PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR … · 2013. 9. 24. · Metode Gaya Berat berlaku...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DI DAERAH

KARANGANYAR BAGIAN BARAT

Disusun oleh :

FATHONI SUKMA HIDAYAT M0206033

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA Juni, 2011


commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

SorjaKoesuma, M.Si.

NIP. 19720801 200003 1 001

MohtarYunianto, S.Si, M.Si.

NIP. 19800630 200501 1 001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Senin

Tanggal : 18 Juli 2011

Anggota Tim Penguji

1. Dr. Yofentina Iriani, M.Si. (..........................................)

NIP. 19711227 199702 2 001

2. Dra. Riyatun, M.Si. (..........................................)

NIP. 19680226 199402 2 001

Disahkan oleh

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan Fisika,


commit to user

iii

Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D.

NIP. 19680508 199702 1 001

PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR

BAWAH PERMUKAAN DI DAERAH KARANGANYAR BAGIAN BARAT

FATHONI SUKMA HIDAYAT

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

ABSTRAK

Struktur bawah permukaan daerah karanganyar bagian barat menarik untuk

dipelajari. Hal ini terkait banyaknya industri di Karanganyar bagian barat. Karena

jenis batuan bawah permukaan sangat mempengaruhi bangunan di atasnya.

Seperti kemampuan batuan untuk menopang bangunan dan resistansi terhadap

pergerakan tanah. Penelitian ini meliputi pemetaan struktur dalam bumi di

Karanganyar bagian barat seluas 100 km2. Pada bidang Geofisika, metode

gravitasi digunakan untuk mengetahui variasi densitas batuan di dalam bumi.

Variasi densitas di bawah permukaan tanah menyebabkan adanya perubahan gaya

berat di atas permukaan. Gaya berat juga dipengaruhi oleh perubahan topografi,

dan rotasi bumi. Faktor ini harus direduksi sebelum interpretasi data gaya berat

untuk mengetahui struktur bawah permukaan. Proses akhir data gaya berat dapat

digunakan untuk mengetahui lapisan tanah. Dari penelitian yang dilakukan

diperoleh densitas rata-rata batuan adalah 2,5 gr/cm3dengan metode Nettleton.

Pemodelan menggunakan Grav2D, diperoleh bahwa daerah penelitian densitas

batuannya 1,004 gr/cm3, 1,503 gr/cm3, 1,56 gr/cm3, 2,39 gr/cm3, serta 3,257

gr/cm3. Dari tabel densitas batuan diperoleh kesimpulan bahwa di Karanganyar

bagian barat termasuk batuan lempung, batuan pasir, batuan beku diabase.

Kata kunci : Metode Gravitasi, Gaya Berat, Densitas Batuan,


commit to user

iv

A RESEARCH ON THE GRAVITY OF SUBSURFACE

STRUCTURAL MAPPING

IN THE WESTERN KARANGANYAR


Physics Department, Math and Science Faculty, Sebelas Maret University

ABSTRACT

The structure of subsurface in the western Karanganyar is interesting to be

learned. It is related to the number of industrial building established in western

Karanganyar. Hence, the kind of subsurface rocks really influence the building

above. This research covers the structural mapping of deep earth in the western

Karanganyar with range 100 km2. In Geophysics, gravity method is used to find

out the variety of rocks density in the earth. Variety of density in the subsurface

causes the gravity change on the surface. Gravity is also influenced by topography

change and earth rotation. This factor must be redrawn before interpreting the data

of gravity to find out the structure of the subsurface. In the end process, gravity

data can be used to know the soil layer. From the research, it is obtained that the

average rock density scored 2.5 gr/cm3 by Nettleton methods. Model using

Grav2D acquired that the rock density is 1,004 gr/cm3, 1,503 gr/cm3, 1,56 gr/cm3,

2,39 gr/cm3, and 3,257 gr/cm3.From the table of the rock density, it can be

concluded that western Karanganyar contained clay, sandstones, and diabase.


commit to user

v

Key words: Gravity method, Gravity, Rock density.


commit to user

v

PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR

BAWAH PERMUKAAN DI DAERAH KARANGANYAR BAGIAN BARAT


Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

ABSTRAK

Struktur bawah permukaan daerah karanganyar bagian barat menarik untuk

dipelajari. Hal ini terkait banyaknya industri di Karanganyar bagian barat. Karena

jenis batuan bawah permukaan sangat mempengaruhi bangunan di atasnya.

Seperti kemampuan batuan untuk menopang bangunan dan resistansi terhadap

pergerakan tanah. Penelitian ini meliputi pemetaan struktur dalam bumi di

Karanganyar bagian barat seluas 100 km2. Pada bidang Geofisika, metode

gravitasi digunakan untuk mengetahui variasi densitas batuan di dalam bumi.

Variasi densitas di bawah permukaan tanah menyebabkan adanya perubahan gaya

berat di atas permukaan. Gaya berat juga dipengaruhi oleh perubahan topografi,

dan rotasi bumi. Faktor ini harus direduksi sebelum interpretasi data gaya berat

untuk mengetahui struktur bawah permukaan. Proses akhir data gaya berat dapat

digunakan untuk mengetahui lapisan tanah. Dari penelitian yang dilakukan

diperoleh densitas rata-rata batuan adalah 2,5 gr/cm3dengan metode Nettleton.

Pemodelan menggunakan Grav2D, diperoleh bahwa daerah penelitian densitas

batuannya 1,004 gr/cm3, 1,503 gr/cm3, 1,56 gr/cm

3, 2,39 gr/cm

3, serta 3,257

gr/cm3. Dari tabel densitas batuan diperoleh kesimpulan bahwa di Karanganyar

bagian barat termasuk batuan lempung, batuan pasir, batuan beku diabase.

Kata kunci : Metode Gravitasi, Gaya Berat, Densitas Batuan,


commit to user

vi

A RESEARCH ON THE GRAVITY OF SUBSURFACE STRUCTURAL

MAPPING

IN THE WESTERN KARANGANYAR


Physics Department, Math and Science Faculty, Sebelas Maret University

ABSTRACT

The structure of subsurface in the western Karanganyar is interesting to be

learned. It is related to the number of industrial building established in western

Karanganyar. Hence, the kind of subsurface rocks really influence the building

above. This research covers the structural mapping of deep earth in the western

Karanganyar with range 100 km2. In Geophysics, gravity method is used to find

out the variety of rocks density in the earth. Variety of density in the subsurface

causes the gravity change on the surface. Gravity is also influenced by topography

change and earth rotation. This factor must be redrawn before interpreting the data

of gravity to find out the structure of the subsurface. In the end process, gravity

data can be used to know the soil layer. From the research, it is obtained that the

average rock density scored 2.5 gr/cm3 by Nettleton methods. Model using

Grav2D acquired that the rock density is 1,004 gr/cm3, 1,503 gr/cm3, 1,56 gr/cm3,

2,39 gr/cm3, and 3,257 gr/cm

3.From the table of the rock density, it can be

concluded that western Karanganyar contained clay, sandstones, and diabase.

