EKSPLORASI ELEKTROMAGNETIK · PDF filepada Bab 4 bahwa proses ini merupakan proses pengisian...

MODULEKSPLORASI

ELEKTROMAGNETIK

Teknik Geofisika 2011UniversiTas LampUnG

Agung Mahesya HakimAlwi Karya SasmitaAsri WulandariBagus HardiyansyahChristian SibueaFitri WahyuningsihHardeka PamerambaLia Tri KhairumSyamsul Ma’arifWilayan PratamaFernando Sialagan

Disusun oleh:

Buku ini membahas tentang metoda-metoda yang mnggunakan sinyal elektromagnetik dalam pengukurannya. Ekplorasi Elektromagnetik meru-pakan salah satu metoda ekplorasi yang banyak dimanfaatkan saat ini untuk mencari berbagai bahan tambang yang dapat diekplorasi. Metoda eksplorasi elektromagnetik ini terbagi dalam beberapa metoda yaitu seperti metoda GPR, metoda VLF, metoda CSAMT dan juga metoda MT. Metoda elektromagnetik ini selain digunakan untuk ekplorasi mineral dan bahan tambang, juga dapat digunakan untuk ekplorasi panas bumi atau Geothermal. Diharapkan buku ini dapat memberikan tambahan wawasan tentang metoda ekplorasi elektromag-netik dan dapat memudahkan dalam memahami metoda ekplorasi elektromag-netik. Buku ini dilengakapi dengan gambar dan grafik untuk lebih memudah-kan pembaca dalam memahami isi dari buku ini.

Kami menyadari bahwa buku ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Kami mengharapkan sumbangan pikiran dan saran bagi per-baikan buku ini. Semoga buku ini bermanfaat bagi pembaca.

Bandarlampung, 11 Juli 2014Penyusun

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

kaTa penGanTarDafTar isiBaB i. persamaan maXWeLL................................................... 4BaB ii. meToDe GeoraDar

Pendahuluan........................................................................ 29I. Peralatan GPR..................................................................... 37II. Akuisisi GPR....................................................................... 39III. Pengolahan dan Interpretasi Data GPR............................... 42IV. Aplikasi Metode GPR......................................................... 46V.

BaB iii. meToDe verY LoW freQUenCY (vLf)Pendahuluan........................................................................ 50I. Peralatan Metode VLF........................................................ 53II. Akuisisi VLF....................................................................... 55III. Pengolahan dan Interpretasi Data VLF............................... 56IV. Aplikasi Metode VLF......................................................... 60V.

BaB iv. meToDe maGneToTeLUrikPendahuluan........................................................................ 63I. Peralatan Metode Magnetotelurik....................................... 72II. Akuisisi Magnetotelurik...................................................... 73III. Pengolahan dan Interpretasi Data MT................................. 76IV. Aplikasi Metode Magnetotelurik........................................ 82V.

BaB v. meToDe CsamTPendahuluan........................................................................ 85I. Peralatan Metode Magnetotelurik....................................... 88II. Akuisisi Magnetotelurik...................................................... 89III. Pengolahan dan Interpretasi Data MT................................. 92IV. Aplikasi Metode Magnetotelurik........................................ 95V.

DafTar pUsTaka

Ekplorasi Elektromagnetik

4

Persamaan Maxwell terdiri dari empat persamaan antara lain hukum Gauss untuk listrik (persamaan nomor 1), hukum Gauss untuk magnet (persamaan nomor 2), hokum Ampere dipermumum (persamaan nomor 3), dan hokum Faraday (persamaan nomor 4) yang kesemuanya dapat dituliskan sebagai berikut:

1 PERSAMAAN MAxwELL

Persamaan Maxwell

5

Maxwell mensintesis empat persamaan tersebut dan membuat sebuah hipo-tesis yang cukup nyleneh pada masa itu yaitu bahwa medan listrik dan medan magnet dapat merambat melalui ruang dalam bentuk gelombang. Hipotesis Maxwell ini didasarkan pada sifat simetris alam dimana jika peerubahan me-dan magnet dapat menghasilkan medan listrik, persamaan nomor 4, maka hal sebaliknya juga seharusnya dapat terjadi yaitu perubahan medan listrik da-pat menghasilkan medan magnet. Karena keterbatasan alat eksperimen pada saat itu, hipotesis Maxwell belum dapat diklarifikasi dengan eksperimen. Hal ini dikarenakan medan magnet yang dihasilkan oleh perubahan medan listrik memiliki orde yang sangat kecil, seperti yang akan kita lihat nanti. Baru set-elah tahun 1887, Heinrich Rudolf Hertz melakukan percobaan untuk meng-klarifikasi prediksi Maxwell.

Hertz menggunakan rangkaian listrik LC seperti yang telah kita pelajari pada Bab 11. Alat yang digunakan untuk melakukan percobaan terdiri dari dua bagian yaitu pemancar dan penerima. Diagram skema percobaan Hertz dapat dilihat pada Gambar 11.1.

Gambar 11.1 Skema percobaan Hertz yang digunakan untuk memverifikasi hipotesis Maxwell.

Bagian input merupakan sumber tegangan yang digunakan untuk mem-


6

bangkitkan tegangan pada rangkaian. Induktor terdiri dari solenoida dengan jumlah lilitan yang sangat banyak. Pada kedua ujungnya, induktor dihubung-kan dengan dua plat logam yang terpisah pada jarak yang sangat pendek, membentuk kapasitor.

Ketika inductor dihubungkan dengan beda potensial maka arus listrik yang mengalir pada induktor mengalami osilasi. Seperti yang telah kita diskusikan pada Bab 4 bahwa proses ini merupakan proses pengisian muatan pada kapa-sitor. Karena arus listrik yang mengalir berosilasi maka muatan pada kapasitor juga mengalami osilasi. Osilasi muatan ini dapat kita analogikan sebagai gera-kan muatan yang dipercepat, seperti halnya yang terjadi pada pegas. Muatan yang dipercepat ini menghasilkan medan listrik yang selanjutnya membang-kitkan medan magnet pada plat tersebut. Sejatinya, dalam eksperimen yang dilakukan Hertz, pemancar dan penerima terpisah pada jarak yang cukup jauh, beberapa meter.

Bagian (1) disebut sebagai pemancar karena bertindak sebagai penghasil gelombang elektromagnetik. Pada bagian (2), sebagai penerima gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh pemancar digunakan sebuah loop yang terbuat dari kawat.

Pada kedua ujungnya, loop dipisahkan pada jarak yang sangat pendek. Hertz menset sedemikian rupa sehingga frekuensi osilasi pada rangkaian (1) sinkron dengan frekuensi osilasi pada rangkaian (2). Pada keadaan tersebut berhasil diamati bahwa ketika beda potensial diberikan pada rangkaian (1), sejumlah energi ditransmisikan ke rangkaian (2) dalam bentuk gelombang ditandai dengan dihasilkannya percikan di antara ujung loop rangkaian (2). Percikan tersebut muncul karena adanya beda potensial yang dihasilkan pada rangkaian (2). Apa yang dilakukan Hertz ini merupakan sebuah verifikasi penting dari hipotesis Maxwell bahwa medan magnet dan medan listrik dapat merambat melalui ruang dalam bentuk gelombang.

Namun sayang sekali, Maxwell tidak ikut merayakan kebenaran hipotesis

Persamaan Maxwell

7

yang ia buat karena Maxwell telah meninggal satu tahun sebelum penemuan Hertz. Maxwell meninggal dalam usia yang cukup muda, 47 tahun dengan meninggalkan seorang istri, Kathrine Mary, dan seekor anjing kesayangan-nya.

Gelombang Elektromagnetik

Hasil eksperimen yang dilakukan oleh Hertz telah memberikan bukti yang kuat bahwa medan listrik dan medan magnet dapat merambat melalui ruang dalambentuk gelombang. Dihasilkannya percikan pada rangkaian (2) juga membuktikan bahwa medan listrik dan medan magnet tersebut mentrasmisi-kan sejumlah energi dan momentum. Dari persamaan Maxwell nomor (3) dan (4), kita dapat menarik kesimpulan bahwa medan magnet dan medan listrik kedua-duanya bergantung waktu dan saling mempengaruhi satu sama lain. Keadaan semacam itu disebut dengan medan listrik dan medan magnet terko-pel.

Namun, bagaimana mekanisme terbentuknya gelombang elektromagnetik tersebut? Apa logika yang mendasari sehingga Maxwell membuat hipotesis bahwa medan listrik dan medan magnet merambat pada ruang dalam bentuk gelombang? Ilustrasi sederhana berikut ini diharapkan dapat membantu dalam memahami mekanisme terbentuknya gelombang elektromagnetik yang di-hasilkan dari medan listrik dan medan magnet. Perhatikan sebuah kawat lurus yang diberi arus listrik. Kawat diletakkan sejajar dengan sumbu x. Arus listrik dialirkan pada kawat tersebut sehingga medan magnet B dihasilkan pada ka-wat dimana arah medan magnet tersebut dapat ditentukan dengan mengguna-kan aturan tangan kanan. Jika arus listrik yang diberikan pada kawat berubah-ubah terhadap waktu maka medan magnet yang dihasilkan juga berubah.

Berdasarkan konsep Faraday, perubahan medan magnet menghasilkan pe-rubahan fluks magnet pada sembarang area, pada Gambar 11.2 dipilih area


8

A1. Pemilihan area ini sebenarnya bisa dimana saja dan bentuknya bisa ber-macam-macam. Perubahan fluks magnet tersebut menginduksi GGL induksi pada luas area A1 dimana GGL tersebut berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan pada luasan A1, lihat kembali pembahasan pada Bab 9. Dengan menggunakan hukum Lenz, kita dapat mengetahu bahwa medan listrik yang dihasilkan oleh perubahan fluks magnetik tersebut adalah sejajar dengan arah arus listrik.

Gambar 11.2a Medan listrik dan medan magnet terkopel yang dihasilkan oleh kawat berarus listrik I.

Perhatikan sekali lagi bahwa jika arus listrik yang mengalir pada kawat berubah-ubah maka medan magnet yang dihasilkan juga berubah. Jika arus listrik semakin lama semakin besar maka medan magnet juga semakin lama semakin besar. Akibatnya fluks magnetik yang menembus luasan A1 juga se-makin besar. Perubahan fluks magnetik ini menghasilkan GGL induksi pada loop A1 sehingga pada loop tersebut dihasilkkan medan listrik. Karena fluks magnetik selalu berubah-ubah maka medan listrik yang dihasilkan juga berubah-ubah. Perubahan medan listrik ini menghasilkan medan magnet

Persamaan Maxwell

9

lainnya pada loop A1, perhatikan area yang ditandai dengan garis putus-putus berwarna pada Gambar 11.2a.

Medan listrik pada area tersebut menghasilkan medan magnet seperti tam-pak pada Gambar 11.2b berikut ini:

Gambar 11.2b Medan magnet B’ yang di-hasilkan oleh perubahan medan listrik E.

Perhatikan dengan seksama bahwa medan magnet lainnya dihasilkan oleh perubahan medan listrik E. Karena medan listrik E selalu berubah-ubah maka medan magnet yang dihasilkan juga berubah-ubah. Mengikuti logika sebelumnya, perubahan medan magnet menghasilkan fluks magnetik pada luasan tertentu yang dikenai oleh medan magnet tersebut. Sekali lagi, kita bebas membuat bentuk dan dimana letak luasan tersebut. Hal yang sama akan kembali terjadi dimana fluks magnetik B’ akan menginduksi GGL pada, ka-takanlah, area A2. GGL induksi menghasilkan medan listrik E’ yang lain dan seterusnya.

Dalam ilustrasi kita ini, medan listrik dan medan magnet tersebut menjalar pada sumbu z. Sekarang, perhatikan segmen diagram pada Gambar 11.2b yang ditandai dengan garis warna biru. Medan listrik yang dihasilkan pada segmen tersebut berasal dari perubahan fluks magnetik. Pada mulanya, medan magnet dibangkitkan dari perubahan arus listrik yang mengalir pada kawat. Namun pada segmen berikutnya, kita tidak membutuhkan hadirnya perubahan


10

arus listrik untuk menghasilkan medan listrik dan medan magnet.

Gambar 11.2c Medan magnet B’ yang dihasilkan oleh perubahan medan listrik E, insert dari Gambar 11.2b.

Medan listrik dihasilkan oleh induksi magnetik kemudian medan listrik tersebut menghasilkan medan magnet lainnya. Pada segmen ini, medan mag-net dihasilkan karena adanya perubahan medan listrik bukan oleh perubahan arus listrik. Berdasarkan hukum Ampere yang diperumum, Maxwell menam-bahkan suku persamaan arus listrik perpindahan (displacement current) di-mana arus perpindahan ini memang menghasilkan medan magnet. Inilah salah satu lompatan intelektual brilian yang dibuat oleh Maxwell dalam rangka pe-nyatuan teori listrikmagnet. Sifat dari arus perpindaha ini berbeda dengan arus sumber yang mengalir pada kawat. Arus perpindahan cenderung menyebar di ruang sekitar kawat sedangkan arus sumber terlokalisasi hanya pada kawat saja.

Hal yang perku diperhatikan dalam ilustrasi ini adalah bahwa kita hanya mengambil satu segmen arah rambatan saja yaitu pada arah z. Untuk orientasi koordinat lainnya juga dimungkinkan karena medan magnet yang dihasilkan

Persamaan Maxwell

11

oleh arus sumber berbentuk silinder dengan vektor normal permukaan sejajar sumbu x. Jadi, dari sudut pandang persamaan Maxwell nomor (3), kita da-pat menyatakan bahwa arus listrik perpindahan menghasilkan medan magnet pada arah z dimana medan magnet tersebut akan menghasilkan GGL induksi dan dengan demikian sama juga menghasilkan medan listrik, demikian seter-usnya.

Pola rambatan yang terbentuk adalah silinder, menyerupai bentuk medan magnet sumber yang dihasilkan oleh arus listrik pada kawat. Medan magnet selalu tegak lurus terhadap arah rambat arus listrik sumber. Karena vector bidang area A1 … An selalu sejajar dengan arah rambat arus pada kawat maka medan listrik pada bidang tersebut selalu tegak lurus terhadap medan magnet. Walaupun pada

proses yang berlangsung pada area A1 … An tidak dibutuhkan adanya pe-rubahan arus listrik namun medan magnet yang dihasilkan mula-mula berasal dari perubahan arus listrik pada kawat dan dengan demikian pola tersebut bergantung pada arus sumber. Untuk menghasilkan perubahan arus listrik diperlukan muatan pembawa arus yang bergerak dengan kecepatan berubah-ubah, dengan kata lain agar terjadi perubahan arus listrik maka muatan pem-bawa arus listrik tersebut harus mengalami percepatan. Demikianlah logika sederhana yang dapat digunakan untuk merasionalkan hipotesis terbentuknya gelombang elektromagnetik. Hipotesis Maxwell yang telah dikonfirmasi oleh Hertz melalui eksperimennya ternyata tidak melanggar asas ilmiah ketika di-uji secara teoretik.

Pada sub bab berikutnya kita akan melanjutkan analisis terhadap gelom-bang eketromagnetik terkait pola rambatan, ekspresi matematis dan dinamika energetiknya. 11 – 2 Gelombang Datar elektromagnetik Kita telah memba-has mengenai gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh kawat tung-gal. Gelombang yang terbentuk memiliki konfigurasi silindris yang secara teknis agak sulit untuk dibayangkan, apalagi dianalisis secara matematis. Ber-


12

ikut ini kita akan menggunakan model gelombang datar untuk menjelaskan pola rambatan gelombang elektromagnetik. Untuk menghasilkan gelombang elektromagnetik datar dibutuhkan arus listrik berbentuk bidang. Arus listrik semacam ini dapat dibuat dengan cara menyusun banyak kawat dalam formasi sejajar, seperti terlihat pada Gambar 11.3.

Gambar 11.3 Arus listrik bidang yang dibentuk dari kawatkawat yang dis-usun secara sejajar.Arus listrik mengalir sejajar dengan sumbu (–x).

Medan magnet yang dihasilkan setiap kawat, dilihat pada bidang xy daerah z (+), adalah sejajar dengan sumbu y (+). Jika kawat berada pada jarak yang sangat dekat satu sama lain maka medan magnet yang dihasilkan akan men-galami superposisi, lihat kembali pembahasan tentang medan magnet pada kawat lurus Bab 1.

