4. GEOLISTRIK

Metode GeolistrikBayat, 2-10 Feb 2013

METODE RESISTIVITAS

I. PENDAHULUAN

Resistivitas atau tahanan jenis suatu bahan adalah besaran/ parameter yang menunjukkan tingkat hambatanya terhadap arus listrik. Bahan yang mempunyai resistivitas makin besar, berarti makin sukar untuk dilalui arus listrik. Biasanya tahanan jenis diberi simbol . Tahanan jenis adalah kebalikan dari daya hantar jenis yang diberi simbul .

Jadi, = 1/ . Satuan adalah ohm meter ( m).

Metode Resistivitas adalah metode geofisika untuk menyelidiki struktur bawah permukaan berdasar perbedaan resistivitas batuan

Resistivitas batuan bervariasi menurut jenis batuan, porositas, dan kandungan fluida (minyak, air, gas).

Jenis batuan ResistivitasGranite (batuan beku) 3x102 - 1x106 ohm meterAndesite (batuan beku) 1.7x102(dry) - 4.5x104(wet)Slates (metamorf) 6x102 - 4x107

Marble (metamorf) 1x102 - 2.5x108

Limestone (sediment) 50 - 107

Sandstone (sediment) 1 - 6.4x108

Alluvium and sands(sediment) 10 - 800Oil sands (sediment) 4 – 800

II. PENGUKURAN RESISTIVITAS Pengukuran di laboratorium

Resistivitas atau tahanan jenis dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Ohm I = A V / L, yang berlaku untuk arus listrik I yang melewati bahan berbentuk silinder dengan luas penampang A dan panjang L dan diberi beda tegangan V antara ujung-ujungnya. I, V, A, dan L dapat diukur secara langsung dengan menggunakan amperemeter, volt meter, jangka sorong, dan alat pengukur panjang.

Pengukuran di Lapangan Metode pengukuranResistivitas batuan (di lapangan) dapat diukur secara tidak langsung dengan memasukkan (dan juga mengukurnya) arus listrik kedalam tanah melalui 2 titik (elektroda) dipermukaan tanah dan mengukur beda potensial antara 2 titik yang lain dipermukaan (Gambar 1).

A M N B

Gambar 1. Susunan elektroda untuk pengukuranresistivitas di lapangan


Elektroda A dan B disebut elektroda arus (current electrode), sedangkan elektroda M dan N disebut elektroda tegangan (potential electrode).

Konfigurasi Elektroda Untuk tujuan tertentu, elektroda-elektroda arus dan tegangan dipasang menurut konfigurasi

tertentu. Konfigurasi yang paling umum adalah:

Konfigurasi WennerJarak AM, MN, NB adalah sama dan biasanya dinamakan a.

Konfigurasi SchlumbergerJarak AO = BO = s , MO = NO = b , Eksentrisitas b/s < 1/3.Titik O adalah pusat konfigurasi

Konfigurasi dipol-dipolJarak AB = MN = a, BM = na

> SOUNDING DAN TRAVERSING Sounding adalah penyelidikan perubahan resistivitas bawah permukaan kearah vertikal.

Caranya: Pada titik ukur yang tetap, jarak elektroda arus dan tegangan diubah / divariasi. Konfigurasi elektroda yang biasanya dipakai adalah konfigurasi Schlumberger.

Traversing atau mapping adalah penyelidikan perubahan resistivitas bawah permukaan

kearah lateral (horisontal). Caranya: dengan jarak elektroda arus dan tegangan tetap, titik ukur dipindah / digeser secara horisontal. Konfigurasi elektroda yang biasa dipakai adalah konfigurasi Wenner atau dipol-dipol.

III. TEORI DASAR Hukum dasar : Hukum Ohm

> Untuk arus listrik sederhana (sejajar)Arus listrik I yang melalui suatu bahan berbentuk silinder (gambar 2 akan berbanding

langsung dengan luas penampang A, berbanding langsung dengan beda potensial antara ujungujungnya V, dan berbanding terbalik dengan panjangnya L.

A I = A V / L V1 I V2 V = V1 - V2

L

Gambar 2. Arus listrik merata dan sejajar dalam sebuahsilinder oleh beda potensial antara kedua ujungnya

Dengan demikian dapat ditulis relasi I = A V / L , dengan adalah daya hantar jenis bahan yang bersangkutan. Kalau yang dipergunakan bukan daya hantar jenis, tetapi tahanan jenis bahan , maka rumus diatas menjadi

I = A V / L , (1) dengan = 1 / > Untuk arus listrik menyebar (simetri bola)

Arus listrik yang menembus permukaan bola berongga yang luasnya A, tebalnya dr, dan beda potensial dV antara bagian luar dan dalam adalah:


IA

dV

dr(2)

Karena luas permukaan bola A = 4 r2, maka relasi itu menjadi:

(3)

Tanda negatip menunjukkan bahwa arus mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke rendah.

Potensial oleh elektroda arus tunggal di permukaan medium setengah tak berhingga.

Ir dr Untuk pola arus seperti

pada Gambar 3 akanberlaku hukum Ohm:

IA

dV

dr(4)

Gambar 3. Pola arus listrik yang dipancarkanoleh elektroda arus tunggal di permukaan medium setengah tak berhingga

Karena luas setengah bola A = 2 r2, maka arus I menjadi:

I 2 r2

dV

dr atau , (5)

sehingga potensial disuatu titik sejauh r dari pusat arus adalah:

(6)

Potensial oleh elektroda arus ganda di permukaan medium setengah tak berhingga.

A M N B Gambar 4. Arus listrik dile-watkan pada elektroda arusA dan B. Elektroda M dan N

r1 r2 adalah elektroda potensial r3 r4 (beda potensialnya akan di-

ukur/ditentukan)

Karena potensial adalah besaran skalar, maka potensial disebarang titik oleh elektroda arus ganda akan merupakan jumlahan potensial oleh 2 elektroda arus tunggal.