Key words: Gravity method, Gravity, Rock density.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang

Pada bidang Geofisika, metode gravitasi digunakan untuk mengetahui

variasi densitas di dalam bumi. Variasi densitas di bawah permukaan tanah

menyebabkan adanya perubahan gaya gravitasi di atas permukaan. Intensitas dari

gaya gravitasi dipengaruhi oleh perbedaan massa di bawah permukaan. Ada dua

komponen gaya gravitasi yang di ukur di atas permukaan. Kedua komponen

tersebut adalah (1) secara umum dan relatif seragam komponen yang dipengaruhi

oleh keseluruhan bumi dan (2) banyak komponen berukuran kecil yang mana

variasi tersebut dikarenakan perubahan densitas (anomali gravitasi). Pengukuran

gravitasi secara tepat serta koreksi pada variasi dalam komponen yang lebih besar

di seluruh bumi, survey gravitasi dapat mendeteksi rongga dalam tanah baik yang

natural maupun buatan manusia, variasi kedalaman dari bedrock, dan struktur

geologi ( Griffin,1995).

Metode Gaya Berat berlaku saat ada perbedaan massa di bawah

permukaan, yang mana massa tersebut lebih besar atau lebih kecil dibandingkan

dengan material di sekitarnya. Gaya berat juga dipengaruhi oleh perubahan

topografi dan rotasi bumi. Faktor ini harus direduksi sebelum interpretasi data

gaya berat untuk mengetahui struktur bawah permukaan. Proses akhir data gaya

berat dapat digunakan dalam berbagai masalah teknik dan lingkungan, termasuk

membedakan ketebalan lapisan tanah, dan mendeteksi sesar dekat permukaan

yang dapat diidentifikasi untuk aliran fluida panas bumi. Metode gaya berat

termasuk teknik geofisika yang relatif mudah untuk sebuah interpretasi.

Karanganyar khususnya di bagian barat, sebagai salah satu pusat

perindustrian di Jawa Tengah secara tidak langsung menuntut pembangunan

infrastuktur yang mendukungnya. Pada tahun 2011, paling tidak ada sekitar 142

perusahaan atau industri, baik sedang maupun besar, tersebar di tiga kecamatan

yaitu Jaten, Tasikmadu, serta Karanganyar. Imbas dari pertumbuhan industri yang


commit to user

2

semakin meningkat di Karanganyar, khususnya bagian barat, selain pertumbuhan

ekonomi juga mempunyai sisi negatif dari segi kondisi lingkungan. Sisi negatif

dari segi kondisi lingkungan yaitu percemaran air, tanah, dan udara.

(http://karanganyarkab.go.id. 2011)

Selain itu, pertumbuhan industri dapat mengakibatkan penurunan lapisan

tanah. Hal ini dikarenakan bertambahnya jumlah bangunan maka beban yang

ditanggung tanah juga akan meningkat. Maka perlu adanya penelitian untuk

memetakan kondisi bawah permukaan tanah di daerah tersebut, terkait jenis

batuan yang berada di dalamnya. Hal inilah yang mendasari mengapa penelitian

ini dilakukan. Dengan memetakan struktur bawah permukaan di daerah

Karanganyar, khususnya di bagian barat dapat menjawab pertanyaan yang telah

dijabarkan diatas.

1.2. Rumusan Masalah

Dari uraian di atas masalah yang akan diteliti adalah

1. Bagaimana memetakan struktur bawah permukaan di daerah Karanganyar

bagian barat?

2. Bagaimana pengukuran gravitasi di daerah Karanganyar bagian barat?

1.3. Batasan Masalah

Permasalahan pada penelitian ini dibatasi pada:

1. Lokasi pengukuran yang di ambil adalah sebanyak 24 lokasi.

2. Menganalisa struktur bawah permukaan pada kondisi waktu penelitian.

3. Wilayah penelitian adalah Karanganyar bagian barat.

4. Pengambilan titik penelitian berada pada tiga lintasan.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini sebagai berikut:

1. Mengetahui variasi densitas bawah permukaan dengan metode gaya berat.


commit to user

3

2. Memetakan struktur bawah permukaan di daerah Karanganyar bagian

barat.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yaitu

sebagai salah satu sumber informasi struktur bawah permukaan di daerah

Karanganyar bagian barat

.

1.6. Sistematika Penulisan

Penulisan Laporan skripsi ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

BAB II Tinjauan Pustaka

BAB III Metodologi Penelitian

BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan

BAB V Simpulan dan Saran

Pada Bab I dijelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan

masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika

penulisan laporan skripsi. Pada Bab II berisi tentang dasar teori dari penelitian

yang dilakukan. Bab III dijabarkan mengenai metode penelitian yang meliputi

waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan, serta proses dalam

penelitian. Bab IV membahas tentang hasil penelitian dan analisis/pembahasan

dengan acuan dasar teori yang berkaitan dengan penelitian. Pada bab V berisi

tentang simpulan dari pembahasan di bab sebelumnya serta saran untuk

pengembangan lebih lanjut dari skripsi ini.


commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gaya Gravitasi

Istilah gravimetri atau dalam bahasa Inggris gravimetry yang berasal dari

bahasa latin gravis yang berarti berat dan bahasa Yunani metpew yang berarti

mengukur. Jadi arti harfiahnya adalah pengukuran yang berhubungan dengan

berat atau measurement of gravity. Setiap massa yang berpartisipasi dengan

putaran bumi melalui sumbunya dipengaruhi oleh gaya berat bumi itu sendiri dan

oleh benda langit lainnya dan juga oleh percepatan sentrifugal. Gaya hasil

keduanya adalah gaya berat F. Jadi F adalah fungsi dari pengaturan massa bumi

dan benda ruang angkasa lain juga dari putaran bumi.(Untung,2001).

Hukum Newton tentang gravitasi menyatakan bahwa besar dari gaya

gravitasi antara dua massa adalah sebanding dengan masing-masing massa dan

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar kedua massa tersebut. Dalam

koordinat kartesian, gaya yang terjadi antara partikel bermassa m pada titik

Q=(x’,y’,z’) dan partikel bermassa m0 dititik P=(x,y,z) dapat ditulis dengan

(2.1)

Dimana

,( ) ( ) ( ) -

Gambar 2.1 Gaya Gravitasi antara dua benda

Q(x’,y’,z’

)

P(x,y,z) ̂

m


commit to user

5

dimana G adalah konstanta gravitasi Newton yang besarnya adalah 6,67 x 10-11

Nm2/kg

2 (blakely,1995). Sedangkan untuk mencari percepatan gravitasinya maka

gaya F harus dibagi dengan massa m0 sehingga diperoleh:

(2.2)

(2.3)

Dalam unit SI percepatan gravitasi mempunyai satuan m/s2, dalam

perkembangannya pada sistem c.g.s percepatan gravitasi mempunyai satuan

cm/s2,yang diberi nama gal sebagai perhargaan pada Galileo. Perubahan

percepatan gravitasi yang sangat kecil disebabkan oleh struktur geologi yang

diukur dalam orde 10-3

gal (mgal). Anomali gravitasi terkait struktur geologi telah

disurvei dengan instrumentasi lapangan dengan akurasi 0,1-1 mgal, yang

dinamakan gravity unit(gu). Instrumentasi modern mampu untuk mengukur

perbedaan gravitasi hingga 10-6

gal,atau mikrogal (µgal). Nilai percepatan

gravitasi pada permukaan bumi adalah sekitar 9,8 m/s2(lowrie, 2007).

2.2. Sistem Pegas

Sistem yang bekerja dalam instrumen Gavitymeter adalah sistem pegas.

