TEKNOLOGI EKSPLORASI GEOFISIKAA.PENDAHULUANEksplorasi geofisikaadalah kegiatan penjajakanstrukturgeologiyang cocok bagi pengumpulan minyak bumi dengan menggunakan peralatangeofisikasepertigravimeter,magnetometerdanseismometer. Proses-proses yang dilakukan adalahsurvei gravimetrik,survei magnetik, dansurvei seismik. Di dalam pencarian minyak dan gas bumi, masing-masing survei ini dilaksanakan oleh kontraktor jasa (service companies) yang mempunyai keahlian terkait, dengan tenaga ahli dan peralatan masing-masing.Geofisikaadalah bagian dariilmu bumiyang mempelajaribumimenggunakan kaidah atau prinsip-prinsipfisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal. Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik.Dalam geo?sika, kegiatan pengukuran lapangan selalu dilakukan berdasarkan prosedur yang sudah ditentukan. Kemudian, hasil pengukuran dicatat dan disajikan dalam bentuk tabel angka- angka pengukuran. Hasil pengukuran tersebut sudah barang tentu sangat tergantung pada kondisi dan sifat ?sis batuan bawah permukaan. Tabel angka-angka itu selanjutnya disebut data observasi atau juga biasa disebut data lapangan.Kita berharap data eksperimen dapat memberi informasi sebanyak-banyaknya, tidak sekedar mengenai sifat ?sis batuan saja, melainkan juga kondisi geometri batuan bawah permukaan dan posisi kedalaman batuan tersebut. Informasi itu hanya bisa kita dapat bila kita mengetahui hubungan antara sifat ?sis batuan tersebut dan data observasinya. Penghubung dari keduanya hampir selalu berupa persamaan matematika atau kita menyebutnya sebagai model matematika. Maka dengan berdasarkan model matematika itulah, kita bisa mengekstrak parameter ?sis batuan dari data observasi. Proses ini disebut proses inversi atau istilah asingnya disebut inverse modelling, lihat Gambar 2.3. Sementara proses kebalikannya dimana kita ingin memperoleh data prediksi hasil pengukuran berdasarkan parameter ?sis yang sudah diketahui, maka proses ini disebut proses forward atau forward modelling, lihat Gambar 1.2.Proses inversi adalah suatu proses pengolahan data lapangan yang melibatkan teknik penyelesaian matematika dan statistik untuk mendapatkan informasi yang berguna mengenai distribusi sifat ?sis bawah permukaan. Di dalam proses inversi, kita melakukan analisis terhadap data lapangan dengan cara melakukan curve ?tting (pencocokan kurva) antara model matematika dan data lapangan. Tujuan dari proses inversi adalah untuk mengestimasi parameter ?sis batuan yang tidak diketahui sebelumnya (unknown parameter). Proses inversi terbagi dalam level-level tertentu mulai dari yang paling sederhana seperti ?tting garis untuk data seismik refraksi sampai kepada level yang rumit seperti tomogra? akustik dan matching (pencocokan) kurva resistivity yang multidimensi. Contoh problem inversi dalam bidang geo?sika adalah1. Penentuan struktur bawah tanah2. Estimasi parameter-parameter bahan tambangSecara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Secara praktis, metode yang umum digunakan di dalam geofisika tampak seperti tabel di bawah ini:

MetodeParameter yang diukurSifat-sifat fisika yang terlibat

SeismikWaktu tibagelombang seismikpantul atau bias, amplitudo dan frekuensigelombang seismikDensitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik

GravitasiVariasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbedaDensitas

MagnetikVariasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbedaSuseptibilitas atau remanen magnetik

ResistivitasHarga resistansi dari bumiKonduktivitas listrik

Polarisasi terinduksiTegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensiKapasitansi listrik

Potensial diriPotensial listrikKonduktivitas listrik

ElektromagnetikRespon terhadap radiasi elektromagnetikKonduktivitas atau Induktansi listrik

