SILABUS

Program Studi : Teknik Pertambangan

Mata Kuliah : Geofisika Tambang

Kode Mata Kuliah : TA-147

SKS : Teori : 2 SKS. Praktikum : 1 SKS

Semester : VI ( Enam )

Mata Kuliah Prasyarat : 1. Fisika Dasar II

2. Geologi Struktur

Dosen : Ir. Winda, MT. ( Pengampu)

I. Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah ini merupakan mata kuliah keahlian yang mempelajari tentang penerapan

Ilmu Fisika ke dalam bumi untuk mencari sumberdaya bumi di bawah permukaan

tanah dengan cara Geomagnetik, Seismik, dan Geolistrik, serta menerapkan metode-

metode tersebut secara terpadu (termasuk Gravity dan EM) untuk eksplorasi mineral

II. Kompetensi Dasar

1. Menjelaskan tentang dasar-dasar penerapan Fisika pada bumi untuk eksplorasi

sumberdaya bumi secara umum.

2. Menjelaskan tentang metode Geomagnet

3. Menerapkan metode Geomagnet untuk eksplorasi Urat Kuarsa (Vein)

4. Menjelaskan sifat gelombang seismik (refraksi dan refleksi)

5. Menerapkan metode seismik refraksi untuk lapisan dangkal (overburden) dan

seismik refleksi untuk lapisan dalam

6. Menjelaskan tentang metode Geolistrik dan susunan elektroda yang digunakan

7. Menerapkan metode Geolistrik Tahanan Jenis untuk pendugaan lapisan bumi

8. Menjelaskan tentang metode Gravitasi (Gravity)

9. Menjelaskan tentang metode Elektromagnet (EM) yang berfrekuensi rendah

10. Menerapkan metode Geofisika terpadu untuk eksplorasi sumberdaya mineral.

III. Analisis Instruksional

Skema Hubungan Antar Kompetensi Dasar

10Menerapkan metode

Geofisika secara terpadu untuk eksplorasi

sumberdayabumi (mineral)

3Penerapan

metode Geo-magnet untukUrat kwarsa

(Vein)

5Penerapan

seismik bias (refraksi) dan

seismik pantul (refleksi)

7Penerapan

metode geolistrik

tahanan jenis() dan IP.

8Metode

Gravitasi (Gravity)

2Metode

Geomagnet

4Metode Seismik- Seismik Refraksi- Seismik Refleksi

6Metode

Geolistrik (SP, Res, IP)

9Metode

EM – VLFGeoradar

1Pengantar metode Geofisika

(Gravity, Magnet, Seismik, Listrik, EM)

IV. Strategi Perkuliahan

1. Tatap Muka

Kuliah Tatap Muka

Diskusi

Presentasi

2. Non Tatap Muka

Tugas Mandiri

Tugas Kelompok

V. Sumber Bahan

A. Wajib :

1. Telford, W.M. et al., 1976. “Applied Geophysics”, Cambridge Univ.Press.

2. Moehadi, 1996, “Jabaran Matematis untuk Geofisika”, UPN “V” Yogya.

B. Tambahan :

1. Dobrin, Milton B., 1976, “Introduction to Geophysical Prospecting”,

Mc.Graw Hill, New York.

2. Flate, H., 1967, “Interpretation of geoelectrical resistivity measurement for

solving geological problem”, Proc. Mining and Groundwater, Canada.

3. Grant, F.S. and West, G.F., 1965, “Interpretation theory in applied

geophysics”, Mc. Graw Hill, New York.

4. Lilik Hendrajaya, 1991, “Kemanfaatan geofisika dalam eksplorasi mineral”,

Seminar sehari, HMGF-ITB & HAGI, Bandung.

5. Panduan Workshop Eksplorasi Geofisika, 2001, Geofisika UGM Yogya.

VI. Penilaian

No. Jenis Penilaian Bobot (%)

1 Kehadiran 5

2 Keaktifan di kelas 5

3 Tugas 20

4 Ujian Tengah Semester 30

5 Ujian Akhir Semester 40

Jumlah 100

RANCANGAN PERKULIAHAN

Mata kuliah : GEOFISIKA TAMBANG ( Teori = 2 SKS, Praktikum = 1 SKS )

Kode Mata kuliah : TA-147 Semester Genap (VI)

Mata Kuliah Prasyarat: - Fisika Dasar II , Kode : - Geologi Struktur, Kode :

Dosen Pengampu : Ir. Winda, MT.

