3. Metode Gravitasi.pdf

18
12 Geophysical Fieldtrip 2014 “Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response” 23 s.d. 26 Januari 2014 Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah METODE GRAVITASI A. PENDAHULUAN Di antara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam batuan dengan batuan lainnya adalah massa jenis batuan. Distribusi massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusun kulit bumi akan memberikan variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi. Metode medan gravitasi adalah metode penyelidikan dalam geofisika yang didasarkan pada variasi medan gravitasi di permukaan bumi. Distribusi massa jenis yang tidak homogen ini dapat disebabkan oleh struktur geologi yang ada di bawah permukaan bumi. Walaupun kontribusi struktur geologi terhadap variasi harga medan gravitasi dipermukaan bumi sangat kecil dibandingkan dengan nilai absolutnya, tetapi dengan peralatan yang baik variasi medan gravitasi di permukaan bumi dapat terukur dari titik ke titik sehingga dapat dipetakan. Selanjutnya dari peta tersebut dapat dilakukan interpretasi bentuk atau struktur bawah permukaan. Variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi tidak hanya disebabkan oleh distribusi massa jenis yang tidak merata, tetapi juga oleh posisi titik amat dipermukaan bumi. Hal ini disebabkan oleh adanya bentuk bumi yang tidak bulat sempurna dan relief bumi yang beragam. Untuk itu diperlukan metode-metode tertentu untuk mereduksi pengaruh selain karena distrbusi massa jenis. B. TEORI 1. Teori Medan Medan Gravitasi Teori medan gravitasi didasarkan pada hukum Newton tentang medan gravitasi universal. Hukum medan gravitasi Newton ini menyatakan bahwa gaya tarik antara dua titik massa m1 dan m2 yang berjarak r (gambar 1) adalah r r m m G F 3 2 1 12 (1) dimana F12 adalah gaya yang dialami oleh benda m1 dan G adalah tetapan medan gravitasi. Gambar 1. Gaya tarik menarik antara m1 dan m2 pada jarak r. Gaya persatuan muatan pada sembarang titik berjarak r dari m1 didefinisikan sebagai kuat medan gravitasi m1. Bila m1 adalah massa bumi, maka kuat medan gravitasi bumi sering disebut dengan percepatan medan gravitasi bumi, yang dapat dirumuskan sebagai: g G M r r 3 (2) dengan M adalah massa bumi.

Transcript of 3. Metode Gravitasi.pdf

Page 1: 3. Metode Gravitasi.pdf

12

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

METODE GRAVITASI

A. PENDAHULUAN

Di antara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam batuan

dengan batuan lainnya adalah massa jenis batuan. Distribusi massa jenis yang tidak homogen

pada batuan penyusun kulit bumi akan memberikan variasi harga medan gravitasi di

permukaan bumi. Metode medan gravitasi adalah metode penyelidikan dalam geofisika yang

didasarkan pada variasi medan gravitasi di permukaan bumi.

Distribusi massa jenis yang tidak homogen ini dapat disebabkan oleh struktur geologi

yang ada di bawah permukaan bumi. Walaupun kontribusi struktur geologi terhadap variasi

harga medan gravitasi dipermukaan bumi sangat kecil dibandingkan dengan nilai absolutnya,

tetapi dengan peralatan yang baik variasi medan gravitasi di permukaan bumi dapat terukur

dari titik ke titik sehingga dapat dipetakan. Selanjutnya dari peta tersebut dapat dilakukan

interpretasi bentuk atau struktur bawah permukaan.

Variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi tidak hanya disebabkan oleh

distribusi massa jenis yang tidak merata, tetapi juga oleh posisi titik amat dipermukaan bumi.

Hal ini disebabkan oleh adanya bentuk bumi yang tidak bulat sempurna dan relief bumi yang

beragam. Untuk itu diperlukan metode-metode tertentu untuk mereduksi pengaruh selain

karena distrbusi massa jenis.

B. TEORI

1. Teori Medan Medan Gravitasi

Teori medan gravitasi didasarkan pada hukum Newton tentang medan gravitasi

universal. Hukum medan gravitasi Newton ini menyatakan bahwa gaya tarik antara dua titik

massa m1 dan m2 yang berjarak r (gambar 1) adalah

rr

mmGF

3

2112 (1)

dimana F12 adalah gaya yang dialami oleh benda m1 dan G adalah tetapan medan gravitasi.

Gambar 1. Gaya tarik menarik antara m1 dan m2 pada jarak r.

Gaya persatuan muatan pada sembarang titik berjarak r dari m1 didefinisikan sebagai

kuat medan gravitasi m1. Bila m1 adalah massa bumi, maka kuat medan gravitasi bumi sering

disebut dengan percepatan medan gravitasi bumi, yang dapat dirumuskan sebagai:

g GM

rr 3 (2)

dengan M adalah massa bumi.

Page 2: 3. Metode Gravitasi.pdf

13

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Medan gravitasi merupakan medan konservatif, yang merupakan gradien dari suatu

fungsi potensial skalar U r( ) , sebagaimana berikut:

F r U r( ) ( ) (3)

di mana U r GM r( ) / adalah potensial medan gravitasi bumi.

Potensial medan gravitasi yang disebabkan oleh distribusi massa kontinu (bukan

merupakan titik massa) dapat dihitung dengan pengintegralan. Jika massa terdistribusi secara

kontinu dengan densitas ( )r0 di dalam volume V, potensial medan gravitasi pada sembarang

titik P di luar benda adalah

U r Gr d r

r rP

V

( )( )

0

3

0

0

(4)

Hubungan antara besar percepatan medan gravitasi dan potensial medan gravitasi

adalah g UP . Percepatan medan gravitasi bumi bervariasi di permukaan bumi, dan

harganya bergantung pada (a) distribusi massa di bawah permukaan, sebagaimana

ditunjukkan oleh fungsi densitas ( )r0 dan (b) bentuk bumi yang sebenarnya, sebagaimana

ditunjukkan oleh batas integral.

2. Reduksi Data Gravitasi

Penelaahan tentang konsep reduksi data gravitasi lebih mudah dipahami dengan cara

menelaah terlebihdahulu arti anomali medan gravitasi. Secara matematis dapat didefinisikan

bahwa anomali medan gravitasi di topografi atau di posisi (x,y,z) merupakan selisih dari

medan gravitasi observasi di topografi terhadap medan gravitasi teoritis di topografi. Medan

gravitasi teoritis yaitu medan yang diakibatkan oleh faktor-faktor non-geologi dan harganya

dihitung berdasarkan rumusan-rumusan yang dijabarkan secara teoritis. Nilai Medan ini

dipengaruhi oleh letak lintang, ketinggian, dan massa topografi di sekitar titik tersebut. Secara

matematis, Anomali medan gravitasi di topografi dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan

berikut :

g(x,y,z) = gobs (x,y,z) – gTeoritis (x,y,z) (5)

dengan g (x,y,z) merupakan anomali medan gravitasi di topografi, dan gobs(x,y,z) adalah

medan gravitasi observasi di topografi yang sudah dikoreksikan terhadap koreksi pasang-

surut, koreksi tinggi alat dan koreksi drift. Sedangkan ),,( zyxgTeoritis merupakan medan

gravitasi teoritis di topografi.

