Slide 1

TEKNIK PENYELIDIKAN DAN PENGAMBILAN DATA METODE TAHANAN JENISTEORI DASAR GEOLISTRIK

IV1V2PENDAHULUANGeolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Parameter yang diukur dalam pengukuran geolistrik, diantaranya : potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa metode geolistrik, yaitu : resistivitas (tahanan jenis), Induced Polarization (IP), Self Potensial (SP), magnetotelluric dan lain-lain.

Dalam metode geolistrik resistivitas, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus, 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 dibawah titik ukur.

Metode geolistrik digunakan untuk eksplorasi mineral, reservoar air, geothermal, gas biogenik, kedalaman batuan dasar dan lain-lain.

SIFAT LISTRIK BATUANAliran arus listrik di dalam batuan / mineral dapat digolongkan menjadi 3 macam, yaitu : konduksi secara elektronik, konduksi secara elektrolitik, dan konduksi secara dielektrik.

Konduksi elektronik : terjadi jika batuan / mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/mineral tersebut oleh elektron-elektron bebas tersebut.

Konduksi elektrolitik terjadi jika batuan / mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi oleh cairan cairan elektrolitik.

Konduksi dielektrik terjadi jika batuan / mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik, yaitu terjadi polarisasi saat bahan dialiri arus listrik.

Berdasarkan harga resistivitas, batuan / mineral dapat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu : konduktor baik: 10-8 107

Resistivitas atau tahanan jenis suatu bahan adalah besaran / parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya terhadap arus listrik. Bahan yang mempunyai resistivitas semakin besar, berarti semakin sulit untuk dilalui arus listrik. Resistivitas (r) kebalikan dari konduktivitas (daya hantar jenis) yang diberi simbol . Sehingga r = 1/ (Ohm.m)

Metode Resistivitas adalah metode geolistrik yang menyelidiki geologi bawah permukaan berdasarkan perbedaan resistivitas.

Setiap batuan mempunyai nilai resistivitas yang berbeda-beda, diantaranya :LitologiResistivitas (Ohm.m)Andesite3x102 1,1x106Marble1x102 2,5x108Limestone50x107Oil sands4 - 800METODE RESISTIVITAS

METODA GEOLISTRIK Resistivitas (Tahanan Jenis) Self Potensial (Potensial Diri) Induced Polarization (IP) Very Low Frequency (VLF) Magnetotelluric Arus Telluric (AT) Elektromagnetik, dan lain-lain.9MANFAATGeolistrik digunakan untuk eksplorasi dangkal maksimum 1000 ftKegunaan :Eksplorasi air tanahMineral logam dan batubaraGeoteknik (Penentuan batuan dasar)Geothermal Lingkungan (Pencemaran)Mitigasi bencana gerakan tanah

Kekurangan :1. Resolusi tidak teliti (orde meter)2. Tidak realtime3. Ambiguitas hasil (non-unique)

Kelebihan :MurahMudah dioperasikanHandal

Eksplorasi Geolistrik banyak digunakan pada eksplorasi-eksplorasi sebagai berikut:Regional Geologi: struktur, stratigrafi, sedimentologi dllHidrogeologi: muka air tanah, aquifer, intrusi air asin dllGeologi Teknik: struktur geologi, konstruksi, porositas batuan dll.Pertambangan: penyebaran mineral deposit, potensi bahan galian C dll.Arkeologi: candi terpendam dan lain-lain.Geotermal: kedalaman, penyebaran, low resistivity dll.Minyak: struktur, oil-water contact, well logging geophysics dll.PENYELIDIKAN GEOLISTRIK

Pengukuran Di LaboratoriumResistivitas dapat ditentukan dengan menggunakan Hukum Ohm I = A DV/rL, yang berlaku untuk arus listrik I yang melewati bahan berbentuk silinder dengan luas penampang A dan panjang L dan diberi beda tegangan DV antara ujung-ujungnya. Parameter I, DV, A dan L dapat diukur secara langsung dengan menggunakan Multimeter, jangka sorong atau alat pengukur panjang.

Pengukuran dilapanganResistivitas batuan (dilapangan) dapat diukur secara tidak langsung dengan memasukkan (dan mengukurnya) arus listrik ke dalam tanah melalui 2 elektroda dipermukaan tanah dan mengukur beda potensial antara 2 elektroda dipermukaan.

PENGUKURAN RESISTIVITAS

FILOSOFI14Mengapa kita bisa mengukur resistivitas bawah tanah dari permukaan ?

