Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 1

METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS KONFIGURASI

WENNER

Ridwan Setiawan (1127030058)

Jurusan Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Sunan Gunung Djati Bandung

Tahun 2014

Email: setiawan.ridwan@student.uinsgd.ac.id

ABSTRAK

Secara kasat mata, untuk mengetahui kondisi di dalam bumi itu sulit sekali.

Karena itu untuk mengetahuinya ada beberapa cara, dianataranya yaitu menggunakan

metode geolistrik. Salah satu metode geolistrik adalah metode tahanan jenis. Dengan

mengetahui nilai tahanan jenis (resistivitas) di bawah permukaan bumi, maka dapat

ditentukan banyaknya lapisan penyusun dan jenis material penyusun. Metode resistivitas

yang digunakan adalah konfigurasi Wenner. Arus diinjeksikan ke permukaan bawah

bumi, kemudian diukur nilai beda potensial listrik dan arus listrik. Sehingga dapat

diperoleh nilai resistivitas di bawah permukaan bumi. Data yang telah diperoleh diinversi

oleh software RES2DINV. Hasil interpretasi menunjukkan bahwa pada litologi lapangan

pertamina terdiri dari lapisan tanah liat berpasir, dengan kedalaman 1-5 m. Dengan 7 kali

iterasi data geolistrik yang asli dinterpretasikan sehingga menghasilkan nilai error sebesar

47,6%. Lapisan yang paling mendominasi adalah batu pasir dengan nilai resistivitas

antara 350-720 m. Semakin dalam permukaan maka semakin kecil nilai resitivitasnya

dan semakin renggang jarak antar elektroda maka semakin dalam permukaan yang dapat

diukur resistivitasnya.

Kata kunci : Geolistrik, resistivitas, Wenner, RES2DINV.

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 2

1. Dasar Teori

Geolistrik merupakan salah satu metoda

geofisika yang mempelajari sifat aliran

listrik di dalam bumi dan bagaimana cara

mendeteksinya di dalam bumi dan

bagaiman cara mendeteksinya di

permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi

pengukuran potensial, arus dan medan

elektromagnetik yang terjadi baik secara

alamiah ataupun akibat injeksi arus ke

dalam bumi. Ada beberapa macam metode

geolistrik, antara lain : metode potensial

diri, arus telluric, magnetotelluric, IP

(Induced Polarization), resistivitas

(tahanan jenis) dan lain-lain. Pada

eksperimen ini akan dibahas khusus

tentang metode geolistrik tahanan jenis.

Pada metode geolistrik tahanan

jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke

dalam bumi melalui dua elektroda arus.

Kemudian beda potensial yang terjadi

diukur melalui dua elektroda potensial.

Dari hasil pengukuran arus dan beda

potensial untuk setiap jarak elektroda

yang berbeda kemudian dapat

diturunkan variasi harga hambatan jenis

masing-masing lapisan dibawah titik

ukur (sounding point). Eksperimen ini

bertujuan Memahami prinsip dasar

geolistrik tahanan jenis konfigurasi

wenner dan Mengetahui sebaran nilai

resistivitas lokasi penelitian. Sehingga

Eksperimen ini cukup penting

dilakukan, karena dapat memberikan

suatu gambaran mengenai tahanan jenis

tanah, kedalaman tanah, serta nilai

resistivitas batuan yang terkandung di

dalamnya.

Metode geolistrik

resistivitas adalah salah satu metode

yang cukup banyak digunakan dalam

dunia eksplorasi khususnya eksplorasi

air tanah karena resistivitas dari batuan

sangat sensitif terhadap kandungan

airnya dimana bumi dianggap sebagai

sebuah resistor. Metode geolistrik

resistivitas atau tahanan jenis adalah

salah satu dari jenis metode geolistrik

yang digunakan untuk mempelajari

keadaan bawah permukaan dengan cara

mempelajari sifat aliran listrik di dalam

batuan di bawah permukaan bumi.

Metode resistivitas umumnya

digunakan untuk eksplorasi dangkal,

sekitar 300 500 m. Prinsip dalam

metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan

ke alam bumi melalui dua elektroda

arus, sedangkan beda potensial yang

terjadi diukur melalui dua elektroda

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 3

potensial. Dari hasil pengukuran arus

dan beda potensial listrik, dapat

diperoleh variasi harga resistivitas

listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

Ilustrasi garis ekipotensial yang

terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan

pada dua titik arus yang berlawanan di

permukaan bumi dapat dilihat pada

gambar 1.