Medan gravitasi teoritis yang ditentukan lebih awal adalah medan gravitasi normal

yang terletak pada bidang datum (pada ketinggian z = 0) sebagai titik referensi geodesi.

Rumusan medan gravitasi normal pada bidang datum ini telah ditetapkan oleh The

International Association of geodesy (IAG) yang diberi nama Geodetic Reference System

1980 (GRS80) sebagai fungsi lintang (Joenil Kahar, 1990) yaitu :

g() = 978032,700 (1 + 0,0053024 sin2 - 0,0000058 sin22) (mgal) (6)

dengan adalah garis lintang.

Page 3: 3. Metode Gravitasi.pdf

14

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Dari persamaan (6) terlihat bahwa semakin tinggi letak lintangnya maka semakin

besar percepatan gravitasinya. Jadi medan gravitasi bumi cenderung bertambah besar ke arah

kutub.

2.1. Reduksi Free Air (Udara Bebas)

Jika persamaan (6) sebagai medan gravitasi teoritis disubtitusikan ke persamaan (5)

maka anomali medan gravitasi di topografi yang dihasilkannya belum dapat didefinisikan

secara fisis. Hal ini disebabkan karena medan gravitasi nomal, g(), masih berada pada

bidang datum (z = 0) sedangkan medan gravitasi observasinya, gobs (x,y,z), berada pada

topografi. Untuk mengatasi masalah ini, diperlukan suatu teknik untuk membawa medan

gravitasi normal yang berada pada bidang datum itu ke permukaan topografi, sehingga medan

gravitasi normal dan medan gravitasi observasi sama-sama berada pada topografi. Teknik

yang digunakan untuk mengatasinya yaitu dengan melakukan koreksi udara-bebas (free-air

correction) yang rumusan matematisnya adalah :

gf.a. - 0,308765 h miligal/m (7)

dengan h merupakan ketinggian stasiun dari datum. Persamaan (7) di atas disebut sebagai

koreksi udara-bebas karena hanya memperhitungkan elevasi antara permukaan topografi

(titik-titik observasi) dengan reference spheroid dengan mengabaikan massa diantaranya.

Dengan melibatkan reduksi free air sebagaimana di atas, maka g teoritis di permukaan

topografi dapat dituliskan sebagai :

gTeoritis (x,y,z) = g() + gf.a (8)

Dengan koreksi udara-bebas ini maka diperoleh anomali medan gravitasi udara-bebas

di topografi yang diformulasikan dalam persamaan berikut

g(x,y,z)f.a. = gobs (x,y,z) – gTeoritis (x,y,z) (9)

Pada penghitungan anomali medan gravitasi udara-bebas di atas, massa yang terletak

antara datum dan permukaan topografi tidak diperhitungkan, padahal massa ini sangat

mempengaruhi harga anomali medan gravitasi. Maka persamaan (9) akan lebih sempurna jika

massa ini turut diperhitungkan. Grand and West, 1965, mendefinisikan bahwa massa yang

terletak antara permukaan topografi dan bidang datum dapat dibagi menjadi dua bagian,

yaitu :

a) Bagian massa yang terletak antara bidang Bouguer dengan bidang datum dimana efek dari

massa ini disebut efek Bouguer. Anomali yang dihasilkan setelah dilakukan koreksi

Bouguer terhadap anomali udara-bebas disebut anomali medan gravitasi Bouguer

sederhana.

b) Bagian massa yang berada di atas bidang Bouguer dan bagian massa yang hilang di bawah

bidang Bouguer. Efek dari massa ini disebut efek medan (terrain effect). Anomali yang

dihasilkan setelah dilakukan koreksi medan terhadap anomali Bouguer sederhana disebut

anomali medan gravitasi Bouguer lengkap.

Secara matematis, anomali medan gravitasi Bouguer sederhana di topogra-

fi, ),,(.. zyxg LB , dinyatakan oleh persamaan berikut :

),,(.. zyxg SB = gobs (x,y,z) – gTeoritis (x,y,z) . + gB (10)

Page 4: 3. Metode Gravitasi.pdf

15

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Sedangkan anomali medan gravitasi Bouguer lengkap di topografi adalah :

),,(.. zyxg LB = gobs (x,y,z) – gTeoritis (x,y,z) . + gB - gT] (11)

dengan gB merupakan koreksi Bouguer dan gT adalah koreksi medan (terrain correction).

Anomali medan gravitasi Bouguer lengkap merefleksikan adanya variasi-variasi densitas

dalam kerak.

Dengan dilakukannya koreksi Bouger tidak menghilangkan anomali massa yang

terdapat di atas datum karena densitas massa yang digunakan dalam perhitungan koreksi

Bouguer adalah densitas rata-rata dengan menganggap massa topografi bersifat homogen.

Seperti halnya koreksi udara-bebas, dengan dilakukan koreksi Bouguer tidak berarti secara

fisis memindahkan titik-titik observasi ke reference spheroid, dan tidak pula menimbulkan

diskontinyuitas densitas dari massa-massa yang berada di atas dan di bawah reference

spheroid.

2.2. Berbagai Model Koreksi Bouguer

Model pendekatan terhadap koreksi Bouguer telah mengalami perkembangan dan

pembaharuan. Model yang pertama dikenal adalah model slab horizontal tak hingga dengan

ketebalan h relatif dari datum ke titik amat (stasiun). Besarnya koreksi Bouguer untuk model

slab horizontal tak hingga adalah

gB = 2 Gh (12)

dengan adalah densitas massa Bouguer (massa topografi) dan h adalah ketinggian stasiun

dari datum. Jika daerah penelitianya sangat luas, dari model ini akan terdapat banyak massa

kosong yang turut menyumbang dalam penghitungan koreksi Bouguer. Di samping itu, secara

geometris model ini kurang dapat dipertanggungjawab-kan karena bentuk permukaan bumi

tidak datar. Meskipun demikian, untuk daerah penelitian yang sempit (tidak luas) dan

undulasinya kecil model ini masih signifikan digunakan karena makin sempit daerahnya maka

secara geometris makin rendah derajat kelengkungannya atau makin mendekati bentuk datar.

Hal ini dapat dilihat dari persamaan (15).