Seperti kita ketahui bahwa medan magnet yang dihasilkan kawat berben-tuk silinder sehingga superposisi yang terjadi antara medan magnet yang satu dengan yang lain adalah superposisi medan magnet yang berbentuk silinder. Karena kawat berada pada jarak yang sangat dekat satu dengan yang lainnya maka superposisi tersebut dapat dianggap sebagai bidang yang mengnadung medan magnet dimana arah medan magnet tersebut adalah sejajar dengan sumbu y (+), seperti terlihat pada Gambar 11.5.

Persamaan Maxwell

13

Gambar 11.4 Superposisi medan magnet yang dihasilkan kawat membentuk medan magnet bidang.

Perhatikan bahwa medan magnet bidang ini dihasilkan untuk dua permu-kaan yaitu pada bidang xy di daerah z (+) dan z (–). Sekarang kita akan fokus pada bidang xy daerah z (+). Pada daerah ini perubahan arus listrik menyebab-kan perubahan fluks magnetik yang menginduksi medan listrik E. Medan lis-trik ini juga terletak pada bidang arus listrik yaitu xy dimana vektor arahnya sejajar dengan arah arus listrik. Dengan menerapkan logika yang sama ketika kita menganalisis medan listrik dan medan magnet pada kawat tunggal maka kita dapat menyimpulkan bahwa pola medan magnet – medan listrik – medan magnet dan seterusnya akan dihasilkan pada arah z.

Walaupun sama-sama terletak pada satu bidang namun vektor medan mag-net dan medan listrik tidaklah sejajar melainkan saling tegak lurus satu sama lain. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa medan magnet memiliki ori-entasi pad asumbu y (+) sedangkan medan listrik memiliki orientasi sejajar dengan arus listrik atau sejajar sumbu x (–). Pola gelombang elektromagnetik datar ini dihasilkan baik pada arah z (+) maupun z (–). Gelombang elektromag-


14

netik merambat sepanjang sumbu z, dengan kata lain sejajar dengan bidang xy dimana arus listrik berada. Arus listrik dibuat sedemikian rupa sehingga berosilasi dan menghasilkan perubahan arus listrik. Osilasi arus listrik terjadi pada, tentu saja, sumbu x. Dalam ilustrasi yang lebih eksplisit, gelombang datar ini dapat kita gambar sebagai berikut:

Gambar 11.5 Gelombang elektormagnetik yang dibentuk dari arus bidang. Vektor medan listrik selalu tegak lurus dengan vektor medan magnet.

Arah getar atau osilasi baik medan listrik dan medan magnet tegak lu-rus terhadap arah rambanya. Secara kualitatif kita telah memperoleh gamba-ran mengenai kebenaran hipotesis Maxwell bahwa medan listrik dan medan magnet dapat merambat melalui ruang dalam bentuk gelombang. Hipotesis tersebut didasarkan pada penyatuan persamaan dan hukum-hukum listrik– magnet yang telah dicetuskan sebelumnya. Karena dideduksi dari persamaan dan hukum-hukum yang terangkum dalam persamaan Maxwell maka perilaku

gelombang elektromagnetik seperti yang telah dijelaskan sebelumnya harus koheren dengan tinjauan kuantitatif dari persamaan Maxwell.

Gambar 11.6 Muatan yang berosilasi sepanjang sumbu x menghasilkan medan listrik dan medan magnet.

Persamaan Maxwell

15

Sebuah loop digunakan sebagai media untuk menerapkan persamaan Am-pere dan Faraday. Persamaan nomor (3) dan (4) merupakan fundamen dari gelombang elektromagnetik. Kita akan melihat bagaimana gelombang elek-tromagnetik dari sudut pandang persamaan Maxwell. Ambil satu segmen muatan yang berosilasi sepanjang sumbu x. Keadaan tersebut dapat diliustrasi-kan seperti tampak pada Gambar 11.6. Loop memiliki panjang 2b sedangkan lebar (tinggi) dz. Kontribusi pada arah z dapat diabaikan karena dalam batas tertentu segmen dz ini dapat diabaikan. Dengan menerapkan hukum Ampere kita peroleh:

Untuk memperoleh relasi berikutnya kita gunakan persamaan Faraday. Perhatikan loop berikut ini: Dengan menerapkan persamaa Faraday, persa-maan Maxwell nomor (4), kita peroleh:


16

Persamaan (11–7) kita turunkan terhadap waktu, ∂ t, sehingga diperoleh:

Sedangkan persamaan (11–8) juga kita turunkan terhadap ∂ z sehingga:

Ruas kiri pada persamaan (11–9) sama dengan ruas kiri pada persamaan (11–10), urutan turunan tidak menjadi persoalan. Dari haril tersebut dapat kita simpulkan bahwa:

Untuk komponen persamaan pada sumbu y dapat diturunkan dengan logi-ka yang sama. Persamaan (11–11) tidak lain adalah persamaan gelombang, lihat kembali pembahasan Bab Gelombang mekanik. Solusi dari persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

Yang mana k menyatakan bilangan gleombang, ω menyatakan frekuensi sudut sedangkan φ sudut fase gelombang. Sementara itu, untuk komponen medan magnet B kita dapat menurunkan persamaan gelombang dengan cara yang mirip dengan penurunan persamaan (11–11). Sebagai bahan latihan si-lahkan diturunkan sendiri. Di sini akan dituliskan hasil akhirnya saja yaitu:

Persamaan Maxwell

17

Untuk komponen persamaan pada sumbu xdapat diturunkan dengan logika yang sama. Persamaan (11–11) tidak lain adalah persamaan gelombang, li-hat kembali pembahasan Bab Gelombang mekanik. Solusi dari persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

Yang mana k menyatakan bilangan gleombang, ω menyatakan frekuensi sudut sedangkan φ sudut fase gelombang. Untuk memperoleh hasil pada per-samaan (11– 14) kita juga dapat menggunakan hasil pada persamaan (11–11). Hal ini bisa dilakukan karena medan listrik dan medan magnet saling terkopel satu sama lain. Perhatikan persamaan (11–7).

Dengan memasukkan persamaan (11–12) ke persamaan (11–7), kita peorleh:

Dengan mendefinisikan


18

sebagai amplitude medan magnet B0 maka hasil akhirnya dari penurunan per-samaan di atas dapat dituliskan sebagai:

Yang mana memiliki bentuk yang sama dengan persamaan (11–14). Kita telah mempelajari mengenai gelombang pada Bab Gelombang. Persamaan gelombang secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dimana v menyatakan cepat rambat gelombang. Meni-lik pada persamaan (11–11) dan (11–14), kecepatan gelombang baik untuk komponen medan listrk dan medan magnet adalah:

Dengan memasukkan nilai konstanta μ0 = 1,25 x 10 – 6 T m/A dan ε0 = 8,854 x 10 – 12 C2/Nm2 kita peroleh cepat rambat gelombang elektromagne-tik adalah:

Ini tidak lain adalah kecepatan cahaya. Hal yang sangat mengejutkan pada

Persamaan Maxwell

19

saat itu adalah bahwa ternyata fenomena cahaya dapat dijelaskan melalui teori listrikmagnet. Hal ini benar-benar mencengangkan. Apa yang berikutnya muncul adalah pertanyaan mengenai apa sebenarnya hakikat cahaya. Namun sebelum kita beranjak ke pertanyaan tersebut, masih ada sesuatu lagi yang perlu kita ketahui. Kecepatan cahaya c dapat diturunkan dari konstanta permi-sivitas dan permeabilitas ruang hampa. Definisi kecepatan cahaya adalah:

Dari hasil penurunan persamaan (11–14) melalui persamaan (11–7) kita memperoleh relasi penting antara amplitudo medan magnet dan medan listrik yaitu:

Secara umum dalam gelombang elektromagnetik, amplitude komponen medan listrik dan medan magnet memenuhi persamaan:

Yang mana E adalah amplitude medan listrik, B menyatakan amplitude meda magnet dan c adalah cepat rambat gelombang dimana c sama dengan kecepatan cahaya, yaitu sebesar 3 x 108 m/s.


20

11 – 3 energi dan momentum Gelombang

elektromagnetikSepert yang telah dikemukakan pada bab-bab sebelumny bahwa energi

dapat disimpan dalam bentuk medan listrik dan medan magnet. Gelombang elektromagnetik terdiri atas komponen medan listrik dan medan magnet se-hingga dapat kita simpulkan bahwa gelombang elektromagnetik merupakan suatu mekanisme transfer energi dari satu tempat ke tempat lain. Dengan de-mikian, gelombang electromagnet sendiri mengandung atau membawa sejum-lah energi tertentu. Seperti yang telah dijelaskan pada Bab 9, energi total per satuan volume dari suatu sistem yang mengandung medan listrik dan medan magnet dapat dinyatakan dalam persamaan (10–18), dituliskan ulang:

Dengan melakukan sekelumit modifikasi kita dapat menyatakan persa-maan (11–19) dalam bentuk yang lebih sederhana:

Karena energi gelombang elektromagnetik terdiri dari dua komponen, me-dan listrik dan medan magnet, maka kita juga dapat menyatakan energi per satuan volume dalam variabel medan magnet melalui relasi E = cB.

Persamaan Maxwell

21

Dari persamaan (11–20) dan (11–21) kita dapat menentukan persamaan untuk energi yang di bawa gelombang elektromagnetik dalam setiap keadaan, koordinat ruang dan waktu, dengan memasukkan persamaan medan listrik dan meda magnet.

Atau

Berangkat dari persamaan (11–19), kita juga dapat menyatakan persamaan energi per satuan volume dalam variabel B dan E sebagai berikut:

Persamaan (11–24) adalah persamaan untuk energi per satuan volume pada gelombang elektromagnetik. Karena bersifat sinusoidal, dalam prakteknya kadang lebih mudah untuk menyatakan besar energi rata-rata dari gelombang tersebut. Nilai rata-rata dari persamaan (11–24) adalah:


22

Gelombang elektromagnetik mentrasmisikan energi dalam bentuk ram-batan medan listrik dan medan magnet. Rambatan energi ini bergantung pada koordinat spasial dan waktu. Variabel z pada persamaan (11–24) menun-jukkan arah rambat gelombang elektromagnetik sedangkan ω menyata-kan frekuensi sudutnya. Ketika gelombang telah bergerak selama waktu dt maka gelombang tersebut telah menempuh jarak sejauh cdt dan menyapu luasan sebesar A. Energi total yang dibawa oleh gelombang tersebut, set-elah bergerak selama dt tadi, dengan demikian dapat dinyatakan sebagai:

Kita dapat menurunkan berbagai besaran yang terkait energi dari persamaan tersebut. Energi total yang dijalarkan per detik, atau daya, dapat kita tentukan sebagai berikut:

Yang mana, p adalah daya (watt), uT adalah eergi persatuan volume selama waktu dt (J/m3), A menyatakan luas bidang yang disapu oleh gelombang elek-tormagnetik (m2) dan c adalah cepat rambat cahaya (m/s). Jika medan magnet yang mengenai suatu luasan kita sebut sebagi fluks magnet maka besarnya daya yang mengenai luasan tertentu kita sebut sebagai fluks energi atau fluks daya. Fluks energi disimbolkan dengan huruf S:

Persamaan Maxwell

23

Perhatikan bahwa fluks energi ini memiliki arah kerja yaitu terhadap suatu bidang tertentu. Jika normal bidang tegak lurus dengan arah kerja daya maka pada permukaan tersebut, fluks energi akan nol. Dengan demikian S didefi-nisikan sebagai besaran vektor dan dalam bentuk vektornya besaram S disebut sebagai pointing vector s.

Karena medan magnet selalu tegak lurus terhadap medan listrik maka hasil dari persamaan di atas dapat ditulis dengan:

Yang menghasilkan persamaan yang persis sama dengan persamaan (11–26). Momentum Gelombang Elektromagnetik Perhatikan sebuah sistem yang terdiri dari gelombang elektromagnetik dan sebuah partikel bermuatan, kata-kanlah Q. Kita telah mempelajari pada Bab 1 bahwa jika sebuah partikel ber-muatan dikenai medan listrik maka akan dihasilkan gaya listrik pada muatan tersebut sehingga muatan Q mengalami percepatan, lihat persamaan (1–23). Gelombang elektromagnetik mengandung medan listrik dan medan magnet. Ketika partikel Q mendapat percepatan maka partikel akan bergerak. Kom-ponen medan magnet hanya dapat bekerja pada muatan yang bergerak seh-


24

ingga setelah partikel bergerak dengan kecepatan tertentu maka partikel akan dipengaruhi oleh medan magnet dan geraknya akan dibelokkan sesuai dengan persamaan (6–1). Gaya total yang bekerja pada muatan Q dengan demikian adalah penjumlahan dari gaya oleh medan listrik dan medan magnet, lihat persamaan (6–4), dituliskan ulang:

FL adalah gaya Lorentz dan v kecepatan gerak partikel Q. Perhatikan bah-wa pada gelombang elektromagnetik medan listrik mengalai osilasi pada nilai positif dan negative sehingga gaya total yang bekerja pada partikel Q adalh nol. Namun demikian, gaya yang dikerjakan oleh medan

magnet selalu ada. Jadi, partikel tetap mengalami percepatan gerak. Ber-dasarkan hukum II Newton, partikel bermuatan yang diberi gaya eksternal akan mengalami perubahan momentum, lihat kembali pembahasan hokum Newton. Karena perubahan momentum partikel Q disebabkan oleh gelom-bang elektromagentik maka gelombang itu sendiri tentu saja memiliki mo-mentum. Mengacu pada konsep fluks energi S, ketika partikel telah bergerak selama dt maka momentum gelombang elektromagnetik dapat dinyatakan se-bagai berikut:

Dari persamaan (11–28), kita dapat menurunkan besaran lainnya yaitu te-kanan radiasi. Gaya berkaitan dengan perubahan momentum dan berdasarkan persamaan (11–28) perubahan momentum dapat kita nyatakan sebagai:

Persamaan Maxwell

25

Karena dp/dt adalah F maka tekanan radiasi dapat dituliskan sebagai P = dp/Adt.

11 – 4 radiasi Dipol

Partikel yang mengalami percepatan dapat menghasilkan gelombang elek-tromagnetik. Pada sub bab sebelumnya kita telah menggunakan model partikel bermuatan pembawa arus listrik yang berosilasi menghasilkan gelombang bidang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Transmisi gambar dan suara pada televisi, juga handphone, menggunakan gelombang elektromagnetik. Pada percobaan yang dilakukan Hertz, digunakan dua alat yang berfungsi sebagai pemancar dan penerima. Tentu saja yang dipancarkan dan diterima adalah gelombang elek-tromagnetik.

Pada stasiun televisi transmisi gambar dan suara dilakukan denganalat yang disebut antenna pemancar. Televisi di rumah kita menangkap sinyal tersebut juga dengan menggunakan antena namun antenna yang digunakan adalah antena penerima. Gelombang elektromagnetik dipancarkan secara ra-diasi. Gelombang elektromagnetik tidak membutuhkan kehadiran medium agar dapat merambat. Pada prakteknya, proses pemancaran dan penerimaan gelombang elektromagnetik cukup rumit. Pada sub bab ini kita akan memba-gas radiasi elektromagnetik tersebut dalam bentuknya yang paling sederhana yaitu pada sistem yang disebut sebagai radiasi dipol. Lihat Gambar 11.8, sumber tegangan AC digunakan untuk menghasilkan osilasi muatan pada ka-wat sehingga menghasilkan fluks magnetik yang tersu menerus berubah.


26

Perubahan fluks magnet menghasilkna medan listrik dan keduanya ber-gabung membentuk gelombang elektromagnetik yang ditransmisikan. Radiasi elektromagnetik memancarkan sejumlah energi tertentu. Pada sub bab 11–3 telah dibahas mengenai energi yang diradiasikan oleh gelombang elektromag-netik. Radiasi dipol berbentuk merupakan radiasi yang berbentuk bola, mel-ingkupi antena pemancar dan penerima. Daya radiasi yang dipancarakan oleh gelombang elektromagnetik dipol dibedakan menjadi dua yaitu daya radiasi magnetik dan elektrik.