I. Deskripsi Mata Kuliah :

Mata kuliah ini merupakan mata kuliah keahlian yang mempelajari tentang penerapan

ilmu Fisika ke dalam bumi untuk mencari sumberdaya bumi (mineral) di bawah

permukaan tanah dengan cara magnetik, seismik, geolistrik dan gravitasi.

II. Standar kompetensi Mata Kuliah :

Mahasiswa dapat menjelaskan teori dan penerapan metode Geofisika dalam eksplorasi

tambang di Indonesia.

III. Referensi

1. Wajib

A. Telford, W.M. et al., 1976. “Applied Geophysics”, Cambridge Univ. Press.

B. Moehadi, 1996, Jabaran Matematis untuk Geofisika, UPN Yogyakarta.

2. Anjuran

C. Sharma, P.V., 1997, “Environmental and engineering geophysics”, Cambridge

University Press.

D. Dobrin, Milton B, 1976. “Introduction to Geophysical Prospecting” , Mc.Graw

Hill, New York.

E. Grant, F.S. and West, G.F.,1965, “Interpretation theory in applied geophysics”,

Mc.Graw Hill, New York.

F. Proceding : Mining Geophysics, 1967, (vol. II Theory).

G. Lilik Hendrajaya, 1991, Kemanfaatan geofisika dalam eksplorasi mineral.

H. Flate, H., 1967, Interpretation of geoelectrical resistivity measurement for solving

geological problem, Proceeding Mining and Groundwater, Canada.

I. Irvin, “ Induced Polarization in mineral exploration, Dept of Physics, WAIT.

J. Panduan Workshop Eksplorasi Geofisika Th. 2001, Geofisika –UGM Yogyakarta.

IV. Skema Kerja

No. Kompetensi Dasar Materi Perkuliahan Estimasi

Waktu

( . x 50’)

Ref.,

Hal.

1 2 3 4 5

1 Menjelaskan tentang Pengantar

metode Geofisika yang terdiri

dari : Gravity, Magnet, Seismik,

dan Listrik.

Pengantar Geofisika

1. Pengertian Geofisika

2. Ilmu yang mendasarinya (Fisika,Geologi)

3. Penerapan Geofisika dalam eksplorasi

sumberdaya bumi khususnya mineral

4 A

G

2 Menjelaskan tentang metode

geomagnet

Metode Geomagnet

1. Dasar-dasar kemagnetan

2. Pengertian anomali geomagnet

3. Benda (mineral) penyebab anomali

2 A

D

E

3 Menerapkan metode geomagnet

dalam eksplorasi pertambangan,

(urat kwarsa /vein)

Penerapan Metode Geomagnet

1 Prinsip kerja alat magnetometer

2 Prosedur lapangan

3 Pengolahan dan interpretasi data

2 A

E

4 Membedakan sifat gelombang bias

(refraksi) serta gelombang pantul

(refleksi).

Metode Seismik

1. Teori elastisitas batuan

2. Pengertian seismik bias/pantul

3. Penjabaran lapisan bumi dengan nilai V

(kecepatan gelombang seismik)

2 A

B

5 Menerapkan metode Seismik

Refraksi untuk pendugaan lapisan

bumi (dangkal). Seismik Refleksi

untuk penafsiran lapisan dalam

Seismik Refraksi

1. Pengenalan konsep intercept time

2. Kec.gel. bias untuk 2 lapisan atau lebih

3. Penerapan utk. pendugaan overburden

4. Geometri refleksi dan konsep NMO

5. Teknik CDP dan koreksi Statik dll.

6. Seismik refleksi utk eksplorasi batubara

4 C

J

6 Menjelaskan tentang metode

Geolistrik dan susunan elektroda

(konfigurasi) yang digunakan

Metode Geolistrik

1. Asumsi yang digunakan dlm geolistrik

2. Pot.listrik pd medium homogen isotropis

3. Alat geolistrik (transmitter dan receiver)

4. Penurunan rumus untuk konfigurasi ;

Wenner, Schlumberger, Dipole-dipole

2 A

B

7 Menerapkan metode geolistrik Geolistrik (Resistivity & IP) 4 A

Tahanan jenis (Resistivity) dan

Polarisasi terimbas (IP = Induced

Polarization)