EquipotensialVM = VM dan VN = VNDensitas terbesar arus mengalir beradaPada kedalaman 1/3 ABFILOSOFIKedalaman penetrasi tidak bergantungpada besarnya harga arus yang diinjeksikantetapi dari panjangnya bentangan kabel(AB) dan respon medium15FILOSOFIArus yang diinjeksikan tidak perlu terlalubesar, asalkan sudah diatas arus telurik (>15 mA) dan menghasilkan potensial diatasSP.16FILOSOFI

17Semakin besar bentangan kabel arus (AB) semakin dalam penetrasi, semakin kecil resolusi yang diperolehBawa kertas grafik (bilog) untuk ploting data, apabila ditemukan loncatandata maka bisa dipastikan potensial terukur adalah noiseFILOSOFINilai arus yang besar diperlukan padasurvey geolistrik dengan karakteristikmedium sangat resistif atau sangatkonduktif, misalnya: media berpasir, pantaidan geothermal.18Arus listrik sejajarArus listrik I yang melalui suatu bahan berbentuk silinder akan berbanding langsung dengan luas penampang A, berbanding langsung dengan beda potensial antara ujung-ujungnya (DV), dan berbanding terbalik dengan panjangnya L.

IV1V2Dengan demikian dapat ditulis relasi dengan adalah daya hantar jenis bahan yang bersangkutan. Kalau yang dipergunakan bukan daya hantar jenis, tetapi tahanan jenis bahan r, maka rumus diatas menjadi :

I = A DV / rL , dengan r = 1 /

HUKUM OHM

Berdasarkan harga resistivitasnya, batuan/mineral dapat digolongkan menjadi :

Konduktor baik: 10-8 < < 1 m (Grafit)

Konduktor sedang: 1 < < 107 m

Isolator: > 107 m

20TABULASI NILAI RESISTIVITAS

21

2223

Medan equipotensial

24Hampir 50% densitas arus mengalir pada 1/3 AB atau maksimal pada rentang spasi arus. Untuk medium homogen-isotropik kedalaman pengamatan adalah 1/3 jarak bentangan terjauh (Wenner dan Schlumberger)Konfigurasi pengukuran Resistivitas pada permukaan

25Semakin renggang elektroda potensial pengukuran semakin tinggi nilai yang didapatArus Listrik Menyebar (Simetri Bola)Arus listrik yang menembus permukaan bola berongga yang luasnya A, tebalnya dr, dan beda potensial dV antara bagian luar dan dalam adalah :

Karena luas permukaan bola A = 4 r2 maka persamaan diatas menjadi :

Tanda negatif menunjukkan bahwa arus mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke rendah.

Potensial oleh Sumber Arus Tunggal Di Permukaan Medium Setengah Tak BerhinggaUntuk pola arus seperti pada gambar di atas, maka akan berlaku Hukum Ohm

Karena luas setengah bola A = 2r2, maka arus I menjadi :

atau

Sehingga potensial di suatu titik sejauh r dari pusat arus adalah :

Gambar Arus tunggal di Permukaan Medium Homogen Isotropis(Sumber : Telford W. M., et al, Applied Geophisics, 1976 : 524)

Permukaan

Resistivity samaAliran arusEquipotensial

Potensial Dua Elektroda Arus Di Permukaan Medium Setengah Tak Berhingga

Beda potensial antara titik M dan N adalah :

Untuk konfigurasi Schlumberger, r1 = s b, r2 = s + b, r3 = s+ b, dan r4 = s bSehingga persamaan diatas menjadi :

jika bb)P1n aDVP2IC2C1aDIPOLE-DIPOLE a

MDVIABNaaWENNERa

SUMBER NOISE36

Polarisasi elektroda sebagai akibat interaksi antara fluida (air tanah) terhadap elektroda sehingga membentuk beda potensial yang bisa terukur Solusi : 1. Digunakan cairan terusi (CuSo4) dalam porous-pot 2. Sesekali balikkan arah arus untuk menghindari penumpukan polarisasi 372. Arus teluric : Dalam alam selalu terdapat arus teluric yang dihasilkan secara alami walaupun saat pengukuran arus tidak diinjeksikan. SP = Self potential (potensial diri)Solusi : Sesekali balikkan arusJangan ambil data dalam rentang (range) SP (< 10 mV)

3. Konduktor dekat permukaan : Adanya konduktor akan menyebabkan jebakan arus, contoh : adanya pipa dekat dengan elektroda arus.

