LAPORAN PRAKTIKUM I

GEOFISIKA TEKNIK DAN LINGKUNGAN

Kelompok 9:

1. Steven Lie (12312029)2. Vinskatania Agung Andrias (12312031)3. Dias Nurazna Pramukusuma (12312037)4. M Zulhiyadi Nanda (12312039)

Asisten:

1. Andi Syamrizal (22314302)2. Apulina Priska (22315013)3. Fiman Hadi Muhammad (22314304)

Program Studi Teknik GeofisikaFakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan

Institut Teknologi Bandung2015

A. Analisis Sesar Normal

Sesar atau dikenal juga dengan patahan yang bergerak adalah suatu gejala

pergeseran, dislokasi, disposisi atau displacement kerak bumi karena adanya pengaruh

gaya–gaya endogen baik tekanan maupun tarikan. Pada umumnya sesar disertai oleh

struktur yang lain seperti lipatan, kekar dan sebagainya.

Beberapa istilah yang dipakai dalam analisis sesar antara lain:

1. Jurus sesar (strike of fault) adalah arah garis perpotongan bidang sesar dengan bidang

horisontal dan biasanya diukur dari arah utara.

2. Kemiringan sesar (dip of fault) adalah sudut yang dibentuk antara bidang sesar dengan

bidang horisontal, diukur tegak lurus strike.

3. Net slip adalah pergeseran relatif suatu titik yang semula berimpit pada bidang sesar

akibat adanya sesar.

4. Rake adalah sudut yang dibentuk oleh net slip dengan strike slip (pergeseran

horisontal searah jurus) pada bidang sesar.

5. Hanging Wall (atap sesar) yaitu bongkahan patahan yang berada di atas bidang sesar.

6. Foot Wall (alas sesar) yaitu bongkahan atau patahan yang berada di bagian bawah

bidang sesar.

7. Throw (Vertikal Throw) yaitu komponen vertikal dari total throw

8. Heave yaitu jarak horizontal yang memisahkan

Berikut ini adalah gambar dari bagian-bagian sesar yang telah dijelaskan diatas

Gambar 1. Bagian-bagian dari Sesar

Sesar normal terbentuk akibat adanya stress tensional yang seolah-olah menarik/

memisahkan kerak, sehingga pada bagian tertentu gaya gravitasi lebih dominan. Kondisi

ini mengakibatkan dibeberapa bagian tubuh batuan akan bergerak turun yang selanjutnya

lazim dikenal sebagai proses pembentukan sesar normal. Sesar normal terjadi apabila

hanging wall relatif bergerak ke bawah terhadap foot wall atau sebaliknya

Gambar 2. Sesar Turun

B. Metode Geolistrik yang Digunakan

1. Metoda Resistivitas Sounding

Metoda Sounding adalah metoda resistivitas yang bertujuan untuk mengetahui

resitivitas bawah permukaan dalam arah vertikal. Metoda ini sangat cocok untuk

melihat kontras perbedaan resistivitas dalam arah vertikal. Konfigurasi yang biasa

digunakan untuk resistivitas sounding adalah Konfigurasi Schlumberger.

Gambar 3. Konfigurasi Schlumberger

Dengan faktor geometri

k=π (a2−b2)

a

dan apperent resistivity-nya adalah

ρa=

π ( a2−b2

4)

a∆ V

I

Kelemahan dari konfigurasi ini adalah pembacaan tegangan pada elektroda MN

lebih kecil terutama ketika jarak AB yang relatif jauh, sehingga diperlukan alat ukur

multimeter yang mempunyai karakteristik High Impedance dengan mengatur tegangan

minimal 4 digit atau 2 digit di belakang koma atau dengan peralatan arus yang

mempunyai arus DC yang sangat tinggi.

Kelebihan menggunakan konfigurasi ini adalah kemampuan untuk mendeteksi adanya

sifat tidak homogen lapisan batuan pada permukaan yaitu membandingkan nilai

resistivitas semu ketika terjadi perubahan jarak elektroda MN/2.

2. Metoda Resistivitas Profiling

Metoda Mapping (Profiling) adalah metoda resistivitas yang bertujuan untuk

mengetahui variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara horizontal. Metoda ini

memilki kelebihan bahwa ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik

dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan

elektroda AB. Sedangkan kelemahannya adalah metoda ini tidak dapat mendeteksi

homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa mempengaruhi hasil perhitungan.

Data yang dihasilkan dalam metode geolistrik adalah data nilai resistivitas semu

yang merupakan nilai resistivitas dari data pengikiran dengan menganggap bumi

sebagai medium homogen isotropis. Secara rumus dapat ditulis sebagai berikut :

Dimana ΔV adalah beda potensial yang terukur, I adalah arus yang kita ijeksikan

ke bumi, dan K adalah faktor geometri dari pengukuran.