Oleh karena itu, dengan menggunakan persamaan (6), potensial di titik M oleh arus yang melewati elektroda A dan B (Gambar 4) adalah:

(7)

Tanda negatif pada persamaan (7) disebabkan oleh arus yang harus berlawanan pada elektroda arus ganda.

Potensial di titik N adalah:


(8)

Dengan demikian beda potensial antara titik M dan N adalah:

(9)

Untuk konfigurasi Wenner, r1 = r4 = a dan r2 = r3 = 2a, maka persamaan (9) menjadi:

(10)

sehingga: (11)

Untuk konfigurasi Schlumberger, r1 = s b, r2 = s + b, r3 = s + b, dan r4 = s b, persamaan (9) menjadi:

(12)

Bila b a (eksentrisitasnya kecil), maka persamaan (12) dapat dituliskan sebagai:

(13)

sehingga: (14)

Persamaan (11) dan (14) memberikan hubungan antara dengan (V I). Faktor yang menghubungkan antara keduanya mempunyai harga yang hanya tergantung dari konfigurasi atau geometri dari elektroda-elektroda arus dan tegangan. Oleh karena itu faktor tersebut disebut faktor geometri.Faktor geometri untuk konfigurasi Wenner adalah:

Faktor geometri untuk konfigurasi Schlumberger adalah:

Persamaan (11) dan (14) diturunkan berdasar hukum Ohm pada medium homogen setengah tak berhingga yang secara fisis tidak ada asumsi lain yang berlaku. Dengan demikian pengukuran dengan konfigurasi elektroda apapun (pada medium setengah ) harus memberikan harga resistivitas yang sama, yaitu resistivitas medium yang sebenarnya (true resistivity).

IV. RESISTIVITAS SEMUDalam eksplorasi geolistrik, untuk mengukur resistivitas di lapangan digunakan

persamaan (11) atau (14), yang diturunkan dari arus listrik pada medium homogen setengah tak berhingga. Karena jarak elektroda jauh lebih kecil dari pada jejari bumi, maka bumi dapat dianggap sebagai medium setengah tak berhingga. Akan tetapi karena sifat bumi yang pada umumnya berlapis (terutama di dekat permukaan) perandaian bahwa mediumnya adalah homogen tidak dipenuhi.

Oleh karena itu resistivitas yang diperoleh dengan menggunakan persamaan (11) atau (14) bukan merupakan resistivitas yang sebenarnya. Biasanya resistivitas yang terukur tersebut dikenal sebagai resistivitas semu atau apparent resistivity, yang biasa dituliskan dengan simbol a .

Resistivitas semu yang dihasilkan oleh setiap konfigurasi akan berbeda walaupun jarak antar elektrodanya sama, maka akan dikenal aw yaitu resistivitas semu untuk


konfigurasi Wenner dan as yaitu resistivitas semu untuk konfigurasi Schlumberger. Pada umumnya as aw .

Untuk medium berlapis, harga resistivitas semu ini akan merupakan fungsi jarak bentangan (jarak antar elektroda arus). Untuk jarak antar elektroda arus kecil akan memberikan a yang harganya mendekati batuan di dekat permukaan. Sedang untuk jarak bentangan yang besar, a yang diperoleh akan mewakili harga batuan yang lebih dalam. Gambar 5 adalah contoh-contoh grafik resistivitas semu sebagai fungsi jarak antar elektroda arus (bentangan).

a a

a=

a) b)

AB 2 AB 2 a a

c) d) AB 2 AB 2

Gambar 5. Resistivitas semu sebagai fungsi bentangan: a) medium homogen semi tak berhingga, b) medium 2 lapis (21), c) medium lapis (21), dan d) medium 3 lapis (21, 32)

V. PROSEDUR LAPANGANProsedur pengukuran di lapangan tidak jauh berbeda dengan cara pengukuran

dilapangan yang telah dibahas di bagian depan modul ini. Akan tetapi khusus untuk pengukuran sounding dengan konfigurasi Schlumberger diperlukan prosedur khusus agar supaya data yang diperoleh lebih baik dan mudah diinterpretasi.

Prosedur sounding dengan konfigurasi Schlumberger tersebut adalah sebagai berikut:

1. Tempatkan elektroda-elektroda arus dan tegangan dengan konfigurasi Schlumberger pada bentangan terpendek yang direncanakan (eksentrisitas bs 13). Catat kuat arus listrik dan beda potensial yang terukur. Hitung a dan plot hasilnya (a sebagai fungsi jarak setengah bentangan AB2) pada kertas skala log-log.

2. Pindah elektroda arus (elektroda potensial tetap) pada jarak ke 2 yang telah ditentukan. Catat I dan V yang terukur. Hitung dan plot a seperti pada point 1.

3. Lakukan langkah pada point2 (dapat berkali-kali) sampai pembacaan beda potensialnya sukar (karena sangat kecil). Biasanya perpindahan elektroda arus (elektroda potensial tetap) dapat ditetapkan sampai beberapa kali (4 atau 5 kali) tergantung kemampuan alat ukurnya.

4. Pindahkan elektroda tegangan ke posisi ke 2 yang sudah ditetapkan dengan elektroda arus tetap. Hitung dan plot a yang dihasilkan. Bila harga a tidak meloncat terlalu jauh, maka maka hasil pengukuran kita cukup baik. Akan tetapi kalau meloncat cukup jauh, maka hasil pengukuran kita tidak baik sehingga perlu melakukan langkah lain, misalnya mengubah arah bentangan atau berpindah tempat.


