Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner

Dita Ditafrihil Fuadah

Jurusan Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Sunan Gunung Djati Bandung

Jalan A.H. Nasution Nomor 105 Bandung 40614

INDONESIA

df_dita@yahoo.com

Abstrak

Metode geolistrik adalah suatu metode yang dapat digunakan untuk mengetahui

benda-benda apa yang terdapa didalam tanah tanpa harus menggali tanah itu sendiri.

Pada percobaan ini kami mencoba untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja dari

metode geolistrik. Dari hasil percobaan ini kami dapat mengirakanbenda apa yang

tertanam didalam pasir yang dibuat oleh asisten. Didalam tanahnya terdapat sebuah

benda yang bersifat logam karena dari hasil percobaan ini kami memperkirakan benda yang

mempunyai tahanan jenis yang sangat besar jika dibandingkan melalui gambar.

Kata kunci: metode geolistrik, resistansi, resistansivitas.

I. PENDAHULUAN

I.1. Latar belakang

Bumi adalah sumber segala jenis kekayaan

alam yang sampai sekarang belum

terjamah oleh manusia secara keselurhan.

Dewasa ini, tidak sulit untuk menemukan

kandungan dalam bumi yang pada

prinsipnya tak bisadilihat oleh kasat mata.

Sedangkan kebutuhan manusia terhadap

jenis material dalam tanah sekarang ini tak

bisa dihindari lagi, maka untuk

menyelesaikan masalah masalah tersebut

di atas, perlu dilakukan studi ke-geofisika-

an. Penelitian ini merupakan suatu studi

geofisika yang menerapkan metode

geolistrik tahanan jenis konfigurasi

Wenner Schlumberger.

Geolistrik adalah salah satu metode

geofisika yang digunakan untuk

menginterpretasi bawah permukaan tanah

dengan menggunakan konsep fisika dan

tanpa merusak material-material tersebut.

Prinsip kerja geolistrik adalah mengukur

tahanan jenis dengan mengalirkan arus

listrik kedalam batuan atau tanah melalui

elektroda arus. Kemudian arus diterima

oleh elektroda potensial dengan

menganggap bumi sebagai

resistor.Penggunaan geolistrik pertama

kali dilakukan oleh Conrad Schlumberger

pada tahun 1912. Metode geolistrik

tahanan jenis konfigurasi Wenner

merupakan salah satu metoda geofisika

untuk mengetahui perubahan tahanan

jenis lapisan batuan di bawah

permukaan tanah dengan cara

mengalirkan arus listrik DC (‘Direct

Current’) yang mempunyai tegangan

tinggi ke dalam tanah. Injeksi arus

listrik ini menggunakan 2 buah elektroda

Arus A dan B yang ditancapkan ke dalam

tanah dengan jarak tertentu. Semakin

panjang jarak elektroda AB akan

menyebabkan aliran arus listrik bisa

menembus lapisan batuan lebih dalam.

I.2. Tujuan Percobaan

1. Memahami prinsip hukum OHM

2. Memahami konsep tahanan jenis

3. Memahami cara menginterpretasi

material yang terkandung di bawah

permukaan tanah.

II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Konsep Geolistrik

batuan dan mineral yang ada di bumi

memiliki sifat listrik. Sifat listrik

batuan maupun mineral terdiri atas

potensial listrik alami, konduktivitas

listrik, dan konstanta dielektrik.

Konduktivitas listrik adalah sifat yang

paling dominan dibandingkan yang

lainnya. Arus listrik dapat mengalir pada

batuan mineral melalui 3

cara yaitu:

1. Konduksi elektronik

Konduksi elektronik merupakan aliran

elektron bebas yang terdapat pada

batuan maupun mineral. Karena pada

batuan/ mineral ini terdapat banyak

elektron bebas didalamnya sehingga arus

listrik dialirkan dalam batuan/ mineral

oleh elektron bebas.

2. Elektrolitik

Konduksi elektrolitik terjadi ketika pori

– pori batuan atau mineral yang terisi

oleh fluida elektrolitik, dimana aliran

muatan terjadi melalui aliran aliran

ion elektrolit. Intinya adalah arus listrik

dibawa oleh ion ion elektrolit.