Gambar 2. Koreksi Bouguer model slab horizontal tak hingga

A

MSL

Bidang Bouguer

-z

Permukaan

topografi

Z = 0

Page 5: 3. Metode Gravitasi.pdf

16

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

.

h

R1

R2

Model Cangkang Bola

(Karl,1971)

.

R0

R

h

A167 km

Bullard cap

0

Model topi sferis La Fehr

)(22 RhGGhgB

Model lain dari koreksi Bouguer adalah model cangkang bola (spherical shell) yang

diajukan oleh Karl (1971). Karl menganggap bahwa bagian massa Bouguer berbentuk

cangkang bola dengan ketebalan h dari datum. Besar koreksi Bouguer untuk model ini adalah

gB 4 Gh (13)

Dari persamaan (13) terlihat bahwa model cangkang bola tidak merubah bentuk efek Bouguer

model slab horizontal tak hingga (masih linear terhadap dan h) dan hanya memperbesar

menjadi 2 kali. Meskipun mendekati geometri permukaan bumi dan cukup mereduksi massa

kosong yang diperhitungkan dalam model slab horizontal tak hingga, tetapi model cangkang

bola ini tidak memberikan batasan radius permukaan guna meminimalkan perbedaan antara

efek yang diperoleh dari model cangkang bola dengan efek dari model slab horizontal tak

hingga.

Gambar 3. Koreksi Bouguer model cangkang bola (Karl, 1971)

Model koreksi Bouguer yang lebih eksak diusulkan oleh La Fehr (1990) dengan

memodifikasi slab horizontal tak hingga ke suatu topi sferis dengan radius permukaan

166,735 km. Maksud dari pemilihan radius permukaan ini adalah untuk meminimalkan

perbedaan antar efek yang diperoleh dari model topi sferis dengan efek yang diperoleh dari

model slab horizontal tak hingga yang tidak diperhitungkan oleh Karl. Koreksi Bouguer

model topi sferis La Fehr dinyatakan dalam formula berikut :

gB = 2 Gh + 2 G (h - R ) (14)

dengan dan merupakan koefisien-koefisien tanpa dimensi dan R adalah radius bumi

sampai di stasiun. Suku kedua di ruas kanan persamaan (14) didefinisikan sebagai koreksi

kelengkungan. Koreksi kelengkungan ini memodifikasi harga slab horizontal tak hingga ke

suatu topi sferis yang mempunyai radius permukaan sebesar 166,735 km dan ketebalannya

sama dengan ketebalan slab horizontal tak hingga.

Gambar 4. Model Topi Sferis La Fehr

Page 6: 3. Metode Gravitasi.pdf

17

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Slab horizontal tak hingga

0

Model koreksi Bouguer

Whitman(1991)

h

RRo

La Fehr tidak memberikan interpretasi fisis terhadap koreksi kelengkungan yang

diusulkannya. Interpretasi fisis terhadap koreksi kelengkungan La Fehr justeru diberikan oleh

Whitman (1991) yang mengusulkan bentuk koreksi Bouguer sebagai berikut :

1

2

1

222

HGhGhg B (15)

dengan H adalah rasio h terhadap R (dengan R = Ro + h dan Ro adalah radius bumi normal

sampai datum) dan merupakan sudut dari pusat bumi. Suku kedua persamaan (15)

merupakan koreksi kelengkungan Whitman.

Pada persamaan di atas, suku 2

menunjukkan gaya gravitasi vertikal akibat

kelengkungan bumi dengan sudut kelengkungan , suku 2

H menunjukkan efek

pemotongan slab flat pada radius permukaan Bullardnya ( )ORs , sedangkan suku H

menunjukkan berkurangnya kelengkungan bumi dengan bertambahnya radius permukaan

bumi R (dengan )hRR O atau dengan bertambahnya ketebalan slab h .

Gambar 5. Model Koreksi Bouguer Whitman (1991)

Pendekatan-pendekatan tehadap koreksi kelengkungan (Bullard B correction) dalam

bentuk deret pangkat ketebalan h ( h dalam meter) diajukan oleh USGS dan oleh La Fehr

sebagai berikut :

USGS: 362106 105,410533,310464,1 hhhBB milligal (16)

La Fehr: 362106 101,510552725,31046306,1 hhhBB milligal (17)

Dari beberapa model koreksi Bouguer di atas, model slab horizontal tak hingga

merupakan model yang digunakan dalam penelitian ini. Alasan pemilihan model ini adalah

disamping praktis penerapannya, juga karena daerah penelitiannya tidak luas dan undulasinya

kecil sehingga penggunaan model ini masih signifikan.

Page 7: 3. Metode Gravitasi.pdf

18

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

2.3. Koreksi Medan

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa terdapat bagian massa yang berada di atas

bidang Bouguer dan bagian massa yang hilang di bawah bidang Bouguer yang pada

kenyataannya merepresentasikan keberadaan bukit dan lembah. Efek dari massa ini disebut

efek medan (terrain effect). Adanya lembah akan mengurangi nilai medan gravitasi di titik

pengamatan, demikian pula dengan adanya bukit mengakibatkan berkurangnya medan

gravitasi di titik pengamatan. Massa bukit mengakibatkan terdapatnya komponen gaya ke atas

yang berlawanan arah dengan komponen gaya gravitasi. Jadi adanya lembah dan bukit di

sekitar titik pengamatan akan mengurangi besarnya medan gravitasi sebenarnya di titik

tersebut, sehingga koreksi medan yang diperhitungkan selalu berharga positif. Pada penelitian

ini penghitungan koreksi medan menggunakan metode yang diusulkan oleh Kane (1962).

Metode ini didesain untuk menyeleksi data ketinggian disekitar stasiun gravitasi dimana

koreksi medan akan dicari. Pada model ini dibuat grid dengan stasiun gravitasi sebagai

pusatnya dan daerah perhitungan dibagi atas dua zona yaitu zona eksternal dan zona internal.

Dengan menggunakan metode tersebut akan lebih efisien dalam perhitubgan koreksi medan.

Program komputasi dari model ini telah dibuat oleh Ballina (1990) dengan menggunakan

bahasa Fortran.

2.4. Penentuan Densitas Batuan

Pada koreksi topografi di atas (koreksi Bouguer dan koreksi medan) ada satu nilai

yang belum diketahui yaitu densitas batuan permukaan (densitas topografi). Densitas batuan

dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah rapat massa butir pembentuknya,

porositas, kandungan fluida yang mengisi pori-porinya, serta pemadatan akibat tekanan dan

pelapukan yang dialami batuan tersebut.