1. Nilai untuk berbagai lapisan bumi

2. Metode matching

3. Penerapan untuk pendugaan akifer dll.

4. Pengertian polarisasi dalam batuan

5. Penampang semu (pseudosection)

6. Penerapan untuk mineral sulfida, dll.

H

I

8 Menjelaskan tentang Metode

Gravitasi bumi (Gravity)

Metode Gravitasi (gravity)

1. Pengertian anomali gravitasi

2. Benda penyebab anomali (intrusi)

3. Alat yang digunakan untuk pengukuran

4. Koreksi-koreksi anomali gravitasi

5. Penafsiran data gravitasi

2 A

C

D

9 Menjelaskan tentang metode

Elektro-magnetik (EM) khususnya

yang berfrekuensi sangat rendah

(VLF = Very Low Frequency)

Metode Elektro-magnetik (EM-VLF)

1. Teori perambatan gelombang EM.

2. Pengantar metode VLF.

3. Prinsip perambatan gelombang EM-VLF

4. Contoh aplikasi metode VLF

2 A

J

10 Menerapkan metode Geofisika

terpadu untuk eksplorasi

sumberdayabumi (mineral)

Metode Geofisika Terpadu

1. Dasar-dasar eksplorasi cebakan mineral

2. Penerapan untuk survei pendahuluan

3. Penerapan untuk survei semidetail

2 A

F

G

V. Komponen Penilaian

Kehadiran dalam kelas : 10 %

Pelaksanaa Tugas-tugas : 20 %

Ujuian Tengah Semester : 30 %

Ujian Akhir Semester : 40 %

BAB I

GEOFISIKA UMUM

1. Definisi Geofisika

Definisi Geofisika berasal dari kata Geologi yang disingkat Geo dan ilmu Fisika,

sehingga bila diuraikan dengan lengkap bahwa Geofisika itu adalah ilmu yang mempelajari

tentang bumi dengan cara melakukan pengukuran-pengukuran berdasarkan pada prinsip-

prinsip fisika. Namun perlu diingat bahwa fisika itu alat bantunya adalah matematika,

sehingga seorang ahli geofisika selain harus terjun ke lapangan selayaknya orang geologi

juga harus tahu instrumentasi fisika dan menguasai rumus-rumus secara matematika. Oleh

karena itu ahli geofisika bisa berasal dari disiplin ilmu Geologi dan juga disiplin ilmu

Fisika. Atau secara khusus mendalamai Geofisika yang berasal dari jurusan Geofisika.

Kemudian timbul pertanyaan apakah Geofisika itu ilmu murni (science) atau teknik

(engineering) ? Para ahli mendefinisikan geofisika itu sebagai science karena induknya

geologi dan fisika juga science. Namun dengan berkembangnya ilmu dan teknologi,

geologi juga sebagai teknik geologi dan fisika yang diaplikasikannya adalah instrumentasi

dan processing datanya sudah computerize maka geofisika juga berkembang menjadi

teknik geofisika. Akan tetapi sesungguhnya geofisika itu kurang tepat sebagai science atau

engineering karena bisa mengacu pada istilah diantaranya yaitu ilmu terapan (applied

science). Dengan demikian tulisan penelitian atau karya ilmiah tentang geofisika banyak

dijumpai dengan judul penerapan geofisika untuk pendugaan … dst.

Berdasarkan tulisan-tulisan yang ditemukan pada internet, bisa ditebak kalau si

penulisnya itu berasal dari jurusan fisika atau geologi atau dari jurusan geofisika sendiri.

Jika tulisannya banyak menguraikan tentang teori-teori yang bersifat matematis,

kemungkinan latar belakang ilmunya fisika. Akan tetapi jika uraiannya banyak tentang

analisis atau interpretasi tentang kondisi lapangan, maka kemungkinan latar belakang

ilmunya geologi. Bila ada keseimbangan antara teori dan teknik pengambilan data,

prosessing, dan interpretasi, biasanya dari jurusan geofisika.

Walaupun demikian, sebenarnya ilmu geofisika itu tidak semudah yang telah dibahas

di atas, apalagi jika yang dibahas adalah Geofisika Tambang, berarti selain harus tahu

tentang teori/metode geofisika juga harus memahami tentang genesa bahan galian sehingga

dapat menerapkannya dalam bidang pertambangan.