5. Kalau point 4 tidak ada masalah, maka lakukan langkah langkah 2 s/d 4 berkali-kali sehingga jarak bentangan maksimum yang direncanakan

Catatan: Loncatan harga a pada saat perpindahan elektroda potensial terjadi apabila ada ketidak homoginan secara lateral terutama disekitar elektroda potensial. Oleh karena itu apabila perpindahan elektroda arus selalu dibarengi dengan perpindahan elektroda potensial, data yang dihasilkan akan mempunyai kemungkinan tidak “smooth” mengingat ketidak homoginan secara lateral dekat permukaan hampir selalu ada (walaupun kecil). Ketidak homoginan lateral yang cukup besar dapat terjadi bila arah strike perlapisan tanah berbeda dengan arah bentangan.Hal-hal lain yang perlu dihindari pada saat pengukuran di lapangan adalah: mengukur dengan bentangan sejajar kabel listrik PLN atau pipa-pipa (baik dibawah maupun diatas permukaan), mengukur pada saat hujan, dan sebagainya

VI. PENGOLAHAN DATA RESISTIVITASMapping

Data resistivitas yang diperoleh di lapangan diplot di dalam peta sesuai dengan tempat pengukurannya. Berdasar data yang diplot di peta tersebut dibuat kontur yang menghubungkan harga resistivitas yang sama (isoapparent resistivity). Interpretasi dilakukan secara langsung dari pola kontur resistivitas yang ada. Sounding

Ada dua cara untuk mengolah data sounding, yaitu dengan teknik “curva matching” dan dengan teknik “inversi” (menggunakan program komputer)

Curva Matching Resistivitas semu untuk struktur berlapis (resistivitas dan ketebalan masing-masing lapisan diketahui) dapat dihitung secara teoritis (penyelesaian problem maju), yaitu dengan menyelesaikan persamaan Laplace untuk potensial listrik dalam koordinat silinder dan pertimbangan syarat-syarat batas (penyelesaianya cukup panjang dan sukar karena melibatkan fungsi Bessel dan syarat-syarat batas).

Oleh karena itu interpretasi dapat dilakukan dengan teknik curve matching, yaitu dengan jalan mencocokkan kurva resistivitas semu yang diperoleh pada pengukuran di lapangan dengan kurva resistivitas semu yang dihitung secara teoritis.

Walaupun tampaknya cukup sederhana, tapi pada prakteknya tidaklah demikian. Ini disebabkan karena struktur berlapis dapat mempunyai resistivitas dan ketebalan lapisan yang sangat banyak variasinya. Dengan demikian kita akan memerlukan kurva resistivitas semu teoritis (biasanya disebut sebagai kurva standard/baku) struktur berlapis, yang variasinya sangat banyak. Kendala selanjutnya adalah dalam memilih kurva baku yang paling cocok dengan kurva resistivitas yang diperoleh di lapangan yang kadang-kadang memerlukan waktu yang sangat lama, karena variasi kurva baku yang sedemikian banyaknya.

Teknik curve matching yang paling praktis adalah yang hanya menggunakan kurva baku struktur medium 2 lapis yang terdiri dari 2 kurva baku. Ini dapat dilakukan mengingat struktur banyak lapis dapat dianggap sebagai struktur 2 lapis, yang setiap lapisannya dapat diwakili oleh satu atau kombinasi banyak lapis. Teknik kurva matching menggunakan kurva baku medium 2 lapis ini memerlukan 4 kurva Bantu yang


menghubungkan lengkung kurve resistivitas semu banyak lapis dengan dua lapis. Contoh detail pelaksanaan teknik curve matching dapat dilihat pada lampiran 1.

Inversi Harga resistivitas dan ketebalan lapisan dapat ditentukan dari resistivitas semu

yang diperoleh di lapangan dengan menggunakan teknik inversi (penyelesaian problem mundur atau reversed problem). Dalam teknik inversi ini, pekerjaan dimulai dengan membuat model perlapisan awal yang kira-kira sesuai dengan data lapangan. Kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan harga resistivitas semu teoritis berdasar model perlapisan awal tersebut diatas (penyelesaian problem maju / forward problem solution, seperti yang telah disinggung pada teknik kurve matching). Setelah itu dilakukan pencocokan antara kurva resistivitas semu terhitung dengan kurva resistivitas lapangan.

Kalau kedua kurva tersebut belum cocok (berdasar criteria tertentu), model awal diubah dan semua langkah terdahulu dilakukan lagi (iterasi), sehingga akhirnya kurva resistivitas teoritis sama dengan kurva resistivitas lapangan, dan model yang terakhir itulah hasil penyelesaian problem inversi tersebut diatas.

Di sini akan diperkenalkan pengolahan data sounding dengan teknik inversi menggunakan program yang dinamakan Resix. Langkah-langkah penggunaan program tersebut dapat dibaca pada Lampiran 2.

VII. KONFIGURASI ELEKTRODA DAN FAKTOR GEOMETRINYA

Konfigurasi elektroda yang banyak dipakai dapat dilihat pada gambar 5.

KONFIGURASI WENNER A M N B

a a a

KONFIGURASI SCHLUMBERGER A M O N B

b b s s

KONFIGURASI DIPOLEDIPOLE A B M N

a na a

KONFIGURASI POLEDIPOLE A B M N

a na


Gambar 6. Konfigurasi electrode ……(diteruskan di halaman berikutnya)

KONFIGURASI POLEPOLE A B M N

a

Gambar 6. Konfigurasi elektroda yang umum dipakai

Faktor geometri masing masing konfigurasi

Konfigurasi Wenner :

Konfigurasi Schlumberger : atau (bila s b)

Konfigurasi dipole-dipole : Konfigurasi pole-dipole : Konfigurasi pole-pole :

1. Metode Mise-a-la-MasseMetode Mise-a-la-Masse adalah variasi sistem elektroda 3 titik (pole-dipole

configuration). Metode ini biasanya digunakan untuk memetakan penyebaran batuan yang bersifat conduktif dibandingkan dengan batuan disekitarnya (misalnya deposit sulfida logam). Metode ini ternyata sangat handal untuk mencari aliran sungai bawah tanah dan memetakan batuan konduktif di lapangan panas bumi (batuan menjadi konduktif karena alterasi geothermal).