Berikut ini penjelasan dari sistem pegas sederhana:

Gambar 2.2. Pegas Sederhana


commit to user

6

Periode dari osilasi pegas gambar 2.2 tidak terpengaruh oleh g, jadi bisa

dianggap √

. Tapi pada titik keseimbangan pegas mempunyai bentangan

adalah . Jadi, . Dimana m adalah massa pendulum, k adalah

konstanta pegas, l adalah panjang pegas. Kita tidak dapat menghitug ,

sehingga pegas sederhana ini bukanlah alat ukur mutlak. Tapi jika kita mengubah

maka juga berubah.

(2.4)

Namun dengan massa sederhana ini pada pegas sangat sulit

dipraktekkan dalam gravimeter. Dimulai dari titik keseimbangan, , mungkin

sekitar 1 m. Jadi untuk mengukur perubahan dalam pada level 0,5 mgal (tingkat

akurasi pendulum), kita harus mengukur perubahan panjang lebih teliti dari:

(2.5)

Yang mana nilainya sangat kecil. Sehingga massa pada pegas tidak terlalu

digunakan atau bisa diabaikan.

Jalan terbaik untuk membuat pegas bekerja adalah memodifikasi supaya

mempunyai panjang periode secara natural. Dengan catatan untuk massa pada

pegas adalah

( )

(2.6)

Jadi, jalan lain untuk menyatakan ⁄ seperti berikut:

( )

(2.7)

Jika kita dapat menambah Periode natural, T, kemudian perubahan kecil dalam

akan menghasilkan besaran yang beralasan,dan bisa dihitung, perubahan dalam .

Penambahan T menjadikan sebuah persamaan untuk membuat pegas dengan

yang lebih besar. (Wahr, 1996).


commit to user

7

2.3. LaCoste-Romberg Meter

Sekarang ini alat ukur yang digunakan secara eksklusif adalah LaCoste-

Romberg meter. Alat ukur ini didesain dengan periode yang hampir tak terbatas.

Pegas dalam gambar 2.3 dinamakan “zero length spring”. Alat ini dibuat

sedemikian rupa sehingga , dimana panjang pegas. Ada

berbagai cara untuk membuat pegas semacam ini. Lengan panjangnya b, dengan

massa pada lengan tersebut bebas untuk menambahi titik lengan sebelah kiri

yang lebih rendah. Dimana massa pada lengan diabaikan.

Gambar 2.3. Desain Pegas Lacoste-Romberg(Wahr,1996)

Sistem ini mempunyai periode awal, jika lengan pada titik keseimbangan

nilai , kemudian pada titik keseimbangan untuk setiap nilai . Hal ini bersifat

kualitatif bila kita memperkecil (menaikkan pendulum ), nilai torsi pegas

yang berlawanan arah jarum jam berkurang, sebab nilai L mengecil, dan nilai torsi

This side is vertical

y

mg

β

α θ

λ

L

m

900 + α b


commit to user

8

searah jarum jam juga berkurang, hal ini terjadi akibat nilai sudut antara m g dan

lengan momen b berkurang. Dengan demikian maka 2 nilai torsi ini dapat saling

meniadakan, dan akhirnya tidak ada nilai torsi. Secara kualitatif, torsi yang

berlawanan arah jarum jam pada m dari pegas adalah:

( )( ) (2.8)

Nilai sudut adalah, ,

Sedangkan torsi yang searah jarum jam adalah:

( ) ( ) (2.9)

Dengan catatan:

( )

Persamaan dari kedua nilai torsi memberikan kondisi kesetimbangan sebagai

berikut:

( ) (2.10)

Untuk menghilangkan L, berdasarkan hukum sinus:

( )

( ) (2.11)

maka,

( ) (2.12)

Sehingga persamaan (2.10) menjadi

(2.13)

Jadi kondisi kesetimbangannya tidak bergantung pada nilai θ, maka semua

nilai θ akan memenuhi untuk

(2.14)


commit to user

9

jika tidak berpengaruh, maka lengan b akan terus berayun baik searah

ataupun berlawanan arah jarum jam, dan baru berhenti jika menabrak. Ide

dasarnya adalah untuk membuat settingan persamaan tersebut, kemudian

menyesuaikan nilai y sampai alat ukur berada dalam posisi setimbang, maka akan

kita ketahui bahwa

.

/ (2.15)

Jika kita mengukur perubahan disetiap nilai y maka kita juga akan mendapatkan

perubahan nilai g. Hal ini bersifat relatif karena nilai . ⁄ / adalah suatu bentuk

ekspresi persamaan y (Wahr,1996).

2.4 Koreksi Dalam Metode Gaya Berat

Secara teoritis bumi dianggap bulat sempurna, homogen(sebaran

densitasnya merata), dan tidak berotasi. Pada kenyataannya, bumi berbentuk

spheroid, permukaannya tidak rata, dan berotasi. Bumi juga dipengaruhi gaya

tarik benda di luar bumi seperti Bulan dan Matahari, oleh karena itu gaya berat di

permukaan Bumi dipengaruhi oleh faktor sebagai berikut:

1. Pasang surut

2. Koordinat Lintang

3. Ketinggian

4. Topografi

5. Variasi densitas bawah permukaan

Dalam metode gaya berat yang diharapkan adalah factor variasi densitas

bawah permukaan, sehingga faktor lainnya harus dikoreksi atau direduksi

dari nilai pembacaan pada gravitymeter.

2.4.1 Koreksi Pasang Surut (Tide Correction)

Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan efek gaya tarik dari benda di

luar Bumi seperti Bulan dan Matahari. Yaitu dengan cara mengukur nilai gaya

berat di stasiun yang sama pada interval waktu tertentu, kemudian bacaan

gravitymeter tersebut diplot terhadap fungsi waktu sehingga didapat suatu


commit to user

10

persamaan yang digunakan untuk menghitung koreksi pasang surut. Harga koreksi

pasang surut ini selalu ditambahkan pada pembacaan gaya berat.

(2.16)

Dengan :

Gt = gaya berat yang telah terkoreksi pasang surut

Gobs = gaya berat pembacaan

Tideobs = koreksi pasang surut

Namun secara internasional nilai koreksi pasang surut waktu ke waktu sudah di

tabelkan. Sehingga langsung bisa diperoleh harga koreksi pasang surut titik

pengukuran pada waktu penelitian.

2.4.2. Koreksi Apungan (Drift Correction)

Koreksi ini dilakukan karena adanya perbedaan pembacaan gaya berat di

stasiun(titik pengukuran) yang sama pada waktu yang berbeda, yang disebabkan

karena adanya guncangan atau pergeseran pegas pada alat gravitymeter.

Menghilangkan efek tersebut dengan cara akuisisi data gaya berat didesain dalam

suatu rangkaian tertutup(loop), sehingga besar penyimpangan tersebut dapat

diketahui dan diasumsikan linier pada selang waktu tertentu. Harga koreksi drift

pada masing-masing titik stasiun adalah:

( ) ( )

( ) ( ) (2.17)

(Koesuma,2001).

Dengan:

Drift(sn) = koreksi drift stasiun-n

tsn = waktu pembacaan stasiun-n


commit to user

11

tb = waktu pembacaan stasiun base pada awal loop

tb’ = waktu pembacaan stasiun base pada akhir loop

Gb = nilai pembacaan stasiun base pada awal loop

Gb’ = nilai pembacaan stasiun base pada akhir loop

Koreksi drift selalu dikurangkan terhadap pembacaan gravitymeter.