Daya radiasi dipol listrikDaya radiasi dipol listrik dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini:

Persamaan Maxwell

27

Yang mana p0 adalah momen dipol listrik maksimum, p0 = Qd dengan d menyatakan jarak pisah antar muatan yang mengalami osilasi. Daya radiasi dipol magnetic Daya radiasi dipol magnetik dapat ditentukan dengan persa-maan berikut ini:

Yang mana m0 adalah momen dipol magnet maksimum, m0 = πb2I0 den-gan b menyatakan radius loop medan magnet dan I0 menyatakan arus lis-trik maksimum yang digunakan untuk membangkitkan medan magnet. 11 – 5 polarisasi Gelombang elektromagnetik dapat dikarakterisasi berdasarkan komponen medan listrik dan medan magnet yang menyusunnya. Hal tersebut menjadi lebih mudah lagi dilakukan karena medan listrik dan medan magnet terkopel satu sama lain artinya jika kita mengetahui salah satu komponen, ka-takanlah medan listrik, maka kita dapat menentukan komponen lainnya, yaitu medan magnet. Untuk memahami apa itu polarisasi, kita akan fokus pada medan listrik dan sebagai simplifikasi maka diasumsikan bahwa gleombang merambat pada arah z. Persamaan gelombang untuk komponen medan listrik dapat dituliskan sebagai berikut:


28

Dengan sedikit aljabar kita peroleh persamaan berikut:

Hal ini berarti bahwa amplitude gelombang pada komponen sumbu x dan y adalah sama, demikian juga dengan fasenya. Kedua amplitude mencapai nilai maksimum dan minimum dalam waktu yang sama pula. Keadaan semacam itu disebut sebagai gelombang terpolarisasi linier. Perhatikan diagram sederhana pada Gambar 11.9.

Ekplorasi Georadar

29

i. pendahuluan

Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggu-nakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteo-rologi, 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 horison-tal. Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu me-tode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Sedangkan sumber-sumber yang digunakan dalam pengukuran tersebut diantaranya ada-lah gelombang elektromagnetik, getaran, sifat kelistrikan, sifat kemagnetan, dan lain-lain.

Penggunaan sinyal elektromagnetik saat ini sudah banyak digunakan, salah satu metode yang menggunakan sumber ini yaitu metode Ground Penetrating Radar (GPR). GPR dapat disebut juga dengan metode refleksi elektromagne-tik karena memanfaatkan sifat radiasi elektromagnetik yang memperlihatkan refleksi separti pada metode gelombang seismik. Dalam makalah akan diba-has mengenai Ground Penetrating Radar (GPR).

2 METODE GEORADAR


30

a. pengertian

GPR adalah salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik yang mempunyai rentang frekuensi antara 1-1000 MHz dan dapat mendeteksi parameter permitivitas listrik (ε), konduktivitas (σ) dan permeabilitas magnetik (μ). GPR dapat dis-ebut juga dengan metode refleksi elektromagnetik karena memanfaatkan sifat radiasi elektromagnetik yang memperlihatkan refleksi separti pada metode gelombang seismik. GPR digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk strati-grafi tanah, studi air tanah, pemetaan fracture bedrock dan penentuan kedala-man dari permukaan air tanah (Annan dan Davis, 1989). Seperti pada sistem radar pada umumnya, sistem GPR terdiri atas pengirim (trasmiter), antena yang terhubung ke sumber pulsa, dan penerima (receiver), antena yang ter-hubung ke unit pengolahan sinyal dan citra. Adapun dalam menentukan tipe antena yang digunakan, sinyal yang ditransmisikan dan metode pengolahan sinyal tergantung pada beberapa hal, yaitu:

• Jenis objek yang akan dideteksi• Kedalaman Objek, dan• Karakteristik elektrik medium tanah

Dari proses pendeteksian seperti di atas, maka akan didapatkan suatu citra dari letak dan bentuk objek yang terletak di bawah tanah atau dipermukaan tanah. Untuk menghasilkan pendeteksian yang baik, suatu sistem GPR harus memenuhi empat persyaratan sebagai berikut:

1. Kopling radiasi yang efisien ke dalam tanah2. Penetrasi gelombang elektromagnetik yang efisien3. Menghasilkan sinyal dengan amplitudo yang besar dari objek yang dideteksi.4. Bandwidth yang cukup untuk menghasilkan resolusi yang baik.

Ekplorasi Georadar

31

B. Gelombang elektromagnetik

Sifat elektromagnetik suatu material bergantung pada komposisi dan kand-ungan air didalamnya, dimana keduanya merupakan pengaruh utama pada perambatan kecepatan gelombang radar dan atenuasi gelombang elektromag-netik dalam material. Penggunaan gelombang elektromagnetik dalam ground penetrating radar didasarkan atas persamaan maxwell yang merupakan peru-musan matematis untuk hukum-hukum alam yang melandasi semua fenomena elektromagnetik. Perumusan tersebut dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut :

dimana: E = Kuat medan listrikH = Fluks medan magnetB = Permeabilitas magnetikJ = Rapat arus listrikε = Dielektrikσ = Konduktifitasρ = Tahanan jenis

Dari persamaan Maxwell di atas dapat diperoleh nilai kecepatan gelom-bang EM pada berbagai medium, kecepatan ini tergantung kepada kecepa-


32

tan cahaya (c), konstanta relatif dielektrik (εr) dan permeabilitas magnetic (μr = 1 untuk material non magnetik). Persamaan kecepatan gelombang EM dalam suatu medium adalah:

dimana:c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3 x 108 m/s)εr = konstanta dielektrik relatifμr = permeabilitas magnetik relativeP = loss factor, dimana P = σ / ωε, σ adalah konduktifitas ω = 2πf, f adalah frekuensiε = permitifitas dielektrikf = frekuensi gelombang EMεo = permitifitas ruang bebas (8,854 x 10-12 F/m)

Loss factor menunjukkan sejumlah energi yang hilang penjalaran (propa-gasi) muatan atau sinyal karena terjadi penyerpan oleh medium yang dile-wati. Energi tersebut sebenarnya tidak lenyap tetapi bertransformasi menjadi suatu bantuk yang berbeda, misalnya dari energi EM menjadi energi termal (panas) sama halnya seperti yang berlaku pada alat masak oven microwave. Tetapi terkadang energi tersebut tidak berubah bentuk melainkan mengalami multiphating. Penyebaran geometrik dan penghamburan (scattering) yang berlebihan, sehingga tidak dapat lagi diobservasi oleh antena.

C. Koefisien Refleksi

Suatu gelombang aan mengalami efek snellius. Dari efek snellius itu da-pat dicari suatu koefisien refleksi. Koefesien refleksi (R) didefinisikan sebagai

Ekplorasi Georadar

33

perbandingan energi yang dipantulkan dan energi yang datang , persamaan untuk koefesien refleksi adalah sebagai berikut :dimana V1 dan V2 secara berturut-turut adalah kecepatan gelombang pada

lapisan 1 dan 2, sedangkan ε1 dan ε2 adalah konstanta dielektrik relatif (εr) lapisan 2. ε didefinisikan sebagai kapasitas dari suatu material dalam mele-watkan muatan saat medan elektromagnetik melaluinya.

D. prinsip kerja Gpr

Prinsip kerja alat GPR yaitu dengan mentransmisikan gelombang radar (Radio Detection and Ranging) ke dalam medium target dan selanjutnya gelombang tersebut dipantulkan kembali ke permukaan dan diterima oleh alat penerima radar (receiver), dari hasil refleksi itulah barbagai macam objek dap-at terdeteksi dan terekam dalam radargram. Mekanisme kerja GPR dan contoh rekaman radargram ditunjukan oleh gambar berikut.

Gambar 1.1 Mekanisme Kerja GPR dan contoh rekamannya


34

Semua sistem GPR pasti memiliki rangkaian pemancar (transmitter), yaitu system antena yang terhubung ke sumber pulsa, dan rangkaian penerima (re-ceiver), yaitu sistem antena yang terhubung ke unit pengolahan sinyal. Rang-kaian pemancar akan menghasilkan pulsa listrik dengan bentuk, prf (pulse repetition frequency), energi, dan durasi tertentu. Pulsa ini akan dipancarkan oleh antena ke dalam tanah. Pulsa ini akan mengalami atenuasi dan cacat siny-al lainnya selama perambatannya di tanah. Jika tanah bersifat homogen, maka sinyal yang dipantulkan akan sangat kecil. Jika pulsa menabrak suatu inho-mogenitas di dalam tanah, maka akan ada sinyal yang dipantulkan ke antena penerima. Sinyal ini kemudian diproses oleh rangkaian penerima. Kedalaman objek dapat diketahui dengan mengukur selang waktu antara pemancaran dan penerimaan pulsa. Dalam selang waktu ini, pulsa akan bolak balik dari antena ke objek dan kembali lagi ke antena.

Untuk mendeteksi suatu objek diperlukan perbedaan parameter kelistrikan dari medium yang dilewati gelombang radar. Perbedaan parameter kelistrikan itu antara lain permitivitas listrik, konduktivitas dan permeabilitas magnetik.

Sifat elektromagnetik suatu material bergantung pada komposisi dan kand-ungan air didalamnya, dimana keduanya merupakan pengaruh utama pada perambatan kecepatan gelombang radar dan atenuasi gelombang elektromag-netik dalam material.

Keberhasilan metode GPR bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang radar tertransmisikan dan refleksikan. refleksi yang ditimbulkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik timbul akibat adanya perbedaan antara konstanta dielektrik relatif antara lapisan yang berbatasan. Perbandingan energi yang direfeleksikan disebut koefesien refeleksi (R).

Ekplorasi Georadar

35

e. atenuasi Gelombang

Dalam perambatannya, amplitudo sinyal akan mengalami pelemahan ka-rena adanya energi yang hilang, sebagai akibat terjadinya refleksi / trasmisi di tiap batas medium dan terjadi setiap kali gelombang radar melewati batas antar medium. Faktor kehilangan energi disebabkan oleh perubahan energi elektromagnetik menjadi panas. Penyebab dasar terjadinya atenuasi merupak-an fungsi kompleks dari sifat dielektrik dan sifat listrik medium yang dilewati oleh sinyal radar. Faktor atenuasi tergantung pada konduktivitas, permitivitas, dan permeabilitas magnetic medium, dimana sinyal tersebut menjalar, serta frekuensi sinyal itu sendiri. Koefisien Atenuasi ditentukan dengan persamaan berikut :

f. Skin Depth

Skin depth adalah kedalaman dimana sinyal telah berkurang menjadi 1/e. Kedalaman penetrasi dibatasi oleh konduktifitas tanah yang rendah (atau re-sisitivitas yang tinggi). Untuk material geologi, berada pada range 1-30, se-hingga range jarak cepat rambat gelombang menjadi besar yaitu sekitar 0.03 sampai 0.175 m/ns. Skin depth dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

1

1 2

c

2

rr −

+=

wesmew

a

1 -

1 2

c 1 2

rr

+

==

wesem

wa

d


36

dimana:δ = Skin Depth (m)εr = konstanta dielektrik relatifσ = konduktifitas tanah/materialμr = permeabilitas magnetik relativeω = 2πf, f adalah frekuensi

Tabel 2.1. permitivitas relatif, konduktivitas,kecepatan, dan atenuasi media geologi (annan, 1992)

material permitivitas relatif

konduktivitas (ms/m)

kecepatan n (m/ns)

koef. Atenuasi α (dB/m)

Udara

Air terdistilasi

Air segar

Air laut

Pasir kering

Pasir jenuh

Batugamping

Serpih

Lanau

Lempung

Granit

Garam kering

Es

1

80

80

80

3-5

20-30

4-8

5-15

5-30

5-40

4-6

5-6

3-4

0

0.01

0.5

3x103

0.01

0.1-1

0.5-2

1-100

1-100

2-1000

0.01-1

0.01-1

0.01

0.3

0.033

0.033

0.01

0.15

0.08

0.12

0.09

0.07

0.06

0.13

0.13

0.16

0

2x10-3

0.1

103

0.01

0.03-0.3

0.4-1

1-100

1-100

1-300

0.01-1

0.01-1

0.01

Ekplorasi Georadar

37

ii. peralatan Gpr

Secara garis besar, peralatan yang digunakan dalam penyelidikan geofisika menggunakan metode ground penetrating radar kurang lebih sama saja den-gan metode-metode penyelidikan lainnya yaitu :

GPRa. Perangkat komputerb. Control unitc. Graphic recorderd.

Alat utama yang digunakan adalah Ground Penetrating Radar sendiri yang terdiri dari beberapa komponen yang penting.

Ground penetrating radar (Gpr)

Gambar 2.1. Ground Penetrating Radar (GPR)


38

Sistem GPR terdiri atas pengirim (transmitter), yaitu antena yang ter-hubung ke sumber pulsa (generator pulsa) dengan adanya pengaturan timing circuit, dan bagian penerima (receiver), yaitu antena yang terhubung ke LNA dan ADC yang kemudian terhubung ke unit pengolahan (data processing) ser-ta display sebagai tampilan outputnya.

Sistem GPR yang digunakan untuk mengukur keadaan di bawah permu-kaan tanah terdiri dari unit kontrol, antenna pengirim dan antena penerima, penyimpanan data yang sesuai dan peralatan display. Unit kontrol radar meng-hasilkan pulsa trigger tersinkronasi ke pengirim dan penerima elektronik di antena. Pulsa ini mengendalikan pengirim dan penerima elektronik untuk menghasilkan sample gelombang dari pulsa radar yang dipantulkan.

Antena merupakan tranduser yang mengkonversikan arus elektrik pada elemen-elemen antena logam (biasanya antenna bowtie-dipole sederhana) un-tuk mengirimkan gelombang elektromagnetik yang akan dipropagasikan ke dalam material. Antena memancarkan energy elektromagnetik ketika terjadi perubahan percepatan arus pada antena. Radiasi terjadi sepanjang garis, dan radisi terjadi sepanjang waktu ketika terjadi perubahan arah arus (misalnya pada ujung elemen antena). Mengendalikan dan mengarahkan energy elek-tromagnetik dari antena merupakan tujuan dari perancangan antena. Antena juga mengubah gelombang elektromagnetik ke arus pada suatu elemen an-tena, bertindak sebagai suatu penerima energy elektromagnetik dengan cara menangkap bagian gelombang elektromagnetik.

Sistem GPR dikendalikan secara digital, dan data selalu direkam secara digital untuk kebutuhan pemrosesan survey akhir dan display. Kendali digital dan display bagian dari sistem GPR secara umum terdiri dari sebuah mikro-prosesor, memori, dan mass storage yaitu medium untuk menyimpan bidang pengukuran.

Sebuah mikrokomputer yang kecil dan operating sistem standard kerapkali digunakan untuk mengendalikan proses pengukuran, menyimpan data, dan

Ekplorasi Georadar

39

bertindak sebagai penghubung dengan pengguna. Data kemungkinan akan mengalami proses penyaringan pada bidang untuk menghilangkan noise, atau data kasar mungkin direkam terlebih dahulu dan pemrosesan data un-tuk menghilangkan noise dilakukan dikemudian waktu. Penyaringan medan untuk menghilangkan noise yang terdiri dari pemfilteran elektronik dan/atau pemfilteran digital dilakukan terlebih dahulu untuk merekam data pada me-dium penyimpanan data. Bidang pemfilteran secara normal harus diperkecil kecuali pada kasus-kasus tertentu ketika data harus ditafsirkan segera setelah direkam.

iii. akuisisi Gpr

Ada beberapa metode berbeda untuk memperoleh data GPR, salah satunya yang paling umum digunakan adalah mendorong suatu unit GPR sepanjang lintasan atau menyeret suatu GPR unit di belakang suatu kendaraan, seperti ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 3.1. Pengambilan Data GPR dengan Mendorong


40

Gambar 4.2. Pengambilan Data GPR dengan Menyeret di Belakang ATV

Ketika unit GPR bergerak di sepanjang garis survey, pulsa energi dipan-carkan dari antena pemancar dan pantulannya diterima oleh antena penerima. Antena penerima mengirimkan sinyal ke recorder. Komponen utama untuk di pertimbangkan dalam memperoleh data GPR adalah jenis transmisi dan antena penerima yang menggunakan cakupan frekuensi yang tersedia untuk pulsa elektromagnetik. Sinyal atau gelombang yang dipancarkan akan segera dipantulkan kembali setelah menempuh two-way traval time tertentu, hasil-nya akan terekam pada alat grafik recorder yaitu radargram yang berbentuk penampang yang menerus, konfigurasi inilah yang merupakan cerminan per-bedaan litologi dari reflektor di bawah permukaan.