Pada prakteknya metode mise-a-la-masse adalah sangat sederhana, yaitu cukup dengan memetakan beda potensial yang terukur pada elektroda potensial, yang satu diam/tetap dan yang lain berpindah-pindah. Elektroda arus keduanya diam/tetap, yang satu ditancapkan pada medium yang konduktif (di batuan yang muncul di permukaan untuk eksplorasi deposit, di casing untuk geothermal, dan di outlet untuk sungai bawah tanah), sedangkan yang lain di tak berhingga (pada prakteknya asal cukup jauh, misalnya lebih besar dari 5 km). Elektrode potensial yang tetap biasanya ditancapkan pada medium yang konduktif, berdekatan dengan electrode arus yang dekat (Gambar 7)


Gambar 7. Konfigurasi Mise-a-la-Masse: garis kontur dengan potensial sama (atas)dan susunan elektroda, A dan M tetap, B di tak berhingga, dan N bergerak (bawah)

Secara teoritis beda potensial yang terukur pada badan deposit yang konduktif akan sama dengan nol. Oleh karena itu dengan memetakan harga beda potensial dibanyak titik diatas badan deposit yang konduktif, dapat diperoleh klosur-klosur yang mempunyai harga beda potensial rendah, yang menunjukkan bahwa deposit muncul disitu atau dangkal. Bila mediumnya homogen, maka akan diperoleh klosur-klosur berbentuk lingkaran konsentris dengan electrode arus dekat sebagai pusatnya. Dalam menelusuri sungai bawah tanah akan diperoleh klosur-klosur yang secara umum akan melingkari elektroda arus dekat dan membelok bila lewat diatas aliran sungai bawah tanah.

2. Traversing sekaligus soundingTravershing dan sounding biasanya dilakukan secara terpisah. Namun dengan

menggunakan konfigurasi dipol-dipol, dimungkinkan untuk melakukan traversing dan sounding secara bersama-sama. Pasangan elektroda arus AB dan pasangan elektrode potensial MN ( jarak AB = jarak MN) dipindahkan sbb: Mula-mula dengan pasangan electrode arus AB yang tetap, pasangan elektroda potensial MN dipindahkan ke titik-titik dengan interval yang sama (sudah direncanakan). Pada setiap titik perpindahan akan diperoleh satu data pengukuran (resistivitas semu). Data ini adalah data resistivitas disuatu titik pada kedalaman tertentu yang bila dibuat garis ke pusat AB dan MN akan membentuk sudut 450 terhadap garis vertical (gambar 8). Setelah bentangan maksimum yang direncanakan dicapai, pasangan electrode arus AB dipindahkan kekanan satu interval jarak, pasangan electrode potensial ditempatkan di posisi semula (pertama), kemudian digeser ke titik-titik disebelah kanannya. Demikian seterusnya sehingga diperoleh harga resistivitas pada semua posisi dan kedalaman (sounding dan travershing), yang berupa penampang lintang yang disebut pseudo-depth apparent resistivity


A B M N x = 0

d

(x, d)

Gambar 8 Sayatan pseudo depth apparent resistivity

INTERPRETASI DATA GEOLISTRIKSOUNDING DENGAN CURVA MATCHING

Batuan dapat terdiri atas satu, dua, atau tiga lapis atau lebih. Untuk batuan yang hanya terdiri dari dua lapis dapat diinterpretasi dengan menggunakan lengkung baku (master curve) yang variasi resistivitas dan ketebalan lapisannya dapat digambarkan dalam dua jenis lengkung baku (masing-masing merupakan set dari beberapa kurva resistivitas semu sebagai fungsi ½ AB), yaitu lengkung baku dengan 12 dan lengkung baku dengan 12.

Tetapi bila batuan terdiri atas tiga lapisan atau lebih maka diperlukan master curve dari tiga lapis atau lebih yang variasinya sangat banyak sehingga justru pemilihnya dapat menjadi sangat sulit dan memerlukan waktu yang lama untuk mencari yang paling cocok dengan data lapangan.

Oleh karena itu Mooney telah mengembangkan lengkung-lengkung bantu sehingga struktur banyak lapis dapat diinterpretasikan hanya dengan menggunakan lengkung baku untuk struktur 2 lapis. Hal ini dimungkinkan karena struktur banyak lapis dapat dianggap sebagai struktur 2 lapis, yang setiap lapisannya merupakan kombinasi dari lapisan-lapisan yang ada. Lengkung bantu tersebut berfungsi untuk menghubungkan segmen lengkung yang satu (oleh suatu struktur 2 lapis) dengan segmen lengkung yang di belakangnya.

Dalam interptretasi metoda Schlumberger dikenal adanya 2 tipe lengkung baku (standard atau master) dan 4 tipe lengkung bantu (auxilary). Dua tipe lengkung baku tersebut adalah lengkung baku untuk struktur 2 lapis yang menurun (bila 2 < 1, gambar 2) dan lengkung baku untuk struktur 2 lapis yang menaik (bila 2 > 1, gambar

n=1n=2

n=N

l-1 B

l A

n+l M

n+l+1 N

a(l,n)

0 l=1 l=2

l=L

Sumbu-x

Gambar 8. Sayatan untuk pseudo depth apparent resistivit


3). Sedang 4 tipe lengkung bantu tersebut diatas adalah lengkung bantu tipe H, A, K dan Q.

Untuk memilih lengkung bantu tipe apa yang akan dipakai, perlu dipelajari bentuk lengkung resistivitas semu sebagai fungsi jarak setengah bentangan (penamaan jenis lengkung bantu berdasar pola lengkung resistivitas semu, gambar 1), dengan penjelasan sebagai berikut:

Lengkung bantu tipe H (bowl type / tipe pinggan, gambar 4), yaitu lengkung baku yang dipakai bila pada lengkung resistivitas semunya terlihat lengkungan berbentuk pinggan (minimum di tengah). Lengkungan ini dibentuk oleh dua lengkung baku, yang depan turun dan yang belakang naik. Ini terjadi seperti halnya ada struktur 3 lapis dengan 1>2<3.