384. Lapisan tanah dengan resistivitas tinggi : Arus tidak dapat menembus terlalu dalam, contoh : media pasir, boulder

5. Induksi arus pada kabel : posisi kabel arus dan potensial yang saling berdekatan akan membentuk medan induksi yang akan terukur pada elektroda potensialPENETRASI ARUS39

Pada medium homogen, semakin besar spasi arus jangkauan kedalamanakan semakin besar. Akan tetapi resolusi data mengecil.40

Sebaran arus pada model bumi berlapis dengan resistivitas berbedaHigh resistivity zoneLow resistivity zone41

Pola aliran arus terhadap penambahan spasielektroda pada high resistivity zoneKurva resistivity terhadap spasi elektroda42

Pola aliran arus terhadap penambahan spasielektroda pada low resistivity zoneKurva resistivity terhadap spasi elektrodaBerdasarkan tujuan, pengukuran terbagi atas :a. Sounding (satu titik/1 D)b. Mapping (profiling secara lateral dalam 2D, 3D atau 4D)43Teknik PengukuranTEKNIK PENGUKURAN GEOLISTRIKTeknik pengukuran geolistrik terdiri dari 2 cara, yaitu : sounding dan mapping.

Sounding adalah teknik pengukuran geolistrik secara 1D untuk mengetahui variasi resistivitas secara vertikal. Konfigurasi yang sering digunakan untuk pengukuran sounding yaitu Konfigurasi Schlumberger.Pada Konfigurasi Schlumberger elektroda potensial jarang dipindahkan kecuali overlap, sedangkan elektroda arus dipindahkan mulai dari jarak yang pendek sampai dengan jarak yang lebar. Dalam pengukuran sounding titik ukur tetap atau tidak di pindah-pindah.

Mapping adalah teknik pengukuran geolistrik untuk mengetahui variasi resistivitas secara lateral dan vertikal (2D). Konfigurasi elektroda yang digunakan, diantaranya : Konfigurasi Dipole-Dipole, Konfigurasi Wenner, Konfigurasi Wenner-Schlumberger, Konfigurasi Pole Dipole, dll. Dalam pengukuran mapping titik ukur selalu di pindah pindah.Mid PointTitik Pengamatana2, b1a3, b1a4, b1C1C2P1P2a1, b1a5, b2C1C2P1P2a6, b2PENGUKURAN SOUNDINGContoh Pengolahan Data Sounding

PENGUKURAN MAPPINGKonfigurasi Dipole-Dipole

PENGUKURAN MAPPINGKonfigurasi Wenner

TERIMA KASIHPENGOLAHAN DATA GEOLISTRIK RESISTIVITASPengolahan data geolistrik resistivitas dapat dilakukan secara manual dan komputerisasi.

Curva matching adalah salah satu cara pengolahan data secara manual dengan cara mencocokkan kurva resistivitas semu yang diperoleh dari hasil pengukuran dilapangan dengan kurva resistivitas semu yang dihitung secara teoritis.

Metode pencocokan kurva (curve matching) dapat dilakukan karena dari hasil pengukuran dilapangan diperoleh harga resistivitas semu sebagai fungsi dari spasi elektroda ra = f (AB/2) atau log f (AB/2).

KURVA LAPANGANKurva lapangan terdapat 4 jenis kurva, yaitu :

Tipe A: r1 < r2 < r3 Tipe Q: r1 > r2 > r3 Tipe K: r1 < r2 > r3 Tipe H: r1 > r2 < r3

Tipe ATipe QTipe KTipe HPROSEDUR PENGGUNAAN KURVA MATCHING

Cocokkan segmen kurva yang berspasi pendek dengan kurva standar dua lapis. Setelah cocok, kedudukan pusat koordinat kurva standar pada kertas grafik lapangan akan memberikan d1 dan r1 yang terbaca pada kurva yang cocok r dapat ditentukan.

Untuk penafsiran lapisan berikutnya, gabung lapisan-lapisan sebelumnya yang sudah diketahui harga resistivitas dan kedalamannya menjadi satu lapisan fiktif yang mempunyai resistivitas rfo dan dfo yang dapat ditentukan sebagaiberikut :Letakkan kurva lapangan diatas kurva bantu yang sesuai dengan tipenya sehingga pusat koordinat kurva bantu terletak pada koordinat (d,f) pada kertas grafik lapangan.Tentukan kedudukan (dfoP fo) yang sesuai dengan perbandingan resistivitas kedua lapisan yang di gabung (berupa garis).Cocokkan segmen kurva berikutnya dengan kurva standar dengan syarat pusat koordinat kurva standar harus selalu berada pada tempat kedudukan (dfoP fo) sehingga setelah ada yang cocok dfo dan Pfo dapat ditentukan. Dalam hal ini perbandingan r1 / r2 yang terbaca pada kurva standar yang merupakan perbandingan r3/ rfo dengan demikian r3 dapat diten tukan.Untuk menentukan resistivitas lapisan berikutnya, ulangilah prosedur kurva matching diatas.CONTOH DATA