Terdapat tiga model untuk memperoleh data penyelidikan GPR yakni :a. Reflection Profiling (antena monostatik maupun bistatik),

Cara ini dilakukan dengan membawa antena bergerak secara simultan di atas permukaan tanah dimana nantinya hasil tampilan pada radargram akan merupakan kumpulan dari tiap-tiap pengamatan. Cara ini serupa dengan cara countinous seismik reflection profiling pada metode seis-mik. Kedalaman target atau reflektor dapat diketahui jika cepat rambat gelombang diketahui.

b. Wide Angel Reflection and Refraction (WARR)Cara WARR sounding ini dilakukan dengan meletakkan sumber pe-

Ekplorasi Georadar

41

mancar atau transmitter pada suatu posisi yang tetap, sedangkan re-ceiver dipindah-pindah sepanjang lintasan penyelidikan (Gambar 4.3.). Cara ini umumnya digunakan untuk reflektor yang relatif datar atau memiliki kemiringan yang rendah. Tetapi asumsi bahwa reflek-tor cenderung datar adalah tidak selalu benar, maka untuk mengatasi kelemahan ini digunakan cara CMP, yang hanya sedikit berbeda dengan cara WARR, pada CMP sounding, kedua antena bergerak menjauhi satu sama lainnya dengan titik tengah pada titik yang tetap, kedua cara ini merupakan cara yang paling umum digunakan.

Gambar 4.3. Pengambilan Data GPR dengan Model WARR

c. Transilluminasi atau disebut juga Radar TomografiCara ini dilakukan dengan menempatkan transmitter dan receiver pada posisi yang berlawanan. Sebagai contoh jika transmitter diletak-kan pada lubang bor maka receiver diletakkan pada lubang bor lainnya. cara ini umumnya digunakan pada kasus non-destructive testing (NDT) dengan menggunakan frekuensi antena yang tinggi, sekitar 900 Mhz.


42

iv. pengolahan dan interpretasi Data Gpr

pengolahan Data GprA.

Pada banyak kasus, survei GPR dengan prosesing yang sangat minim mungkin saja dapat dipakai hasilnya. Dalam kasus ini, penyesuaian yang perlu untuk dibuat adalah konversi data ke suatu penggunaan format digital, melakukan penyesuaian penguatan data, dan menentukan kedalaman setiap reflektor di bawah permukaan. Berikut adalah langkah yang diperlukan untuk memproses data survei GPR:

konversi data ke penggunaan format digitala. Pada kebanyakan unit GPR, data secara otomatis direkam dalam for-mat digital atau data unit GPR yang diperoleh dimasukan ke kom-puter dan diproses dengan perangkat lunak.

penghilangan atau minimalisasi gelombang b. direct dan gelom-bang udara dari data. Seringkali, ada amplitudo refleksi yang besar pada batas antara per-mukaan udara dan tanah seketika di bawah antena GPR.

Gambar 4.1 Gelombang direct dan gelombang udara

Ekplorasi Georadar

43

Kontras yang tinggi antara daya konduktivitas udara dan tanah dapat menciptakan gelombang direct dan gelombang udara yang dapat meng-aburkan refleksi dari objek penting di bawah permukaan. Gelombang

direct dan gelombang udara ini dapat dihilangkan dengan komputasi waktu tempuh dan panjang gelombang, kemudian dengan mengurangkan gelombangteoritis sepanjang lebar panjang gelombang dari gelombang aslinya pada setiap trace GPR.

penyesuaian amplitudo pada datac. .Dalam banyak kasus baterei unit GPR dapat melemah saat survei masih berlangsung. Ini menghasilkan trace GPR dengan aplitudo refleksi yang semakin lemah. Menentukan waktu habisnya baterei dari waktu ke wak-tu, kemudian mangalikan masing-masing trace dengan suatu konstanta untuk memperbaiki pengurangan tadi dapat mengkoreksi masalah ini.

penyesuaian penguatan pada datad. .Selama sinyal transmisi dari unit GPR menembus tanah, terjadi atenu-asi terhadap trace GPR. Atenuasi itu dapat dikoreksi dengan melakukan penyesuaian penguatan pada setiap trace. Ada beberapa persamaan untuk komputasi penyesuaian penguatan. Dalam satu model, masing-masing nilai data pada keseluruhan jejak dikalikan dengan suatu faktor yang ber-hubungan dengan kedalaman sinyal.

penyesuaian statise. .Penyesuaian ini menghilangkan efek yang disebabkan oleh perubahan elevasi dan peningkatan antena GPR.

Filtering f. data. Tujuan dari filtering adalah menghilangkan noise background yang tidak


44

diinginkan. Untuk menghilangkan noise yang tidak diinginkan ini, data trace time-domain dikonversi dalam bentuk domain frekuensi dengan menggunakan transformasi Fourier. Frekuensi yang diinginkan disaring, dan trace dikonversi kembali menjadi domain time dengan menggunakan invers transformasi Fourier.

Velocity g. analisis. Velocity analisis melibatkan penentuan kecepatan gelombang pada mate-rial bawah permukaan, kemudian mengubah travel time ke kedalaman. dengan pengujian konstanta dielektrik relatif, lalu kedalaman tiap reflek-si di bawah permukaan ditentukan dari persamaan :

dr : kedalaman reflektorv : cepat rambat energi elektromagnet pada materialt : waktu tempuh ke reflektor dalam two-way travel time

migrasi. h. Migrasi adalah suatu prosedur untuk mengubah permukaan yang telah terekam dalam data GPR ke data dengan lokasi heterogenetis bawah per-mukaan pada posisi yang benar.

visUaLisasi DaTa GprAda tiga metode dalam memvisualisasi data GPR, antara lain : Ascan ada-

lah penyajian 1D single profil GPR (trace), B-scan adalah penyajian 2D 3 rangkaian trace GPR, dan C-scan adalah penyajian 3D rangkaian trace 2D [1], seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Ekplorasi Georadar

45

Gambar 4.2 Visualisasi Data GPR

interpretasi Data GprB.

Pekerjaan akhir dalam penyelidikan geofisika adalah menerjemahkan data-data sinyal yang telah diperoleh dari akuisisi untuk kemudian diplot kedalam suatu bentuk konfigurasi agar dapat dibaca dan diambil kesimpulan, pekerjaan ini adalah interpretasi. Beberapa hal yang lazim diperhatikan dalam penginter-pretasian adalah :

Interpretasi grafika. Kecepatan gelombang dapat diketahui dengan berasumsi pada suatu

konstanta dielektrik relative yang mendekati atau sesuai dengan nilai ma-terial yang diselidiki, dengan cara demikian two-way travel time (TWT) dapat diterjemahkan menjadi kedalaman, dan jika ditambahkan dengan pengidentifikasian sinyal pantulan dari target (refleksi), maka peta TWT dapat dihasilkan guna menunjukkan kedalaman, ketebalan, perlapisan, dll. Dari sini dapat diketahui nilai sebenarnya dari kecepatan gelombang.


46

Analisa kuantitatifb. Dengan menggunakan beberapa analisa, kedalaman interpretasi sin-

yal juga kedalaman target atau reflektor dapat dideterminasi tergantung kepada cukup tidaknya nilai yang diketahui dari analisa kecepatan juga variasi konstanta dielektrik relatif material yang dilewati, juga kepada analisa amplitude dan koefisian refleksi.

Kegagalan interpretasic. Dua hal yang paling sering ditemui dan dianggap sebagai kelemahan

dalam interpretasi radar adalah tidak mampu mengindentifikasi permu-kaan tanah dan misi identifikasi strata hitam-putih pada radargram. Hal ini dapat disebabkan oleh perlakuan yang dialami oleh sinyal selama menem-puh perjalanan melewati medium.

v. aplikasi metode Gpr

Aplikasi GPR dapat digunakan untuk survey benda-benda yang terpendam di tempat yang dangkal, tempat yang dalam, dan pemeriksaan beton. GPR ini dapat digunakan untuk pencirian geologi dangkal, mencari lokasi pipa, tank, drum, pencitraan beton, studi arkeologi, dan lain-lain.

pencirian Geologi Bawah permukaan Dangkala. Dalam penelitiannya Bares, M. Dan Haeni, F.P. (1991) mempelajari kondisi geologi bawah permukaan dengan menggunakan antena 80-MHz, mereka memperoleh resolusi dekat permukaan (resolusi= pan-jang gelombang / 2) 1-2 feet dengan suatu antena . Data survey GPR nya memerlukan pengolahan data yang sangat kecil. Setelah melaku-kan survey GPR, lalu menggunakan lampiran-1 untuk menginterpre-tasikan data. Penafsirannya kemudian dibandingkan dengan penafsir-an dari log borehole bawah permukaan. Penelitian ini menghasilkan

Ekplorasi Georadar

47

kesimpulan sebagai berikut ini:Profil GPR bawah permukaan berkualitas tinggi dapat diper-i. oleh dengan sedikit prosesing data atau tanpa prosesing.Penetrasi kedalaman survey GPR berkisar antara 20 sampai 70 ii. feet, bergantung pada tipe sedimen bawah permukaan.Kesalahan dalam analisis log borehole, estimasi kecepatan ra-iii. dar yang salah, resolusi GPR yang buruk, interferensi antar re-flektor GPR, dan faktor lainnya dapat mengakibatkan korelasi yang buruk antara karakterisasi GPR dan log borehole.Kebanyakan, GPR adalah metode yang cepat, ekonomis dalam iv. mencirikan litologi (tipe sedimen dan struktur) bawah permu-kaan. Keakuratan GPR berkurang pada deposit berkonduktifi-tas tinggi, seperti deposit saturated clay.

penentuan kondisi Geohidrologib. Dalam studi yang dilakukan oleh Benson, A.K. (1995), ia bisa menginter-pretasikan kedalaman muka air tanah dari pengukuran GPR. Dalam studi di mana muka air tanah telah ditemukan pada suatu kedalaman layak, ada suatu refleksi yang jelas di lokasi muka air tanah tersebut. Dalam kasus ini, kedalaman muka air tanah mudah untuk ditentukan.

pelacakan situs purbakala (arkeologi)c. Situs Kerajaan Majapahit di Kecamatan Trowulan, Kabu-

paten Mojokerto, Jawa Timur, mungkin akan terlindungi dari upaya okupasi peruntukan lain dan penjarahan bila ada up-aya pemetaan kawasan itu dengan menggunakan georadar. Saat ini, dunia arkeologi di Indonesia masih diguncang oleh perusakan situs peninggalan Kerajaan Majapahit di Trowulan. Situs ini menarik per-hatian dengan dilaksanakannya pembangunan Pusat Informasi Trowulan (PIM) di atas lokasi bekas kerajaan tersebut. Dari kacamata sains dan


48

teknologi, kerusakan sebagian dari situs Majapahit di Trowulan adalah akibat dari belum dikembangkannya ilmu geofisika pada bidang arke-ologi. ”Pemetaan arkeologi bawah tanah yang merupakan perpaduan antara geofisika dan arkeologi nyaris tak tersentuh di Indonesia, antara lain karena dianggap kurang mempunyai nilai ekonomis,” ujar Anggoro Sri Widodo, geofisikawan lulusan S-2 ITB. Karena adanya kesamaan teori, konsep, metode interpretasi antara geofisika migas dan geofisika-arkeologi, tidak sulit memetakan situs Majapahit di Trowulan yang telah terpendam.

Sementara itu, Djoko Nugroho, mengungkapkan, aplikasi georadar telah dilakukan dalam pencarian bekas Kerajaan Sumbawa yang terpen-dam akibat letusan Gunung Tambora di pulau di Nusa Tenggara Barat. Pencarian melibatkan peneliti ITB ini berhasil menemukan lokasi situs kerajaan tersebut. BPPT pun juga pernah menggunakan georadar untuk pendeteksi keberadaan situs purba di kota Pagar Alam di Desa Rimba Candi, Sumatera Selatan, yang terkubur akibat letusan Gunung Dempo. Situs itu merupakan peninggalan peradaban megalitikum.

penentuan kedalaman pondasi Gedungd. Radar pada prinsipnya berkaitan dengan metode refleksi seismik.

Sebuah pemancar (TX) memancarkan sinyal di daerah penyelidikan . Sinyal terpantul dideteksi dan direkam oleh penerima (Rx). Tidak seperti metode seismik, instrumen radar menggunakan gelombang elektromag-netik, bukan gelombang akustik. EM-gelombang tidak menembus seda-lam gelombang suara tetapi akan menghasilkan resolusi yang jauh lebih tinggi. Sasaran dengan impedansi listrik berbeda dengan media sekitarnya akan dideteksi dan dicatat. Instrumen radar permukaan sebagian besar di-gunakan untuk mendeteksi dan melokalisasi target logam dan nonlogam untuk perkiraan kedalaman 30m.

Ekplorasi Georadar

49

The RAMAC / GPR secara kontinyu memancarkan sinyal ke media penyelidikan. Jumlah scan per satuan panjang waktu ditetapkan dalam perangkat lunak. Biasanya, akuisisi yang dibuat dalam profil di atas per-mukaan media dapat sekaligus dilihat pada komputer laptop untuk men-gendalikan pengukuran.

Lateral dan vertikal resolusi hasil bervariasi antara 0,01-1,0 meter, ter-gantung pada pilihan dari frekuensi antena. Antena frekuensi yang lebih tinggi memberikan resolusi yang lebih tinggi tapi kurang penetrasi, dan sebaliknya. Hiperbolik permukaan refleksi dari titik reflektor.

Secara umum peralatan georadar terdiri dari dua komponen utama yaitu peralatan pemancar gelombang radar (transmitter) dan peralatan penerima pantulan / refleksi gelombang radar (tranceiver). Sistem yang digunakan adalah merupakan sistem aktif dimana dilakukan ‘penemba-kan’ pulsa-pulsa gelombang elektromagnetik (pada interval gelombang radar) untuk kemudian dilakukan perekaman intensitas gelombang radar yang berhasil dipantulkan kembali. Pengukuran dan perekaman terdapat selisih waktu (Δt), ini kemudian akan membentuk suatu pola penampang gelombang radar yang khas untuk tiap interval meter kedalamannya. Pola-pola refleksi ini mencerminkan perbedaan nilai dielektrik massa / benda² terhadap gelombang radar yang mengenainya. Kedalaman pengu-kuran dapat disesuaikan dengan tujuan kegiatannya yaitu dengan meng-atur frekuensi gelombang radar yang digunakan.


50

i. pendahuluan

Metode VLF-EM merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menggambarkan rapat arus induksi yang terdapat di bawah permukaan bumi. Metode ini pertamakali diperkenalkan oleh Ronka pada tahun 1971. Metoda ini memanfaatkan gelombang elektromagnetik dengan frekwensi 5-30 kHz. Metode ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang dibangkit-kan pemancar-pemancar gelombang radio VLF berdaya besar yang dioperasi-kan untuk kepentingan militer, terutama untuk berkomunikasi dengan kapal selam.

a. prinsip kerja

Medan magnetik dan medan listrik yang dibangkitkannya disebut seba-gai medan primer. Medan primer membangkitkan medan sekunder sebagai akibat adanya arus induksi yang mengalir pada benda-benda konduktor di dalam tanah. Medan sekunder yang timbul bergantung pada sifat-sifat me-dan primer, sifat listrik benda-benda di dalam tanah dan medium sekitarnya, serta bentuk dan posisi benda-benda tersebut. Pada daerah pengamatan VLF dilakukan pengukuran terhadap resultan medan primer dan medan sekunder, dimana perubahan resultan kedua medan tersebut tergantung pada perubahan

3 METODE VERy LOw FREqUENcy (VLF)

Eksplorasi Very Low Frequency

51

medan sekunder. Sehingga bentuk, posisi, dan sifat listrik benda-benda di bawah daerah pengamatan dapat diperkirakan. Metode VLF ini secara umum digunakan untuk penelitian geologi yang bersifat dangkal.

Gambar 1.1. Prinsip Kerja Metode VLF

Untuk metode VLF ada dua mode yaitu mode tilt angle dengan parameter yang dipakai adalah sudut tilt dan parameter resistivitas sedangkan mode re-sistivitas dengan parameter tahanan jenis medium dan sudut fase medium.