Lengkung bantu tipe K (bell type / tipe lonceng, gambar 5), yaitu lengkung bantu yang harus dipakai bila pada lengkung resistivitas semunya terlihat lengkungan berbentuk bell (maksimum di tengah). Lengkungan ini dibentuk oleh dua lengkung baku, yang depan naik dan yang belakang turun, seperti halnya ada struktur 3 lapis dengan 1>2<3

Lengkung bantu tipe A (ascending type / tipe naik, gambar 6), yaitu lengkung bantu yang dipakai bila pada lengkung resistivitas semunya terlihat harga yang selalu naik. Lengkungan ini dibentuk oleh dua lengkung baku, yang depan naik, yang belakang naik, seperti halnya ada struktur 3 lapis dengan 1>2<3

Lengkung bantu tipe Q (tipe turun / descending, gambar 7), yaitu lengkung bantu yang harus dipakai bila pada lengkung resistivitas semunya terlihat harga yang cenderung selalu turun. Lengkungan ini dibentuk oleh dua lengkung baku, yang depan turun dan yang belakang turun, seperti halnya ada struktur 3 lapis dengan 1>2<3

Catatan: Jadi penamaan tipe lengkung bantu tidak berdasarkan bentuk lengkung bantu itu

sendiri, tetapi pada bentuk lengkung resistivitas semu yang menentukan jenis lengkung bantu yang harus dipilih atau dipakai dalam interpretasi.

Gambar 1: lengkung resistivitas semu yang berkaitan dengan 4 tipe kurva bantu tersebut di atas.

Gambar 2: lengkung baku struktur 2 lapis untuk 2 1

Gambar 3: lengkung baku struktur 2 lapis untuk 2 1

Gambar 4: lengkung bantu tipe H (bowl / pinggan) Gambar 5: lengkung bantu tipe K (bell / lonceng) Gambar 6: lengkung bantu tipe A (ascending / naik) Gambar 7: lengkung bantu tipe Q (descending / turun) Gambar 8: skala log-log untuk pengeplotan data resistivitas semu Gambar 9: Contoh lengkung data lapangan dan interpretasinya.

Prosedur curva matchingData resistivitas semu sebagai fungsi jarak setengah bentangan yang diperoleh dari

lapangan berupa titik-titik, yang bila dihubungkan akan membentuk lengkungan dengan pola tertentu. Pola lengkung resistivitas semu ini akan menentukan lengkung bantu tipe yang mana yang harus dipilih. Lengkung resistivitas semu tersebut kemudian di “match” kan dengan lengkung bantu yang sesuai dengan jalan mengimpitkan kedua lengkung tersebut (banyak data/titik dengan harga a yang paling dekat dengan lengkung baku), sehingga diperoleh letak titik silang (cross) yang diinterprestasikan sebagai batas kontras resistivitas. Bertitik tolak dari titik silang tersebut dengan kurva bantu tertentu dapat ditemukan titik silang berikutnya yang merupakan batas kontras resistivitas berikutnya. ‘Matching’ dilakukan dengan cara


menggeser-geser lengkung resistivitas semu (dari data lapangan) dan lengkung baku dengan sumbu-sumbu absis dan ordinat harus selalu sejajar.

Perlu diketahui bahwa diantara keempat jenis tipe lengkung bantu yang ada, lengkung bantu tipe H (tipe pinggan) merupakan lengkung bantu yang paling mudah penggunaannya, karena harga h2/h1 dapat diperoleh langsung dengan menarik garis sejajar sumbu ordinatnya, dan harga h tidak perlu dikoreksi. Sedang lengkung bantu tipe A, K dan Q memerperlukan koreksi untuk menentukan ketebalannya. Harga ketebalan (kedalaman) merupakan harga h (jarak absis titik silang) dikalikan dengan faktor koreksinya.

Untuk lebih menjelaskan cara interprestasi dengan metode curva matching ini, ikuti contoh langkah-langkah interpretasi berikut ini (lihat gambar 9):

1. Plot data lapangan pada kertas transparan dengan skala log-log (bi-log, gambar 8) dengan absis sebagai AB/2 (jarak elektroda arus) dan ordinat sebagai a.

2. ‘Matching’ kan lengkung data lapangan dengan lengkung baku. Lengkung baku yang sesuai adalah lengkung baku dengan harga 2/1 = 0.2. Plot titik silang P1 (titik potong garis a/1 = 1 dan AB/2 = 1) pada kertas data lapangan. Titik P1 mempunyai arti yang sangat penting karena ordinatnya adalah harga tahanan jenis lapisan pertama 1 dan ordinatnya adalah kedalaman lapisan pertama d1, yang dapat dibaca secara langsung : d1=0,4 m dan 1=121 ohm m.Tahanan jenis lapisan kedua dapat ditentukan dari perbandingan 2/1 = 0,2 , sehingga 2 = 121 0,2 = 24,2 ohm m

3. Untuk selanjutnya pilih lengkung bantu tipe H (karena lengkung resistivitasnya kemudian naik membentuk pola pinggan) dengan harga 2/1 = 0.2. Letakkan lengkung bantu tersebut sehingga titik silang P1 berimpit dengan pusat lengkung bantu. Lengkung ini merupakan tempat kedudukan dari titik silang yang kedua yaitu P2. Plot lengkung bantu ini diatas lembar data lapangan dengan garis putus-putus. Ganti lengkung bantu dengan lengkung baku. Telusurkan pusat lengkung baku di atas garis putus-putus yang telah dibuat sampai salah satu lengkung baku match dengan data di belakang data yang telah diinterpretasikan. Ternyata lengkung yang cocok adalah lengkung baku dengan perbandingan 3/2 = 1,5. Plot titik silang kedua P2 pada kertas data (letak pusat lengkung baku). Koordinat titik P2 memberikan harga kedalaman lapisan kedua d2 = 3m (absis) dan resistivitas = 28 ohm m (ordinat). Jadi kedalaman lapisan kedua d2 = 3 m dan tahanan jenis lapisan ketiga adalah 3 = 28 x 1,5 = 42 ohm m (dari 3/2= 1,5).