Metode penentuan densitas lapisan permukaan kerak bumi dari data hasil pengukuran

gravitasi dapat dibagi atas dua bagian, yaitu :

a) Metode yang memanfaatkan data pengukuran gravitasi di permukaan.

b) Metode yang memanfaatkan data pengukuran gravitasi di bawah permukaan pada

pertambangan dan boreholes.

Penentuan densitas dengan memanfaatkan data-data hasil pengukuran di permukaan dapat

dilakukan dengan menggunakan metode Nettleton yang dapat ditempuh dengan dua cara,

yaitu :

a) Secara grafis yaitu dengan membuat profil topografi dan profil anomali Bouguer untuk

densitas yang berbeda-beda dari tiap-tiap lintasan yang dipilih. Harga densitas yang

dipilih sebagai densitas batuan permukaan (atau densitas topografi) adalah densitas yang

profil anomali Bouguernya berkorelasi minimum terhadap profil topografi.

b) Secara analitik yaitu dengan menggunakan persamaan matematis untuk menghitung

koefisien korelasi dari semua data pengukuran gravitasi. Cara ini sangat baik karena

memasukkan semua data pengukuran gravitasi sehingga menjadi kros korelasi dua

dimensi. Persamaan analitik yang dipakai menghitung koefisien korelasi k adalah :

n

k

n

k

kiik

n

k

kiik

hhgg

hhgg

k

1 1

2

1

)()(

)()(

(18)

dengan )(g adalah anomali medan gravitasi Bouguer sederhana yang diformulasikan

oleh persamaan (10). Jika k = 0 maka harga-harga anomali Bouguer dan harga-harga

Page 8: 3. Metode Gravitasi.pdf

19

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

elevasi tidak terkorelasi, yang berarti bahwa densitas yang diasumsikan merupakan harga

densitas massa topografi yang tepat.

Guna memperkuat keyakinan terhadap hasil perhitungan densitas dengan

menggunakan metoda di atas diperlukan pula informasi geologi tentang struktur batuan

daerah survei.

C. Akuisisi

Sebelum dilakukan pengambilan data di lapangan, terlebih dahulu dilakukan survei

awal untuk mempelajari sebaran titik amat yang akan diukur. Kemudian dilakukan desain

survei untuk menentukan luas daerah survei dan spasi antar titik amat yang akan

digunakan. Dalam pengambilan data di lapangan, hal yang pertama dilakukan adalah

pembuatan titik ikat baik gravitasi maupun posisi. Pengumpulan data meliputi data

gravitasi dan data posisi yang dilakukan secara bersamaan. Penentuan titik amat

memperhatikan beberapa hal, antara lain; letak titik amat harus jelas dan mudah dikenali,

lokasinya relatif terbuka untuk memudahkan pengukuran GPS, titik amat harus bisa dilihat

dalam peta, relatif jauh dari gangguan (seperti getaran-getaran mesin, kendaraan berat) dan

titik amat diusahakan pada daerah yang tanahnya stabil.

1. Luas Daerah Survey

Luas daerah survei disesuaikan dengan target yang diinginkan. Bila target anomali

berukuran local (cukup kecil), maka daerah survey tidak perlu terlalu luas, diperkirakan

sekitar 5 x 5 km2 dengan spasi titik amat yang cukup rapat (sekitar 200 meter). Bila target

merupakan struktur geologi yang cukup besar, maka daerah pengamatan dapat diperluas

menjadi sekitar 10 x 10 km2 s/d 20 x 20 km2 atau lebih luas lagi. Pengamatan pada lokasi

yang diperkirakan merupakan lokasi anomali dibuat lebih rapat. Peta lapangan yang

digunakan disesuaikan dengan luas daerah pengamatan, namun hendaknya tidak lebih kecil

dari 1 : 25000.

2. Peralatan Yang Dipergunakan

Peralatan yang digunakan dalam survey adalah :

a. Gravitymeter La Coste & Romberg Model G-1118 MVR Feedback System yang

mempunyai ketelitian 0.005 mgal.

b. GPS, 2 buah Trimbel Navigation 4600 LS Geodetic System Surveyor Single Frequence

dan perlengkapannya.

c. Alat-alat bantu berupa penunjuk waktu (jam tangan), kompas, pelindung peralatan

(payung) dan Handy Talky.

3. Penentuan Lokasi Pengukuran

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi pengukuran adalah

penyediaan peta topografi dan peta geologi. Untuk keperluan orientasi medan digunakan

peta topografi skala terkecil yang tersedia.

Setelah tersedia peta yang sesuai kemudian ditentukan lintasan pengukuran dan base

stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik yang telah

diketahui percepatan gravitasinya). Penentuan lintasan, titk ikat dan base stasiun

diusahakan sedemikianrupa sehingga pelaksanaan pengukuran efektif dan memenuhi

sasaran.

Page 9: 3. Metode Gravitasi.pdf

20

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Pengambilan data posisi dan titik pengukuran medan gravitasi dilakukan secara

bersama-sama. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan titik pengukuran

yaitu :

Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal, sehingga apabila dikemudian hari

dilakukan pengukuran ulang akan mudah untuk mendapatkannya.

Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta.

Lokasi titik pengukuran harus bersifat permanen dan mudah dijangkau oleh peneliti, serta

bebas dari gangguan kendaraan bermotor, mesin dan lain-lain.

Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit

dengan baik tanpa ada penghalang. Pada umumnya ruang pandang langit yang bebas ke

segala arah di atas elevasi adalah 100 atau 150. Disamping itu titik pengukuran diusahakan

jauh dari obyek-obyek reflektif yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk

meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath.

d. Pembuatan Base Station (Titik Ikat) Pengukuran Medan Gravitasi

Pada prinsipnya gravitymeter LaCoste&Romberg mengukur variasi percepatan

gravitasi dari satu titik ke titik yang lain dan tidak mengukur percepatan gravitasi mutlak di

suatu titik. Oleh karena itu untuk melakukan serangkaian pengukuran di lapangan

diperlukan satu atau beberapa titik ikat yang sudah diketahui harga percepatan gravitasinya

secara mutlak, yang disebut sebagai Base Station.

Besarnya harga medan gravitasi pada suatu base stasiun (titik ikat) pengukuran adalah

)( relrefrelbsrefbs gggg (1)

dengan :

bsg = harga medan gravitasi Base Station (titik ikat)

refg = harga medan gravitasi di titik referensi

relikkg = harga pembacaan gravitasi di titik ikat

relrefg = harga pembacaan gravitasi di titik referensi

5. Format Data Lapangan

Data yang diperoleh dari lapangan hendaknya dicatat didalam buku lapangan, tidak

dalam lembaran kertas yang mudah hilang. Format data disesuaikan dengan data yang

diamati, yaitu memuat semua data yang perlu dicatat. Data tersebut antara lain :

a. Hari dan tanggal pengamatan, cuaca, operator, dll.

b. Nama stasiun (titik amat), misalkan L01-01, dimana L menyatakan lintasan, 01 adalah

nomor lintasan dan 01 berikutnya adalah nomor titik amat.

c. Pembacaan skala gravitymeter.

d. Pembacaan feedback.

e. Tinggi alat ukur terhadap titik amat.

f. Besar pasang surut teoritis (berupa tabel yang telah disiapkan lebih dulu).

g. Data lainnya berupa keterangan saat pengamatan atau dapat diisi dengan session

pengukuran GPS pada titik tersebut.