Komponen yang diukur dalam VLF adalah tilt angle α yaitu sudut utama polarisasi ellip dari horizontal (dalam derajat atau persen), dan eliptisitas Ɛ adalah perbandingan antara sumbu kecil terhadap sumbu besarnya (dalam persen). Tilt angle α dan eliptisitas Ɛ, berkaitan dengan komponen medan magnetik horizontal, vertikal dan fasanya Secara matematis dapat diperlihat-kan bahwa tilt angle α mirip dengan bagian in phase (komponen real) dari komponen vertikal dan eliptisitas Ɛ mirip dengan bagian quadrature (kom-ponen imaginer) dari komponen vertikal. Kedua parameter tersebut diukur dalam prosentase terhadap medan primer horizontal

Harga rapat arus terhadap kedalaman dapat ditentukan dengan menggu-nakan filter dari Karous dan Hjelt (1983). Untuk dapat memperkirakan harga resistivitas dan fasanya, maka harus diketahui hubungan dari medan listrik Ex dan medan magnetik Hy dan resistivitas semu ρa. Hubungan ini biasa ditulis-kan dalam bentuk dibawah ini :


52

dimana:ρa = Resistivitas semu µ = µo = Permeabilitas magnetik di ruang hampa z = Frekuensi sudut = 4πf

B. parameTer eLekTromaGneT vLf Adapun parameter elektromagnet VLF yang penting adalah :a. Pemancar

Pemancar ini mulai dibangun sejak perang dunia I, digunakan untuk ko-munikasi jarak jauh karena kemampuannya untuk komunikasi gelombal dengan pelemahan yang sangat kecil pada gelombang bumi ionesfer. Penetrasinya cukup efektif hingga dapat menembus laut dalam.

b. Pengaruh AtmosferSumber noise yang utama adalah radiasi medan elektromagnetik aki-

bat kilat atmosfer baik di tempat dekat atau jauh dari lokasi pengukuran. Pada frekuensi VLF radiasi medan ini cukup dapat melemahkan sinyal yang dipancarkan oleh pemancar. Daerah yang cukup banyak badai tersebut adalah Amerika tengah dan Asia tenggara termasuk Indonesia.

Noise kedua adalah variasi diurnal medan elektromagnetik bumi di-mana terjadi pergerakan badai dari arah timur ke barat yang terjadi mu-lai siang hingga sore hampir malam.

c. Rambatan Gelombang ElektromagnetikPada elektromagnetik VLF dengan frekuensi <100 KHz, arus pergeseran akan lebih kecil dari arus konduksi karena permitivitas dieletrik batuan


53

rata-rata cukup kecil dan konduktivitas target biasanya > 10-2 S/m. hal ini menunjukkan efek medan akibat arus konduksi memegang peranan penting ketika terjadi perumbahan konduktivitas batuan.

d. Pelemahan (Atenuasi) MedanPelemahan medan ini mempengaruhi kedalaman. Kedalaman pada saat amplitudo menjadi 1/e (kira-kira 37%) dikenal sebagai skin depth atau kedalaman kulit. Kedalaman ini dalam metode elektromagnetik disebut sebagai kedalaman penetrasi gelombang, yaitu:

kedalaman =

dimana ρ adalah resistivitas dalam ohm-meter, dan f adalah frekuensi.

ii. peralatan metode vLf

Peralatan yang digunakan daam pengambilan data metode VLF adalah se-bagai berikut :

Alat VLF-EMa. Aki charger 12 V 2,2 Ab. GPSc. Kompasd. Peralatan pendukung lainnya.e.

Peralatan utama yang diperlukaan adalan alat untuk menangkap sinyal VLF Elektromagnetik. Ada berbagai jenis alat untuk menangkap sinyal VLF-EM ini. Jenis yang sering digunakan dalam akuisisi adalah vLf-em envi sCinTreX.


54

Gambar 2.1. Alat Ukur VLF-EM - I

Gambar 2.2. Alat Ukur VLF-EM – II


55

iii. akuisisi Data vLf

Untuk memperoleh data VLF, yang pertama harus disiapkan adalah me-nyiapkan peralatan dan menentukan lokasi penelitian yang akan diambil data VLF-nya. Setelah itu proses akuisisi dilakukan sebagai berikut :

Data lapangan diambil menggunakan T-VLF IRIS instrumen dan the-

odolit atau GPS untuk menentukan titik ukur.Sumber gelombang EM frekuensi sangat rendah dari stasiun peman-

car gelombang. Contohnya andalah VLF NWC Australia, dimana sta-siun ini memiliki daya pancar yang mencakup hampir seluruh wilayah Indonesia.Lintasan survei harus memanjang dengan spasi untuk setiap stasiun.

Lintasan yang dibuat diperkirakan memotong daerah anomali. Arah pengukuran harus tegak lurus dengan pemancar (Australia) atau menghadap kepemancar.Pengambilan data VLF menggunakan alat penangkap gelombang.

Akuisisi data dari masing-masing titik pengukuran dilakukan da-

lam dua posisi, duduk dan berdiri.

Gambar 3.1. Contoh Desain Lintasan Survei


56

Gambar 3.2. Foto Akuisisi Data VLF

iv. pengolahan Data dan interpretasi Data vLf

pengolahan Data vLfA.

Data yang telah terambil meliputi data elektromagnetik yang didapatkan dalam pengukuran. Data pengukuran tersebut merupakan superposisi antara sinyal yang berasal dari anomali dan gangguan (noise) dari struktur lokal yang tidak diharapkan. Pengolahan data dalam metode Very Low Frequency Elektro-magnetic (VLF-EM) dapat digambarkan dengan diagram alir pada gambar 4.1.

Terdapat empat jenis koreksi dalam pengolahan data VLF-EM, yaitu :Koreksi 1. Moving Average FilterDengan asumsi gelombang yang diterima oleh VLF-EM adalah frekuensi rendah dan noise eksternal juga mempengaruhi penguku-ran, maka filter moving average digunakan untuk menghilangkan noise frekuensi tinggi. Oleh karena itu, sinyal yang disaring benar-benar merupakan anomali bahan konduktif di bawah permukaan.


57

Gambar 4.1. Diagram Alir Pengolahan Data VLF

Gambar 4.2. Contoh hasil koreksi Moving Average Filter


58

2. Filter FraserDengan menggunakan filter ini, titik potong dari anomali menjadi op-

timal (mencapai puncaknya), maka hasil filter ini akan membuat proses analisis lebih mudah. Filter Fraser diaplikasikan untuk setiap lintasan den-gan menempatkan lokasi pengukuran pada (x, y) dan anomali di (z), kar-ena itu kontur dapat dibuat. Kontur menunjukkan anomali tersebar di suatu daerah.

Gambar 4.3. Contoh hasil Filter Fraser

Interpretasi menggunakan data sebelum filter Fraser akan sulit, karena kesulitan untuk menentukan titik perubahan yang tidak terfokus pada satu titik, selain itu, jika daerah tersebut memiliki banyak bahan konduktif, titik perubahan akan lebih sulit untuk ditentukan. Setelah dilakukan filter Fraser anomali menjadi lebih jelas. Namun untuk mendapatkan hasil interpretasi yang lebih baik dapat dibantu menggunakan data lain seperti (quadrature, titlt-angle, atau total-field).


59

3. Filter Karous-HjeltInterpretasi kualitatif VLF-EM dapat dilakukan dengan menggunakan

filter Karous- Hjelt. Penerapan hasil filter ini berupa distribusi kerapatan arus yang dapat memberi informasi mengenai daerah konduktif.

Gambar 4.4. gambar Hasil Filter Kaorus-Hjelt4. Tilt Angel

Tilt angle α yaitu sudut utama polarisasi ellip dari horizontal (dalam de-rajat atau persen), dan eliptisitas Ɛ adalah perbandingan antara sumbu ke-cil terhadap sumbu besarnya (dalam persen). Tilt angle α dan eliptisitas Ɛ, berkaitan dengan komponen medan magnetik horizontal, vertikal dan fasanya Secara matematis dapat diperlihatkan bahwa tilt angle α mirip dengan bagian in phase (komponen real) dari komponen vertikal dan elip-tisitas Ɛ mirip dengan bagian quadrature (komponen imaginer) dari kom-ponen vertikal.

interpretasi Data vLfB.

Setelah dilakukan pengolahan data hingga dilakukan berbagai filter-filter yang diperlukan makan hasil yang didapatkan berupa grafik frekuensi pengu-


60

kuran atau dalam bentuk kontur/citra 2D untuk dapat dilakukan interpretasi setelah itu. Dalam melakukan interpretasi data VLF dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

Interpretasi dari Derivatif Fraser 1. Interpretasi yang dilakukan dari hasil derivative koreksi Fraser Filter.Interpretasi Perkiraan Langsung 2. Interpretasi yang dapat dlakukan dengan memperkirakan langsung dari hasil pengukuran yang telah didapatkan. Interpretasi cara ini da-pat dikatakan tidak akurat karena masih banyak noise yang belum dikoreksi pada data yang telah didapat.Interpretasi dengan Filter Linier karous hjelt3. Interpretasi yang dilakukan dengan melihat hasil filter Linier karous hjelt. Hasil yang didapatkan lebih baik dari sebelumnya karena telah dilakukan beberapa kali pemfilteran.Interpretasi terhadap data VLF dapat dilakukan dengan perangkat lunak4. Interpretasi yang dlakukan dengan perangkat lunak biasanya lebih mudah dan lebih akurat.

v. aplikasi metode vLf

Metode Very Low Frequency Elektromagnetic (VLF-EM) dapat diaplikasi-kan dalam berbagai kegunaan baik untuk terapan, keteknikan maupun untuk lingkungan. Beberapa kasus yang memanfaatkan metode VLF diantara adalah sebagai berikut.

High Resolution a. Deteksi reaktif patahan Dangkal dengan metode Geofisika, VLF-EM

VLF-EM adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menentukan struktur bawah permukaan bumi. Patahan adalah


61

proses pelapisan batuan bumi yang biasanya terisi dengan mineral atau rembesan dengan fluida konduktif yang menyebabkan perubahan konduktivitas. Patahan ini mempengaruhi perubahan parameter medan elektromagnetik. Penelitian ini menerapkan pengukuran variasi inter-val untuk memperoleh konduktivitas high resolution. Metode analisis Karous-Hjelt Filtering digunakan untuk menjelaskan respon metode VLF-EM tentang kondisi rekahan atau reaktif patahan yang muncul di desa Renokenongo, SIdoarjo. Hasilnya dapat diidentifikasi pola pa-tahan yang mengindikasikan reaktif patahan yang sangat signifikan. (Puguh Hiskiawan, 2009)

pemetaan sungai Bawah permukaan di Wilayah kars seropan b. Gunungkidul Menggunakan Metoda Geofisika VLF-EM-vGRAD

Telah dilakukan penelitian di daerah Seropan Semanu Gunung-kidul yang bertujuan mendapatkan respon VLF-EM-vGrad akibat sungai bawah permukaan dari pemodelan. Melakukan interpretasi dari data VLF-EM-vGrad (in-phase, quadrature, tilt, dan total field) untuk pemetaan aliran sungai bawah permukaan di daerah kars Seropan Gu-nungkidul yang diinterpretasi secara kualitatif dan kuantitatif.

Pengukuran dilakukan pada taggal 14 – 21 bulan Agustus 2009. Pemrosesan data menggunakan bahasa komputasi MATLAB 7.0.3 dan Inv2DVLF (Bahri, 2008). Hasil dari penelitian ini adalah nilai Fraser VLF-EM-vGrad akan bernilai positif untuk data : in-phase, total field, dan tilt-angle, dan akan bernilai negatif untuk data quadrature, sungai bawah permukaan Seropan, menyebar dari utara ke selatan dan terdiri dari beberapa sungai bawah permukaan dengan kedalaman berkisar 40-200 meter.

Data gradien in-phase dan tilt-angle dapat memetakan lokasi sun-gai bawah permukaan secara horisontal. Hasil inversi dari program


62

inv2DVLF dapat digunakan untuk menentukan posisi sungai bawah permukaan secara kuantitatif. (Bahri, 2009)

penggunaan metode very Low frequency (vLf) untuk pemetaan c. penyebaran kontaminan di Tpa pasir impun, kota Bandung

Dalam metoda Very Low Frequency (VLF), medan primer yang dipancarkan dengan frekuensi sangat rendah (15-30 kHz) ketika men-genai benda konduktif akan membangkitkan medan sekunder, resultan dari medan primer dan medan sekunder ini yang diterima oleh alat VLF, dan besarnya resultan ini tergantung dari medan sekunder. Iden-tifikasi adanya pencemaran di lokasi TPA ditandai tingginya harga Daya Hantar Listrik (DHL) dan Padatan Terlarut Total (TDS), dan ren-dahnya harga resistivitas semu. (Sumargana, 2010)

Eksplorasi Magnetotellurik

63

i. pendahuluan

Survey geofisika dimaksudkan untuk memperoleh informasi mengenai dis-tribusi parameter fisik bawah permukaan seperti kecepatan gelombang elastik, rapat massa, kemagnetan, kelistrikan dan lain-lain. Dalam survey geofisika menggunakan metoda elektromagnetik (EM) sifat fisik yang relevan adalah konduktivitas atau resistivitas (tahanan-jenis) batuan.Beberapa studi menun-jukkan adanya kaitan erat antara tahanan-jenis dengan porositas, kandungan fluida (air atau gas) dan temperatur formasi batuan. Pengaruh masing-masing-faktor tersebut terhadap tahanan-jenis formasi batuan sangat kompleks karena dapat salingtumpang-tindih (overlap).

Metoda magnetotellurik (MT) merupakan salah satu metode eksplorasi geofisika yang memanfaatkan medan elektromagnetik alam. Medan EM terse-but ditimbulkan oleh berbagai proses fisik yang cukup kompleks sehingga spektrum frekuensinya sangat lebar (10-5 Hz – 104Hz).

Kebergantungan fenomena listrik - magnet terhadap sifat kelistrikan teru-tama konduktivitas medium (bumi) dapat dimanfaatkan untuk keperluan ek-splorasi menggunakan metoda MT. Hal ini dilakukan dengan mengukur se-cara simultan variasi medan listrik (e) dan medan magnet (H) sebagai fungsi waktu. Informasi mengenai konduktivitas medium yang terkandung dalam data MT dapat diperoleh dari penyelesaian persamaan Maxwell mengguna-

4 METODE MAGNETOTELLURIK


64

kan model-model yang relatif sederhana. Pada dekade 50-an untuk pertama kali hal tersebut dilakukan dan dibahas secara terpisah oleh Tikhonov (1950), Rikitake (1946), Price (1950), Kato dan Kikuchi (1950), Cagniard (1953) dan Wait (1954) yang kemudian menjadi dasar metoda MT. Dengan demikian me-toda ini masih relatif baru jika dibandingkan dengan metoda geofisika lain-nya.

a. sumber medan audio magnetotelurik

Gelombang elektromagnetik alam menyebar dalam arah vertikal di bumi karena perbedaan resistivitas antara udara dan bumi yang cukup besar. Sum-ber medan EM pada frekuensi yang cukup rendah (<1 Hz) berasal dari inter-aksi antara partikel yang dikeluarkan oleh matahari (solar plasma) dengan medan magnet bumi dan medan EM pada frekuensi tinggi (>1 Hz) berasal dari aktivitas kilat (Garcia dan Jones, 2002).

Pada permukaan matahari (korona) selalu terjadi letupan plasma yang se-bagian besar partikel yang dikeluarkannya adalah partikel hidrogen. Proses ionisasi di permukaan matahari menyebabkan hidrogen berubah menjadi plas-ma yang mengandung proton dan elektron. Plasma ini memiliki kecepatan rel-ative rendah bersifat acak dan berubah terhadap waktu yang dikenal sebagai angin matahari (solar wind). Apabila angin matahari berdekatan dengan med-an magnet bumi, maka muatan positif dan muatan negatif yang terdapat dalam plasma akan terpisah dengan arah yang berlawanan, sehingga menimbulkan arus listrik dan medan EM. Medan tersebut bersifat melawan medan magnet bumi yang mengakibatkan medan magnet di tempat tersebut berkurang secara tajam sehingga membentuk batas medan magnet bumi di atmosfer yang dis-ebut lapisan magnetopause yang merupakan batas terluar dari atmosfer bumi.

Medan EM yang dibawa oleh angin matahari akan terus menjalar sampai ke lapisan ionosfer dan kemudian terjadi interaksi dengan lapisan ionosfer.


65

Interaksi tersebut menyebabkan terjadinya gelombang EM yang mengalir di lapisan ionosfer tersebut.