(2.18)

Dengan :

Gtd = gaya berat terkoreksi pasang surut dan drift

Gt = gaya berat terkoreksi pasang surut

2.4.3. Koreksi Lintang (Latitude Correction)

Seperti diketahui bahwa Bentuk Bumi mendekati shperoidal. Untuk

pendekatan bentuk Bumi tersebut digunakan spheroid referensi. Spheroid

referensi ini adalah suatu ellipsoid yang digunakan sebagai pendekatan untuk

muka laut rata-rata(geoid) dengan mengabaikan efek dari benda di atasnya. Sesuai

dengan Blakely (1995), secara teoritis spheroid referensi (G lintang) diberikan

oleh persamaan GRS (Geodetic Reference System) 1980 gravitasi normal ini

adalah :

( ) (2.19)

Dengan φ adalah posisi lintang titik pengukuran.

2.4.4. Koreksi Udara Bebas (Free-Air Correction)

Berkurangnya nilai gravitasi akibat jarak yang semakin jauh dari geoid,

maka dibutuhkan koreksi udara bebas. Koreksi udara bebas adalah perbedaan

gravitasi yang diukur pada mean sea level (geoid) dengan gravitasi yang diukur

pada ketinggian h meter dengan tidak ada batuan di antaranya. Besarnya koreksi


commit to user

12

ini adalah 0,0386 mgal/meter (Untung dan Sato, 1978). Sehingga nilai gravitasi

harus ditambah 0,0386 mgal permeternya.

2.4.5. Koreksi Bouguer (Bouguer Correction)

Koreksi Bouguer disebabkan adanya pengaruh tarikan massa yang terletak

antara datum dan titik ukur yang belum diperhitungkan pada saat koreksi udara

bebas. Sehingga nilai yang terukur harus dikurangi dengan besarnya gaya tarikan

tersebut. Koreksi Bouguer diberikan oleh persamaan :

( ) (2.20)

Dimana ρ adalah densitas rata-rata permukaan (gr/cm3), dan h (dalam meter)

merupakan ketebalan slab( jarak datum dan titik ukur) (Telford,1990).

2.4.6. Koreksi Medan (Terrain Correction)

Daerah yang memiliki topografi relative datar cukup melakukan koreksi

sampai mendapatkan nilai anomali Bouguer sederhana. Sedangkan untuk daerah

topografi berbukit diperlukan koreksi medan. Koreksi ini diterapkan sebagai

akibat dari pendekatan slab horizontal tak berhingga, padahal kenyataannya bumi

tidar datar. Dengan adanya bukit dan lembah yang berdekatan dengan stasiun

pengukuran akan menghasilkan gaya tarik antara pusat massa bukit atau pusat

lembah yang merupakan massa kosong dengan pendulum gravimeter. Perhitungan

koreksi terrain dapat dilakukan dengan menggunakan Hammer chart yang

dikembangkan oleh Sigmund Hammer.

2.4.7. Anomali Bouguer

Data pengukuran gaya berat yang telah dikoreksi pasang surut, drift, dan

diikat terhadap G ikat (977976,38 mGal) menghasilkan G absolute. Pada data G

absolute dilakukan koreksi lintang (Gn), koreksi udara bebas (FAC), koreksi

Bouguer (BC), dan koreksi terrain (TC) sehingga diperoleh Anomali Bouguer

Lengkap (CBA) dalam mGal, sesuai persamaan berikut:


commit to user

13

(2.21)

Dengan : CBA = Anomali Bouguer

Gabs = Nilai gravitasi pengamatan

Gn = Nilai gravitasi normal

= Koreksi udara bebas

= Koreksi Bouguer

= Koreksi medan

2.5. Proyeksi ke Bidang Datar

Data anomali bouguer lengkap di topografi akan mengalami distrorsi

akibat topografi yang tidak homogen. Ketinggian titik ukur yang bervariasi ini

perlu untuk diseragamkan sehingga mempermudah interpretasi. Metode Bidang

Titik Massa Dampney adalah metode yang digunakan untuk membawa data

anomali bouguer lengkap di topografi ke suatu bidang datar dengan ketinggian

tertentu. Massa penyebab anomali di dekati menjadi sebuah bidang massa yang

disebut bidang titik massa yang diperoleh dari data-data gravitasi di topografi.

Bidang massa penyebab anomali kemudian di gunakan untuk menentukan nilai

gravitasi pada suatu bidang datar sesuai ketinggian yang diinginkan. Persamaan

metode Bidang Titik Massa Dampney dinyatakan sebagai :

( ) ∫ ∫( ( )( ))

*( ) ( ) ( ) +

⁄

(2.22)

(Dampney dalam Setyawan,2005).

Dengan

( ) = nilai anomali gravitasi di topografi

( ) = kontras densitas pada bidang titik massa

x, y, z = koordinat anomali gravitasi di topografi

α, β, h = koordinat titik massa pada bidang titik massa

h = kedalaman bidang titik massa dari speroida referensi


commit to user

14

Dalam pemrosesan digital persamaan (2.22) dirubah dalam bentuk fungsi

jumlahan menjadi :

( ) ∑ ( )

*( ) ( ) ( ) +

⁄

(2.23)

tiap nilai dari fungsi dialjabarkan sebagai matrik fungsi yaitu matrik nilai gravitasi

g, matrik posisi a dan matrik kontras densitas m.

(2.24)

yaitu

…….

.……

dengan

( )

*( ) ( ) ( ) +

⁄ (2..25)

Proses kalkulasi nilai gravitasi di bidang datar dilakukan dalam dua

tahapan yakni (1) menentukan nilai kontras densitas pada bidang titik massa dari

data gravitasi di topografi, kemudian (2) menentukan nilai gravitasi di bidang

datar dari nilai kontras densitas pada bidang massa yang telah diperoleh.

(2.26)

Untuk mengetahui seberapa besar kesalahan dari kontras densitas maka dapat

diketahui dengan menghitung error (kesalahan) dari selisih nilai gravitasi awal

dengan gravitasi balikan dari kontras densitas tersebut.

(2.27)

(2.28)

Setelah diketahui nilai kontras densitas dengannilai kesalahan yang kecil maka

nilai gravitasi di suatu bidang datar di tentukan dengan :

(2.29)


commit to user

15

Gambar 2.4. Prinsip kerja Metode Bidang Titik Massa Dampney(Dampney

dalam Setyawan,2005)

2.6. Pemisahan Anomali Regional-residual

Biasanya anomali Bouguer masih mengandung beberapa anomali dari

berbagai sumber. Anomali dengan panjang gelombang besar yang berasal dari

kontras densitas dalam disebut anomali regional. Hal ini sangat penting untuk

memahami struktur dengan skala besar dari lapisan Bumi seperti zona subduksi.