Page 10: 3. Metode Gravitasi.pdf

21

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Pengamatan tersebut dapat dibuat tabel dalam bentuk contoh sebagai berikut :

INSTRUMENTASI

Petunjuk Praktis Pemakaian Gravitymeter LaCoste & Romberg

I. Pendahuluan

Kebutuhan dan harapan pada suatu kegiatan pengukuran di lapangan ialah dapat

diperolehnya data yang tepat, benar dan akurat, karena data sangat mempengaruhi hasil

akhir yang didapat. Untuk mengoperasikan gravitymeter dengan baik diperlukan seorang

operator yang cermat, terutama dalam hal pengaturan dan pengamatan untuk memperoleh

data medan gravitasi yang akurat, baik di lapangan maupun di laboratorium. Pengetahuan

yang baik tentang alat yang digunakan sangat membantu memperoleh prosedur yang benar

dalam memperoleh data yang akurat.

Gravitymeter LaCoste & Romberg terdiri dari dua model, yaitu model G dan model D.

Model G mempunyai jangkauan skala yang lebar (sekitar 7000 skala, setara dengan 7000

mgal), sehingga dalam pengoperasiannya tidak perlu diset ulang. Model D mempunyai

ketelitian satu orde lebih tinggi dari model G, tetapi jangkau skala hanya sekitar 200 mgal.

Ini berarti bila digunakan untuk pengukuran yang mempunyai variasi medan gravitasi lebih

dari 200 mgal, gravitymeter perlu diset ulang pada salah satu titik amat di lapangan. Dalam

bagian berikutnya hanya dibahas untuk gravitymeter LaCoste & Romberg model G.

Setiap gravitymeter LaCoste & Romberg dalam pengukurannya menggunakan sistem

pengukuran secara relatif. Data yang terbaca dari gravitymeter tidak langsung dalam satuan

mgal, tetapi dalam satuan skala pembacaan, yang dapat dikonversi ke satuan mgal dengan

menggunakan tabel kalibrasi. Sistem pengungkit (lever) dan sekrup (screw) pada

gravitymeter ini dikalibrasi secara teliti pada semua jangkauan pembacaan. Faktor kalibrasi

(yaitu tabel kalibrasi) hanya bergantung pada sistem pengungkit dan sekrup pengukur,

tidak pada pegas lemah sebagaimana pada alat yang lain. Dengan alasan ini, faktor

kalibrasi pada gravitymeter LaCoste & Romberg tidak berubah terhadap waktu secara

jelas. Untuk mengeliminasi perubahan, pengecekan terhadap faktor kalibrasi dapat

dilakukan secara berkala.

II. Menjalankan Gravitymeter

II.1. Posisi Pengamat terhadap Gravitymeter

Untuk mendapatkan harga pembacaan yang teliti dan cepat, di samping kondisi

gravitymeter yang baik, peranan pengamat dalam melakukan pengamatan amat besar.

Untuk itu sangat dianjurkan :

No Nama

Sta.

Skala

pemb.

Feed-

back

Tinggi

alat

Pasang

surut

Ket.

Page 11: 3. Metode Gravitasi.pdf

22

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Letakkan piringan pada titik amat yang ditentukan. Apabila titik amat tidak mungkin

ditempati piringan (tanah labil, miring, banyak akar pohon, dll), disarankan titik amat

dipindah, atau letakkan piringan di tempat yang memungkinkan sedekat mungkin dengan

titik amat.

Letakkan kotak pembawa gravitymeter di depan titik amat.

Usahakan berdiri menghadap alat dengan membelakangi matahari, dengan harapan sinar

matahari tidak mengenai gravitymeter. Apabila tidak memungkinkan, gunakan payung

untuk melindungi gravitymeter. Demikian pula pada waktu hujan, dianjurkan untuk

berhenti mengukur. Bila tetap harus dilanjutkan, lindungi gravitymeter dari air.

Perhatikan arah angin (terutama bila bertiup kencang) agar tidak mengganggu pergerakan

benang bacaan.

Hindarkan alat-alat berat (kunci, koin, kacamata dalam saku, dsb.) berada di dekat

gravitymeter pada saat mengukur. Dengan demikian gravitymeter terhindar dari

kemungkinan kejatuhan barang-barang tersebut.

Ambillah sikap serelaks mungkin (disarankan dengan cara berlutut) pada saat mulai

pengamatan. Jangan membuat banyak gerakan pada saat melakukan pengamatan.

Sediakan bantalan bila daerah pengamatan berada pada arean yang berbatu dan berkerikil.

II.2. Menegakkan Gravitymeter

Teknik menegakkan gravitymeter dilakukan dengan cara mengatur level

memanjang dan melintang. Bila terdapat 2 tipe level (yaitu air dan elektronik), gunakan

level elektronik. Lakukan langkah-langkah berikut untuk membantu menegakkan

gravitymeter secara sempurna dalam waktu singkat.

Letakkan piringan dan tekan sisi-sisinya pada permukaan tanah sehingga ketiga kakinya

tertanam pada tanah secara mantap. Lakukan ini dengan mengusahakan gelembung nivo

pada piringan berada di tengah.

Jika pengamatan dilakukan pada tanah yang lunak, letakkan sekeping papan, atau sesuatu

yang lain sebagai landasan di antara piringan dan permuakaan tanah. Letakkan piringan di

atas papan tersebut sehingga mendapat kedudukan yang mantap. Tanpa alas papan (atau

lainnya)

Buka penutup kotak pembawa dan periksa temperatur gravitymeter. Untuk LaCoste &

Romberg G-1118, temperatur minimumnya adalah 55.70 C. Kabel penghubung batteray

sebaiknya dalam keadaan bebas.

Kelurakan gravitymeter dengan cara mengangkat pada bagian sekerup penegak dengan

menggunakan ibujari dan jari lainnya menekan badan gravitymeter. Letakkan gravitymeter

di atas piringan secara hati-hati. Hindarkan gravitymeter goncangan dan benturan keras

dengan.