Pada saat melakukan pengukuran di medium homogen dapat digambarkan dengan

diagram sebagai berikut :

Gambar 4. Garis arus listrik dan ekuipotensial pada medium homogen

Dalam aplikasi di lapangan, metode geolistrik memiliki beberapa teknik yaitu

Vertical Electric Sounding, Profiling, dan 3-D Geoelectric imaging. Metode akuisisi

data pada metode geolistrik memiliki beberapa konfigurasi untuk mendapatkan

penampang bawah permukaan bumi.

Gambar 5. Konfigurasi pengambilan data geolistrik

Teknik profiling ini memiliki hasil ahir berupa penampang 2 dimensi dari data

yang kita peroleh dalam satu line pengukuran. Pemrosesan data geolistrik diproses

dengan cara menghilangkan noise pada data dengan tepat. Data yang dihapus dilakukan

secara manual dengan anggapan kemunculan noise pada data yang didapatka. Sebagai

contoh pemrosesan data pada konfigurasi gradien.

Gambar 6. Proses pengolahan data geolistirk metode Gradien.

Dari data tersebut kita melakukan proses inversi untuk mendapatkan penampang

yang sebenarnya. Salah satu metode untuk melakukan inversi adalah metode Laterally

Constrained Inversion (LCI) yang menggunakan batas lapisan tajam. Proses inversi

hampir sama dengan proses inversi pada 1-D sounding. Inversi ini melakukan

pendekatan model dengan menghubungkan model 1-D secara lateral sehingga

didapatkan penampang pseudo-section. Namun penampang yang didapatkan harus

dikorelasikan dengan data bor agar pendekatan yang dilakukan dapat dikoreksi untuk

mendapatkan penampang sebenarnya . Secara diagram, metode inveri LCI dapat

digambarkan dengan diagram di bawah ini :

Gambar 7. Inversi LCI (Laterally Constrained Inversion)

C. Desain Survei Geolistrik

Dari analisis sebelumya kita sudah menyimpulkan bahwa area survei yang akan kita

lakukan adalah zona sesar normal. Pada dasarnya zona sesar itu memiliki distribusi

densitas yang relatif sama dibatasi bidang sesar tetapi ada perbedaan koordinat densitas

terutama dalam arah vertikal. Salah satu bagian yang terpenting dalam survei geolistrik

adalah teknik akuisisi dimana kita harus mendapatkan data yang representatif untuk

menggambarkan penampang bawah permukaan sesuai dengan keadaan geologi sekitar

serta efektif dan efisien dalam pengerjaanya. Secara umum pengukuran geolistrik dapat

disederhanakan seperti Gambar 8.

Gambar 8. Ilustrasi Pengukuran Geolistrik di Lapangan

Kita mengetahui sesar lebih mudah dengan penentuan bidang sesar terlebih dahulu

dimana bidang tersebut adalah batas dari dua bidang yang saling bergeser. Dari kasus

yang kita pelajari ini, kita sudah mendapatkan bidang sesar normal dilihat dari atas dengan

sudut azimut tertentu. Dengan demikian desain survey yang akan kita lakukan dibagi

menjadi dua yaitu profiling dan sounding dengan penjelasan sebagai berikut :

1. Desain Survei Teknik Profiling

Gambar 9. Desain Survei Teknik Profiling

Gambar di atas merupakan desain survei untuk teknik profiling. Lintasan

memotong secara tegak lurus terhadapa bidang sesar yang akan kita teliti. Panjang

lintasan 200 meter dengan spasi 2 meter. Panjang dari lintasan ini diberikan karena

kita memiliki target penampang sebesar 50 meter agar sesar dapat terlihat dengan jelas

sedangkan untuk spasi 2 meter tersebut diberikan untuk kebutuhan resolusi dari

penampang yang nanti dihasilkan pada pemrosesan data. Pemilihan lintasan yang

tegak lurus ini dilakukan agar pengukuran lebih efektif dengan rincian penjelasan

sebagai berikut :

1. Untuk menghindari terbentuknya penampang yang menunjukkan sudut semu

(bukan sudut sesungguhnya) dari sesar sehingga kurang merepresentasikan kondisi

bawah permukaan dengan baik.

2. Agar proses pengukuran berjalan dengan baik karena kita tahu bahwa metode

geolistrik arus DC merupakan metode aktif yang memanfaatkan medan listrik

dalam pembuatan sinyalnya. Jika kita melakukan pengukuran tidak tegak lurus

dengan sesar maka arus yang kita injeksi akan mecapai bidang batas lebih cepat

daripada jika tegak lurus sehingga refraksi arus terjadi lebih awal yang

menyebabkan arus listrik turun lebih awal.