Sedangkan anomali dengan panjang gelombang rendah yang berasal dari anomali

massa di sekitar daerah eksplorasi disebut anomali residual. Pemisahan regional

dan residual sangat penting dalam tahap interpretasi peta kontur gravitasi. Analisa

didasarkan pada seleksi profil pada suatu struktur, atau bisa juga distribusi dua

dimensi dari peta anomali Bouguer. (Lowrie, 2007).

y

-z

x

Bidang

Datar

Topografi

(x,y,-z)

Spheroid

Reference

z = 0

h

Titik Proyeksi

Titik Amat

Titik Massa

1.


commit to user

16

Salah satu cara pemisahan anomali adalah menggunakan metode

polinomial. Metode polinomial sebenarnya adalah sebuah prosedur dengan teknik

numerik yang dapat diaplikasikan untuk dekomposisi anomali medan potensial ke

dalam suatu bagian yang konsisten atau sebuah pola yang konsisten. Metode

polinomial adalah analisa trend regional dengan metode ini anomali bouguer

diasumsikan F pada (n+1) dari data (xi,yi) i= 0,1,..n. Fitting sebuah permukaan

yang akan di interpretasi dapat ditulis:

( ) ∑ ( )

(2.30)

Dimana a1,a2..an adalah koefisien yang dideterminasikan dengan pengaturan

menggunakan metode least square dan p1,p2..pn adalah perkiraan fungsi x dan y

yang dipilih sebagai basis fungsi. Pada masing-masing data, perbedaan di antara

elevasi permukaan F( ) sehingga diperoleh anomali residual R( ) adalah

( ) ( ) ∑ ( )

(2.31)

(Nwankwo, 2006).

2.7. Pemodelan Talwani

Pemodelan Talwani 2,5D adalah pemodelan anomali gravitasi dengan

menggunakan bentuk anomali 2,5D yaitu model 2D dengan penampang berhingga

yang sama pada arah tegak lurus dengan bidang 2D-nya, maka besarnya medan

gravitasi parsial karena suatu volume dijabarkan sebagai :

Jika diasumsikan ρ bernilai tetap maka medan gravitasi pada arah vertikal

(z) menjadi :


commit to user

17

∭

( )

⁄ (2.32)

(Bullard dalam Bugyo,2010).

Untuk model benda anomali gravitasi 2,5D (gambar 2.5) ditambahkan panjang

strike benda baik kekiri maupun kekanan dari poligon pada bidang xz dan

didefinisikan sebagai Y1 yang bernilai positif pada arah +Y dan Y2 yang berniali

positif pada arah –Y. Sehingga dengan mengintegralkan persamaan (2.32) pada

arah y dari –Y2 hingga 0 dan 0 hingga Y1 diperoleh :

Gambar 2.5. Geometri dari benda 2,5D sumbu z positif kebawah,

sumbu y arah strike dan kelurusan lintasan pada arah x.

∬, ( ) ( ) ( )- (2.33)

dengan

√ √

Penyelesaian integral persamaan (2.33) pada arah z adalah :

∫ , ( ) ( ) ( )-

(2.34)

Integral luasan poligon pada persamaan (2.34) dapat di rubah dalam bentuk

integral garis dari sekeliling poligon dengan merubah fungsi z kedalam fungsi x

dari setiap sisi di poligon tersebut (Gambar 2.6). Untuk setiap sisi dari poligon

fungsi z di definisikan sebagai :

-y

x

y

z


commit to user

18

Dengan

Gambar 2.6. Hubungan x dan y pada model poligon tetutup(Bullard

dalam Bugyo,2010)

Dan z0 adalah titik potong antara sisi ke I dengan sumbu z. Maka Persamaan

(2.34) akan berubah menjadi :

( ) (2.35)

dengan

∮ , ( ) -

dan

∮ . √ ( ) /

x0i x

z

θi θi

z0i

θi (xi,zi)

(xi+1,zi+1)


commit to user

19

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di 24 lokasi di daerah Karanganyar bagian barat

mulai pada koordinat 7033’49.7” LS sampai 7

037’05.9”LS dan 110

050’56.0” BT

sampai 110056’58.9”BT. Pengambilan data dilakukan pada bulan Januari 2011.

3.2. Metode Penelitian

Pelaksanaan penelitian dengan metode geofisika ini dilakukan dalam tiga

tahap. Tahapan tersebut secara berturut-turut adalah tahap pengambilan data,

tahap pengolahan data, tahap interpretasi data. Tahap-tahap yang akan dilakukan

dapat dilihat pada gambar 3.1.

B

Pengambilan Data

Koreksi Pasut

Koreksi Tinggi Alat

Koreksi Drift

A

Mulai

Data


commit to user

20

B

Gravitasi Observasi

Anomali Bouguer

C

Koreksi Gravitasi Normal

Koreksi Udara Bebas

Koreksi Bouguer

Koreksi Medan

Proyeksi ke Bidang Datar

Pemisahan Anomali

Regional-Residual

Anomali Regional Anomali Residual


commit to user

21

Gambar 3.1. Alur Penelitian

3.3. Pengambilan Data dan Penelitian

Pada pengambilan data dan penelitian ada beberapa hal harus dilakukan

yaitu:

3.3.1. Tahap Persiapan

Tahap ini meliputi Pengenalan Lapangan, Persiapan alat, serta

transportasi. Tahap Pengenalan lapangan dilakukan untuk mencakup seluruh

daerah penelitian dan untuk mengetahui jalur-jalur lintasan yang digunakan untuk

pengambilan data. Alat yang digunakan adalah Gravimeter La Coste & Romberg

tipe G525 untuk mengukur gaya berat serta GPS(Global Position System) dan

peta topografi untuk menentukan koordinat dan ketinggian lokasi. Bahan yang

digunakan adalah buku lab, pensil, serta mistar. Adapun gambar alat Gravimeter

adalah sebagai berikut:

C

Anomali Model

Selesai

A

Informasi Geologi

Pemodelan


commit to user

22

Gambar 3.2. Gravitymeter LaCoste-Romberg G525.

3.3.2. Tahap Pengambilan Data

Proses pengambilan data dimulai dengan pencatatan nilai skala pembacaan

gaya berat pada titik base station yang mana letaknya di Bandung, tepatnya di

titik DG0. Titik tersebut sebagai titik ikat tingkat I dari titik pengamatan

selanjutnya. Sedangkan untuk letak titik ikat tingkat II adalah di UNS. Titik ikat

tingkat II inilah yang digunakan untuk looping harian. Looping harian adalah

pengmbilan data dengan cara dimulai dari titik ikat dan diakhiri di titik tersebut

pada hari itu juga. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan pengaruh drift dari

gravitymeter. Nilai yang digunakan pada titik ikat tingkat II merupakan nilai yang

sudah diikatkan terlebih dulu ke titik ikat tingkat I.

Setelah pencatatan nilai skala pembacaan gaya berat di titik base station,

pencatatan di titik UNS sebagai titik ikat tingkat II. Pada titik tersebut dimulai

looping harian. Selanjutnya pencatatan nilai skala pembacaan gaya berat tiap titik

pada 24 titik daerah penelitian.


commit to user

23

Gambar 3.3. Looping harian.

Variabel yang di catat adalah skala pembacaan gaya berat pada

gavitymeter, waktu pembacaan, koordinat lokasi pembacaan, serta ketinggian

lokasinya. Setelah pengambilan data pada semua titik penelitian kemudian

kembali ke titik UNS untuk akhir dari looping harian. Setelah semua data pada

titik penelitian dicatat, baik pada titik stasiun n maupun pada titik ikat tingkat II,

maka dilakukan pencatatan akhir pada titik DG0.