3. Dielektrik

Konduksi dielektrik terjadi bila batuan

atau mineral berperan sebagai

dielektrik ketika dialiri arus sehingga

terjadi polarisasi pada batuan ataupun

mineral tersebut. Konduktivitas listrik

( σ kebalikan dari resistivitas )

bergantung pada porositas batuan dan

mobilitas dari air ( atau fluida lainnya )

untuk melewati ruang berpori bergantung

pada sifat mobilitas ionik dan

konsentrasi larutan, viskositas (ɳ)

temperatur , dan tekanan.

II.2. Konfigurasi Geolistrik

Metoda geolistrik terdiri dari beberapa

konfigurasi, misalnya yang ke 4 buah

elektrodanya terletak dalam satu garis

lurus dengan posisi elektroda AB dan

MN yang simetris terhadap titik pusat

pada kedua sisi yaitu konfigurasi

Wenner dan Schlumberger. Setiap

konfigurasi mempunyai metoda

perhitungan tersendiri untuk

mengetahui nilai ketebalan dan tahanan

jenis batuan di bawah permukaan.

Metoda geolistrik konfigurasi

Schlumberger merupakan metoda favorit

yang banyak digunakan untuk

mengetahui karakteristik lapisan batuan

bawah permukaan dengan biaya survei

yang relatif murah.Umumnya lapisan

batuan tidak mempunyai sifat

homogen sempurna, seperti yang

dipersyaratkan pada pengukuran

geolistrik. Untuk posisi lapisan batuan

yang terletak dekat dengan

permukaan tanah akan sangat

berpengaruh terhadap hasil

pengukuran tegangan dan ini akan

membuat data geolistrik menjadi

menyimpang dari nilai sebenarnya.

Yang dapat mempengaruhi homogenitas

lapisan batuan adalah fragmen batuan

lain yang menyisip pada lapisan, faktor

ketidakseragaman dari pelapukan batuan

induk, material yang terkandung pada

jalan, genangan air setempat, perpipaan

dari bahan logam yang bisa menghantar

arus listrik, pagar kawat yang

terhubung ke tanah

dsbnya.‘Spontaneous Potential’ yaitu

tegangan listrik alami yang umumnya

terdapat pada lapisan batuan

disebabkan oleh adanya larutan

penghantar yang secara kimiawi

menimbulkan perbedaan tegangan pada

mineral-mineral dari lapisan batuan

yang berbeda juga akan menyebabkan

ketidak-homogenan lapisan batuan.

Perbedaan tegangan listrik ini

umumnya relatif kecil, tetapi bila

digunakan konfigurasi Schlumberger

dengan jarak elektroda AB yang

panjang dan jarak MN yang relatif

pendek, maka ada kemungkinan

tegangan listrik alami tersebut ikut

menyumbang pada hasil pengukuran

tegangan listrik pada elektroda MN,

sehingga data yang terukur menjadi

kurang benar.Untuk mengatasi adanya

tegangan listrik alami ini hendaknya

sebelum dilakukan pengaliran arus

listrik, multimeter diset pada tegangan

listrik alami tersebut dan kedudukan awal

dari multimeter dibuat menjadi nol.

Dengan demikian alat ukur

multimeter akan menunjukkan

tegangan listrik yang benar-benar

diakibatkan oleh pengiriman arus pada

elektroda AB. Multimeter yang

mempunyai fasilitas seperti ini hanya

terdapat pada multimeter dengan akurasi

tinggi.

II.3. Konfigurasi Geolistrik Wenner

Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini

adalah ketelitian pembacaan tegangan

pada elektroda MN lebih baik dengan

angka yang relatif besar karena

elektroda MN yang relatif dekat

dengan elektroda AB. Disini bisa

digunakan alat ukur multimeter dengan

impedansi yang relatif lebih

kecil.Sedangkan kelemahannya adalah

tidak bisa mendeteksi homogenitas

batuan di dekat permukaan yang bisa

berpengaruh terhadap hasil

perhitungan. Data yang didapat dari

cara konfigurasi Wenner, sangat sulit

untuk menghilangkan factor non

homogenitas batuan, sehingga hasil

perhitungan menjadi kurang akurat.