Gambar 1. Pola aliran arus dan bidang

ekipotensial

Semakin besar jarak antar

elektroda menyebabkan makin dalam

tanah yang dapat diukur. Ada beberapa

konfigurasi untuk tahanan jenis dalam

melakukan akuisisi data. Salah satunya

adalah dengan menggunakan

konfigurasi Wenner. Konfigurasi

Wenner ditunjukkan:

Gambar 2 : Konfigurasi Wenner

C1 dan C2 adalah elektrode-

elektrode arus, elektrode-elektrode

potensial, a adalahspasi elektrode, n

adalah perbandingan jarak antara

elektrode C1 dan P1 dengan spasi a , L

adalah bentangan maksimum.

Dasar metoda tahanan jenis

adalah hukum Ohm yang pertama kali

dicetuskan oleh George Simon Ohm.

Dia menformulasikan hubungan antara

tegangan dengan arus listrik pada

tegangan jepit. Untuk media terbatas

(selinder,balok) berlaku :

dengan:

R = tahanan listrik dalam Ohm

V = beda potensial dalam Volt

I = besar arus listrik dalam Ampere

=

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 4

Pada balok atau selinder yang homogen

maka besar tahanan listrik (Gambar 2.1)

adalah :

dengan:

L = panjang silinder dalam (m)

A = satuan luas penampang dalam (2)

= tahanan jenis spesifik dalam Ohm

Gambar 3 : Model Silinder

Bila arus tunggal I diinjeksikan ke dalam

bumi yang homogen isotropik (Gambar 3)

dan permukaan yang dilalui arus I

merupakan ruang setengah bola (22),

maka potensial V di suatu titik yang

berjarak r dari sumber arus tunggal

berdasarkan persamaan (2.2) adalah :

Dengan A = 22 & = , maka:

Dimana =

sehingga :

Atau

Dengan V : potensial

I : arus listrik (ampere)

: tahanan-jenis batuan (ohm

meter)

r : jarak antara satu titik dengan

sumber (meter)

Pada metoda Eksplorasi Tahanan

jenis ada beberapa konfigurasi elektrode

atau susunan elektrode arus dan

potensial yang digunakan. Perbedaan

letak elektrode potensial (M-N) dari

letak elektrode arus (A-B) akan

mempengaruhi besar medan listrik yang

diukur. Besar faktor oleh perbedaan

akibat letak titik pengamatan disebut

Faktor Geometri (K). Faktor geometri

untuk konfigurasi Wenner adalah :

2. Metode Percobaan

a. Alat dan Bahan

Spesifikasi yang dibutuhkan dalam

melakukan eksperimen ini adalah:

1) Set Alat Geolistrik

2) 12 Elektroda

3) 1 Accu Mobil

4) 4 Set Kabel 100 m

5) Konektor

6) 2 Multimeter

7) Software Res2dinv

8) Meteran

=

= 2

=

2

=

=

2

= 2

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 5

b. Prosedur Percobaan

Eksperimen dilakukan di lapangan

pertamina. Langkah-langkah yang

harus dilakukan yaitu: alat disusun

seperti pada gambar 2, kemudian

elektroda disusun dengan

konfigurasi Wenner. Setelah itu

jarak elektroda diatur dengan spasi 5

m untuk setiap elektroda. Sumber

tegangan dihubungkan dengan Alat.

Arus dan tegangan di injeksikan dan

hasilnya dicatat dalam tabel.

Langkah tersebut diulang untuk

nilai spasi (n)=10 m dan 15 m.

Setelah mendapatkan data sebanyak

21, hasil akhir dari perhitungan

dimasukkan ke dalam software

RES2DINV untuk menggambarkan

nilai resistivitas yang ada didalam

permukaan bumi serta lapisan-

lapisan batuan apa saja yang

terkandung di dalamnya.

3. Data dan Pembahasan

A. Data Pengamatan

data yang diambil dalam percobaan

ini yaitu :

n adalah jarak antar elektroda

A dan B Adalah perbedaan letak

elektrode arus.

M, N adalah Perbedaan letak

elektrode potensial.

V adalah tegangan yang dihasilkan.

I adalah arus yang dihasipkan.

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 6

B. Pembahasan

Jarak lintasan A dan B adalah 65

meter dengan spasi tiap elektroda

sebesar 5 m, 10 m, dan 15 m.