3.3.3. Tahap Pengolahan Data

Setelah diperoleh data penelitian, selanjutnya data tersebut diolah sesuai

dengan urutan pada gambar 3.1. Pengolahan data awal yang dilakukan adalah

konversi nilai skala gravitymeter ke miligal. Hal ini dilakukan karena data yang

diperoleh dari penelitian masih berupa nilai skala gravitymeter. Nilai gravitasi

yang telah dikonversi merupakan hasil pengukuran variasi gaya berat dari titik

pengukuran satu ke titik pengukuran lain dan tidak mengukur gaya berat mutlak

pada suatu titik ukur. Selanjutnya adalah mereduksi nilai gravitasi terukur. Hal ini

dilakukan karena hasil pengukuran di lapangan masih terpengaruh kondisi

geologis daerah penelititan. Reduksi yang dilakukan adalah koreksi pasang surut,

UNS St 1

St 2

St n

St = stasiun Pengamatan


commit to user

24

koreksi tinggi alat, koreksi drift, koreksi gravitasi normal, koreksi udara bebas,

koreksi bouguer, koreksi medan.

1. Koreksi pasang surut.

Koreksi ini dikarenakan adanya pengaruh gaya tarik bumi oleh massa

bulan dan matahari pada saat pengukuran.

2. Koreksi tinggi alat.

Koreksi ini dilakukan karena nilai gravitasi yang didapat dari pengukuran

merupakan nilai di atas permukaan, seharusnya nilai tersebut merupakan

nilai tepat di permukaan tanah.

3. Koreksi drift.

Gravitymeter yang sangat peka terhadap goncangan menyebabkan

pergeseran pembacaan pada alat. Oleh karena itu perlu adanya koreksi

terhadap pergeseran tersebut dan besarnya sebagai fungsi waktu.

4. Koreksi gravitasi normal.

Jari- jari bumi di tiap tempat memiliki nilai yang berbeda-beda karena

bentuk bumi yang tidak bulat sempurna. Hal ini menyebabkan nilai

gravitasi yang berbeda-beda pula. Oleh karena itu memungkinkan untuk

menghitung nilai gravitasi secara teoritis berdasarkan letak lintangnya.

5. Koreksi udara bebas.

Bumi dianggap bulat sempurna yang dibatasi oleh bidang speroida acuan,

hanya memperhitungkan perbedaan ketinggian terhadap speroida acuan

dengan mengabaikan massa di antara speroida acuan dan titik ukurKoreksi

bouguer.

6. Koreksi bouguer.

Koreksi ini tergantung pada ketinggian dan massa jenis batuannya. Untuk

mencari massa jenis batuan dengan menggunakan metode penentuan

massa jenis rata-rata.


commit to user

25

7. Koreksi medan.

Pengukuran di daerah berbukit akan berbeda dengan pengukuran di daerah

datar, maka perlu adanya koreksi medan di sekitar titik pengamatan. Yaitu

dengan memperhatikan topografi di sekitar titik pengamatan.

Anomali Bouguer dapat diperoleh dari selisih medan gravitasi hasil

pengukuran dengan nilai gravitasi normal yang telah dikoreksi. Namun anomali

ini bukan merupakan anomali yang sebenarnya. Hal ini karena anomali tersebut

berada di topografi. Oleh karena itu perlu adanya proyeksi ke bidang datar dengan

metode Dampney. (Dampney dalam Setyawan, 2005). Setelah diproyeksikan

kemudian anomali Bouguer dipisahkan anomali regional dan residualnya.

Pemisahan anomali menggunakan metode polinomial. (Thruston dan Brown,

1992).

Proses dalam metode Dampney adalah menetukan sumber ekivalen titk

massa diskrit pada kedalaman tertentu di bawah permukaan dengan

memanfaatkan data anomali Bouguer di permukaan. Kemudian dihitung medan

gravitasi teoritis tersebut pada suatu bidang datar dengan ketinggian tertentu. Dari

metode ini diperoleh anomali bouguer di atas topografi. Oleh karena itu tidak

perlu lagi adanya pengangkatan ke atas dari data anomali Bouguer.

Setelah nilai anomali Bouguer sudah berada di bidang datar, maka perlu

adanya pemisahan anomali menggunakan metode polinomial. Metode ini

berasumsi bahwa data anomali Bouguer didefinisikan F(xi,yi), yang diambil

sampel pada sebuah grid dengan spasi dimensi (n-1) ∆x dan (m-1) ∆y, dimana ∆x

dan ∆y merupakan interval grid dalam sumbu x dan sumbu y.( Thruston dan

Brown, 1992). Jika F(xi,yi) merupakan representasi polinomial, maka dengan

perhitungan sesuai persamaan (2.28) diperoleh besarnya anomali regional. dari

anomali regional yang telah diperoleh kita dapat menentukan besarnya anomali

residual dengan mengurangi anomali Bouguer dengan anomali regional sesuai

persamaan (2.29).


commit to user

26

Gambar 3.4. Representsi trend regional dengan metode polinomial.

3.3.4. Tahap Interpretasi Data

Pada tahap interpretasi data penelitian ini menggunakan metode yang

dikemukakan oleh Talwani. Yaitu analisis model bawah permukaan dari suatu

penampang anomali Bouguer dengan menggunakan metode poligon. Prinsip

umumnya adalah meminimumkan selisih anomali perhitungan dengan anomali

pengamatan,dengan menghitung benda anomali berupa poligon-poligon. Masing-

masing titik dari poligon akan memberikan gaya gravitasi sehingga membentuk

profil gravitasi. Bila error sudah kecil, maka model tersebut merupakan hasil

pemodelan dari penelitian. Perhitungan komputasi menggunakan program

Grav2DC.


commit to user

27

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini penentuan jenis batuan didasarkan pada nilai densitas

batuan tersebut. Pengukuran dengan metode gravitasi sebagaimana telah

dijelaskan dalam bab 3 sebelumnya, dilakukan untuk mengetahui nilai densitas

pada daerah penelitian. Topografi daerah penelitian ini adalah daratan dengan

ketinggian terendah di barat daerah penelitian, semakin ke timur semakin naik.

Sehingga dapat dikatakan daerah penelitian berupa daratan miring. Pada bab ini

akan dibahas mengenai hasil pengolahan data yang telah diperoleh dari lapangan

dengan mengacu pada batasan masalah dari penelitian ini sendiri. Kemudian

dilakukan interpretasi dari hasil pengolahan data untuk mengetahui struktur

bawah permukaan sesuai dengan tujuan dari penelitian ini.

4.1. Nilai Gravitasi Pada Lokasi Penelitian

Pengukuran dari lapangan yang masih berupa nilai pembacaan pada

Gravitymeter diproses sehingga diperoleh gravitasi pada masing-masing lokasi

penelitian. Adapun besarnya gravitasi pada lokasi penelitian dapat dilihat pada

gambar 4.1.

Gambar 4.1. Profil gravitasi pada lokasi penelitian


commit to user

28

Gambar 4.2. Profil gravitasi 3D pada lokasi penelitian

Hasil pengukuran menunjukkan nilai gravitasi pada masing-masing lokasi

tidak menyimpang jauh dari gravitasi bumi rata-rata yaitu 9,80 m/s2 atau 980.000

mGal. Selisih gravitasi pada pengukuran dengan gravitasi bumi rata-rata adalah <

3.000 mGal. Nilai 9,8 m/s2 merupakan hasil rata-rata gravitasi dari seluruh

gravitasi di seluruh lokasi di bumi. Pada gambar 4.2 nampak bahwa ada sekitar

tiga puncak dan satu lembah. Puncak tersebut menunjukkan bahwa di sekitar

lokasi tersebut mempunyai nilai gravitasi yang lebih besar di banding lokasi lain

di daerah penelitian. Sedangkan ada satu lembah lembah menunjukkan bahwa di

lokasi tersebut dan di sekitarnya mempunyai nilai gravitasi yang lebih kecil

dibandingkan lokasi lain di daerah penelitian.