4. Lengkung bantu berikutnya yang harus dipakai adalah lengkung bantu tipe K, karena lengkung data berikutnya membentuk pola bell. Dengan cara yang sama dengan langkah butir 3, didapat titik cross berikutnya yaitu P3 dan lengkung baku yang sesuai/match adalah lengkung dengan 4/3 = 0,4. Ordinat titik P3 terbaca = 39 maka 4 = 39 x 0,4 = 15,6 ohm m. Cara menghitung kedalaman lapisan ke tiga adalah sbb. Impitkan P2 pada pusat lengkung bantu tipe K yang mempunyai harga 3/2 = 1,5 untuk mencari besarnya faktor koreksi untuk lapisan ketiga, yang terbaca pada P3

sebesar 9,36. Maka ketebalan lapisan ketiga adalah h3 = h2 x 9,36 = 3 x 9,36 = 28,1 m. Jadi kedalaman lapisan ke tiga adalah d3 = 3 + 28,1 = 31,1 m.

5. Selanjutnya pergunakan lengkung bantu type Q (decending) karena lengkung data yang turun diikuti oleh lengkung yang juga turun. Dengan cara yang sama seperti di atas titik silang P4 dapat ditentukan. Lengkung baku yang cocok untuk lapisan ke lima adalah lengkung dengan 5/4 = 0,3. Ordinat titik P4 terbaca = 16,3, sehingga 5 = 16,3 x 0.3 =4,9 ohm m. Impitkan P3 pada pusat lengkung bantu tipe Q. Pada lengkung dengan harga 5/4 = 0,4 diperoleh faktor koreksi pada P4 adalah = 3,5 sehingga ketebalan lapisan keempat adalah d4 = 3,5 x 31,1 = 108,9 m. Jadi kedalaman lapisan


ke empat (dasarnya) adalah h4 = 31,1 + 108,9 = 140 m. Ketebalan lapisan ke 5 tidak dapat ditentukan lagi karena datanya sudah habis.


GEOLISTRIKGEOLISTRIK

PENGENALAN ALAT

Model ResistivitymeterOYO Model 2115A McOHM Mark-2SpesifikasiPemancar arus

Tegangan keluaran 400 Vpp Maksimum Arus keluaran 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 mA (arus tetap) Tegangan pemakaian 12 V DC

Penerima potensial Impedansi masukan 10 M Ω Potensial pengukuran ±25 mV, ±250 mV, ±2500 mV (auto range) Resolusi 1 μV Perbandingan S/N 90 dB (dengan 50/60 Hz) Perlakuan stack 1, 4, 16, 64 Waktu sekali pengukuran 3,7 detik

Memori data Jumlah file maksimum 128 Jumlah data maksimum 2000 Jumlah data maksimum tiap file 110 Soket penghubung ke komputer RS-232C Panjang data 8 Parity non Bit stop 2 Parameter X non Laju Baud 100, 300, 600, 1200, 4800, 9600 Catu Daya DC 12 V (Accu) Jangkauan suhu 0-500C Ukuran (206 x 281 x200) mm Berat ±9 kg (termasuk batere)

No Nama Alat Fungsi1 Papan LCD Papan penampil prosedur pengukuran dan data pengukuran

2 MODE monitorIndikator mode pengukuran dengan R=resistivity, SP=self potensial yang diatur dengan menekan tombol MODE 3

3 Tombol MODE Pengatur Mode pengukuran4 STACK Monitor Indikator banyaknya proses pengukuran 5 Tombol STACK Pengatur banyaknya proses stack6 CURRENT monitor Menunjukkan harga arus yang akan dimasukkan pada saat pengukuran7 Tombol CURRENT Pengatur besarnya arus

8 Tombol MEASURETombol perintah mulai pengukuran, arus mulai dimasukkan kadalam melalui elektroda

9 Tombol STORE Tombol untuk menyimpan data lapangan total yang terukur10 Papan Ketik Untuk proses operasi11 BATTERY monitor Menunjukkan daya yang masih tersimpan pada batere yang terpasang

12 Tombol RESET Tombol untuk pembawa system pada status awal yang baru (seperti baru


saja dinyalakan). Tombol ini ditekan apabila terdapat kesalahan yang tidak dapat diperbaiki lagi

13 Saluran POTENSIAL Saluran ke elektroda potensial14 Saluran CURRENT Saluran ke elektroda arus

15 Soket CONTROLSaluran yang dihubungkan dengan Booster Daya (Model-2917), untuk memperkuat arus yang dimasukkan apabila arus yang diinginkan lebih dari 200 mA (batas maksimum alat)

16 Soket RS-232C Saluran yang dihubungkan dengan computer untuk proses transfer data

17 Daya DC-12 VSaluran yang dihubungkan dengan batere (accu) kering. Digunakan apabila batere yang akan digunakan adalah batere luar

18 FUSE (Sekering) Tempat sekering 7A untuk menjaga adanya arus yang berlebihan19 POWER (Daya) Tombol saklar hidup/mati20 CONNECTOR Penghubung dengan keluaran 12 V

21

Kotak Batere:1. CONNECTOR2. Saluran

Pengisian (AC)

3.CHARGE INDICATOR

Kotak batere isi ulang lengkap dengan rangkaian pengisiannya1. Penghubung dengan keluaran 12 V2. Penghubung antara rangkaian pengisian batere dengan listrik

luar. Waktu pengisian tergantung dari sisa daya yang masih ada dalam batere (biasanya 8-10 jam)

3. Lampu yang menunjukkan keadaan pengisian. Pada awal pengisian, lampu berkedip dengan cepat, makin lama makin lambat. Apabila kedipan terjadi pada periode 6-8 detik, maka pengisian hamper mencapai 100%

22 Pengunci Kotak Batere Digunakan untuk mengunci kotak betere dengan McOHM Mark-2

Gambar Resistivitymeter OYO Model 2115A McOHM Mark-2

PERALATAN DALAM SURVEY GEOLISTRIK


1. Resistivitymeter McOhm2. Roll kabel (4 buah)3. Elektroda (4 buah)4. Meteran (2 buah)5. Aki 12 volt6. Kabel power7. Palu (4 buah)8. Boster9. Kabel boster10. Charger Aki11. Kompas12. Multimeter13. Toolkit14. HT 4 buah15. Matras16. Calkulator17. Peta Topografi / Situasi

WGS 2012-Metode GeolistrikBayat, 11-17 Mei 2012

KALIBRASI RESISTIVITYMETER

Sebelum melakukan pengukuran di lapangan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi alat. Kalibrasi dilakukan sesuai dengan prosedur sebagai berikut ;

TEST RESISTOR dimasukkan ke saluran arus dan potensial (C1, C2, P3, P4 ) dengan ketentuan ;soket bertanda “C” pada saluran arus C1 dan C2 ,dan soket bertanda “P” pada saluaran P1,P2 jangan terbalik.

