LAPORAN

PRAKTIKUM GEOFISIKA II

METODA ELEKTROMAGNETIK CONDUCTIVITYInterpretasi Data Anomali Konduktivitas Lapangan Merah

Universitas Padjadjaran

oleh:

Salim Muhammad

NPM: 140710110014Asisten Laboratorium:

Gilang Ramdhany

Tiar Rinaldi

Angga ApriansyahPROGRAM STUDI GEOFISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2014LEMBAR PENGESAHAN

NAMA: Salim MuhammadNPM: 140710110014JADWAL PRAKTIKUM: Senin, 12.00 14.30KOLOM NILAI

Laporan Akhir

Jatinangor,

Asisten

NPM

ABSTRAK

Pengukuran telah dilakukan di Lapangan Merah Universitas Padjadjaran dengan menggunakan metode elektromagnetik, yaitu Horizontal Coplanar (HCP) pada tanggal 24 Maret 2014. Data yang diambil berupa data anomaly konduktivitas. Pengambilan titik-titik pengukuran dilakukan dengan menggunakan Global Positioning System (GPS).

Lapangan Merah Universitas Padjadjaran memiliki medan yang pada umumunya memiliki relief yang datar dan berlapiskan tanah liat. Kami melakukan pengambilan data menggunakan Conductivity Meter CMD pada Lapangan Merah untuk mendapatkan nilai anomaly konduktivitasnya. Dan setelah menentukan line pengukuran kami mendapatkan 434 data yang tersebar dalam 5 line berikut dengan posisinya berdasarkan GPS.

Hasil yang didapatkan dari pengukuran ini adalah peta penampang 2D konduktivitas Lapangan Merah yang pengolahannya dilakukan dengan perangkat lunak Surfer. Dan grafik setelah slicing yang diedit dengan menggunakan Microsoft Excel.

Adapun konduktivitas lapangan merah berkisar dari -15 ohm.m-1 ke 60 ohm.m-1 dan penyebaran yang bersifat anomali. Penyebaran yang sedikit rata terjadi di tengah-tengah Lapangan Merah dan kusut pada bagian pinggir. Hal tersebut tergambarkan pada peta konduktivitas 2D.

Ada beberapa hal yang mungkin saja mempengaruhi pengukuran. Mungkin karena imbas elektromagnetik dari matahari, atau terkena dampak sinyal handphone yang dipakai oleh praktikan, atau memang terdapat benda anomali di dalam tanah. Jika benar ada, maka diperkirakan bahwa benda anomaly tersebut adalah benda plastic yang terbuat dari silicon (pada rentang -15 ohm.m) dan benda ferromagnetic (pada rentang 60 ohm.m-1)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang

Lapangan Merah merupakan sebuah lokasi strategis yang berada pada lingkungan Universitas Padjadjaran, khususnya untuk Mahasiswa Geofisika Unpad untuk mengadakan pengukuran-pengukurangeofisika di LapanganMerah. Lokasi geografis Lapangan Merah terletak pada 6.927525 Lintang Selatan, 107.7750328 Bujur Timur. Permukaan Lapangan Merah merupakan tanah liat dengan relief yang datar.

Untuk mata kuliah Praktikum Geofisika, biasanya praktikan menggunakan Lapangan Merah sebagai daerah pengukuran. Oleh karena itu pembimbing pengukuran menanam sebuah benda berupa tong ke bawah permukaan Lapangan Merah. Dan praktikan menggunakan metode-metode geofisika untuk menggambarkan bawah permukaan dari Lapangan Merah tersebut.

Pada praktikum kali ini, kami menggunakan metode elektromagnetik menggunakan alat Electromagnetic Conduktivity Meter CMD yang digunakan demi mendapatkan nilai konduktivitas Lapangan Merah Universitas Padjadjaran. Agar kita dapat menginterpretasi anomali konduktivitas yang kita dapatkan di Lapangan Merah.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dilakukannya praktikum ini adalah:

1. Agar praktikan dapat memahami konsep elektromagnetik dan mendapatkan pengalaman dalam pengukuran konduktivitas dengan menggunakan metode elektromagnetik.