4. 2. Hasil Penentuan Densitas Rata-rata Batuan.

Untuk menentukan nilai densitas rata-rata batuan pada daerah penelitian

digunakan metode Nettleton yang mana dibuat ektrapolasi nilai gravitasi dari

berbagai harga densitas. Lokasi bukit dan lembah yang dipakai untuk ekstrapolasi


commit to user

29

ini adalah Wirun, Cangkol, Bakalan, Kayuapak, Lalung, Pundungrejo, Keragilan.

Profil topografi untuk ketujuh lokasi tersebut adalah sebagai berikut:

Wirun

CANGKOL

KAYUAPAK

LALUNG

PUNDUNGREJO

KERGILAN

120

130

140

150

160

170

180

h(M)

Gambar 4.3. Profil ketinggian untuk menentukan densitas rata-rata.

Hasil ekstrapolasi nilai gravitasi dari beberapa daerah sampel tersebut

berupa profil sebagai berikut:

Gambar 4.4. Profil gravitasi untuk berbagai harga densitas.


commit to user

30

Harga densitas yang diambil adalah harga densitas untuk gafik gravitasi yang

terkorelasi mnimum dengan profil topografi, baik korelasi positif maupun

korelasi negatif. Dapat dilihat pada grafik dari Wirun sampai Bakalan nampak

bahwa ada pola naik atau positif dan turun atau negatif. Pada grafik dari Bakalan

ke Kayuapak, Kayuapak ke Lalung, serta dari Pundungrejo ke Keragilan tampak

bahwa untuk semua harga densitas batuan membentuk pola yang sama. Hal ini

dikarenakan data ketinggian yang diperoleh dari hasil pengukuran kurang sesuai

dengan data ketinggian di peta topografi. Faktor ketinggian lokasi pengukuran

sangat penting dalam reduksi data gravitasi. Sehingga hasil ekstrapolasi dari nilai

gravitasi yang diperoleh menunjukkan pola yang sama.

Untuk beberapa harga densitas mengikuti pola naik atau pun turun. Namun

untuk grafik nilai gravitasi dengan harga densitas 2,5 gr/cm3 diperkirakan

mempunyai korelasi paling minimum terhadap pola naik maupun turun. Oleh

karena itu densitas 2,5 gr/cm3 dipakai sebagai harga densitas rata-rata batuan di

daerah penelitian ini. Nilai tersebut digunakan untuk menghitung koreksi

Bouguer.

4. 3. Anomali Bouguer

Setelah reduksi data yang dilakukan mulai dari menghitung gravitasi

normal, koreksi drift, koreksi pasang surut, koreksi udara bebas, koreksi medan,

koreksi Bouguer, maka akan diperoleh hasil anomali bouguer dengan menghitung

selisih antara gravitasi pengamatan dengan medan gravitasi normal yang telah

dikoreksi . Anomali Bouguer yang sudah ini merupakan anomali yang berada di

topografi. Sehingga bisa dikatakan anomali tersebut bukanlah anomali yang

sebenarnya. (Koesuma,2001). Oleh karena itu untuk mendapatkan anomali yang

sebenarnya maka data anomali Bouguer perlu diproyeksikan ke suatu bidang datar

tertentu.

Peta kontur anomali Bouguer yang telah diperoleh dari penelitian adalah

sebagai berikut:


commit to user

31

Gambar 4.5. Profil anomali Bouguer lengkap di topografi.

Gambar 4.6. Profil anomali Bouguer lengkap 3D di topografi.

Peta anomali Bouguer pada gambar 4.4. daerah lokasi penelitian memanjang dari

barat ke timur. Untuk daerah seperti di utara daerah penelitian cenderung lebih

rendah, berkisar ≤-76 mGal. Sedangkan di selatan daerah penelitian memiliki


commit to user

32

anomali Bouguer sekitar ≥-66 mGal. Bila dilihat dari peta kontur anomali pulau

Jawa maka hasil yang didapat dari penelitian ini cukup relevan. Karena untuk

daerah sekitar Karanganyar mempunyai nilai anomali minus. (Brotopuspito,

2010).

Gambar 4.7. Peta anomali Bouguer pulau Jawa (Brotopuspito, 2010).

4.4. Anomali Bouguer di Bidang Datar

Peta anomali Bouguer yang diperoleh dari hasil perhitungan masih berada

di topografi. Untuk meminimalkan distorsi data gravitasi akibat ketinggian yang

bervariasi, maka perlu adanya proyeksi ke suatu bidang datar tertentu.(Setyawan,

2005). Pada penelitian ini proyeksi ke bidang datar menggunakan metode sumber

ekivalen titik massa Dampney. Bidang datar pada penelitian ini berada pada

ketinggian 284 meter di atas speroida acuan.

Data anomali gravitasi yang tidak teratur dan pada ketinggian yang

bervariasi dibuat suatu sumber ekivalen titik massa diskrit pada bidang datar

dengan kedalaman tertentu. Pada penelitian ini kedalaman sumber ekivalen titik

massa yang digunakan adalah 7000 meter di bawah speroida acuan. Percepatan

gravitasi di bidang datar pada ketinggian 284 meter, yang diakibatkan oleh

sumber tersebut diperoleh hasil sebagai berikut:


commit to user

33

Gambar 4.8. Profil anomali Bouguer di bidang datar, ketinggian 284 m.

Gambar 4.9. Profil anomali Bouguer di bidang datar, ketinggian 284 m.

Pola anomali Bouguer di bidang datar pada ketinggian 284 meter menunjukkan

pola anomali yang sama dengan pola anomali bouguer di topografi. Hal ini

menunjukkan bahwa benda anomali mempunyai peran dalam pembentukan


commit to user

34

topografi daerah penelitian ini. Range nilai anomali Bouguer pada bidang datar

berkisar antara -82 mGal sampai -56 mGal.

Bila dibandingkan dengan anomali Bouguer pada topografi, maka range

nilai anomali Bouguer pada bidang datar lebih kecil. Hal ini dikarenakan distorsi

akibat topografi yang tidak homogen sudah diminimalkan. Sehingga selisih

anomali Bouguer pada bidang datar relatif kecil.

4.5. Hasil Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual

Anomali Bouguer yang sudah diproyeksikan ke bidang datar masih

merupakan integrasi dari anomali regional dan anomali residual. Sehingga perlu

adanya suatu pemisahan antara anomali regional dan anomali residual. Dengan

menggunakan metode polinomial dapat dihitung besarnya anomali regional.

Sehingga dapat dicari anomali residual dengan cara mengurangkan anomali

Bouguer dengan anomali regional. Jadi anomali residual merupakan selisih antara

anomali bouguer dengan anomali regional.