Karena itu, sebagai awal dari mata kuliah Geofisika Tambang, harus memahami

keterbatasan ilmu untuk mengolah sumberdaya alam tersebut menjadi kendala untuk

melangkah lebih lanjut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode

untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau

metode untuk memperoleh informasi tersebut dengan menggunakan metode survei

geofisika. Metode tersebut merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari

bidang bumi khususnya perut bumi berdasarkan konsep fisika. Survei geofisika yang

sering dilakukan selama ini antara lain Metode gravitasi (gayaberat), magnetik, seismik,

geolistrik (resistivitas) dan elektromagnetik. Namun sebelum dibahas satu persatu tentang

perbedaan dan keunggulannya terlebih dahulu dipahami tentang Ilmu Geofisika itu sendiri.

Geofisika, di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan

fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi

melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang

dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-

sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horizontal.

Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu

untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan

pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik

(penentuan pondasi bangunan dll.) Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi

(udara), geofisika bumi padat dan oseanografi (laut).

Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang

mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology,

geodinamika yang mempelajari dinamika pergerakan lempeng-lempeng di bumi, dan

eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon.

Ilmu-ilmu Geofisika meliputi:

Seismologi berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yaitu seismos yang berarti

getaran atau goncangan dan logos yang berarti risalah atau ilmu pengetahuan. Orang

Yunani menyebut gempa bumi dengan kata-kata seismos tes ges yang berarti Bumi

bergoncang atau bergetar. Dengan demikian, secara sederhana seismologi dapat

diartikan sebagai ilmu yang mempelajari fenomena getaran pada bumi, atau dengan kata

sederhana, ilmu mengenai gempa bumi. Seismologi merupakan bagian dari ilmu

geofisika.

Gempa bumi besar yang terjadi pada tanggal 1 November 1755 di Lisboa, Portugal

menghancurkan seluruh kota dan memicu tsunami besar, dapat dicatat sebagai tonggak

awal pemicu perkembangan seismologi modern.

Seismologi tidak hanya mempelajari gempa bumi. Eksplorasi hidrokarbon (minyak

bumi dan gas) juga diawali oleh survey seismik. Untuk keperluan ini, pemicu getaran

dibuat manusia (bukan gempa bumi) dengan menggunakan semacam dinamit, lalu

getaran yang dapat diterima beberapa penerima (receiver) disusun sedemikian rupa

sehingga catatan getaran tersebut dapat menggambarkan kondisi bawah tanah.

Geofisika reservoir adalah salah satu cabang ilmu geofisika yang mengkhususkan

dalam identifikasi reservoir. Cabang ilmu ini bisa dikatakan sebagai salah satu teknik

dalam ilmu geofisika. Kajian ilmu ini adalah menghubungkan parameter-parameter

batuan reservoir (baik migas maupun nonmigas) dengan parameter-parameter

pengukuran geofisika.

Geofisika tambang (mining geophysics) adalah penerapan metode-metode geofisika

dalam bidang pertambangan. Mungkin ini cabang ilmu geofisika yang jarang dibahas

oleh jurusan geofisika atau geologi. Hal ini dikarenakan sebagian besar yang dipelajari

oleh geofisika untuk eksplorasi dalam bidang perminyakan dan kemudian yang ramai

pada saat krisis minyak beralih ke eksplorasi di bidang panasbumi (geothermal).

Sedangkan para ahli eksplorasi pertambangan, telah lama melakukan terobosan

bergabung dengan himpunan ahli geofisika eksplorasi (Society Exploration

Geophysicist) sampai berhasil menerbitkan buku Mining Geophysics (1969) dalam dua

volume, yaitu volume-1 tentang teori yang merupakan penjabaran secara matematis dari

metode geofisika, dan volume-2 tentang penerapan metode-metode geofisika untuk

penyelidikan berbagai macam bahan galian tambang mulai dari gol A sampai C dan

juga air tanah bawah permukaan (groundwater).

Penulis dari buku Mining Geophysics tersebut tidak saja dari USA dan Eropa tetapi juga

berasal dari daratan komunis seperti Rusia semasa masih bergabung dalam USSR.

Sehingga kemungkinan kesulitan dalam mempelajarinya maka tidak begitu popular.