Gambar 1. Susunan elektroda konfigurasi

wenner-schlumberger.

ρ=KVI

Dimana K adalah faktor geometri yang

tergantung oleh penempatan elektroda di

permukaan dan ρ adalah resistivitas

(tahanan jenis)

K= 2π1r1

+1r2

+1r3

+…+1rn

maka nilai resistivitas untuk metode

Wenner-Schlumberger dapat dihitung

dengan faktor geometrikesis

ρ=Rn (n+1 ) a ∆VI

Tabel 1. Nilai Resistivitas Material-

material Bumi

Material Resistivity (Ohm-Meter)

Air (Udara)

Pyrite (Pirit) 0.01-100

Quartz (Kwarsa) 500-800000

Calcite (Kalsit) 1×1012-1×1013

Rock Salt (Garam Batu) 30-1×1013

Granite (Granit) 200-10000

Andesite (Andesit) 1.7×102-45×104

Basalt (Basal) 200-100000

Limestoes (Gamping) 500-10000

Sandstone (Batu Pasir) 200-8000

Shales (Batu Tulis) 20-2000

Sand (Pasir) 1-1000

Clay (Lempung) 1-100

Ground Water (Air Tanah) 0.5-300

Sea Water (Air Asin) 0.2

Magnetite (Magnetit) 0.01-1000

Dry Gravel (kerikil kering) 600-10000

Alluvium (Aluvium) 10-800

Gravel (Kerikil) 100-60

III. METODE PERCOBAAN

III.1. Alat dan Bahan

1. Resisvitimeter

2. Dua pasang elektroda (elektroda

potensial dan elektroda arus)

3. Inverter

4. Catu daya

5. Multimeter

6. Penggaris

7. Kabel listrik

8. Tabel data

9. Alat tulis menulis

10. Software Res2dv

III.2. Prosedur Percobaan

Adapun langkah-langkah pada eksperimen

ini adalah Pertama-tama kita sediakan alat-

alat yang akan kita gunakan. Karena

pengaruh cuaca sehingga eksperimen tidak

dilakukan di daerah yang luas/ lapangan

terbuka. Kita gunakan tempat yang

skalanya diperkecil . Lalu dengan

menggunakan penggaris untuk mengatur

jarak spasi, dan 2 buah batang electrode,

pasang elektroda arus (C1C2) dan

elektroda potensial (P1P2) diawali dengan

jarak terdekat yang telah disiapkan pada

table pengukuran Untuk pengukuran kedua

dan seterusnya, pemindahan elektroda arus

dan elktroda potensial dilakukan secara

bersama-sama dengan jarak pada setiap

elektroda yng mana jaraknya adalah (3, 6,

9, 12 dan 15)cm, sambungkan catu daya ke

resisvitimeter, sambungkan capit dari

kesetiap elektroda, resisvitimeter, lakukan

pengecekan alat, setelah semuanya siap

lakukan pengambilan data pada setiap

datum point sesuai dengan kerja alat, catat

arus (I) dan beda potensial (V) dan olah

data melalui software Res2dv. Yang mana

sebelum mengolah data melalui software

Res2v kita harus mendolah data terlebih

dahulu melalui Microsoft excel guna

mencantumkan dan mengolah data yang

telah kita dapat dan selanjutnya kita

masukan paengujian pada notepad dan kita

akan menghasilkan gambar permukaan

tanah berdasarkan warnawarna setiap

material yang ada pada daerah kita teliti

dan amati material apa saja yang ada pada

daerah tersebut serta bahas dan buatlah

kesimpulan.

IV. DATA

Pada eksperimen ini kami memvariasikan

jarak antara elektroda arus dan elektroda

potensial sampai pada daerah percobaan

habis. Dengan masing masing jarak antara

lain 3, 6, 9, 12,dan 15 cm yang mana

hasilnya :