Lakukan pengukuran dengan mode “R” stack 1 dan arus 1 mA. Setelah selesai, hambatan yang terbaca harusnya adalah 1Ω ± 1%. Apabila hambatan

yang terbaca berkisar harga tersebut, maka kalibrasi selesai dan alat siap digunakan.

SURVEY GEOLISTRIK (SOUNDING KONFIGURASI SCHLUMBERGER)

Pemasangan Elektroda

Pencarian titik di lapangan dan analisa kemiringan

struktur geologi

Menentukan Lintasan,dan titik pengukuran

Perbaiki Cek kabel

Data Geologi Menentukan lokasi survey

Aliri arus, catat nilai potensial

Pindah elektroda C1 dan C2

Pengolahan Data

Diagram Alir Pengambilan Data Geolistrik


Gambar Konfigurasi Schlumberger

Prosedur sounding dengan konfigurasi schlumberger adalah sebagai berikut :1. Tempatkan elektroda-elektroda C dan P dengan konfigurasi schlumberger pada bentangan

terpendek yang telah direncanakan( eksentrisitas 1/5).Catat kuat arus listrik dan beda potensila terukur.Hitung ra dan plot hasilnya pada kertas grafik skala bilog.

2. Pindah elektroda C dan P seperti pada tabel (terlampir). Catat I dan DV yang terukur. Hitung dan plot ra.

3. Lakukan langkah pada point 2 (dapat v berkali-kali) sampai pembacaan beda potensial sukar(karena sangat kecil).Biasanya perpindahan elektroda arus (elektroda potensial tetap) dapat ditetapkan sampai beberapa kali tergantung kemampuan alat ukurnya.

4. Pindahkan elektroda tegangan ke posisi 2 yang sudah ditetapkan dengan eletroda arus tetap. Hitung dan plot ra yang dihasilkan, bila harga ra tidak meloncat terlalu jauh, maka hasil pengukuran cukup baik, tetapi kalau meloncat terlalu jauh, maka hasil pengukurannya tidak baik hingga perlu melakukan langkah lain, misalnya mengubah arah bentangan atau berpindah tempat atau berpindah tempat.

5. Kalau point 4 tak ada masalah, maka dilanjutkan langkah – langkah 2-4 berkali-kali sehingga jarak bentangan maksimum yang direncanakan.

Ciri-ciri data yang diambil benar :1. Nilai ra tidak berubah secara dratis, tapi perlahan-lahan (dapat dilihat pada tabel atau hasil

ploting pada grafik).2. Mila arus yang dimasukkan tetap, maka DV dan R yang terbaca (pada resistivitymeter)

akan semakin kecil saat elektroda C semakin jauh dari 0, kecuali jika elektroda potensial pindah atau arus dinaikkan.

3. Nilai DV yang terbaca (pada resistivitymeter) ≥ 0,4

Error yang terjadi di lapangan :1. Bila muncul CURREN ERROR pada display resistuvitymeter, maka:

a. capit buaya pada elektroda C belum terpasang, atau kabel C putus.b. kabel konektor resistivitymeter ke kabel roll ke elektroda C belum terpasang.

C CP P

Keterangan :C : Elektroda ArusP : Elektroda Potensiala : Jarak dari 0 ke elektoda arusb : Jarak dari 0 ke elektoda potensial

bb

a a

0


c. masukan arus (i) terlalu besar, sehingga arus keluaran pada resistivitymeter perlu diturunkan, atau tanah terlalu kering, sehingga perlu elektroda C perlu diberi air, agar arus dapat masuk ke tanah.

masalah pada a dan b dapat dicek dengan multimeter.2. Bila nilai DV yang terbaca pada resistivitymeter selalu berubah-ubah

a. capit buaya pada elektroda P belum terpasang, atau kabel P putus.b. kabel konektor resistivitymeter ke kabel roll ke elektroda P belum terpasang.

masalah pada a dan b dapat dicek dengan multimeter.

Catatan :1. Semakin besar nilai DV yang terbaca pada resistivitymeter, maka data yang didapat 90%

baik. Nilai DV dapat diperbesar dengan memperbesar arus keluaran (i).2. Sebaiknya arus diperbesar pada saat memindah elektroda P.3. Loncatan harga ra pada saat perpindahan elektroda P terjadi bila ada ketidakhomogenan

secara lateral, terutama disekitar elektroda P. Ketidakhomogenan lateral yang cukup besar bila arah strike perlapisan tanah berbeda dengan arah bentangan. Sehingga sebisa mungkin arah bentangan searah dengan arah strike.

4. Sebaiknya nilai ra dihitung di lapangan dan di plot, agar data yang buruk dapat segera diketahui.

5. Kabel harus dalam keadaan baik (tidak bocor), karena bila bocor akan mempengaruhi data.

6. Sebaiknya roll kabel C dan P dialasi (matras, mantol) dan tidak bersinggungan, untuk mengatasi bila kabel bocor ke casing kabel.