2. Desain Survei Teknik Sounding

Gambar 10. Desain Survei Teknik Sounding

Gambar di atas merupakan desain survei teknik sounding pada kasus sesar

normal yang kita teliti. Secara teoritik, teknik sounding ini menghasilkan penampang

1-D pada titik pengukuran yang kita lakukan tetapi hal ini sangat penting karena hasil

inversi 1-D yang diperoleh dapat digunakan untuk mengikat data penampang 2-D

pada profiling sehingga penampang 2-D yang dihasilkan akan lebih baik. Desain

survey yang kami usulkan dapat dilihat pada gambar. Titik biru merupakan titik pusat

sounding yang kita lakukan sedangkan panah biru adalah arah gerak elektroda ketika

melakukan pengukuran. Elektroda digerakkan hingga mencapai jarak elektroda

terjauh sepanjang 150 meter dengan spasi pengukuran 2 meter. Hal tersebut dilakukan

untuk mencapai target kedalaman 50 meter seperti yang dilakukan pada pengukuran

profiling. Jika kita tarik garis di antara dua titik sounding maka kita akan

mendapatkan garis yang tegak lurus dengan sesar normal sebagai target survey. Kita

membutuhkan minimal 4 titik sounding untuk kebutuhan sounding yang bertujuan

untuk menganalisis sesar normal dengan dua titik dipisahkan oleh bidang sesar.

Fungsi dari masing-masing titik sounding adalah

dua titik yang berdekatan dan dibatasi oleh bidang sesar itu untuk membuktikan

adanya sesar dengan perbedaan koordinat kedlaman pada desnitas yang relatif sama.

dua titik terjauh tersebut untuk klarifikasi adanya kemenerusan perlapisan batuan

dengan titik yang berada didekat bidang sesar (prinsip korelasi) sehingga terlihat

adanya densitas yang bergerak turun yang pada awalnya sejajar.

Perhatikan Gambar di bawah ini

Gambar 11. Gambar Ilustrasi Model Hasil Pengukuran Sounding

Garis khayal yang menghubungkan dua titik sounding menghasilkan garis yang

tegak lurus dengan bidang sesar. Hal itu dilakukan untuk menghindari sudut semu dari

sesar yang kita teliti seperti yang dijelaskan pada teknik profiling walaupun pada

dasarnya teknik profiling tidak perlu mempertimbangkan sudut sesar tetapi hasil

distribusi densitas vertical sangat penting ketika digunakan sebagai koreksi atau data

pengikat profil 2-D yang dihasilkan oleh teknik profiling.

Teridentifikasi

Bidang sesar

D. Model Sesar dan Analisis

1. Teknik Profiling

Gambar 12. Penampang Resistivitas 2D dari Teknik Profiling

Penampang 2D dari geolistrik merupakan penampang berdasarkan kontras

resistivitas. Resistivitas dapat menunjukkan perbedaan sifat fisis batuan karena

resistivitas berhubungan langsung dengan material yang dilewatinya dimana material

itu terkandung pada masing-masing batuna. Berdasarkan gambar hasil RES2DINV

metode Wenner dapat dilihat adanya bidang lemah dengan harga resistivitas rendah

yang berkisar antara 128 - 288 Ωm . Bidang ini memotong perlapisan batuan yang ada

di sekitarnya dengan harga resistivitas yang lebih tinggi. Jadi pada lintasan tersebut

mungkin telah terjadi sesar dengan dip yang dapat dihitung. Sesar ini juga ditunjukkan

dengan adanya ketidakmenerusan lapisan (discontinuity) bawah permukaan. Dengan

cara yang sama, hasil RES2DINV metode Schlumberger dengan lintasan yang lebih

pendek dapat diaplikasikan untuk menunjukkan kedalaman sesar.

Sesar normal

Gambar 13. Gambaran 3D lokasi Pengukuran

2. Teknik Sounding

Gambar 14. Model Resistivitas 1D dari Teknik Sounding

a)

b)

Gambar 14.a merupakan titik sounding pada hanging wall sedangkan Gambar

14.b merupakan titik sounding pada foot wall. Kita lihat terjadi pergeseran kedalaman

resistivitas yang menunjukkan adanya sesar di antara titik sounding tersebut. Dari

penampang 2D sebelumnya kita mendapatkan resistivitas lapisan kedua lebih kecil

daripada resistivitas lapisan pertama. Sehingga model 1D dari sounding ini cocok

dengan penampang 2D sebagai data pengikat untuk menghasilkan penampang yang

lebih meyakinkan (high probability).

E. Simpulan

1. Pengambilan data geolistrik dengan teknik profiling pada penelitian zona sesar didesain

lintasan yang tegak lurus dengan garis yang membatasi sesar untuk menghindari

terbentuknya sesar dengan sudut sesar semu dan untuk memaksimalkan penggunaan

energi dari instrumentasi.

2. Pengabilan data geolistrik dengan teknik sounding pada penelitian zona sesar didesain

titik sounding yang jika antar titik sounding dihubungkan maka garis tersebut tegak

lurus dengan garis sesar di permukaan. Arah gerak elektroda memanjang sejajar dengan

azimuth dari garis sesar tersebut. Hal itu untuk menghindari sudut semu sesar karena

data sounding ini penting untuk mengikat data profiling.

3. Model 1D dari sounding digunakan sebagai data pengikat agar kualitas penampang 2D

menjadi meningkat.