2. Agar praktikan dapat menginterpretasikan hasil pembelajaran selama berada di Universitas Padjadjaran.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Metode Elektromagnetik

Metode elektromagnetik biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawa permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi. Pengukuran semacam ini disebu tteknik pengukuran aktif. Metode ini kurang praktis dan daerah observasi dibatasi oleh besarannya sumber yang dibuat. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif. Tenik ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak sengaja dibangkitkan. Gelombang elektromagnetik seperti ini berasal dari alam dan dari pemancar frekuensi rendah (15-30 kHz) adalah yang biasa disebut VLF (Very Low Frequency). Teknik ini lebih praktis dan mempunyai jangkauan daerah pengamatan yang luas.

Metode elektromagnetik VLF ini bertujuan untuk mengukur harga daya konduktivitas batuan berdasarkan pengukuran gelombang elektormagnetik skunder. Metode ini memanfaatkan gelombang hasil induksi elektomagnetik yang berfrekuensi sangat rendah. Karena frekuensinya yang cukup rendah, gelombang ini memiliki penetrasi yang cukup dalam. Gelombang ini juga menjalar ke seluruh dunia dengan atenuasi yang kecil dalam pandu gelombang antara permukaan bumi dan ionosfer.

Karena induksi gelombang tersebut, maka di dalam medium oleh batuanakan timbul arus induksi. Arus induksi inilah yang menimbulkan medan skunder yang dapat ditangkap di permukaan bumi. Besarnya kuat medan elektromagnetik skunder ini sebanding dengan besarnya daya hantar listrik batuan (rho), sehingga dengan mengukur kuat medan pada arah tertentu, maka secara tidak langsung kita dapat mendeteksi daya hantar listrik batuan di bawahnya.

Adapun parameter elektromagnet VLF yang penting adalah :

1. Pemancar

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

2. Pengaruh Atmosfer

Sumber nois yang utama adalah radiasi medan elektromagnetik akibat kilat atmosfer baik di tempat dekat atau jauh dari lokasi pengukuran. Pada frekwensi VLF radiasi medan ini cukup dapat melemahkan sinyal yang dipancarkan oleh pemancar. Daerah yang cukup banyak badai tersebut adalah Afrika 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 mulai siang hingga sore hampir malam.

3. Rambatan Gelombang Elektromagnetik

Pada elektromagnetik VLF dengan frekuensi 10-2 S/m. Hal ini menunjukkan efek medan akibat arus konduksi memegang peranan penting ketika terjadi perubahan konduktivitas batuan.

4. Pelemahan (Atenuasi) Medan

Pelemahan 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 = 504 di mana adalah resistivitas dalam ohm-meter, dan f adalah frekuensi.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. Penggunaan persamaan tersebut dalam metoda MT telah banyak diuraikan dalam buku-buku pengantar geofisika khususnya yang membahas metoda EM (Keller & Frischknecht, 1966 ; Porstendorfer, 1975 ; Rokityansky, 1982 ; Kauffman & Keller, 1981 ; 1985). Dalam bentuk diferensial, persamaan Maxwell dalam domain frekuensi dapat dituliskan sebagai berikut,

dimana E : medan listrik (Volt/m)

B : fluks atau induksi magnetik (Weber/m2 atau Tesla)

H : medan magnet (Ampere/m)

j : rapat arus (Ampere/m2)

D : perpindahan listrik (Coulomb/m2)

Persamaan (1a) diturunkan dari hukum Faraday yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnetik menyebabkan medan listrik dengan gaya gerak listrik berlawanan dengan variasi fluks magnetik yang menyebabkannya. Persamaan (1b) merupakan generalisasi teorema Ampere dengan memperhitungkan hukum kekekalan muatan. Persamaan tersebut menyatakan bahwa medan magnet timbul akibat fluks total arus listrik yang disebabkan oleh arus konduksi dan arus perpindahan. Persamaan (1c) menyatakan hukum Gauss yaitu fluks elektrik pada suatu ruang sebanding dengan muatan total yang ada dalam ruang tersebut. Sedangkan persamaan (1d) yang identik dengan persamaan (1c) berlaku untuk medan magnet, namun dalam hal ini tidak ada monopol magnetik.