Pengukuran tahanan jenis di lokasi

penelitian merupakan pengukuran

tahanan jenis semu. Data tahanan jenis

semu tersebut diolah atau diinversi

dengan persamaan matematis untuk

mendapatkan nilai tahanan jenis yang

sebenarnya. Dalam penelitian ini input

data tahanan jenis semu diolah dengan

menggunakan software RES2DINV.

Hasil pengolahan data tersebut berupa

distribusi tahanan jenis sebenarnya

terhadap penampang melintang di

bawah permukaan tanah. Berdasarkan

penampang geolistrik ini dapat

diketahui kedalaman dan struktur

lapisan tanah yang potensial

mengandung pasir berdasarkan

perbedaan nilai tahanan jenis yang

divisualisasikan oleh warna tertentu.

Gambar 3. Output dari software

RES2DINV

Berdasarkan pengolahan data

software RES2DINV diperoleh nilai

errornya sebesar 47,6% dengan 7 kali

iterasi. Untuk hasil dari interpretasi

kualitatif daerah tersebut terdiri dari

beberapa jenis batuan diantaranya

berupa batuan sedimen (batu pasir,

marls, lempung, Aluvium dan pasir,

basalt, graphite) batuan beku dan

metamorf (Tufa, tufaan, kelompok

lava).

Maka secara kuantitatif

penampang melintang hasil olahan data

(gambar 5) dapat di interpretasikan

sebagai berikut. Untuk nilai resistivitas

batuan bernilai 350-725 m dengan

warna biru tua, biru

sampai pada

kedalaman berkisar 1-5m diasumsikan

sebagai batu pasir (tabel resistivitas

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 7

batuan Roy,1984), batu pasir ini berupa

campuran antara lapukan batuan dengan

pasir, pada kedalaman 1-3m berupa

daerah lapukan batuan, kemudian pada

daerah warna biru muda, biru benhur

dengan nilai resistivitas

batuan berkisar 1503 m diasumsikan

sebagai pasir (tabel resistivitas batuan

Roy,1984), untuk warna hijau, hijau

muda, hijau cerah, hijau abu-abu

dengan nilai

resistivitas batuan berkisar 3115 m -

6457 m diasumsilkan juga sebagai

kerikil kering, pada kedalaman 5 m-10

m (tabel resistivitas batuan Roy,1984),

pada nilai resistivitas batuan berkisar

13382 m dengan warna kuning, coklat

diasumsikan sebagai basal (

tabel resistivitas batuan Loke,2006) dan

warna merah, orange yang

memiliki nilai resistivitas berkisar

sekitar 27738 m diasumsikan sebagai

batuan granit, sedangkan pada warna

merah, merah hati, ungu

dengan nilai resistivitas

berkisar 57491 m diasumsikan

sebagai batuan aglomerat ( tabel

resistivitas batuan Suyono,1978)

Nilai error yang dihasilkan dari

eksperimen cukup besar, hal itu

dipengaruhi oleh beberapa faktor,

diantanya penentuan jarak dan spasi

yang kurang variatif dan kurang

dalamnya elektoda yang ditancapkan ke

dalam tanah. Serta arus yang terbaca

pada multimeter tidak stabil.

4. Kesimpulan

Hasil dari eksperimen

tentang metode geolistrik dengan

konfigurasi Wenner dapat

disimpulkan bahwa : Secara

geologi batuan di lokasi penelitian

didominasi oleh batu pasir. Hal ini

dilihat dari hasil eksperimen yang

dilakukan dengan menggunakan

konfigurasi wenner. Dari hasil

inversi software RES2DINV

menunjukkan bahwa nilai

resistivitas yang batuan yang

terbaca masih besar. Nilai

resisistivitas bergantung terhadap

jenis batuan atau material yang

berada di bawah permukaan bumi.

Semakin dalam permukaan berarti

nilai resistivitasnya semakin kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Modul eksperimen fisika 2.

Halliday Resnick.1991.

Fundamental of Physics (edisi

ke-8).

Sinurhasanah.2012.Metode

Tahanan Jenis Konfigurasi

Wenner . Availablefrom:

Laporan Modul 3 Eksperimen Fisika 2

Ridwan Setiawan 8

(http://ejournal.

Sinu_uneh.yahoo.co.id) [Diakses pada

10 Oktober 2014].

Loke, M.H. 2004. Tutorial : 2-D

and 3-D Electrical Imaging

Surveys.