembunggas ataupun semburan-semburan lumpur dengan

ukuran lebih kecil. Sedangkan zona penguatanrapat massa yang memiliki anomali positifmengalami pengangkatan (uplift), dan di lokasi initidak ditemukan gelembung-gelembung gas.

Rapat massa yang terjadi pada daerahtanggul sebelah timur mengalami peningkatanyang tajam dari periode pertama ke periode keduayaitu -0.08 mGal menjadi 0.2 mGal, namun halsebaliknya terjadi pada periode ketiga dimanarapat massa kembali mengalami penurunanmenjadi 0.09 mGal. Pada awal dan pertengahanperiode, daerah ini terus dialiri lumpur basahyang menyebabkan bertambahnya massa tanpadiimbangi bertambahnya area penampungansehingga terjadi peningkatan rapat massa, namunperiode ketiga saat lumpur mulai mengering,seharusnya rapat massa bertambah, namun grafikmenunjukan rapat massa yang malah menurun.Keadaan ini mengindikasikan bahwa lumpurhanya mengering pada bagian atas, sementaralapisan bawah masih mengandung lumpur basahyang mengakibatkan terjadinya amblesan kapansaja.

PENUTUP

Telah dilakukan survey geofisika metodegaya berat mikro 4-Dimensi untuk monitoringperkembangan deformasi yang terjadi dalamkurun waktu yang cukup singkat denganmelakukan koreksi-koreksi pada data lapanganyang didapat. Kerapatan massa yang mengalamiperubahan mengindikasikan terjadinya perubahanstruktur geologi yang senada dengan prinsipfisika, dimana jika terjadi pengurangan nilai rapatmassa maka daerah tersebut mengalamipenurunan, begitupula sebaliknya jika terjadipeningkatan maka daerah tersebut mengalamipengangkatan. Dari hasil interpretasi anomaliregional, daerah sekitar Siring Barat dan Porongtermasuk dalam zona lemah yang rentan terjadideformasi karena mengalami perubahan nilai rapatmassa yang cukup besar tiap periodenya jikadibanding daerah yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

Aldiss D.T., dkk., 1983, Peta Geologi DaerahPorong Sidoarjo, Pusat Penelitian danPengembangan Geologi, Bandung.

Dobrin, M.B., and Savit, C.H. 1988, Introductionto Geophysical Prospecting, Mc.

Graw Hill Co, New York, San Fransisco, Toronto,London, Sydney.

Grant, F.S., and West G.F., 1995, InterpretationTheory in Applied Geophysics., Mc.

58 | Jurnal Sangkareang Mataram ISSN No. 2355-92

Volume 5, No.4, Desember 2019 http://www.untb.ac.id/Desember-2019/

Graw Hill Co. New York, San Fransisco, Toronto,London, Sydney.

Hamilton W., 1981 Tectonic of IndonesianRegion. Geological Survey. ProfessionalPaper, (1078), Washington.

Talwani, M., Worzel, J.L., Landisman, L., 1959,Rapid Gravity Computation for Twodimence Bodies with aplication toMendocino Submarine Fracture Zone,Journal of Geophysical Research.

Tatang Padmawidjaja, D.A Nanggiolan,. 2004.Laporan Penyelidikan GayaberatTerhadap Struktur dan kaitannya denganMineralisasi di daerah LembarSidikalang, Sumatera Utara. Pusat SurveyGeologi. Bandung

Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., Keys,D.A., 1976, Applied Geophysics,Cambridge University Press, New York,London Melbourn.

Reynolds, J.M., John Wiley & Sons., 1997.An Introduction to Applied andEnviromental Geophysics. New York.

Sarkowi, Muhammad. 2008. Karakteristik GradientGaya Berat Untuk InterpretasiGaya BeratMikro Antar Waktu