Namun sekarang dengan adanya internet hal itu tidak begitu masalah karena dengan

mudah membuka website tentang geofisika tambang. Salah satu contoh hasil download

dari website ; mining geophysics, 2009. adalah sebagai berikut :

Karir di bidang geofisika tambang

Lebih dari 50 tahun, Kanada telah meminpin dunia dalam bidang geofisika khususnya eksplorasi mineral. Kenyataan ini secara alami karena Kanada mempunyai daratan yang luas dan mempunyai salah satu potensi terbesar untuk menemukan sumber-sumber mineral, seperti : Tembaga (copper), timah hitam (lead), seng (zinc), besi (iron), emas (gold) , dan potassium (potash) dan masih banyak lagi sumber-sumber mineral terdapat di Kanada. Penemuan intan (diamond) di kawasan Canada artic (Gambar 1.1 di samping kiri) telah dieksplorasi lanjut dan telah berhasil ditambang, serta Gambar 1.2 di bawah ini Tambang intan di Zaire, Kimberlite pipes sebagai salah satu penemuan dengan metode geofisika

Kondisi Pekerjaan

Seperti halnya ahli-ahli Geofisika dalam bidang perminyakan, ahli geofisika tambang sering bekerja dalam satu tim dengan ahli geologi, ahli tambang dan tenaga-tenaga penunjang laboratorium. Toim ini bekerja mengumpulkan dan menginterpretasi data sampai evaluasi keekonomian dari penemuannya. Sebagian pekerjaan di kantor tetapi sering bekerja jauh di lapangan dan membuat Camp di pedalaman. Untuk para pecinta alam pekerjaan ini merupakan salah satu pilihan menjadi profesional.

Pengumpulan data

Para ahli geofisika tambang menggunakan banyak instrument yang sangat sensitif untuk melokalisir endapan mineral. Sebagai contoh untuk penyelidikan awal menggunakan aeromagnetic (Gb 1.3). Kemudian untuk pekerjaan detail biasanya dilakukan di darat dengan menggunakan metode polarisasi terimbas (Induced Polarization). Para ahli geofisika tambang menggunakan juga metode seismic (Gb 1.4) sebagaimana dilakukan oleh ahli geofisika perminyakan/reservoir, untuk eksplorasi batubara dan potassium. Dari metode seismic 3D dapat diperkirakan penyebaran mineral. Kerjasama ahli geofisika tersebut juga dilakukan pada percobaan seismic untuk identifikasi sulfide tembaga dan besi.

Gb 1.1 Tambang intan (via satelit)

Gb 1.2 Tambang intan di Zaire

Gb. 1.3 Survei dgn aeromagnetik

Gb 1.4 Seismik 3D di pertambangan

2. Metode-metode geofisika

Metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu

1) . Metode pasif

Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi.

Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan

gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta

radiasi radioaktifitas bumi.

2) . Metode aktif.

Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur

respons yang dilakukan oleh bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit,

pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Secara praktis, metode yang umum digunakan di dalam geofisika tampak seperti table-

1.1 di bawah ini:

Tabel 1.1 Ensiklopedia Geofisika (Wikipedia,2009)

Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang terlibat

Seismik Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias, amplitudo dan frekuensi gelombang seismik

Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik

Gravitasi Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda

Densitas

Magnetik Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda

Susceptibilitas atau remanen magnetik

Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas listrik

Polarisasi terinduksi

Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi

Kapasitansi listrik

Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik

Elektromagnetik Respon terhadap radiasi elektromagnetik

Konduktivitas atau Induktansi listrik

Radar Waktu tiba perambatan gelombang radar

Konstanta dielektrik

Keterangan : Metode Geofisika aktif (berwarna merah), yaitu : seismic, resistivitas, polarisasi terimbas, dan radar. Sedangkan metode geofisika pasif (berwarna biru), yaitu : Gravitasi, magentik (geomagnet), potensial diri dan elektromagnetik.

Berikut adalah keterangan metode-metode Geofisika:

a. Metoda Seismik

Metode seismik merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk

eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan

bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan

metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan

pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya

jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya. Dalam

metoda seismik pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik

(ledakan, vibroseis dll). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan

gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas

ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya

perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di

rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk

lapisan/struktur di dalam tanah (batuan).

Mengingat metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik

refleksi maupun refraksi, maka ada beberapa keterbatasan sehingga perlu diketahui

asumsi atau anggapan mengenai medium dan gelombang yang digunakan dalam

metode ini, sebagai berikut :

1) Anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain :

Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang

seismik dengan kecepatan berbeda.

Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.

2) Anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah :

Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan

setiap lapisan bumi akan terdeteksi.

Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum

Snellius dan prinsip Huygens.

Pada batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan

gelombang pada lapisan di bawahnya.

Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Gelombang seismik

Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan

di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan

merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.

Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti:

pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktifitas gunung api (vulkanik),

dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.

Gelombang seismik digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu

1. Gelombang Badan (body wave)

2. Gelombang Permukaan (surface wave)

Eksplorasi seismik

Gambar 1.5 Skema pengukuran seismik

Eksplorasi seismik adalah istilah yang dipakai di dalam bidang geofisika untuk

menerangkan aktifitas pencarian sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah

permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Hasil rekaman yang diperoleh

dari survei ini disebut dengan penampang seismik.

Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak

dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di

bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan

minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.

Di dalam eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:

1. Metode seismik pantul (refleksi)

2. Metode seismik bias (refraksi)

Metode seismik refleksi sering digunakan dalam eksplorasi hidrokarbon, pemetaan

patahan dan stratigrafi lainnya di bawah permukaan dan kadang-kadang juga untuk

batubara, sedangkan seismic refraksi untuk perkiraan overburden, pencarian airtanah

(groundwater), kedalaman serta karakterisasi permukaan batuan dasar

(characterization bedrock surface), dan aplikasi geoteknik.

b. Metode gravitasi (gravity)

Metode gravitasi merupakan metode geofisika yang didasarkan pada

pengukuran variasi medan gravitasi. Pengukuran ini dapat dilakukan dipermukaan

bumi, di kapal maupun diudara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi

medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di bawah permukaan sehingga

dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu

titik observasi terhadap titik observasi lainnya.

Teori metode gravitasi adalah metode survey geofisika yang mengukur

densitas batuan bawah permukaan bumi (Gambar 1.6). Metode ini didasarkan pada

hukum Newton mengenai gravitasi. Percepatan gravitasi bumi adalah gaya yang

dialami oleh satu satuan massa akibat tarikan bumi. Secara garis besar distribusi rapat

massa atau densitas di dalam bumi menyebabkan percepatan gravitasi yang diukur di

permukaan bumi bervariasi terhadap posisi. Oleh karena itu pengukuran percepatan

gravitasi sebagai fungsi posisi dapat digunakan untuk memperkirakan variasi rapat

massa bawah-permukaan. Konsep yang hampir sama juga berlaku pada metoda

geomagnet dimana variasi medan magnet bumi merupakan respons distribusi sifat

kemagnetan batuan. Pada metoda gravitasi gaya tarik bumi timbul tanpa memerlukan

gangguan yang bersifat eksternal.

Gambar 1.6 Pembacaan pada alat gravimeter

Metode gravitasi umumnya digunakan dalam eksplorasi jebakan minyak (oil

trap). Disamping itu banyak dipakai dalam eksplorasi mineral dan lainnya. Prinsip

pada metode ini mempunyai kemampuan dalam membedakan rapat massa suatu

material terhadap lingkungan sekitarnya. Dengan demikian struktur bawah permukaan

dapat diketahui. Pengetahuan tentang struktur bawah permukaan ini penting untuk

perencanaan langkah-langkah eksplorasi baik minyak maupun meneral lainnya.

c. Metode Magnetik (geomagnet)

Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan

magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda

termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi yang terukur (anomali) berada

dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik

yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah

permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang

mungkin. Metode magnetik memiliki kesamaan latar belakang fisika dengan metode

gravitasi, kedua metode sama-sama berdasarkan kepada teori potensial, sehingga

keduanya sering disebut sebagai metoda potensial. Namun demikian, ditinjau dari segi

besaran fisika yang terlibat, keduanya mempunyai perbedaan yang mendasar. Dalam

magnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi.

sedangkan dalam gravitasi hanya ditinjau variasi besar vektor percepatan gravitasi.

Selain daripada itu metode geomagnet dilakukan berdasarkan pengukuran

anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau

permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan

permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetic,

paramagnetic, diamagnetic. Umumnya tubuh intrusi, urat hydrothermal kaya akan

mineral ferromagnetic (Fe3O4, Fe2O3) yang memberi kontras pada batuan

sekelilingnya. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan

untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan

mineral ferromagnetic, dan struktur geologi. Juga metode ini sangat disukai pada studi

geothermal karena mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat

kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu digunakan

untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potensi geothermal. Metode

eksplorasi disukai karena data acquisition dan data proceding dilakukan tidak serumit

metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan

anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly

magnetic yang ingin diselidiki. Di pasaran banyak ditawarkan alat geomagnet dengan

sensitifitas yang tinggi seperti tipe Proton Magnettometer (Gambar 1.7) dan lain-lain.