Gelombang EM tersebut kemudian menjalar sampai ke permukaan bumi dengan sifat berfluktuasi terhadap waktu. Apabila medan EM tersebut men-embus permukaan bumi, maka akan berinteraksi dengan materialbumi yang dapat bersifat sebagai konduktor. Akibatnya akan timbul arus induksi seperti pada fenomena Biot-Savart. Arus induksi ini akan menginduksi kepermukaan bumi sehingga terjadi arus eddy yang dikenal sebagai arus tellurik.Arus tel-lurik inilah yang akan menjadi sumber medan listrik dipermukaan bumiyang akan digunakan pada metode MT. Skema terjadinya gelombang elektromag-netik frekuensi rendah terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 1.1 Struktur Medan Magnet Bumi

Sumber medan EM frekuensi tinggi (>1 Hz) berasal dari aktivitas mete-orologis berupa kilat. Kilat terjadi karena perbedaan potensial antara awan yang satu dengan awan yang lainnya atau antara awan dengan bumi. Proses terjadinya muatan pada awan disebabkan oleh pergerakan awan yang terus


66

menerus dan teratur. Selama pergerakannya awan akan berinteraksi dengan awan yang lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi awan (atas atau bawah) sedangkan muatan positif akan berkumpul pada salah satu sisi lainnya.

Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif dari awan ke bumi atau sebaliknyauntuk mencapai kesetimbangan. Kilat yang terjadi di suatu tempat akan menimbul-kan gelombang EM yang terperangkap diantara lapisan ionosfer dan bumi (wave guide) dan kemudian menjalar mengitari bumi.

Gambar 1.2 Proses Terjadinya Kilat

B. persamaan maxwell

Persamaan Maxwell merupakan sintesa hasil-hasil eksperimen (empiris) mengenai fenomena listrik - magnet yang didapatkan oleh Faraday, Ampere, Gauss, Coulomb disamping yang dilakukan oleh Maxwell sendiri. Penggu-naan persamaan tersebut dalam metoda MT telah banyak diuraikan dalam bu-ku-buku pengantar geofisika khususnya yang membahas metode EM (Keller & Frischknecht, 1966 ; Porstendorfer, 1975 ; Rokityansky, 1982 ; Kauffman


67

& Keller, 1981 ; 1985).Dalam bentuk diferensial, persamaan Maxwell dalam domain frekuensi

dapat dituliskansebagai berikut,

dimana e : medan listrik (Volt/m)B : fluks atau induksi magnetik (We ber/m2 atau Tesla)H : medan magnet (Ampere/m)j : rapat arus (Ampere/m2)D : perpindahan listrik (Coulomb/m2)q : rapat muatan listrik (Coulomb/m3)

Hubungan antara intensitas medan dengan fluks yang terjadi pada medium dinyatakan oleh persamaan berikut,

dimana µ : permeabilitas magnetik (Henry/m)ε : permitivitas listrik (Farad/m)σ : konduktivitas (Ohm-1/m atau Siemens/m)ρ : tahanan-jenis (Ohm.m)

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropik). Pada kondisi yang umum dijumpai dalam eksplorasi geofisika (frekuensi lebih rendah dari 104 Hz, medium bumi) suku yang mengandung ε (perpindahan listrik) da-pat diabaikan terhadap suku yang mengandung σ (konduksi listrik) karena


68

harga ωµσ >> ω2µε untuk µ = µ0 = 4π . 10-7 H/m. Pendekatan tersebut adalah aproksimasi keadaan kuasi-stasioner dimana waktu tempuh gelombang dia-baikan.

Eliminasi kebergantungan medan terhadap waktu seperti dilakukan untuk menyederhanakan persamaan, selain itu juga untuk lebih mengeksplisitkan aproksimasi keadaan kuasi-stasioner tersebut. Dengan demikian, didapatkan persamaan difusi,

∇2e = k 2e ∇2H = k 2Hdimana k = ± √(iω µ0σ) adalah bilangan gelombang.

C. impedansi BumiImpedansi Bumi Homogena.

Gelombang elektromagnetik yang merambat ke permukaan bumi diasumsikan bahwa permukaan bumi hanya mengabsorpsi gelombang elektromagnetik tersebut. Perambatan gelombang elektromagnetik di bawah permukaan bumi dapat diketahui dengan suatu model medium. Model bumi yang paling sederhana adalah medium homogen setengah ruang (half-space) dimana diskontinyuitas resistivitas hanya terdap-at pada batas udara dengan bumi. Pada medium homogen tidak ada variasi lateral medan listrik dan medan magnet serta gelombang EM dianggap sebagai gelombang bidang (plane wave) yang merambat se-cara vertikal. Sehingga dalam hal ini, setiap komponen horisontal me-dan listrik dan medan magnet hanya bervariasi terhadap kedalaman.Impedansi yang didefinisikan sebagai perbandingan antara komponen medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus dapat diper-oleh dari persamaan,


69

Berdasarkan persamaan tersebut, impedansi bumi homogen adalah suatu bilanganskalar kompleks yang merupakan fungsi tahanan-jenis me-dium dan frekuensi gelombang EM.Impedansi yang diperoleh dari dua pasangan komponen medan listrik dan medan magnet yang berbeda ber-harga sama mengingat simetri radial medium homogen. Untuk selanjutnya impedansi bumi homogen disebut impedansi intrinsik (ZI = Zxy = - Zyx).

Impedansi Bumi Berlapis Horisontalb. Pada umumnya bumi dianggap terdiri dari lapisan horisontal dengan

tiaplapisannya memiliki resistivitas yang berbeda (Gambar 2.3.). Dalam hal ini, parameter model adalah resistivitas dan ketebalan tiap lapisan, dengan lapisan terakhir berupa medium homogen. Perhitungan impedansi untuk medium berlapis sejajar diperoleh melalui rumus rekursif yang men-ghubungkan impedansi di permukaan dua lapisan yang berurutan.

Impedansi lapisan ke-j dinyatakan oleh persamaan:

Impedansi bumi berlapis horisontal dapat dianggap sebagai impedansi medium homogen dengan tahanan-jenis ekuivalen atau tahanan-jenis semu sehingga berdasarkan analogi, impedansi tersebut dapat dinyatakan sebagai tahanan-jenis dan fasa,

Dalam praktek, kurva sounding yang menyatakan variasi tahanan-jenis


70

medium sebagaifungsi kedalaman adalah kurva tahanan-jenis semu dan fasa sebagai fungsi periode.

Gambar 1.3. Model Lapisan Bumi dengan n Lapisan Horisontal

D. Tensor impedansi

Dalam pengukuran yang dilakukan pada metode MT, sensor yang dileta-kan berupa dua buah coil yang saling tegak lurus untuk mengukur medan magnet dan dua pasang porouspot yang saling tegak lurus untuk mengukur medan lisrik. Data MT berupa deret waktu (time series) komponen horizontal medan elektromagnetik (Ex, Ey, Hx, Hy) yang diukur pada permukaan bumi. Sinyal yang terekam mempunyai rentang frekuensi yang sangat lebar, yang berisi informasi mengenai variasi medan listrik dan magnetik terhadap waktu. Tujuan dari pengolahan data MT yaitu untuk mendapatkan fungsi transfer MT yang dinyatakan oleh tensor impedansi. Tensor impedansi merupakan hubun-gan antara medan listrik dan medan magnet dalam domain frekuensi. Dengan asumsi bahwa gelombang bidang (plane wave) merambat tegak lurus ke per-


71

mukaan bumi dan ditangkap oleh sensor, maka persamaan tensor impedansi (Z) dinyatakan dengan :

Atau jika dinyatakan dalam bentuk matriks:

(Berdichevsky dan Dmitriev, 2008)

Data pengukuran medan listrik dan magnetik selalu mengandung noise. Oleh karena itu, komponen medan listrik dan magnetik hasil pengukuran da-pat dituliskan sebagai penjumlahan antara medan alami dan noise. Noise dapat dihilangkan dengan menerapkan metode remote reference. Metode ini meli-batkan satu titik pengukuran tambahan yang letaknya relatif jauhdari titik pen-gukuran utama. Sensor yang digunakan pada titik ini hanya sensor magnetik. Metode ini didasarkan pada karakter medanmagnetik yang secara spasial tidak terlalu banyak bervariasi. Oleh karena itukarakter atau sinyal medan magnetik di titik pengukuran dan di titik referensirelatif identik, namun memiliki noise yang berbeda. Selain dengan metode ini penghilangan noise dapat dilakukan dengan analisis statistik robust processing yaitu teknik yang digunakan den-gan mendeteksipencilan luar (outliers), data yang memiliki nilai yang jauh berbeda dengan datakeseluruhan, secara iteratif diberikan pembobotan yang lebih kecil.


72

ii. peralatan metode magnetotellurik (mT)

Dalam penggunaan metode Magnetotellurik (MT) sumber yang digunakan merupakan sumber alam. Sehingga pada metode ini peralatan yang digunakan hanyalah alat penangkap gelombang elektromagnetik alat tersebut. Peralatan tersebut diantaranya adalah sebagai berikut :

alat ukur amT (1. Audio Magnetotelluric) atau magnetometerAlat ini untuk merekam komponen orthogonal medan listrik (Ex dan Ey) dan medan magnetik (Hx dan Hy) pada jangkauan frekuensi ter-tentu. Ada beberapa jenis alat ukur AMT yang sering digunakan, di-antaranya adalah Model JCr-103 (4-Channel) dan Model mTU-5a (5-channel system) produksi Phoenix Geophysics.koil induksi magnetik2. Koil induksi magnetic berfungsi sebagai sensor medan magnetik. Sen-sor ini dietakkan dipermukaan tanah.elektroda listrik atau 3. porouspotElektroda listrik atau porouspot berfungsi sebagai sensor medan listrik. Sensor ini ditancapkan dengan kedalaman sekitar 30 cm.Gps4. GPS digunakan untuk menentukan koordinat lokasi pengambilan data.kabel-kabel5. Kabel digunakan untuk menyambungkan bagian-bagian alat dengan sensor.Laptop atau komputer6. Laptop atau Komputer untuk memonitor data yang direkam alat ukur AMT.


73

Gambar 2.1. Peralatan MT type MTU 5A buatan Phoenix Geophysics, Ltd Canada

iii. akuisisi Data magnetotellurik

Pada dasarnya pengambilan data di daerah survey (data acquisition) MT dilakukan untuk mengetahui variasi medan EM terhadap waktu, yaitu dengan mengukur secara simultan komponen horisontal medan listrik (Ex , Ey) dan medan magnet (Hx , Hy). Sebagai pelengkap diukur pula komponen vertikal medan magnet (Hz). Oleh karena itu, alat ukur MT terdiri dari tiga sensor sin-yal magnetik (magnetometer) dan dua pasang sensor sinyal listrik (elektroda) beserta unit penerima yang berfungsi sebagai pengolah sinyal dan perekam data.

Sebelum melakukan akuisisi, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi sistem magnetometer dan ketiga koil magnetik. Kalibrasi dilakukan dalam kondisi sensor magnetik belum ditanam ke dalam tanah. Pada titik pusat pengukuran ditentukan empat titik dan dibuat garis semu dengan memakai patok pada tiap-tiap titik (Gambar 3.1). Garis semu tersebut membagi daerah pengukuran


74

menjadi empat kuadran, dimana sumbu x berimpit dengan arah utara dan se-latan; sumbu y berimpit dengan arah barat dan timur.

Gambar 3.1. Sketsa Instalasi Sensor-sensor Pengukuran MT di Lapangan

Setelah mempersiapkan segala peralatan dan mengkalibrasi peralatan yang diperlukan, langkah-langkah dalam pengambilan data yaitu sebagai berikut :

pemasangan sensor medan Listrik1. Pemasangan sensor medan listrik yaitu dengan menanam 4 buah po-rouspot di titik utara, selatan, barat dan timur dari titik pengukuran. Jarak antar tiap porouspot dari timur ke barat dan dari utara ke selatan biasanya adalah 80-100 meter tergantung kepada kondisi topografi daerah setempat. Penanaman porouspot dilakukan dengan menggali lubang sedalam kurang lebih 30 cm. Porouspot yang digunakan se-bagai sensor medan listrik ini sebaiknya dari jenis nonpolarizable porouspot Cu - CuSO4 dengan kestabilan yang tinggi terutama ter-hadap perubahan temperatur karena pengukuran data MT memerlu-kan waktu yang relatif lama dibanding dengan pengukuran potensial pada survey geolistrik tahanan-jenis. Elektroda jenis Pb - PbCl2 atau


75

Cd - CdCl2 jarang digunakan, disamping mahal juga dapat mence-mari lingkungan.

Gambar 3.2. Sensor Medan Listrik (Porouspot)

Pemasangan Sensor Magnetik2. Sensor medan magnetik berupa koil induksi magnetik ditanam

pada kuadran yang berbeda. Susunan letak sensor magnetik (Hx, Hy, Hz) pada masing-masing kuadran ditunjukan oleh gambar 2.5. Koil induksi magnetik ini mempunyai panjang 120-150 cm.

Kuadran I terletak pada sumbu garis semu yang berarah timur dan utara. Kuadran II terletak diantara arah barat dan selatan. Kuadran III terletak diantara arah selatan dan timur. Pemasangan koil magne-tik harus dilakukan secara hati-hati, karena koil ini sensitif terhadap cuaca, suhu, tekanan, dan benturan. Penanaman koil Hx umumnya ditanam pada kuadran II dengan posisi horizontal dan bagian yang tersambung dengan kabel menghadap ke selatan. Koil ini ditanam sedalam 30-50 cm, dan posisi koil harus tepat horizontal dengan arah utara-selatan.

Hal yang sama dilakukan pada koil Hy dan Hz tetapi berbeda


76

kuadrannya. Koil Hy berada pada kuadran IV dengan bagian yang ter-sambung kabel menghadap ke barat. Sedangkan untuk koil Hz sedikit berbeda dengan koil yang lainnya, karena koil ini mngukur komponen vertikal. Koil Hz ditanam dengan posisi vertikal pada kuadran I den-gan posisi bagian yang tersambung kabel berada di permukaan.

3. Pengaturan Konfigurasi AlatSetelah instalasi alat selesai, seluruh kabel (sensor magnetik dan

sensor medan listrik) dan GPS disambungkan dengan magnetometer dan laptop. Pengisian parameter data, konfigurasi sistem dan monitor-ing data selama akuisisi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak yang mendukung, misalnya MTU Host Software produk Phoe-nix Geophysics.

iv. pengolahan dan interpretasi Data mT

a. pengolahan Data magnetotellurik (mT)Data magnetotellurik yang didapatkan dari akuisisi di lapangan adalah

berupa seri waktu (time series). Adapun langkah-langkah dalam pengolahan data magnetotellurik (MT) adalah sebagai berikut :

Pra-pengolahan data1. Pada tahap ini, data mentah yang telah direkam mengalami pros-

es editing dan demultiplexing untuk menggabungkan data dari set-iap kanal yang sama (elektrik atau magnetik) untuk masing-masing jangkah frekuensi (LF, MF dan HF). Data tersebut adalah keluaran dari sensor elektrik dan magnetik yang masih berupa harga tegangan listrik terukur. Proses gain recovery ditujukan untuk mengembalikan


77

faktor perbesaran atau amplifikasi yang telah digunakan. Disamping itu, pada proses tersebut harga tegangan listrik terukur dikonversikan kedalam satuan yang biasa digunakan (mV/km untuk medan listrik dan nano Tesla atau gamma untuk medan magnet).

Pengolahan Data2. Seleksi data dalam domain waktu dapat dilakukan secara manual

(seleksi visual) maupun otomatis dengan menetapkan nilai minimal korelasi data yang dapat diterima. Korelasi yang dimaksud adalah ko-relasi silang (cross-correlation) antara medan listrik dan medan mag-net yang saling tegak-lurus. Hasilnya dalam bentuk seri waktu (time series) disimpan dalam file.

Pada tahap analisa spektral, transformasi seri waktu tiap kanal ke dalam domain frekuensi menghasilkan spektrum daya dan juga spek-trum silang (power- dan cross-spectra). Seleksi data dalam domain frekuensi didasarkan pada koherensinya.

Dalam domain frekuensi, hubungan antara komponen horisontal medan listrik dan medan magnet dinyatakan oleh persamaan berikut,

e = Z × Hdimana Z adalah tensor impedansi dengan elemen-elemen bilangan kompleks yang dapat pula dinyakan sebagai tahanan-jenis semu dan fasa. Disamping itu, antara medan magnet horisontal dan medan mag-net vertikal terdapat hubungan sebagai berikut :

Hz = T × Hdimana T adalah vektor induksi yang dapat digunakan untuk menghi-tung parameter yang dikenal sebagai tipper. Dari besaran impedansi dan tipper inilah dapat diperkirakan informasi mengenai distribusi


78

konduktivitas bawah permukaan berdasarkan hasil analisa tensor dan pemodelan.