RadarWaktu tiba perambatan gelombang radarKonstanta dielektrik

B.EKSPLORASI GEOFISIKATujuan utama dari kegiatan eksplorasi geo?sika adalah untuk membuat model bawah permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan bumi atau di bawah permukaan bumi atau bisa juga di atas permukaan bumi dari ketinggian tertentu. Untuk mencapai tujuan ini, idealnya kegiatan survey atau pengukuran harus dilakukan secara terus menerus, berkelanjutan dan terintegrasi menggunakan sejumlah ragam metode geo?sika.Seringkali bahkan hampir pasti terjadi beberapa kendala akan muncul dan tak bisa dihindari, seperti kehadiran noise pada data yang diukur. Ada juga kendala ketidaklengkapan data atau malah kurang alias tidak cukup. Namun demikian, dengan analisis data yang paling mungkin, kita berupaya memperoleh informasi yang relatif valid berdasarkan keterbatasan data yang kita miliki.Dalam melakukan analisis, sejumlah informasi mengenai kegiatan akuisisi data juga diperlukan, antara lain berapakah nilai sampling rate yang optimal? Berapa jumlah data yang diperlukan? Berapa tingkat akurasi yang diinginkan? Selanjutnya masih bagian dari proses analisis model matematika yang cocok mesti ditentukan yang mana akan berperan ketika menghubungkan antara data lapangan dan distribusi parameter ?sis yang hendak dicari.Setelah proses analisis dilalui, langkah berikutnya adalahmembuat model bawah permukaan yang nantinya akan menjadi modal dasar interpretasi. Ujung dari rangkaian proses ini adalah penentuan lokasi pemboran untuk mengangkat sumber daya alam bahan tambang mineral dan oil gas ke permukaan. Kesalahan penentuan lokasi berdampak langsung pada kerugian meteril yang besar dan waktu yang terbuang percuma. Dari sini terlihat betapa pentingnya proses analisis apalagi bila segala keputusan diambil berdasarkan data eksperimen.C.Macam-macam Data GeofisikaData geo?sika bisa diperoleh dari pengukuran di lapangan atau bisa juga dari pengukuran di laboratorium. Gambar 1.3 memperlihatkan alur pengambilan data dari masing-masing pengukuran.Gambar 1.3Alur eksperimen lapangan dan eksperimen laboratorium

Pada pengukuran lapangan, data geo?sika yang terukur antara lain bisa berupa densitas,kecepatan gelombang seismik, modulus bulk, hambatan jenis batuan, permeabilitas batuan,suseptibilitas magnet dan lain sebagainya yang termasuk dalam besaran ?sis sebagai karakteristik bawah permukaan bumi.Pada pengukuran di laboratorium, model lapisan bumi ataupun keberadaan anomali dalam skala kecil dapat dibuat dan diukur respon-nya sebagai data geo?sika. Diharapkan hasil uji laboratorium tersebut bisa mewakili kondisi lapangan yang sesungguhnya yang dimensinya jauh lebih besar.Jika suatu pengukuran diulang berkali-kali, entah itu di lapangan maupun di laboratorium, seringkali kita temukan hasil pengukuran yang berubah-ubah, walaupun dengan variasi yang bisa ditolerir. Variasi ini umumnya disebabkan oleh kesalahan instrumen pengukuran (instrumental error) atau bisa juga dikarenakan kesalahan manusia (human error). Seluruh variasi ini bila di-plot kedalam histogram akan membentuk distribusi probabilistik.D.Deksripsi Proses Geofisika: Model MatematikaSeluruh proses geo?sika dapat dideskripsikan secara matematika. Sebagaimana yang telah disebutkan diawal, suatu formulasi yang bisa menjelaskan sistem geo?sika disebut model. Namun perlu ditekankan juga bahwa istilah model memiliki ragam konotasi berbeda di kalangan geosaintis. Misalnya, orang geologi kerapkali menggunakan istilah model konseptual, atau istilah model ?sik yang digunakan untuk menyebutkan hasil laboratorium, atau dalam catatan ini kita menggunakan istilah model matematika yang merupakan istilah umum dikalangan para ahli geo?sika.Kebanyakan proses geo?sika dapat dideskripsikan oleh persamaan integral berbentukdimana di adalah respon atau data yang terukur, p(z) adalah suatu fungsi yang berkaitan dengan parameter ?sis yang hendak dicari (misalnya: hambatan jenis, densitas, kecepatan, dan lain-lain) yang selanjutnya disebut parameter model, dan Ki disebut data kernel. Data kernel menjelaskan hubungan antara data dan parameter model p(z). Parameter model (misalnya kecepatan, resistivitas dan densitas) bisa jadi merupakan fungsi yang kontinyu terhadap jarak atau posisi. Sebagai contoh, waktu tempuh t antara sumber gelombang seismik dengan penerimanya sepanjang lintasan L dalam medium, yang distribusi kecepatan gelombangnya kontinyu v(x, z), ditentukan olehDeskripsi matematika terhadap sistem geo?sika seperti contoh di atas disebut forward modelling. forward modelling digunakan untuk memprediksi data simulasi berdasarkan hipotesa kondisi bawah permukaan. Data simulasi tersebut biasanya dinamakan data teoritik atau data sintetik atau data prediksi atau data kalkulasi. Cara seperti ini disebut pendekatan forward atau lebih dikenal sebagai pemodelan forward (Gambar 1.2).