Gambar 1.7 Pengukuran Geomagnet

Data pengamatan magnetik lebih menunjukan sifat residual yang kompleks.

Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh lebih besar.

Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui darat, laut dan udara.

Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi,

panas bumi, dan batuan mineral serta serta bisa diterapkan pada pencarian prospeksi

benda-benda arkeologi.

d. Metode Geolistrik (Resistivitas)

Metoda geolistrik adalah salah satu metoda geofisika yg didasarkan pada

penerapan konsep kelistrikan pada masalah kebumian. Tujuannya adalah untuk

memperkirakan sifat kelistrikan medium atau formasi batuan bawah-permukaan

terutama kemampuannya untuk menghantarkan atau menghambat listrik

(konduktivitas atau resistivitas).

Aliran listrik pada suatu formasi batuan terjadi terutama karena adanya fluida

elektrolit pada pori-pori atau rekahan batuan. Oleh karena itu resistivitas suatu formasi

batuan bergantung pada porositas batuan serta jenis fluida pengisi pori-pori batuan tsb.

Batuan porous yg berisi air atau air asin tentu lebih konduktif (resistivitas-nya rendah)

dibanding batuan yg sama yg pori-porinya hanya berisi udara (kosong).

Temperatur tinggi akan lebih menurunkan resitivitas batuan secara keseluruhan karena

meningkatnya mobilitas ion-ion penghantar muatan listrik pada fluida yg bersifat

elektrolit.

Gambar 1.8 Pengukuran Resistivitas batuan

Cara kerja metoda geolistrik secara sederhana dapat dianalogikan dengan

rangkaian listrik. Jika arus dari suatu sumber dialirkan ke suatu beban listrik (misalkan

kawat seperti terlihat pada gambar) maka besarnya resistansi R dapat diperkirakan

berdasarkan besarnya potensial sumber dan besarnya arus yg mengalir. Dalam hal ini

besaran resistansi tidak dapat digunakan untuk memperkirakan jenis material karena

masih bergantung ukuran atau geometri-nya. Untuk itu digunakan besaran resistivitas

yg merupakan resistansi yg telah dinormalisasi terhadap geometri.

Dalam prakteknya pengukuran geolistrik dilakukan dengan mengalirkan arus

ke dalam tanah melalui 2 elektroda (C1 dan C2) dan respons-nya (beda potensial)

diukur melalui 2 elektroda yg lain (P1 dan P2). Berdasarkan konfigurasi elektroda dan

respons yg terukur maka sifat kelistrikan medium bawah-permukaan tersebut dapat

diperkirakan.

Selain itu Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari

sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan

bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik

yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada

beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metode potensial diri (yaitu dengan

memanfaatkan potensial alam tanpa injeksi arus), arus telluric, magnetoteluric,

elektromagnetik, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lain-lain.

Hasil pengukuran geolistrik tidak dapat digunakan secara pasti untuk

menentukan jenis batuan, mengingat banyaknya faktor yg mempengaruhi resistivitas

batuan. Namun demikian metoda geolistrik dapat dimanfaatkan untuk memperkirakan

adanya formasi batuan yg mengandung air (akuifer) dalam eksplorasi air tanah,

adanya formasi batuan yg berasosiasi dengan zona mineralisasi dalam eksplorasi

mineral. Dalam studi rekayasa dan lingkungan metoda geolistrik juga berperan untuk

memperkirakan kebocoran bendungan, dispersi fluida polutan dan sebagainya.

Dalam tulisan lain akan disajikan beberapa contoh aplikasi metoda geolistrik.

Gambar 1.9 Susunan Elektroda arus dan potensial

Dalam hal ini akan dibahas khusus metode geolistrik tahanan jenis. Pada

metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui

dua elektroda arus. Kemudian beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda

potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda

yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing

lapisan di bawah titik ukur (sounding point). Metoda ini lebih efektif jika digunakan

untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di

kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metode ini jarang

digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang

engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar

air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal.