Hal-hal yang perlu dihindari dalam pengukuran geolistrik :1. Mengukur dengan bentangan sejajar dengan kabel listrik PLN atau pipa-pipa.2. Mengukur dengan bentangan sejajar dengan arus air sungai.3. mengukur pada saat hujan

PENGOLAHAN DATA GEOLISTRIK SOUNDING


Tahap pengolahan data sounding terdiri dari beberapa tahap :1. Masukkan data ke komputer dan buat grafik rho vs jarak rho (ra) pada grafik bilog

no a b ∆V I R k Rho (ra)0 1 0.2 150 20 7.5 7.540 56.541 1.5 0.3 100 20 5 11.310 56.542 2 0.3 55 20 2.75 20.473 56.293 3 0.3 22.98 20 1.149 46.653 53.604 4 0.3 13 20 0.650 83.305 54.145 5 0.3 6.802 20 0.340 130.428 44.356 6 0.3 4.258 20 0.212 188.024 40.037 6 1.2 40.58 50.08 0.810 45.239 36.658 7 1.2 28 50.08 0.559 62.256 34.809 8 1.2 7.99 19.99 0.399 81.891 32.73

10 10 1.2 4.8 19.99 0.240 129.015 30.9711 12 1.2 7.86 50.1 0.156 186.611 29.2712 15 1.2 4.58 50 0.091 292.639 26.8013 15 3 13.65 50.14 0.272 113.097 30.7814 20 3 7.14 50.13 0.142 204.727 29.1515 30 3 2.9 50.13 0.057 466.527 26.9816 40 3 1.588 50.13 0.031 833.046 26.3817 50 3 1.02 50.13 0.020 1304.285 26.5318 60 3 0.721 50.12 0.014 1880.243 27.04

Tabel data dan keterangan

Ploting rho vs jarak pada grafik bilog

2. Smoothing data dan grafikSmoothing data bertujuan untuk menghilangkan perpedaan perhitungan ra karena b yang berubah.

: Nilai ra berbeda karena b berubah

: Nilai ∆V naik karena I dinaikkan

: Nilai ∆V naik karena b berubah

: Nilai ra yang kurang bagus

: nilai ra yang kurang bagus, jika di plot dalam grafik bilog

: nilai ra saat b berubah, jika di plot dalam grafik bilog.

Nilai tersebut masih dapat ditoleransi asalkan trend-nya tidak berubah.

: trend grafik rho (ra) vs jarak

G rafik R ho V S Ja rak

10

100

1 10 100

Jarak (m )

Rh

o(o

hm

)

Grafik rho vs jarak

10.000

100.000

1 10 100

jarak (m)

rho

(ohm

)


a Rho (ra) log (ra)1 56.549 1.752

1.5 56.549 1.7522 56.300 1.7513 53.604 1.7294 54.140 1.7345 44.359 1.6476 40.030 1.602 0.0386 36.657 1.564 1.6027 34.808 1.542 1.5808 32.732 1.515 1.553

10 30.979 1.491 1.52912 29.277 1.467 1.50515 26.806 1.428 1.466 -0.06015 30.789 1.488 1.527 1.46620 29.159 1.465 1.503 1.44330 26.988 1.431 1.469 1.40940 26.389 1.421 1.460 1.39950 26.538 1.424 1.462 1.40260 27.048 1.432 1.470 1.410

Tabel data dan keterangan proses smoothing

a log (ra) Rho (ra)1 1.752 56.549

1.5 1.752 56.5492 1.751 56.3003 1.729 53.6044 1.734 54.1405 1.647 44.3596 1.602 40.0307 1.580 38.0118 1.553 35.744

10 1.529 33.83012 1.505 31.97115 1.466 29.27220 1.443 27.72330 1.409 25.65940 1.399 25.08950 1.402 25.23160 1.410 25.716

Tabel data yang sudah dismoothing dan grafik data yang sudah di smoothing

3. Membuat masukan data ke Progress17 ……… Jumlah masukan data

1 ……… a

56.549 ……… Nilai rho (ra)1.5 ……… a

56.549 ……… Nilai rho (ra)

Keterangan :

: 1.602 dikurangi 1.5421.466 dikurangi 1.527

: 1.564 s/d 1.432 ditambah 0.038

: 1.527 s/d 1.432 ditambah -0.06

: log (ra)

Nilai Rho (ra) diperoleh dengan cara 10 log (ra)

Setelah data disusun seperti tabel di samping dalam notepad, save as data tersebut dengan notasi .indMisal : GL-04.ind


2 ::::::::::::::DST::::::::::::::::

::::::::::::::DST::::::::::::::::

56.3003

53.6044

54.1405

44.3596

40.0307

38.0118

35.74410

33.83012

31.97115

29.27220

27.72330

25.65940

25.08950

25.23160

25.716

4. Mengolah data pada Progressa. Buka program Progress.exeb. Set Configurations pada Schlumberger c. Pada window OBSERVED DATA lakukan perintah :

File >> Open >> (misal : GL-04.ind)d. Setelah berhasil membuka data pindah window ke FORWARD MODELLINGe. Isi tabel Model Parameters dengan angka pada Depth untuk perkiraan kedalaman dan

Resistivity untuk perkiraan harga resistivity.f. Lakukan perintah :

Processing >> Forward ProcessingSehingga terdapat grafik yang melewati titik-titik data.Catatan : banyaknya lapisan yang ada tergantung dari banyaknya lekukan pada grafik

yang ada ditambah 1.

Misal :

Grafik di atas berarti terdapat 5 lapisan.


g. Pindah window ke INVERS MODELLING dan lalukan perintah :Processing >> Invers ProcessingDalam melakukan invers processing parameter Max Iteration dan RMS cut off dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.

h. Lakukan langkah d s/d g sampai didapatkan RMS (Root Mean Square) yang kecil.i. Pindah window ke INTERPRETED DATA untuk melihat hasil akhir.

5. Interpretasi

Dari gambar interpretasi di samping, dapat disimpulkan bahwa lapisan akuiver air terdapat pada kedalaman sekitar 60 meter.

Untuk mementukan jenis batuan yang ada diperlukan data geologi setempat daerah tersebut.

Bila terdapat banyak titik sounding yang diketahui posisi dan ketinggiannya, maka dapat dibuat peta akuiver air.

4. GEOLISTRIK

Documents

Transcript of 4. GEOLISTRIK