Geser gravitymeter untuk mendapatkan perkiraan posisi tegak dengan cara sedikit

mengangkatnya. Lakukan dengan kedua telapak tangan dan ibu jari menempel pada bagian

kiri dan kanan badan gravitymeter, sedang jari lainnya menyangga pada bagian bawah

gravitymeter. Bila level (elektronik atau gelembung) telah mendekati posisi tengah

(seimbang), hentikan pergeseran tersebut.

Nyalakan lampu gravitymeter.

Gunakan sekerup penegak untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Pengaturan level ini

dengan menggunakan sekerup-sekerup penegak yang berjumlah 3 buah. Usahakan

menggunakan hanya 2 buah saja, yaitu salah satu sekerup memanjang dan satu sekerup

melintang.

Page 12: 3. Metode Gravitasi.pdf

23

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

II.3. Pembacaan gravitymeter.

II.3.1. Tanpa MVR Feedback

Setelah gravitymeter dalam posisi tegak sempurna, pembacaan gravitymeter dapat

dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

Putar sekerup pengunci (clamp) berlawanan jarum jam sampai habis.

Amati posisi benang bacaan pada lensa pengamatan. Perhatikan posisinya setelah berhenti

bergerak, apakah terletak di sebelah kiri atau kanan garis baca (reading line, untuk LaCoste

& Roimberg G-1118 adalah 2.70).

Amati dan gerakkan benang bacaan dengan memutar sekerup pembacaan secara pelahan

searah atau berlawanan jarum jam. Bila benang bacaan terletak di sebelah kiri putar

sekerup pembacaan searah jarum jam dan sebaliknya. Hentikan putaran saat benang bacaan

berimpit dengan garis baca.

Untuk mendapatkan harga pembacaan yang baik, putaran sekerup pembacaan disarankan

dari arah kiri ke kanan (searah jarum jam). Langkah ini dapat langsung dilaksanakan bila

benang bacaan terletak di sebelah kiri garis baca. Bila benang bacaan terletak di sebelah

kanan garis baca, putar sekerup pembacaan berlawanan jarum jam hingga benang bacaan

bergeser ke sebelah kiri garis baca. Baru kemudian lakukan putaran balik (searah jarum

jam) sampai benang bacaan berimpit dengan garis baca. Hal ini dilakukan untuk

menghindari pembacaan semu (backlash) akibat putaran sekerup pembacaan yang tidak

seragam.

Catatan :

Posisi garis baca yang benar adalah keadaan dimana batas bawah (bagian kiri) dari

benang bacaan berimpit dengan garis baca (lihat gambar pada buku manual Gravitymeter

LaCoste & Romberg).

Periksa level memanjang dan melintang, bila level berubah lakukan pembetulan level

untuk mendapatkan posisi tegak sempurna. Periksa kembali posisi benang bacaan, apakah

masih berimpit dengan garis baca atau berubah. Bila berubah putar sekerup pembacaan

lagi sampai mendapatkan posisi benang pembacaan yang benar (Ingat aturan putaran dari

kiri ke kanan).

Matikan lampu gravitymeter secara pelahan, jangan membuat gerakan yang mengejut.

Putar sekerup pengunci searah jam sampai habis untuk mengunci pegas.

Baca hasil pengukuran pada skala pembacaan.

Catatan :

Jangan lupa untuk selalu melakukan pengecekan terhadap battery dan suhu alat,

yaitu dengan memutar switch MVR Internal Feedback ke pilihan A untuk battery dan B

untuk suhu. Bila battery sudah mendekati angka 10, segera ganti dengan battery yang

penuh. Untuk praktisnya, lakukan penggantian battery tiap 6 atau 7 jam selama

pengukuran di lapangan.

Ingat pengukuran medan gravitasi merupakan pengukuran relatrif dan hasil bacaan masih

dalam satuan skala baca. Untuk mendapatkan harga dalam mgal perlu dikonversi dengan

menggunakan tabel kalibrasi.

Hasil pembacaan merupakan hasil dari pengamatan pada titik amat tersebut. Untuk tiap

titik amat dilakukan prosedur yang sama. Langkah-langkah ini merupakan prosedur bila

pengamatan dilakukan tidak dengan menggunakan MVR feedback. Prosedur pengamatan

dengan menggunakan MVR feedback agak sedikit lain.

Page 13: 3. Metode Gravitasi.pdf

24

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

II.3.2. Dengan menggunakan MVR Feedback

Hidupkan MVR feedback dengan memindahkan switchnya ke pilihan yang ditentukan (30

V atau 10 V). Lihat keterangannya pada bagian MVR feedback.

Pada titik amat yang ditentukan lakukan langkah 1 s/d 6 sebagaimana bila tanpa MVR

feedback

Amati besar pembacaan feedback pada DVM (Digital Volt Meter), pada bagian yang

bertuliskan MVR Internal Feedback, dengan memindah switchnya ke pilihan D (bila

digunakan 10 V) atau E (bila 30 V). Pembacaan feedback dilakukan setelah angka tidak

menunjukkan perubahan (sudah konstan atau stabil) atau paling tidak sudah lambat

perubahannya. Usahakan pembacaan feedback mendekati angka nol, kecuali digunakan

prosedur pengukuran di lapangan dengan memanfaatkan feedback tanpa mengubah skala

pembacaan.

Lakukan langkah 7 dan 8 sebagaimana pembacaan dengan tanpa feedback.

III. Processing Dalam metode Gravitasi, pengolahan data dilakukan dengan tujuan untuk mencari

perbedaan harga percepatan gravitasi dari satu titik ke titik yang lain di suatu tempat yang

disebabkan oleh adanya massa batuan di kulit terluar bumi. Seperti diketahui bahwa massa

tersebut hanya menyumbang sekitar 0,05% dari harga gravitasi yang didapat. Oleh karena

itu, penyebab-penyebab gravitasi selain itu harus dihilangkan atau direduksi. Pengolahan

data dimulai dari data mentah kemudian dilanjutkan dengan pengolahan data awal dan

pengolahan data lanjutan.

Pengolahan data awal gravitasi dimulai dari data mentah, konversi ke harga miligal,

koreksi tinggi alat, koreksi pasang surut serta koreksi drift.

a. Konversi ke Harga Miligal

Pembacaan pada gravitymeter masih berupa pembacaan skala, belum mempunyai satuan

dan setiap model gravitymeter mempunyai tabel konversi yang berlainan tergantung

spesifikasi model gravitymeternya.

Oleh karena itu untuk mengubah dari satuan skala menjadi satuan miligal maka harga

pembacaan dari gravitymeter harus dikonversikan terlebih dahulu ke harga miligal dengan

menggunakan tabel konversi.