Analisa Tensor3. Jika medium homogen atau berlapis horizontal (1-D) maka Zxx =

Zyy = 0 dan Zxy = -Zyx = Z, dimana Z adalah impedansi yang diper-oleh dari komponen horisontal medan listrik dan medan magnet yang saling tegak lurus. Dengan kata lain, hubungan antara komponen hor-isontal medan listrik dan medan magnet tidak lagi dinyatakan oleh suatu tensor melainkan suatu bilangan skalar kompleks.

Untuk medium 2-D dengan sumbu x atau sumbu y searah dengan jurus (strike) maka Zxx = Zyy = 0, namun Zxy ≠ -Zyx. Secara matematis, kita bisa menghitung tensor impedansi yang seolah-oleh diperoleh dengan sistem koordinat pengukuran lain melalui rotasi. Hal ini san-gat berguna karena arah jurus struktur tidak diketahui saat pengukuran dilakukan.

Jika sumbu x dalam sistem koordimat pengukuran searah dengan jurus maka elemen tensor hasil rotasi Zxy dan Zyx merupakan im-pedansi yang berkaitan dengan pengukuran medan listrik sejajar jurus atau TE-mode (Transverse Electric) dan tegak lurus jurus atau TM-mode (Transverse Magnetic).

Cara lain untuk menentukan arah kecenderungan struktur (trend) adalah dengan menggunakan diagram polar yang menggambarkan el-emen tensor impedansi sebagai fungsi rotasi θ. Berdasarkan asumsi bahwa impedansi medium 1-D merupakan besaran skalar yang tidak bergantung arah sistem koordinat pengukuran (invariant), maka dari tensor impedansi diturunkan parameter yang disebut invarian. Imped-ansi invarian sangat berguna untuk memperkirakan struktur secara garis besar jika medium tidak terlalu jauh menyimpang dari kondisi


79

1-D. Namun demikian, diperlukan kecermatan dan kehati-hatian da-lam interpretasi yang didasarkan atas hasil pemodelan 1-D dari im-pedansi atau tahanan-jenis semu invarian.

Prinsip estimasi arah kecenderungan struktur dengan rotasi dapat pula diterapkan pada tipper sehingga kita peroleh apa yang disebut sebagai tipper strike. Parameter-parameter lain untuk memperkirakan tingkat penyimpangan medium dari keadaan ideal 1-D atau 2-D ada-lah skew dan elliptisitas impedansi serta tipper skew.

B. pemodelan dan interpretasi Data magnetotellurik (mT)

Interpretasi kualitatif didasarkan pada penampang tahanan-jenis semu (pseudosection), peta tahanan-jenis semu pada beberapa periode, peta total conductance serta peta-peta yang menampakkan hasil analisa tensor seperti diagram polar, vektor induksi dan sebagainya. Interpretasi kuantitatif didasar-kan atas hasil pemodelan 1-D dan 2-D.

Pemodelan dimaksudkan untuk mengekstraksi informasi yang terkandung dalam data untuk memperkirakan distribusi tahanan-jenis bawah permukaan melalui model-model.

1. pemodelan 1-DModel 1-D merupakan model yang sederhana, dalam hal ini tahan-

an-jenis hanya bervariasi terhadap kedalaman. Parameter dalam model 1-D adalah tahanan-jenis dan ketebalan tiap lapisan. Model 1-D direp-resentasikan oleh model berlapis horisontal, yaitu model yang terdiri dari beberapa lapisan dimana tahanan-jenis pada setiap lapisannya ada-lah homogen. Hubungan antara data dan parameter model secara umum dapat dinyatakan oleh:

d = F (m)dengan d adalah vektor data, m adalah vektor model dan F(m) ada-


80

lah fungsi umum dari forward modeling yang diperoleh dengan metode finite difference.

Pemodelan menggunakan model 1-D hanya dapat diterapkan pada data yang memenuhi kriteria data 1-D. Namun demikian, dengan asum-si tertentu pemodelan 1-D dapat pula diterapkan pada data yang di-anggap mewakili kecenderungan lokal atau struktur secara garis besar, misalnya impedansi invarian dan impedansi dari TE-mode. Pemodelan 1-D menggunakan kurva sounding TE-mode didasarkan atas anggapan bahwa pengukuran medan listrik searah jurus tidak terlalu dipengaruhi oleh diskontinuitas lateral tegak lurus jurus.

Teknik forward modelling dilakukan dengan menghitung respons dari suatu model untuk dibandingkan dengan data impedansi (tahanan-jenis semu dan fasa) pengamatan. Dengan cara coba-coba (trial and er-ror) dapat diperoleh suatu model yang responsnya paling cocok dengan data, sehingga model tersebut dapat dianggap mewakili kondisi bawah permukaan. Teknik inverse modelling memungkinkan kita memperoleh parameter model langsung dari data.

2. pemodelan 2-D

Parameter model 2-D adalah nilai tahanan jenis dari tiap blok yang berdimensi lateral (x) dan dimensi vertikal (z). Algoritma non-linier conjugate gradient (NLCG) digunakan untuk memperoleh solusi yang meminimumkan fungsi objektif ψ, yang didefinisikan oleh:

dimana adalah bilangan positif sebagai bobot relatif antara kedua faktor yang diminimumkan, dan W adalah faktor smoothness berupa fungsi


81

kontinyu yang dapat dinyatakan sebagai turunan pertama atau turunan kedua. Metode NLCG digunakan untuk meminimumkan persamaan ψ sehimgga dihasilkan solusi:

Pemodelan inversi dengan algoritma NLCG yang dijelaskan oleh Rodi dan Mackie (2001) diaplikasikan pada program WinGlink.

3. metode inversi BostickMetoda inversi Bostick (Jones, 1983) merupakan cara yang cepat

dan mudah untuk memperkirakan variasi tahanan-jenis terhadap kedal-aman secara langsung dari kurva sounding tahanan-jenis semu. Metode ini diturunkan dari hubungan analitik antara tahananjenis, frekuensi dan kedalaman investigasi atau skin depth. Namun perlu diingat bahwa me-toda ini bersifat aproksimatif sehingga hanya dapat dilakukan sebagai usaha pemodelan dan interpretasi pada tahap pendahuluan. Dalam me-toda inversi kuadrat terkecil (least-square), model awal dimodifikasi secara iteratif hingga diperoleh model yang responsnya cocok dengan data.

Adanya aproksimasi atau linearisasi fungsi non-linier antara data dan parameter model menyebabkan metode tersebut sangat sensitif ter-hadap pemilihan model awal. Oleh karena itu model awal biasanya di-tentukan dari hasil pemodelan tak-langsung atau hasil inversi Bostick.

Kecenderungan terakhir menunjukkan bahwa metode inversi tidak hanya ditujukan untuk menentukan satu model saja melainkan sejumlah besar model yang memenuhi kriteria data (misalnya, metode Monte-Carlo). Estimasi statistik dari model-model yang diperoleh digunakan untuk menentukan solusi metoda inversi. Kecenderungan baru terse-


82

but terutama ditunjang dengan tersedianya komputer pribadi (PC) dan

workstations yang dilengkapi dengan processor berkecepatan tinggi.

v. aplikasi metode magnetotellurik

Magnetotellurik adalah salah satu metode geofisika pasif yang memanfaat-kan gelombang elektromagnetik alami sebagai sumbernya. Saat ini metode ini sudah banyak dilakukan terutama untuk eksplorasi geothermal, hidrologi, dan lain lain. Berikut adalah beberapa kasus penelitian yang menggunakan metode magnetotellurik (MT).

Identifikasi Sesar Menggunakan Metode Gravitasi dan Audio-Mag-1. netotelluric (amT) pada area Geothermal kamojang, Jawa Barat

Penelitian dengan menggunakan metode gravitasi dan Audio-Fre-quency Magnetotelluric (AMT) di daerah Kamojang, Jawa barat telah dilakukan pada tanggal 24-26 April 2009. Penelitian ini bertujuan un-tuk mengidentifikasi salah satu sesar yang ada di Lapangan Geothermal Kamojang. Sesar ini merupakan zona resapan untuk keluarnya aliran fluida panas yang ada di daerah sekitarnya. Didapatkan 24 titik amat gravitasi yang membentuk dua lintasan, dengan spasi antar titik 100 m dan spasi antar lintasan 300 m. Dari metode gravitasi dilakukan in-terpretasi kualitatif dengan melihat kontur anomali bouguer lengkap di bidang datar yang menunjukkan indikasi adanya suatu sesar turun dan dimodelkan dengan menggunakan software Grav2dc. Indikasi sesar turun tersebut turut didukung oleh adanya kontras resistivity bawah permukaan hasil dari analisis data Audio-frequency Magnetotelluric. (Zakaria, 2011)


83

magnetotelluric exploration of the sipoholon Geothermal field, 2. indonesia

Lapangan geothermal Sipoholon berlokasi di Provinsi Sumatera Utara, Indonesia. Lapangan geothermal ini dikarakteristikan dengan 15 mata air panas yang berada di basin terpisah tarutung dan tambahan 8 mata air panas diluar basin. Kesulitan utama dalam memahami kondisi geothermal adalah distribusi

tempelatur mata air panas, yang muncul secara acak, berdasarkan keberadaan 3 gunung api tidak aktif disekitar basin.

Disini kami melaporkan hasil pendahuluan dari dua percobaan MT yang dilakukan di Sipoholon, pada Desember 2010 dan Juli 2011. Kualitas data secara umum baik dengan pengecualian daerah dari area populasi graben, yang terganggu. Hasil pemodelan pendahuluan meng-indikasikan lapisan konduktivitas tinggi shallow di daerah grabem yang umumnya disebabkan oleh pengisian sedimen. Struktur konduktif yang lebih dalam muncul di timur graben. Selanjutnya pengolahan data dan pemodelan dibutuhkan untuk menentukan jika zona konduktivitas tinggi berhubungan dengan tudung lempung atau fluida hidrotermal. (Niasari, 2011)

moDeL sUB sisTem peTroLeUm BerDasarkan DaTa 3. GeoLoGi permUkaan Dan BaWaH permUkaan Den-Gan penDekaTan meToDe aUDio maGneToTeLUrik (amT): studi kasus Lapangan minyak Cipluk, kabupaten ken-dal, Jawa Tengah

Dalam sepuluh tahun terakhir produksi minyak Indonesia menurun secara konstan yang disebabkan oleh rendahnya kegiatan ekplorasi, selain itu juga disebabkan oleh kondisi lapangan minyak di Indonesia sebagian besar telah tua.


84

Salah satu lapangan minyak tua yang pernah berproduksi pada jaman belanda dengan kapsitas produksi 400 ton selama kurun waktu 1903 sid 1912 adalah lapangan minyak Cipluk. Lapangan minyak Cipluk yang merupakan bagian dari sub Cekungan Kendal telah terbukti sebagai lapangan lapangan minyak, namun hal yang berkaitan dengan sistem petroleum belum terungkap secara tuntas . Hal ini disebabkan oleh kon-disi tatanan geologinya yang komplek atau berada pada daerah yang terpatahkan dan terlipatkan ( thrust fold belt zone). Disamping itu be-lum adanya informasi geologi permukaan dan bawah permukaan yang baru. Melalui kegiatan riset yang didukung oleh program peningkatan kemampuan peneliti dan perekayasa tahun anggaran 2010 diharapkan dapat memberikan solusi masalah terse but di atas.

Tujuan penelitian adalah membuat model sub sistem petroleum lapangan minyak skala kecil Cipluk, Kendal Jawa tengah. Sasaran dari kegiatan ini terwujudnya informasi geologi permukaan informasi nilai tahanan jenis bawah permukaan. Sasaran akhir adalah gambaran model sub sistem petroleum daerah lapangan minyak Cipluk hasil kompilasi informasi geologi dan geofisika dan konsep baru sistem petroleum.

Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan tersebut adalah me-tode pengamatan dan pengukuran unsur -unsur geologi permukaan dan pengukuran geofisika dengan menggunakan metode audio magnetotel-lurik.

Hasil studi ini secara teknis akan memberikan pemahaman tentang kondisi struktur geologi bawah permukaan dalam sistem petroleum. Secara ekonomis, daerah yang telah terdeliniasi kemungkinan berpros-pek hidrokarbon dapat dipakai sebagai acuanl model untuk eksplorasi ditempat lain yang sama kondisi geologi dan tektoniknya dan secara khusus bermanfaat sebagai bahan pendidikan dan latihan bagi penye-lenggara diklat migas. (Handayani, 2010).

Ekplorasi CSAMT

85

i. pendahuluan

Secara umum pada metoda elektromagnetik, gelombang yang berasal dari sumber, jika sampai ke permukaan, maka sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ditransmisikan. Sedangkan gelombang yang ditransmisikan, jika mengenai anomaly (bahan konduktif) akan menimbulkan medan, dan medan ini yang kemudian dicatat oleh receiver. Karena ada sebagian gelombang yang dipantulkan, maka medan yang tercatat pada receiver adalah medan totalnya, yaitu medan primer yang berasal dari sumber dan medan sekunder yang beras-al dari induksi oleh anomali. Namun untuk kasus CSAMT efek medan primer tidak tercatat, karena sumber gelombangnya langsung diinjeksikan ke dalam bumi.

CSAMT (controlled-source audio-frequency magnetotellurics) adalah metode pendugaan dalam (sounding) elektromagnetik kawasan frekuensi yang menggunakan HED (horizontal electrical dipole) atau VMD (vertical magnetic dipole) sebagai sumber buatan. Kedua sumber tersebut terletak di permukaan bumi. Metode ini mirip metode magnetotelurik (MT) dan audio-frequency magnetotellurics (AMT) yang menggunakan sumber alami. Kedua jenis metode tersebut (yang bersumber buatan dan alami) dimasukkan dalam keluarga magnetotelurik. Metode CSAMT ini pada umumnya digunakan un-tuk pemetaan kondisi bawah tanah sedalam 2-3 km.

5 METODE cSAMT


86

A. sumber CsamT

Sumber CSAMT biasanya berupa dipol listrik HED (horizontal electrical dipole) atau VMD (vertical magnetic dipole) dengan panjang 1-2 km sebagai sumber buatan. Kedua sumber tersebut terletak di permukaan bumi. Lokasi sumber ideal paling sedikit 4 kali kedalaman kulit t . Kedalaman investigasi

kira-kira 2/t .Jika offset antara sumber dan penerima t4> . Resolusi lateral dikontrol

oleh panjang dipol listrik yang normalnya diantara 10-200m. Yang diukur da-lam metode CSAMT ini adalah komponen kuat medan magnet dan kuat me-dan listrik yang saling tegak lurus. Set-up survei CSAMT tensor diperlihatkan pada gambar 2.1. dibawah ini.

Gambar 1.1. Set-up survei CSAMT tensor

Ekplorasi CSAMT

87

B. prinsip Dasar metode CsamT

Medan elektromagnetik primer akan dipancarkan ke seluruh arah oleh di-pol listrik yang digroundkan. Pada saat medan elektromagnetik primer men-capai permukaan bumi di daerah lain, maka medan elektromagnetik akan menginduksi arus pada lapisan-lapisan bumi yang dianggap konduktor. Arus tersebut disebut sebagai arus telluric atau arus eddy. Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi ini akan menyebabkan timbulnya medan elektromagne-tik sekunder yang kemudian akan dipancarkan kembali ke seluruh arah sam-pai di permukaan bumi.

Dalam pengukuran medan sekunder inilah yang akan dicatat oleh receiver untuk memperoleh informasi tentang pengukuran lapisan di bawah permu-kaan bumi yang diukur. Informasi yang diperoleh adalah berupa impedansi gelombang elektromagnetik sekunder yang dihasilkan rapat arus telluric pada masing-masing lapisan. Setiap lapisan mempunyai harga konduktivitas yang berbeda-beda, sehingga medan elektromagnetik sekunder yang dihasilkan juga akan berbedabeda bergantung pada jenis lapisannya.

Kedalaman penetrasi dari metode CSAMT pada lingkungan yang konduk-tif kurang dari skin depth. Skin depth adalah jarak pelemahan gelombang elektromagnetik dalam medium homogen sehingga menjadi 1/e (~37%) dari amplitudo di permukaan. Dengan menggunakan pendekatan quasi-static dan mengasumsikan nilai permeabilitas μ = μ0 = 1,256 x 10-6 H/m, dan memasuk-kan frekuensi (ω = 2πf), maka diperoleh :

dengan δ = skin depth (m), ρ = resistivitas medium homogen (Ωm), ω merupakan frekuensi angular (Hz) dan f = frekuensi gelombang elektromag-netik (Hz).