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

Dimana : permeabilitas magnetik (Henry/m)

: permitivitas listrik (Farad/m)

: konduktivitas (Ohm-1/m atau Siemens/m)

: tahanan-jenis (Ohm.m)

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropik). Dengan demikian akumulasi muatan seperti dinyatakan pada persamaan (1c) tidak terjadi dan persamaan Maxwell dapat dituliskan kembali sebagai berikut,

Tampak bahwa dalam persamaan Maxwell yang dinyatakan oleh persamaan (3) hanya terdapat dua variabel yaitu medan listrik E dan medan magnet H. Dengan operasi curl terhadap persamaan (3a) dan (3b) serta mensubstitusikan besaran-besaran yang telah diketahui pada persamaan (3) akan kita peroleh pemisahan variabel E dan H sehingga,

Dengan memperhatikan identitas vektor x x 2 x dimana x adalah E atau H, serta hubungan yang dinyatakan oleh persamaan (3c) dan (3d), maka kita dapatkan persamaan gelombang (persamaan Helmholtz) untuk medan listrik dan medan magnet sebagai berikut,

Perlu diingat bahwa pada persamaan tersebut di atas variabel E dan H merupakan fungsi posisi dan waktu. Jika variasi terhadap waktu dapat direpresentasikan oleh fungsi periodik sinusoidal maka,

dimana E0 dan H0 masing-masing adalah amplitudo medan listrik dan medan magnet, dan adalah frekuensi gelombang EM.2.2 Co-Planar

Taksatu pun dari EM perangkat induksi borehole komersial tradisional memiliki azimuth yang memfokuskan property sampai sekitar 10 tahun yang lalu, sedangkan konvensional coplanar coil array yang memiliki ,dengan desain , focus azimuth kuat . Karakteristik ini coplanar array kumparan telah dieksplorasi selama beberapa dekade di permukaan survey elektromagnetik . Yang mendorong Moran & Gianzero ( 1979) dan Kaufman & Keller ( 1989) untuk menyelidiki penerapan melintang EM ini berbagai induksi pada geometri sederhana dari lingkungan lubangbor . Untuk pemahaman yang lebih baik darirespon coplanar dalamlubangbor , kelompok yang dipimpinoleh Prof Om Verma di Federal University membangun model laboratorium ( Carvalho&Verma , 1994; Souza &Verma , 1995; Carvalho&Verma , 1998) jugasebagai model numeriksatudimensi ( Carvalho , 2000; Santos , 2007) . Kriegshuser et al . (2000) disajikan array multi- coil untukmengevaluasipasir - serpihurutan tipis dilaminasi ,ditemui dalam turbidites dalam air . Pada dasarnya ,dalam alat induksi triaksial tersebut ada tiga gulungan sumber , salah satu yang koaksial dengan sumbu lubang bor dan dua yang melintang ituseperti yang ditunjukkanpada Gambar 1 . Wang et al .( 2003) menunjukkan bahwa Sembilan komponen medan magnet hanya berbeda dalam lingkungan trimatra dan / atau anisotropic . Lu &Alumbaugh( 2001) menerapkan enam komponen lintas digabungkan untuk menentukan posisi azimuth alat ke dalam lubangbor . Souza &Verma( 1995) adalah salah satu yang pertama untuk mengeksplorasi azimuth memfokuskan sifat dari array coplanar dalam penyelidikan lubang bor situasi geologi asimetris seperti vugular dan patah zona .

Dua keterbatasan utama alat induksi uniaksial( array coaxial ) adalah pembacaan resistivitas salah dalam mencelupkan tidur dan dalam lapisan anisotropic . Anderson ( 2008) menunjukkan beberapa studi kasus di mana keterbatasan ini diatasi dengan induksi triaksial ( coaxial dan coplanar array bersama-sama ) pengukuran . Resistivitas lebih akurat mengarah kesaturasi air yang lebih akurat , yang memungkinkan petrophysicist suntuk benar mengevaluasi reservoir hidrokarbon .

Sebagai Ellis & Singer ( 2007) , dalam karya ini kita mengabaikan enam komponen lintas digabungkan dan membandingkan hanya tanggapan yang diperoleh dari array kumparan koaksial dengan yang dari array coplanar coil , karena mereka adalah sinyal yang paling penting dari induksi yang modern logging alat . Hal ini membuat kita dengan hanya tiga komponen yang berbeda dari medan magnet .