4.5.1. Anomali Regional

Anomali regional merupakan anomali yang berasal sumber yang sangat

dalam, berukuran besar dan biasanya berhubungan dengan lempeng

tektonik.(Gupta dan Ramani, 1980). Ada beberapa kriteria dalam proses

pengambilan anomali ini. Pertama adalah pola konturnya sudah menampakkan

kecenderungan yang sama. Kedua adalah bentuk konturnya mencirikan struktur

yang dalam seperti bentuk lempeng tektonik. (Koesuma,2001).


commit to user

35

Perhitungan dengan menggunakan metode polinomial, yang kemudian

dibuat plot ke dalam peta kontur diperoleh hasil sebagai berikut:

Gambar 4.10. Profil anomali regional, selang kontur 1 mGal.

Gambar 4.11. Profil anomali regional, selang kontur 1 mGal.

Dari hasil kontur yang diperoleh dapat dilihat bahwa range anomali berkisar

antara -81 sampai -54 mGal. Bila dibandingkan dengan range anomali Bouguer

yang sudah berada di bidang datar, maka range anomali regional lebih kecil.


commit to user

36

Sehingga nilai anomali residual dapat dihitung dengan mencari selisih antara

anomali Bouguer dengan anomali regional.

Bentuk kontur pada anomali regional bila dihitung dengan menggunakan

metode polinomial akan membentuk pola struktur yang dalam seperti bentuk

lempeng tektonik. Hal ini terbukti dengan peta kontur anomali regional yang

diperoleh dari penelitian ini. Terlihat pada gambar 4.10 bahwa pola kontur yang

condong atau miring ke arah Utara-Selatan dengan nilai anomali di bagian Utara

lebih rendah dibandingkan dengan anomali yang berada di bagian Selatan.

4.5.2. Anomali Residual

Anomali residual merupakan anomali lokal yang berada di daerah

penelitian. Anomali ini diperoleh dari selisih antara anomali Bouguer dengan

anomali regional. Anomali residual inilah yang digunakan untuk interpretasi

bawah permukaan daerah penelitian ini. Hasil dari perhitungan yang kemudian

diplot ke bentuk peta kontur diperoleh anomali residual sebagai berikut:

Gambar 4.12. Profil anomali residual, selang kontur 1 mGal.


commit to user

37

Gambar 4.13. Profil anomali residual 3D, selang kontur 1 mGal.

Nilai anomali residual yang didapat berkisar antara -14 sampai 8 mGal.

Biasanya nilai anomali residual berkisar antara -10 sampai 10 mGal. (Koesuma,

2001). Nilai anomali residual ini sudah tidak terpengaruh kondisi topografi.

Karena anomali ini sudah berada di berada di bidang datar. Anomali terbesar

berada di Selatan daerah penelitian dengan anomali sebesar 8 mGal. Sedangkan

anomali terendah berada di tengah daerah penelitian dengan anomali sebesar -14

mGal.

Kontras anomali residual sangat nampak terutama di tengah daerah

penelitian yaitu di daerah sekitar Joho. Peneliti berasumsi bahwa kontras ini

dipengaruhi variasi densitas batuan di daerah tersebut. Sedangkan di Timur daerah

penelitian kontras anomali relatif kecil. Kemungkinan densitas batuan di daerah

tersebut hampir seragam.

4.6. Hasil Pemodelan

Setelah diperoleh peta kontur anomali residual yang merupakan anomali

yang bersumber dari lokal daerah penelitian, maka di buat sayatan atau lintasan

pada peta tersebut. Hal ini dilakukan untuk interpretasi bawah permukaan dengan

menggunakan pemodelan. Diambil sayatan memanjang dari arah Timur Laut ke


commit to user

38

Barat Daya sebagai lintasan A-A’, serta memanjang dari arah Barat ke Timur

sebagai lintasan BB’.

Gambar 4.14. Profil sayatan.

Pemodelan dengan menggunakan software Grav2DC diperoleh hasil sebagai

berikut:

Gambar 4.15. Pemodelan pada lintasan A-A’.


commit to user

39

Pemodelan pada gambar 4.15 didapat dengan menginversi bentuk-bentuk

anomali berupa poligon. Hasil pemodelan harus mempunyai nilai error minimum.

Error pada pemodelan untuk lintasan A-A’ adalah 9,77. Pada lintasan ini

diperoleh nilai kontras densitas masing-masing:

a. ∆ρ = -1,496 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 1,004 gr/cm

3.

b. ∆ρ = -0,997 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 1,503 gr/cm

3.

c. ∆ρ = -0,940 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 1,56 gr/cm

3.

d. ∆ρ = 0,110 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 2,39 gr/cm

3.

e. ∆ρ = 0,757gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 3,257 gr/cm

3.

Massa jenis tersebut didapat dari densitas Bouguer (rata-rata) 2,5 gr/cm3

ditambah dengan ∆ρ. Diperkirakan pada lintasan A-A’ mempunyai struktur bawah

permukaan dengan batuan yaitu berupa sedimen seperti batuan lempung (clay),

batuan pasir (sandstone), serta terdapat batuan beku diabase (Telford, 1990).

Adapun pemodelan pada sayatan kedua diperoleh hasil sebagai berikut:

Gambar 4.16. Pemodelan pada lintasan B-B’.


commit to user

40

Pada pemodelan lintasan ini nilai errornya adalah sebesar 2,96. Besarnya kontras

densitas adalah sebagai berikut:

a. ∆ρ = 1,720 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 4,22 gr/cm

3.

b. ∆ρ = -0,688 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 1,812 gr/cm

3.

c. ∆ρ = 0,147 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 2,353 gr/cm

3.

d. ∆ρ = 0,840 gr/cm3 atau batuan dengan densitas sebesar 3,34 gr/cm

3.

Diperkirakan jenis batuan pada lintasan B-B’ antara lain yaitu Chalcopyrite

dengan densitas 4,22 gr/cm3, pasir dengan densitas 1,812 gr/cm

3, batuan pasir

dengan densitas 2,353 gr/cm3, serta batuan peridotite dengan densitas 3,34gr/cm

3.

Bila ditinjau dari kedua lintasan A-A’ dan B-B’ maka jenis batuan yang

ada di bawah permukaan daerah Karanganyar bagian Barat sebagian besar

merupakan batuan yang tergolong jenis batuan sedimen dan batuan beku. Yang

mana keseluruhan batuan tersebut merupakan limpahan dari lahar dingin gunung

Lawu.


commit to user

41

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan ini, penulis menarik

simpulan sebagai berikut:

1. Anomali Bouguer pada daerah penelitian bernilai negatif. Hal ini

disebabkan besarnya gravitasi dari hasil pengukuran di lapangan lebih

kecil dibandingkan dengan faktor koreksinya.

2. Nilai densitas rata-rata di Karanganyar bagian Barat dan sekitarnya

diperoleh hasil 2,5 gr/cm3.

3. Jenis batuan di Karanganyar bagian Barat adalah batuan lempung (clay),

batuan pasir (sandstone), serta terdapat batuan beku diabase, dan

peridotite.

5.2. Saran

Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Perlunya pengukuran ketinggian yang lebih akurat pada lokasi penelitian,

karena faktor ketinggian sangat mempengaruhi hasil pengolahan data.

2. Perlu adanya pembanding dengan metode lain dalam pengolahan data,

sehingga hasil penelitian diharapkan mendekati realita di lapangan.

PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR … · 2013. 9. 24. · Metode Gaya Berat berlaku...

Documents

Transcript of PENYELIDIKAN GAYA BERAT UNTUK PEMETAAN STRUKTUR … · 2013. 9. 24. · Metode Gaya Berat berlaku...