88

Persamaan yang dipakai dalam penentuan resistivitas semu untuk bumi homogen isotropis adalah:

dimana:ρa = resistivitas semuf = frekuensiE/H = Impedansi Listrik

ii. peralatan metode CsamT

Metode Controlled Source Audio Magnetotelluric (CSAMT) metode pen-metode pen-dugaan dalam (sounding) elektromagnetik kawasan frekuensi yang meng-gunakan HED (horizontal electrical dipole) atau VMD (vertical magnetic dipole) sebagai sumber buatan. Metode ini menangkap gelombang elektroma-gnetik primer yang telah terinduksi kedalam bumi dan kemudian pantulannya ditangkap oleh sensor-sensornya.

Peralatan yang digunakan dalam metode CSAMT ini adalah sebagai berikut :Satu set 1. Stratagem versi 2671-01 REV.D atau versi 26716 Rev. D.Sumber daya , dapat berupa baterai atau aki2. Multi Channel Receiver3. Antena medan magnet4. Antena medan listrik5. Kabel6.

Ekplorasi CSAMT

89

Gambar 2.1. Peralatan Pengukuran Data CSAMT

iii. akuisisi Data CsamT

Akuisisi data di lapangan menggunakan peralatan CSAMT model Strata-gem 26716 Rev. D atau versi 26716 Rev. D. Alat ini digunakan untuk men-gukur intensitas medan listrik dan medan magnet dalam frekuensi tertentu. Sistem Stratagem terdiri dari dua komponen dasar yaitu penerima (receiver) dan pemancar (transmitter). Sumber daya untuk pemancar dibangkitkan dari baterei 12 volt. Sistem penerima standar dikonfigurasi untuk menerima data dalam jangkauan frekuensi dari 10 Hz sampai 92 kHz. Menentukan konfigu-rasi lintasan yang digunakan, setelah itu dilakukan pengukuran. Data yang didapat dari lapangan adalah resistivitas semu, beda fase, dan koherensi seba-gai fungsi frekuensi.

Terdapat 6 jenis pengukuran CSAMT, yaitu CSAMT tensor dengan sum-6 jenis pengukuran CSAMT, yaitu CSAMT tensor dengan sum-ber terpisah, CSAMT tensor dengan sumber pada sumbu simetri yang sama, tensor parsial CSAMT dengan sumber terpisah, CSAMT vektor, CSAMT ska-


90

lar dan CSAMT skalar. Jenis pengukuran tersebut dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 3.1. Skema Pemasangan Alat Ukur CSAMT

Ekplorasi CSAMT

91

Gambar 3.2. Definisi CSAMT tensor, vektor dan skalar (Zonge &Hughes, 1990)


92

iv. pengolahan Data dan interpretasi CsamT

pengolahan Data CsamTA.

Pengolahan data secara garis besar adalah sebagai berikut:1. Melakukan pengukuran komponen e dan H alam arah tegak lurus yang memiliki rentang frekuensi tertentu, 2. Melakukan analisis frekuensi (spektrum),3. Melakukan pemilihan sinyal-sinyal pengukuran pada spektrum

tertentu (yang kemudian dianggap mewakili kedalaman tertentu)4. Melakukan perhitungan nilai resistivitas berdasarkan nilai e dan H bersesuaian, 5. Melakukan perhitungan kedalaman oleh suatu frekuensi melalui perumusan skin depth dan6. Hasil akhir dalam nilai resistivitas untuk berbagai frekuensi (atau kedalaman) diplot sebagai nilai resistivitas terhadap kedalaman. Langkah-langkah tersebut kemudian diintegrasikan dengan algo ritma inversi Bostic, analisis koherensi, korelasi, dsb untuk mendapatkan hasil akhir yang lebih baik.

Koreksi dalam metode CSAMT adalah sebagai berikut :Source Effect1. Non-plane-wavea.

Muncul akibat adanya pemisahan secara terbatas, berdasarkan r, antara sumber dan titik sounding , yaitu far-field zone yang zona pengukurannya jauh dari sumber (r > 4δ), transition zone dekat dengan sumber (0.56 < r < 4δ ) , dan near-field zone yang sangat

Ekplorasi CSAMT

93

dekat dengan sumber (r < 0.5δ)Source overprint effectb. Terjadi ketika keadaan geologi di bawah sumber berbeda den-

gan keadaan geologi di bawah lokasi sounding. Efek ini biasanya jarang tejadi pada data far field, namun bisa terjadi juga pada zona transisi dan near-field.

2. Static EffectEfek statis ini disebabkan oleh adanya body yang berada di dekat

permukaan , terbatas , dan tidak homogen secara elektrik . Permasala-han ini dapat terlihat sebagai hasil persebaran muatan statis yang tera-kumulasi pada permukaan body .

3. Koreksi near-fieldKoreksi near-field, sehingga data CSAMT memiliki karakteristik

yang mirip dengan data MT. Teknik relatif sederhana untuk koreksi near-field effect dengan memotong data CSAMT sehingga hanya terda-pat data far-field. Generalisasi hasil untuk medium homogen terhadap data CSAMT yang benar. Untuk medium homogen, resistivitas semu dan data near-field yang merepresentasikan resistivitas sebenrnya dari medium dapat dikalkulasi.

interpretasi Data CsamTB.

Hasil akhir pengukuran berupa sebaran nilai resistivitas terhadap kedalaman kemudian ditafsirkan sebagai penampang geofisika yang berkorelasi dengan struktur geologi bawah permukaan yang sebenarnya.


94

Penafsiran pada sebuah titik pengukuran merupakan penafsiran secara 1-D kemudian dicocokkan dengan informasi geologi yang ada. Untuk dapat menginterpretasikan lithologi batuan di daerah survai, data diolah dengan menggunakan transformasi Bostic.

Gambar 4.1. Contoh Hasil Data CSAMT

Ekplorasi CSAMT

95

v. aplikasi metode CsamT

Metode baru dalam geofisika digunakan menentukan nilai tahanan-jenis batuan bawah permukaan untuk mempelajari struktur geologi dengan cara memanfaatkan gelombang elektromagnetik dan merupakan perluasan dari metode MT, dengan beberapa kelebihan antara lain dapat memakai sumber buatan (aktif). Metode CSAMT banyak digunakan dibidang Geothermal, Hy-drocarbon, Groundwater, maupun Mineral. Dalam bab ini akan diberikan be-berapa pengaplikasian dalam beberP peneltian yang telah dilakukan dengan menggunakan metode CSAMT yaitu sebagai berikut :

Identifikasi Lithologi Batuan Bawah Permukaan Dengan Metode 1. CsamT Di Daerah kasihan, Tegalombo, pacitan

Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi lithologi batuan yang berhubungan dengan struktur perlapisan batuan bawah permukaan ber-dasarkan kontras resistivitas medium dan menginterpretasi sebaran resistiv-itasnya. Akuisisi data di lapangan menggunakan peralatan CSAMT model Stratagem 26716 Rev. D. Data diolah dengan menggunakan transformasi Bostic. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa daerah survai yang ter-letak di Kasihan disusun oleh lithologi yang merupakan satu satuan batu pasir yang terdiri dari konglomerat pasir dan batu pasir vulkanik, intrusi batuan beku andesit di beberapa daerah masih berhubungan satu sama lain-nya yang menembus batu pasir vulkanik dan konglomerat. Adapun sebaran mineral phirit ke arah Baratdaya-Timurlaut dan mineral phirit di daerah ini mengandung besi yang cukup banyak. (Hadi, 2007)

ESTIMASI POLA PENYEBARAN RESISTIVITAS BAWAH PERMU-2. KAAN DENGAN METODE CSAMT (Studi Kasus Nglimut – Medini, Gunung Ungaran)


96

Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui pola penyebaran area out-flow suatu sistem panas bumi di daerah Medini dan Nglimut, lereng utara gunung Ungaran dengan metode CSAMT. Pengukuran dilakukan dengan alat Stratagem dengan jangkauan frekuensi 1 Hz – 100 kHz. Pengukuran dilakukan pada 25 titik dan diolah menggunakan pemodelan inversi MT 1D dan didukung oleh penampang semu resistivitas dan konduktivitas be-serta kontur pada irisan kedalaman. Didapatkan area penelitian merupakan Outflow dengan kecenderungan nilai resistivitas rendah ke arah tenggara yang berkaitan dengan sumber sistem panas bumi di Gedongsongo. (Set-yawan, 2005).

Ekplorasi CSAMT

97

Arsana, Kadek. 2012. Makalah Elektromagnetik. http://www.scribd.com/doc/96233633/40451299-Makalah-Elektromagnetik. Diakses pada tanggal 10 Juni 2012, Pukul 13.05 WIB.

Bahri, A. Syaeful., Nat Bagus Jaya S, Wahyu Sugeng M. 2010. Pemetaan Sungai Bawah Permukaan Di Wilayah Kars Seropan Gunungkidul Menggunakan Metoda Geofisika VLF-EM-VGRAD. Surabaya. ITS Library - Undergraduate Theses, Physics, RSF RSF 551.48 Mul p, 2010

Dianto, Aan. 2011. METODE GEOFISIKA EKSPLORASI MT DAN CSAMT. http://aanddianto.wordpress.com/2011/01/14/metode-geofisika-ek-splorasi-mt-dan-csamt/. Diakses pada tanggal 10 Juni 2012 Pukul 13.45 WIB.

Dimasani, Lalu Ahmad. 2012. Metode Elektromagnetik Very Low Frekuensi (VLF-EM). http://www.scribd.com/doc/76156728/ Metode-Elek-tromagnetik-Very-Low-Frekuensi-Vlf-em. Diakses pada tanggal 10 Juni 2012, Pukul 13.25 WIB.

Gaffar, Eddy Z.,Dadan D. Wardhana, danDjedi S. Widarto. 2007. Studi-GeofisikaTerpadu Di Lereng Selatan G. Ungaran, Jawa Tengah danImplikasinyaTerhadapStrukturPanasBumi. JURNAL METEO-ROLOGI DAN GEOFISIKA, Vol. 8 No.2 November 2007 : 98 – 118, ISSN 1411-3082.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com/doc/96233633/40451299-Makalah-Elektromagnetik

http://www.scribd.com/doc/96233633/40451299-Makalah-Elektromagnetik

http://aanddianto.wordpress.com/2011/01/14/metode-geofisika-eksplorasi-mt-dan-csamt/

http://aanddianto.wordpress.com/2011/01/14/metode-geofisika-eksplorasi-mt-dan-csamt/

http://www.scribd.com/doc/76156728/%20Metode-Elektromagnetik-Very-Low-Frekuensi-Vlf-em

http://www.scribd.com/doc/76156728/%20Metode-Elektromagnetik-Very-Low-Frekuensi-Vlf-em


98

Grandis, Hendra. 2010.MetodeMagnetotellurik (MT).http://hendragrandis.files.wordpress.com/2010/01/mt_teks1.pdf.diaksespadatanggal 10 Juni 2012 Pukul 13.30 WIB.

Handayani, Lina. 2010. Model Sub Sistem Petroleum Berdasarkan Data Ge-ologiPermukaan Dan BawahPermukaanDenganPendekatanMetode Audio Magnetotelurik (AMT): StudiKasusLapanganMinyakCipluk, Kabupaten Kendal, Jawa Tengah. LaporanAkhir Program Insentif-PenelitidanPerekayasa LIPI Tahun 2010.

Hadi, Arif Ismul. 2007. Identifikasi Lithologi Batuan Bawah Permukaan Den-gan Metode Csamt Di Daerah Kasihan, Tegalombo, Pacitan. Jurnal Gradien Vol.3 No.2 Juli 2007 : 243-246 ISSN 0216-2393.

Hiskiawan, Puguh. 2009. High Resolution Deteksi reaktif patahan Dan-gkal dengan Metode Geofisika, VLF-EM. Jurnal ILMU DASAR Vol. 10 No. 1. 2009 : 68 – 76

Huda, Saeful. 2012. Georadar. http://geoful.wordpress.com/dunia-cerita/. Di-akses pada tanggal 10 Juni 2012, Pukul 13.20 WIB

Ifal. 2005. Diktat Elektromagnetik BAB 5 CSAMT. http://www.scribd.com/doc/46797657/EMdiktat-bab5CSAMT-v16des05. diakses pada tanggal 10 Juni 2012 Pukul 13.35 WIB.

Jayanto, Agustinus Dwi. 2009. Ground Penetrating Radar. http://www.scribd.com/doc/49007472/METODE-GROUND-PENETRATING-RADAR. diakses pada tanggal 10 Juni 2012, Pukul 13.00 WIB.

Mohammad, Imran Hilman, WahyuSrigutomo, DoddySutarno. 2011.Pe-modelanMagnetotellurik 2D MenggunakanMetodeElemen Batas.

http://hendragrandis.files.wordpress.com/2010/01/mt_teks1.pdf

http://hendragrandis.files.wordpress.com/2010/01/mt_teks1.pdf

http://geoful.wordpress.com/dunia-cerita/

http://www.scribd.com/doc/46797657/EMdiktat-bab5CSAMT-v16des05

http://www.scribd.com/doc/46797657/EMdiktat-bab5CSAMT-v16des05

http://www.scribd.com/doc/49007472/METODE-GROUND-PENETRATING-RADAR



Ekplorasi CSAMT

99

JurnalMatematika&Sains,Agustus 2011, Vol. 16Nomor 2.

Mulyati, Dewi. 2011. IdentifikasiPotensiPanasBumi Daerah GarutJawa Ba-rat DenganMetodeMagnetotellurik. Bandung. Skripsi S-1 FPMIPA Fisika UPI.

Murwanto, Eko Joko. 2009. Aplikasi Teknologi Ground Penetrating Radar (GPR) Untuk Deteksi STruktur Tanah/Batuan dan Material Terpen-dam. Buletin Balitbang Kemenhan RI No. 23 Tahun 2009.

Nurcahyo, Arif. 2012. Metode CSAMT( Controlled Source Audio Frequency Magnetotellurics ). http://www.scribd.com/doc/91641541/ Metode-Control-Source-AMT. diakses pada Tanggal 10 Juni 2012 Pukul 13.40 WIB.

Oktafiani, Folin., Sulistyaningsih, Yusuf Nur Wijayanto. Sistem Ground Pene-trating Radar untuk Mendeteksi Benda-benda di Bawah Permukaan Tanah. Jurnal Informatika LIPI.

Setyawan, Agus, Wahyudi, Hapsari Wahyu Kusumaningsih. 2005. ESTIMA-SI POLA PENYEBARAN RESISTIVITAS BAWAH PERMUKAAN DENGAN METODE CSAMT Studi Kasus Nglimut – Medini, Gu-nung Ungaran. Jurnal Berkala Fisika Vol.8, No.2, April 2005, hal 33-36 ISSN : 1410 - 9662.

Sumargana, Lena., Budi Sulistijo. 2010. Penggunaan Metode Very Low Fre-quency (VLF) untuk Pemetaan Penyebaran Kontaminan di TPA Pa-sir Impun, Kota Bandung. Vol 1, No 1 : INDONESIAN JOURNAL OF GEOSCIENCE & TECHNOLOGY

Sutaji, Hadi Imam. 2011. Penerapan Metode Very Low Frequency Vertical

http://www.scribd.com/doc/91641541/%20Metode-Control-Source-AMT

http://www.scribd.com/doc/91641541/%20Metode-Control-Source-AMT

http://ejurnal.bppt.go.id/ejurnal/index.php/IJG/issue/view/35

http://ejurnal.bppt.go.id/ejurnal/index.php/IJG/issue/view/35


100

Gradient (VLF V-Grad) Untuk Memetakan Sebaran Batugamping Bawah Permukaan Di Desa Tanjung Kecamatan Saronggi Kabu-paten Sumenep. Surabaya. ITS Library - Master Thesis of Physics.

Syukur, Fajri. 2012. Ground Penetrating Radar (GPR). http://fajrisyukur.wordpress.com/intrumentasi-geofisika/ground-penetrating-radar-gpr/. Diakses pada tanggal 10 Juni 2012, Pukul 13.15 WIB.

http://fajrisyukur.wordpress.com/intrumentasi-geofisika/ground-penetrating-radar-gpr/



EKSPLORASI ELEKTROMAGNETIK · PDF filepada Bab 4 bahwa proses ini merupakan proses pengisian...

Documents

Transcript of EKSPLORASI ELEKTROMAGNETIK · PDF filepada Bab 4 bahwa proses ini merupakan proses pengisian...