Pada dekade tahun 2000-an, metode Resistivitas semakin dikenal untuk

eksplorasi mineral setelah ditemukannya metode Resistivity dua dimensi dengan

progam Res2dinv dan peralatan multielectrode yang salah satu sistem adalah

Automatic Resistivity System (Ares).

Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa

jenis metode resistivitas tahanan jenis, antara lain :

Konfigurasi Schlumberger

Konfigurasi ini pertama kali dikenal sebagai pengukuran geolistrik secara 1

dimensi yaitu seperti titik bor karena sangat baik untuk pendugaan lapisan bumi

yang bersifat layer dan bervariasi secara vertikal (sounding). Misalnya aquifer.

Konfigurasi Wenner

Konfigurasi Wenner hampir sama dengan Schlumberger tetapi mengingat jarak

antar elektroda harus sama maka kurang praktis untuk sounding. Namun akan lebih

cocok bila digunakan untuk pendugaan lapisan yang bervariasi horizontal

(mapping). Misalnya endapan mangan. Keunggulan konfigurasi Wenner setelah

ditemukannya Resistivity 2D dengan alat automatic karena hasilnya lebih baik.

Konfigurasi Dipole-dipole

Mengingat endapan bahan galian tidak selalu bervariasi secara horizontal/vertikal

tetapi juga ada yang miring dan berbelok-belok seperti endapan mineral sulfide

atau urat-urat kuarsa maka metode dipole-dipole ini lebih cocok.

Selain metode Resistivitas, geolistrik juga mengenal metode IP, yaitu bila

dengan Resistivitas gagal karena injeksi arus perlahan-lahan naik dan arus dimatikan

perlahan-lahan turun sampai nol. Proses perlahan-lahan tadi disebabkan karena adanya

mineral sulfide yang bisa menyimpan arus sehingga terjadi polarisasi di dalam batuan.

e. Metode Elektromagnetik VLF (Very Low Frequency)

Salah satu metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geofisika adalah

metode elektromagnetik. Metode elektromagnetik biasanya digunakan untuk

eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen-komponen medan akibat

variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan.

Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja

membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, pengukuran

semacam ini disebut teknik pengukuran aktif. Contoh metode ini adalah Turam

elektromagnetik. Metode ini kurang praktis dan daerah observasi dibatasi oleh

besarnya sumber yang dibuat. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif,

teknik ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak

secara sengaja dibangkitkan di sekitar daerah pengamatan. Gelombang

elektromagnetik seperti ini berasal dari alam dan dari pemancar frekuensi rendah (15-

30 Khz) yang digunakan untuk kepentingan navigasi kapal selam. Teknik ini lebih

praktis dan mempunyai jangkauan daerah pengamatan yang luas.

Gambar 1.10 Pengukuran EM-VLF

f. Ground penetrating radar (GPR) merupakan salah satu metode penelitian geofisika

dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi dan

resolusi tinggi. Metoda ini hampir serupa dengan metoda seismik pantul, hanya saja

dalam seismik pantul gelombang yang digunakan adalah gelombang

mekanik/seismik/vibrasi. Disamping itu jika pada seismik pantul, pemantul

menunjukkan kontras impedansi (yang merupakan fungsi dari kecepatan gelombang

seismik dan rapat massa) antara dua medium, maka pada metoda GPR pemantul

menunjukkan kontras dari konstanta dielektrik relatif antara dua medium lapisan

batuan. (Gambar 1.11)

Suatu sistim GPR pada umumnya terdiri dari suatu sinyal generator, dua antenna

masing-masing sebagai pengirim gelombang (transmitter) dan penerima gelombang

(receiver), dan suatu sistim perekam (recording) dan pengolah data (processing).

Frekuensi gelombang yang digunakan dapat bervariasi bergantung pada kebutuhan

jangkauan kedalaman (penetration depth), frekuensi yang sudah tersedia dalam unit

antenna/sensor adalah 50, 100, 200, 400, 500, 800 dan 1000 MHz. Untuk kepentingan

engineering seperti mendeteksi saluran/jaringan pipa bawah permukaan biasanya

menggunakan antenna/sensor 50 – 100 MHz. Sedangkan sebagai contoh eksplorasi

mineral dari internet (Gambar 1.12)

Gambar 1.11 Contoh Set-Up Pengukuran, Display Radargram GPR

Gambar 1.12 Studi penjalaran gelombang elektromagnetik (EM) untuk geofisika dekat-permukaan (inset; contoh eksplorasi emas, intan dan mineral berat lainnya)