Rumus Konversi ke harga miligal yaitu:

kFGG mS )001029411,0( (2)

dengan :

Gs = g bacaan dalam satuan miligal

Gm = g bacaan skala

F = pembacaan feedback dalam volt

` k = harga konversi skala ke miligal.

b. Koreksi Tinggi Alat

Tinggi alat merupakan jarak antara permukaan atas gravitymeter dengan titik ukur posisi

(GPS). Tujuan dilakukan koreksi tinggi alat adalah agar pembacaan gravitasi di setiap

pengukuran mempunyai posisi ketinggian yang sama dengan pengukuran hasil data GPS.

Koreksi tinggi alat ini mengurangi besar nilai g sehingga harus ditambahkan.

GSH = GS + 0,3086h (3)

dengan :

GSH = pembacaan gravitasi terkoreksi tinggi alat

GS = pembacaan gravitasi dalam miligal

h = tinggi alat dalam meter

Page 14: 3. Metode Gravitasi.pdf

25

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

c. Koreksi Pasang Surut

Data hasil pengukuran gravitasi dipengaruhi oleh gaya tarik menarik Bumi dengan benda-

benda langit khususnya Matahari dan Bulan. Untuk menghilangkan pengaruh yang timbul

tersebut, maka data hasil pengukuran perlu dilakukan koreksi terlebih dahulu. Koreksi

untuk menghilangkan pengaruh gaya tarik menarik antara Bumi dengan Matahari dan

bulan disebut koreksi pasang surut. Besarnya koreksi pasang surut ini dihitung dengan

menggunakan program komputer berdasarkan perumusan Longman (1969) dalam bahasa

FORTRAN. Koreksi pasang surut menambah besarnya nilai g sehingga harus dikurangkan.

GSHT = GSH - T (4)

dengan :

GSHT = pembacaan gravitasi terkoreksi tinggi alat dan pasang surut

GSH = pembacaan gravitasi dalam miligal terkoreksi Tinggi alat

T = koreksi pasang surut dalam miligal

d. Koreksi Drift

Drift adalah pergeseran pembacaan titik nol yang disebabkan oleh adanya struktur dalam

dari gravitymeter yang berupa pegas yang sangat halus, sangat peka terhadap sejumlah

penyimpangan ketika terjadi guncangan yang timbul sewaktu mengadakan pengukuran di

lapangan, atau pada waktu mengangkutnya dari titik amat yang satu ke titik amat yang

lainnya. Besarnya drift ini merupakan fungsi waktu. Koreksi drift dilakukan dengan cara

looping, yaitu dengan mengadakan pembacaan ulang pada stasiun pangkal (titik ikat)

dalam satu loop, sehingga dapat diketahui harga penyimpangannya. Selanjutnya dengan

menganggap bahwa besarnya harga drift tersebut linier terhadap waktu maka harga

penyimpangan tersebut dapat dikoreksikan terhadap titik amat lain dalam loop tersebut.

Besarnya koreksi drift pada tiap-tiap titik amat dapat dirumuskan sebagai berikut :

0

"

0

0

"

0

01

1 SS

SS

SS

S PPtt

ttD

(5)

dengan :

DS1 = koreksi drift pada titik amat S1

tS1 = waktu pembacaan pada titik amat S1

tS0 = waktu pembacaan pada titik amat S0

t”S0 = waktu pembacaan ulang (looping) pada titik amat S0

P”S1 = pembacaan gravitasi ulang (looping) pada titik amat S0

PS0 = pembacaan gravitasi pada titik amat S0

e. Harga Gravitasi Pengamatan (gobs)

Harga gravitasi observasi diperoleh dengan melakukan pengolahan awal yaitu konversi

harga pembacaan dari gravitymeter ke harga miligal, selanjutnya dikoreksi dengan koreksi

tinggi alat, koreksi pasang surut dan koreksi drift. Untuk memperoleh harga percepatan

gravitasi mutlak di masing-masing titik amat, dilakukan konversi dari harga pembacaan

dalam miligal ke harga percepatan gravitasi dalam miligal. Konversi ini dilakukan dengan

cara mengurangi harga pembacaan dalam miligal masing-masing titik amat dengan harga

pembacaan dalam miligal di titik ikat. Selisih titik-titik amat dengan titik ikat, dinamakan

delta g relatif, ditambahkan pada harga percepatan gravitasi mutlak di titik ikat sehingga

didapatkan harga percepatan gravitasi mutlak masing-masing titik amat (g observasi/g

obs).

Tahapan selanjutnya harga gravitasi observasi tersebut direduksi dengan berbagai

macam reduksi antara lain: reduksi gravitasi normal, reduksi udara bebas (free air), reduksi

topografi dan diperoleh anomali Bouguer lengkap pada topografi (terletak pada ketinggian

topografi).

Page 15: 3. Metode Gravitasi.pdf

26

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

f. Reduksi Gravitasi Teoritis (gn)

Aktivitas bumi yang berotasi pada sumbunya mengakibatkan bumi berbentuk spheroid dan

flat pada kedua kutubnya. Hal ini mengakibatkan medan gravitasi di kutub lebih besar

daripada di khatulistiwa, semakin ke kutub besar medan gravitasi semakin bertambah.

Oleh karena itu besar medan gravitasi di suatu tempat dipengaruhi oleh lintangnya,

sehingga reduksi lintang diperlukan dalam perhitungan gravitasi. Besarnya percepatan

gravitasi sebagai fungsi lintang adalah (Kahar, 1990):

gn = )2sin0000058.0sin0053024.01(7.978032)( 22 g (6)

dengan φ adalah sudut lintang.

Persamaan (4.6) merupakan Geodetic Reference System 1980 (GRS 80).

g. Reduksi Udara Bebas (rub)

Perbedaan ketinggian titik-titik amat yang bervariasi berpengaruh terhadap besarnya

gravitasi pada titik amat tersebut. Nilai gravitasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak,

sehingga semakin tinggi suatu tempat maka semakin kecil gravitasinya. Besarnya reduksi

udara bebas (Untung dan Sato, 1978) yaitu – 0,3086h mgal/meter, dimana h adalah

ketinggian titik amat terhadap sferoida acuan.

h. Reduksi Topografi (rtp)

Reduksi topografi merupakan gabungan dari reduksi Bouguer dan reduksi medan. Massa

yang terletak antara titik amat dengan datum menimbulkan efek gravitasi, dan hal tersebut

belum diperhitungkan dalam reduksi udara bebas, sehingga reduksi Bouguer dimaksudkan

untuk mereduksi efek gravitasi yang ditimbulkan oleh massa tersebut. Reduksi Bouguer ini

didasarkan pada suatu pengandaian bahwa titik amat berada pada suatu bidang horizontal

yang luas dan mempunyai massa batuan dengan kerapatan tertentu. Apabila suatu titik

amat terletak pada suatu slab atau daratan yang sangat luas, maka pembacaaan percepatan

gravitasi di titik amat akan diperbesar oleh efek slab ini. Oleh karena itu reduksi Bouguer

dikoreksikan berlawanan dengan reduksi udara bebas, yaitu dikurangkan apabila titik amat

berada di atas datum. Reduksi Bouguer (Stacey, 1977) dirumuskan sebagai berikut :

hhGgb 04193.02 mgal (7)

dengan

ρ : rapat massa (densitas) slab Bouguer (gr/cm3)

h : ketinggian titik amat (meter)

Densitas Bouguer ditentukan dengan metode analitik Nettleton yaitu menggunakan

persamaan matematis berikut ini (Safani, 2000):

n

i

i

n

i

jji

n

i

ijji

hhgg

hhgg

k

1

2

1

2

1

)()(

)()(

(8)

dengan

k : koefisien korelasi

Δgi (ρj) : Anomali Bouguer Sederhana (ABS) fungsi densitas

hi : ketinggian titik amat.