Untukmendapatkanhasildaribeberapaumumdengantetapmenjagatingkatkesederhanaandalampemodelan ,hasil yang disajikan di siniterbataspada array dua - coil dasar . Dalampengobatanteoritiskami ,kumparandirepresentasikansebagaititikdipolmagnetiksejakjari-jarikumparannyatadalamalatinduksidianggapsangatkecildibandingkandenganjarakkoildanpanjanggelombang ( Santos , 2007) . Howard ( 1997) menunjukkanbahwalingkarandengansumbusejajardenganantarmuka planar dantanggapan Model HMD dapatberangkatdengan 10 sampai 15 % ketikajarakkumparankurangdariempat kali loop jari-jari . Olehkarenaitu ,dalam model kami , sumberdapatdianggapdipolmagnetik ( VMD dan HMD ) , karenajarakkoilmerekalebihbesardarisepuluh kali loop jari-jari .

2.3 PengenalanAlat Electromagnetic Conductivity Meter CMD

Elektromagnetic Conductivity Meter CMD untuk penilaian cepat tanah konduktivitas dan inphase ( kerentanan ) . Tunggal atau multi probe kedalaman dirancang untuk 0,5-9 m kedalaman memungkinkan pemetaan lapisan tunggal atau multi dalam mode klasikatau GPS termasuk aplikasi kendaraan . Karena stabilitas suhutinggi dana kurasi kalibrasi sistem CMD membuka jalan yang benar untuk inverse elektromagnetik dengan bagian ( berlapis atau struktur gradien ) sangat cocok dengan DC pencitraan . Cara mudah ini dapat sangat dihargai dalam kondisi lapangan menuntut seperti tanah kering dan dingin .

Keunggulan: dua mode manual danduapengukurankontinyudengan GPS ataupanjangtanda positioning

kebutuhan minimum pengaturandanpemeriksaankalibrasi

resistensi yang tinggiterhadapkebisinganelektromagnetik

beratbadansangatrendahdankonsumsidaya

visibilitas yang baikdaritampilangrafik di bawahsemuakondisi

kapasitasmemori yang besar

transfer data mudahuntuk PC menggunakansaluran USB atau USB flash disk

kompatibilitasdenganinversidanpemetaan SW ( IX1D , Res2DInv/Res3DInv , Surfer )

BAB IIIPENGOLAHAN DATA

3.1 Pengambilan Data

Kami mengambil data di LapanganMerahUniversitasPadjadjaran. Pengambil data terbagimenjadibeberapakelompokdanmenghasilkan 434 titik yang terbagidalam 5 line.

3.2 Pengolahan Data

1. Langkah pertama adalah memasukkan data tersebut kedalam surfer.

2. Kemudian File ( Save As dalam format .bln

3. Lalu pilih menu Grid ( Data pilih data *.bln yang kita simpan tadi akan muncul kotak dialog seperti di bawah ini. Masukkan Gridding Method dan klik OK

4. Lalu pilih menu Map ( New ( Contour Map dan pilih hasil *.grd yang telah kita dapatkan

5. Peta penampang akan muncul di layer Plot1. Edit sesuai kebutuhan, misalnya menambahkan warna, indeks kontur, dan lain-lain.

6. Lalu tentukan peta yang akan kita slicing yaitu peta yang memiliki anomali yang selanjutnya akan kita interpretasi. Pilih Map ( Digitize dan mulai mendijitasi titik A ke B.

7. Ketika kita mendijitasi titik Adan B, maka akan muncul kotak dialog seperti berikut. Setelah selesai, maka pilih File ( Save As dalam format *.bln

8. Lalu pada peta Plot1, pilihGrid ( Slice (pilihmap.grd(lalupilihdigitize.bln

9. Lalu klik File ( Open (pilih ab_slice.dat dan akan muncul data seperti dibawah ini. Pilih kolom D sebagai x dan kolom C sebagai y pindahkan ke Microsoft Excel untuk membuat grafik yang akan di analisa. Lakukan slicing pada 3 titik untuk mendapatkan perbandingan.