Table 2. Data hasil eksperimen

n A M N B I (A) V0 (V) V (V) k R (Ω) ρ datum

1 0 3 6 9 0.00078 0.016 7.594 18.84 9735.897 183424.3 4.5

1 3 6 9 12 0.00036 0.029 3.831 18.84 10641.67 200489 7.5

1 6 9 12 15 0.0006 0.016 4.494 18.84 7490 141111.6 10.5

1 9 12 15 18 0.0005 0.003 2.557 18.84 5114 96347.76 13.5

1 12 15 18 21 0.00039 0.002 2.698 18.84 6917.949 130334.2 16.5

1 15 18 21 24 0.00046 0.002 1.978 18.84 4300 81012 19.5

1 18 21 24 27 0.00044 0.005 1.545 18.84 3511.364 66154.09 22.5

1 21 24 27 30 0.00051 0.095 5.715 18.84 11205.88 211118.8 25.5

1 24 27 30 33 0.00054 0.04 2.3 18.84 4259.259 80244.44 28.5

1 27 30 33 36 0.00029 0.011 2.139 18.84 7375.862 138961.2 31.5

1 30 33 36 39 0.0003 0.029 2.111 18.84 7036.667 132570.8 34.5

1 33 36 39 42 0.00035 0.054 2.856 18.84 8160 153734.4 37.5

1 36 39 42 45 0.00049 0.094 5.076 18.84 10359.18 195167 40.5

2 0 6 12 18 0.00062 0.395 4.785 75.36 7717.742 581609 9

2 6 12 18 24 0.00053 0.023 3.637 75.36 6862.264 517140.2 15

2 12 18 24 30 0.00045 0.098 32.902 75.36 73115.56 5509988 21

2 18 24 30 36 0.00074 0.155 4.695 75.36 6344.595 478128.6 27

2 24 30 36 42 0.00057 0.066 3.514 75.36 6164.912 464587.8 33

3 0 9 18 27 0.00058 0.101 4.279 169.56 7377.586 1250944 13.5

3 9 18 27 36 0.00031 0.204 2.316 169.56 7470.968 1266777 22.5

3 18 27 36 45 0.00029 0.081 1.829 169.56 6306.897 1069397 31.5

4 0 12 24 36 0.00056 0.57 4.25 301.44 7589.286 2287714 18

4 12 24 36 48 0.00031 0.79 2.35 301.44 7580.645 2285110 30

5 0 15 30 45 0.00047 0.07 4.44 471 9446.809 4449447 22.5

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah mengolah data secara numerik dan

dengan menggunkan software kami

mendapatkan hasil seperti gambar di

bawah ini:

Gambar 2. Output gambar dari Software

Res2dv

Dari hasil diatas dapat dilihat bahwa

dipermukaan yang berwarna biru yang

merupakan pasir tidak terdapat benda yang

bersifat resistor. Tetapi ketika semakin

kebawah permukaan pasir terdapat benda

yang memiliki sifat resistansi yang sangat

besar. Berdasarkan gambar pula, kita bisa

melihat terdapat logam dibawah karena

dari perbedaan warna di atas menunjukkan

bahwa ada benda benda dengan resistansi

yang sangat tinggi. Jenis logam yang

berada dalam pasir tersebut bergantung

pada warna yang mencirikan nilai

resistivitasnya.

VI. PENUTUP

VI.1. Kesimpulan

Suatu benda yang berada dalam tanah

dengan nilai tahanan jenis tertentu, bisa

dicari dengan menggunakan metode

geolistrik dan prinsip konfigurasi

wenner. Metode geolistrik adalah metode

yang digunakan untuk mengetahui suatu

benda yang berada didalam tanah dengan

mengahmbil karakteristik tahanan jenis

suatu benda. Sedangkan untuk niali

resisitivitas yang kecil menunjukkan

struktur tanah semakin padat dan dapat

mengalirkan arus listrik dengan lebih

baik. Resisistivitas bergantung terhadap

jenis batuan atau amterial yang berada di

bawah permukaan. Semakin dalam

permukaan berarti nilai resisitivitasnya

semakin kecil.

VI.2. Daftar Pustaka

[1] Kanata, Bulkis dan Teti Zubaidah. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner – Schlumberger untuk Survey Pipa bawah Permukaan.

[2] Kaderie, Almuhran. 1990. Analisis Nilai Resistivitas Batuan dengan Sistem Schlumberger Di Daerah Air Tawar dan air Asin

[3] http://ptbudie.wordpress.com/ 2010/12/24/geolistrik/ (di akses pada tanggal.31 Desember 2012 Pukul.15.00)