ρj : densitas batuan

)( jg : rata-rata ABS sebagai fungsi densitas

h : rata-rata ketinggian titik amat

j : 1, 2, 3,…

n : jumlah titik amat

Page 16: 3. Metode Gravitasi.pdf

27

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Densitas yang dipilih yaitu densitas dengan nilai k = 0 karena harga anomali Bouguer

dan harga ketinggiannya tidak terkorelasi, yang berarti bahwa densitas tersebut merupakan

harga densitas massa topografi yang tepat. Metode analitik ini digunakan apabila titik-titik

pengukuran terdistribusi secara merata.

Pada reduksi Bouguer dianggap bahwa permukaan lempeng di atas bidang acuan

adalah rata. Pada kenyataannya tidak demikian , akan tetapi berlembah dan bergunung,

sehingga tidak mewakili keadaaan yang sebenarnya. Terdapat lembah ataupun bukit akan

mengurangi harga percepatan gravitasi di titik amat, hal ini disebabkan adanya pengaruh

massa di bukit.

Gambar 1. Titik Amat diantara bukit, lembah dan slab Bouguer

Koreksi topografi dapat dihitung dengan menggunakan suatu paket program dalam bahas

C++ berdasarkan pada sistem perhitungan yang diajukan oleh Forsberg (1984). Dalam

metode yang diajukan Forsberg (1984) dibutuhkan data model ketinggian digital (Digital

Elevation Model) untuk luasan tertentu. U Data model ketinggian digital tersebut

didapatkan dengan menggunakan program Microdem-TerraBaseII, yang memiliki resolusi

900 meter.

Caranya adalah:

Buka program Microderm Terrabase =>> Microderm =>> File =>> Data

Manipulation => Import => DEMS => GTOPO30 => masukkan data di folder

GTOPO (E100N40.HDR) =>Kemudian masukkan nilai latitude dan longitude daerah

penelitian yang kira2 mencakup wilayah daerah penelitian => kemudian di save

dalam .DEM

Masih dalam program Data Manipulation => Export => Ascii XYZ, full DEM =>

dibuka file yang di save dalam DEM tadi => kemudian di save dalam bentuk file

XYZ.

File yang sudah dalam format XYZ ini dapat dibuka di surfer. Kemudian dipisahkan

antara komponen x, y dan z nya.

Sesudah itu masuk ke program thopogcorr yang memiliki resolusi 900 m.

Bidang

Bouguer Permukaan

topografi

Sferoida

referensi

ρ vo h

ro

A

Q(ro)

Page 17: 3. Metode Gravitasi.pdf

28

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

Data X_DATA, Y_DATA, Z_DATA MERUPAKAN data asli posisi yang didapatkan

dengan GPS, sedangkan X_TOPO, Y_TOPO, Z_TOPO, merupakan data yang didapatkan

dari program MICRODERM dan semua masukan data ini dalam format .txt.

Kemudian dapat dihasilkan output file yang disave dalam format .txt.

Output file ini dapat dibuka di surfer ataupun excel dan akan menghasilkan kolom-kolom.

Kolom yang ke-4 merupakan koreksi topografinya.

Data

Topo dem

File save

Hasil

koreksi

topogr

afi

Page 18: 3. Metode Gravitasi.pdf

29

Geophysical Fieldtrip 2014

“Scanning the Subsurface of Wungkal Gamping Formation

Watuprahu Line Pursuant to Geophysics Response”

23 s.d. 26 Januari 2014

Stasiun Geologi Bayat,Klaten, Jawa Tengah

i. Anomali Bouguer Lengkap (ABL)

Anomali bouguer lengkap merupakan harga anomali gravitasi di suatu tempat dimana

perhitungannya telah memasukkan seluruh reduksi-reduksinya.

ABL = gobs – gn + rub – rtp (9)

dengan :

ABL : anomali Bouguer lengkap

gobs : harga gravitasi pengamatan

gn : harga gravitasi normal (gravitasi teoritis)

rub : reduksi udara bebas

rtp : reduksi topografi

Setelah semua koreksi diketahui untuk mendapatkan ABL dapat dibuat template

yang dikerjakan pada program Excell

j. Proyeksi ke Bidang Datar

Anomali Bouguer lengkap diatas masih terletak pada topografi dengan ketinggian yang

bervariasi. Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk membawa ke bidang datar.

Salah satu metode tersebut adalah sumber ekivalen titik massa (Dampney, 1969).

Ini dapat dilakukan pada program Matlab dengan work dampney, dengan masukan

file txt yang didalamnya terdiri dari 4 kolom x, y, z dan abl. Setelah diberi masukan

nanti akan didapatkan output bidangdatarfix.txt

Setelah itu dapat di plot kembali dengan program surfer. Kemudian dapat dibuat

kontur kontur gravitasi dalam surfer

IV. Interpretasi

Interpretasi data yang digunakan dalam metode gravitasi adalah secara kualitatif dan

kuantitatif. Dalam hal ini interpretasi secara kuantitatif adalah pemodelan, yaitu dengan

pembuatan model benda geologi atau struktur bawah permukaan dari respon yang

ditimbulkan oleh medan gravitasi daerah penelitian. Pemodelan yang digunakan adalah benda

2 ½ dimensi seperti yang diajukan oleh Talwani (1959) dengan program komputer Grav-2DC.

Sedangkan untuk interpretasi kualitatif dilakukan dengan cara menafsirkan peta kontur

anomali Bouguer lengkap di bidang datar.

Untuk interpretasi kuantitatif dapat dilakukan dengan menslice kontur ABL yang tentunya

dapat menggambarkan anomali pada lokasi penelitian. Hasil slice ini di save disave format

.dta Kemudian hasil slice tadi dibuat suatu bentuk permodelan dengan program Grav-2DC

yang menggambarkan kondisi bawah permukaan dari anomalinya.