BAB IV

HASIL DAN INTERPRETASI

4.1 Hasil

Adapun peta hasil dari pengukuran konduktivitas Lapangan Merah Universitas Padjadjaran ini adalah:

Dan setelah slicing kita mendapatkan grafik di AB, CD, dan EF adalah:

4.2 Interpretasi

4.2.1 InterpretasiKualitatif

Dalam pembuatan peta, penulis melakukan dua metoda dalam interpolasi data, yaitu krigging dan minimum curvature agar mendapatkan perbandingan interpolasi mana yang lebih bagus. Lalu ketika peta penampang konduktivitas 2D telah terbentuk, penulis menemukan bahwa interpolasi data pada pengukuran penulis dan teman-teman lakukan lebih baik diinterpolasi dengan metode krigging.

Lalu kemudian, pada peta penampang 2D konduktivitas tersebut, penulis melakukan slicing pada titik AB, CD, dan EF agar mendapatkanperbandingan. Terlihat pada sudut kiri bawah dan sudut kanan atas, konduktivitasnya sangat beragam dan berbeda secara signifikan. Sedangkan pada bagian tengah peta dapat dilihat perubahan secara linear. Penulis merasa bahwa ada yang mempengaruhi pengukuran pada dua titik ini.

Konduktivitas adalah tingkat sebuah benda dapat mengantarkan arus listrik. Namun jika kita mengatakan bahwa terdapat kandungan mineral ferromagnetic di daerah pengekuran, hal itu akan menyebabkan kesalahan fatal karena medan pengukuran tidak menunjukkan ada kandungan mineral besi.

Hal ini memungkinkan bahwa pada daerah sana disaat pengukuran yang panas, alat conductivity meter terkena imbas elektromagnetik dari matahari sehingga ada gangguan pada daerah tersebut.

4.2.2 Interpretasi KuantitatifLalu secara kuantitatifpenulis melihat skala harga konduktivitas dari rentang -15 ohm-1 hingga 60 ohm-1. Dan pada hasil slicing AB perbedaan konduktivitas pada rentang 30 ohm-1 hingga 50 ohm-1 sama seperti slicing EF. Namun dari tabel konduktivitas listik yang saya lihat pada internet konduktivitas listrik pada rentang tersebut adalah silikon dan barang-barang plastik. Mungkin terdapat barang plastik tertanam di daerah itu.BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum yang penulis lakukan adalah:

1. Pengukuran yang dilakukan di Lapangan Merah Universitas Padjadjaran mendapatkan hasil 434 titik yang tersebar dalam 5 line.

2. Mendapatkan peta anomaly konduktivitas yang perbandingannya kemudian setelah slicing terlihat pada Grafik AB, CD, dan EF

3. Secara kualitatif dapat disimpulkan bahwa alat terkena imbas elektromagnetik dari matahari dan lingkungan sekitar pada titik AB. Karena jika kita menganalisa bahwa disana ada bahan ferromagnetic maka hal tersebut dapat dikatakan salah ketika kita melihat medan pengukuran yang tidak menunjukkan adanya besi sekalipun.

4. Secara kuantitatif dapat dilihat bahwa anomaly konduktivitas terdapat pada rentang -15 ohm.m-1 dan 60 ohm.m-1 yang menunjukkan bahwa adanya benda anomali yang bersifat konduktiv di bawah permukaan lapanganmerah.

5.2 Saran

Adapun saran-saran dari penulis untuk pengukuran lanjutan kedepannya adalah:

1. Pengukuran lebih baik di lakukan menggunakan 2 metode, tidak hanya Horizontal Co-Plannar tapi juga menggunakan metode geolistrik sehingga mendapatkan perbandingan nilai.

2. Penelitian sebaiknya dilakukan pada saat sore hari sehingga terik matahari tidak terlalu berpengaruh pada alat

DAFTAR PUSTAKA

http://www.gfinstruments.cz/index.php?menu=gi&cont=cmd_ovhttp://rilgeofisika.blogspot.com/2012/07/metode-elektromagnetik-vlf.htmlhttp://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0102-261X2010000100002&script=sci_arttextTelford, W.M., Geldart, R.E., Sheriff, D.A.,and Keys, 1979, Applied Geophysics,Cambridge University Press.