E.Macam-macam Teknologi atau Metode Eksplorasi Geofisika

1. Metode Gravitasi ( gaya berat )

Metode ini dilakukan untuk menyelidiki keadaan di bawah permukaan bumi berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling ( r = gram/cm3 ). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam massa batuan, shaft terpendam dan lain-lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang.

Perpisahan anomali akibat rapat massa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Pada saat ini,di pasaran telah dapat diperoleh alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( mgal ), sehingga kita tidak akan kesulitan untuk manganalisa anomali yang berukuran kecil. Hanya saja dalam metode pengukuran data, tetap harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.Pengukuran ini dapat dilakukan di permukaan bumi, di kapal maupun dari udara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya. Metode gravitasi umumnya digunakan dalam eksplorasi jebakan minyak (oil trap).Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam eksplorasi mineral dan lainnya. Prinsip pada metode ini mempunyai kemampuan dalam membedakan rapat massa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya. Dengan demikian struktur bawah permukaan dapat diketahui. Pengetahuan tentang struktur bawah permukaan ini penting untuk perencanaan langkah-langkah eksplorasi baik minyak maupun mineral lainnya.2. Metode MagnetikMetode dilakukan dengan berdasarkan pada hasil pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah di sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetic, paramagnetic, dan diamagnetic. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi.Dan metode ini juga sangat disukai pada studi geothermal karena mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potensi Geothermal. Metode eksplorasi disukai karena data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki. Di pasaran banyak ditawarkan alat geomagnet dengan sensitifitas yang tinggi seperti potongan proton magmetometer dan lainnya.Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin.Metode magnetik memiliki kesamaan latar belakang fisika dengan metode gravitasi, kedua metode sama-sama berdasarkan kepada teori potensial, sehngga keduanya sering disebut sebagai metoda potensial. Namun demikian, ditinjau dari segi besaran fisika yang terlibat, keduanya mempunyai perbedaan yang mendasar. Dalam magnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi, sedangkan dalam gravitasi hanya ditinjau variasi besar vektor percepatan gravitasi.Data pengamatan magnetik lebih menunjukan sifat residual yang kompleks. Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh lebih besar. Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui darat, laut dan udara. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta serta bisa diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi.3. Metode SeismikMetode ini merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.Dalam metoda seismik, pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik ( ledakan, vibroseis dll ). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium ( tanah/batuan ) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian pada jarak tertentu, gerakan partikel tersebut direkam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan)Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi. Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut :a. Anggapan yang digunakan untuk medium di bawah pemukaan bumi :Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombangseismik dengan kecepatan berbeda.Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.b. Anggapan yang dipakai untuk medium penjalaran gelombang seismik adalah :Panjang gelombang seismik