TUGAS EKSPLORASI GAYA BERAT DAN MAGNETIK

“MACAM-MACAM DENSITAS DAN APLIKASINYA”

Oleh:

Muhammad Reza Shalahuddin N.

3713100001

PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2014

Densitas

Massa jenis atau densitas (density) suatu batuan secara harafiah merupakan perbandingan

antara massa dengan volume total pada batuan tersebut. Secara sederhana, suatu batuan

memiliki dua komponen, komponen padatan dan komponen rongga (pori). Keberadaan

komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai yang beragam pada tiap-

tiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan berbeda dengan batuan yang lainnya.

Ilustrasi pada gambar di bawah menunjukan dua jenis batuan yang terdiri dari presentase

padatan dan rongga yang berbeda-beda. Namun rongga yang terdapat pada batuan

tersebut juga dapat terisi oleh fluida, seperti air, minyak, ataupun gas bumi. Persentase

rongga yang terisi oleh fluida dikenal dengan istilah kejenuhan fluida, untuk air dinamakan

saturasi air (Sw), untuk hidrokarbon (minyak dan gas bumi) dikenal dengan saturasi

hidrokarbon (SHC).

Model Matriks dan Rongga pada Batuan

Pengaruh komponen padatan terhadap densitas batuan.

Komponen padatan yang terdapat pada batuan juga dapat memiliki masa jenis yang

berbeda-beda juga. Massa jenis ini dikenal dengan istilah densitas matriks, yang dapat

dirumuskan melalui rumus seperti demikian:

ρm= m/V …(1)

Apabila komponen padatan pada kedua batuan tersebut adalah kuarsa, maka densitas

matriks (ρm) untuk kedua batuan tersebut adalah densitas dari kuarsa (yaitu sekitar

2,65gr/cc atau 2,65kg/l). Perhatikan bahwa meskipun massa jenis dari komponen kuarsa

sama, tetapi karena persen rongga pada kedua batuan tersebut (gambar di atas) berbeda,

maka densitas dari kedua batuan tersebut akan berbeda-beda. Pada batuan yang pertama

komponen padatannya 80% sedangkan pada batuan kedua 60%, sehingga densitas dari

batuan yang komponen padatannya berupa kuarsa tersebut adalah 80% . 2,65gr/cc =

2,12gr/cc untuk batuan yang pertama dan 60% . 2,6gr/cc = 1,59gr/cc untuk batuan yang

kedua. Dengan demikian hubungan antara densitas matriks dengan densitas total dari suatu

batuan dapat dirumuskan sebagai berikut:

ρ = ρm . (1-φ) … (2) dengan φ: persen rongga atau porositas

Pengaruh saturasi fluida terhadap densitas batuan.

Tiap-tiap fluida akan mempunyai densitas tertentu pula, nilai ini dapat berbeda ataupun

sama antara masing-masing fluida tergantung pada komponen fluida tersebut, temperatur,

dan salinitasnya. Air, sebagai salah satu fluida yang merupakan fluida utama penyusun

batuan dikatakan memiliki densitas yang berbeda-beda pada temperatur dan salinitas yang

berebeda. Semakin saline (banyak kandungan garamnya) maka densitanya akan

bertambah, dan mengenai temperatur: masih ingatkah kalian pelajaran SMP/SMA yang

mengajarkan kalian tentang anomali air? Tetapi secara umum, kita dapat merumuskan

pengaruh densitas yang dibawa oleh air/fluida lainnya terhadap densitas batuan,

Densitas dibedakan menjadi 3, yaitu:

Bobot isi asli (natural density)

Yaitu, perbandingan antara berat batuan asli dengan volume batuan. Nilai densitas asli

suatu batuan merupakan hasil akhir dari penggunaan metode gravitasi serta dijadikan

sebagai acuan dalam menentukan jenis batuan dengan densitas tersebut. Rumus dari

densitas asli adalah sebagai berikut.

Bobot isi kering (dry density)

Yaitu, perbandingan antara berat batuan kering dengan volume batuan. Untuk mendapatkan

berat batuan kering maka batuan tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu selama ± 24

jam dengan suhu 90oC. Rumus dari densitas kering adalah sebagai berikut.

Bobot isi jenuh (saturated density)

Yaitu, perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume batuan. Berat batuan jenuh

yaitu batuan dimasukkan ke dalam air kemudian ditimbang. Rumus dari densitas jenuh

adalah sebagai berikut.

Keterangan: ρnat = bobot isi asli (natural density)

ρdry = bobot isi kering (dry density)

ρsat = bobot isi jenuh (saturated density)

Wn = berat contoh asli ( natural )

Wo = berat contoh kering ( sesudah dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan

temperatur ± 90O C ).

Ww = berat contoh jenuh ( sesudah dijenuhkan dengan air selama 24 jam)

Ws = berat contoh jenuh dalam air

Sifat fisika batuan yang lain yang berhubungan dengan densitas adalah spesific gravity.

Specific Gravity didefinisikan sebagai berat jenis dari batuan. Setiap batuan mempunyai

berat jenis tertentu. Besarnya ditentukan oleh unsur-unsur penyusunnya serta kepadatan

dari ikatan unsur-unsur tersebut dalam susunan kristalnya. Umumnya mineral-mineral

pembentuk batuan mempunyai berat jenis sekitar 2.7 meskipun berat jenis rata-rata unsur

metal didalamnya berkisar antara 5. Misalnya emas murni mempunyai berat jenis 19.3.

Spesific gravity tanah maupun batuan hanya meliputi butiran-butiran di dalamnya dan tidak

termasuk udara maupun air yang terkandung. Spesific gravity dapat dibagi menjadi dua,

yaitu:

Apparent spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi kering batuan dengan bobot

isi air. Rumusnya adalah sebagai berikut.

True spesific gravity, yaitu perbandingan antara bobot isi basah batuan dengan bobot isi air.

Rumusnya adalah sebagai berikut.

Aplikasi Densitas

Beberapa dari metode geofisika, hasil interpretasinya berupa densitas masing-masing

lapisan, sehingga dapat diketahui jenis batuan penyusunnya. Metode tersebut diantaranya

adalah metode seismik, gravity, GPR (Ground Penetrating Radar), dll.

Pada metode seismik diberikan suatu gangguan berupa gelombang seismic pada suatu

sistem dan kemudian gejala fisisnya diamati dengan menangkap gejala tersebut melalui

receiver (geophone). Hal tersebut akan menghasilkan gambaran tentang kecepatan dan

kedalaman lapisan berdasarkan pengukuran waktu tempuh gelombang antara sumber

getaran (shot) dan geophone. Adapun waktu yang diperlukan oleh gelombang seismic

untuk merambat pada lapisan batuan bergantung besar kecepatan yang dimiliki oleh

medium yang dilaluinya tersebut. metoda seismic refraksi digunakan untuk mengetahui

jumlah lapisan yang ada pada daerah tersebut dan diketahui pula nilai densitas dari setiap

lapisan sehingga kita dapat memperkirakan karakteristik batuan yang sesuai dengan

densitas batuan yang diketahui.

Metode gravity merupakan metode eksplorasi dalam geofisika, yang memenfaatkan sifat

daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode

gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface. Metoda ini dapat menentukan

densitas mineral maupun batuan di bawah permukaan tanah dengan formulasi hubungan

dari medan gravitasi dengan densitas. Berikut ini adalah rumus untuk menentukan densitas

dari pengambilan data medan gravitasi diatasnya:

Sedangkan untuk penghitungan bulk density di formulasikan sebagai berikut:

Dimana ∆z adalah elevasi pengukuran dan ԑT adalah koreksi terrain