95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

20
LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012 BAB I PENDAHULUAN 1. LATAR BELAKANG Metode Geolistrik tahanan jenis atau resistivity adalah salah satu metode dalam geofisika yang memanfaatkan sifat kelistrikan batuan. Metode ini digunakan untuk ekplorasi mineral (bijih sulfida), sumber air (akuiver), penentuan kedalaman lapisan overburden batubara, penelitian panas bumi. Metode ini dilakukan dengan cara mengirim arus dan mengukur tegangan atau potensial yang terbaca dipermukaan, sehingga diperoleh resistivitas atau tahanan jenis antar lapisan batuan dibawah permukaan bumi, dan juga ketebalan masing-masing lapisan batuan tersebut. Dari harga tahanan jenisnya dipakai sebagai dasar penafsiran litologi batuan yang terdapat pada lapisan tersebut. Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar. Ketiga sifat aliran listrrik tersebut tidak dapat dibedakan satu terhadap ynag lainnya hanya dari pengukuran geolistrik saja, tetapi harus dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap sample batuannya. 2. MAKSUD DAN TUJUAN 1 NAMA : NABELLA NURUL FITRI NIM 111.100.034 PLUG 4

Transcript of 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

Page 1: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

Metode Geolistrik tahanan jenis atau resistivity adalah salah satu metode dalam geofisika

yang memanfaatkan sifat kelistrikan batuan. Metode ini digunakan untuk ekplorasi mineral (bijih

sulfida), sumber air (akuiver), penentuan kedalaman lapisan overburden batubara, penelitian

panas bumi.

Metode ini dilakukan dengan cara mengirim arus dan mengukur tegangan atau potensial

yang terbaca dipermukaan, sehingga diperoleh resistivitas atau tahanan jenis antar lapisan batuan

dibawah permukaan bumi, dan juga ketebalan masing-masing lapisan batuan tersebut. Dari harga

tahanan jenisnya dipakai sebagai dasar penafsiran litologi batuan yang terdapat pada lapisan

tersebut.

Prinsip dasar metode geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan

diperoleh dengan mengukur beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar.

Ketiga sifat aliran listrrik tersebut tidak dapat dibedakan satu terhadap ynag lainnya

hanya dari pengukuran geolistrik saja, tetapi harus dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap

sample batuannya.

2. MAKSUD DAN TUJUAN

Geolistrik bertujuan untuk mengetahui formasi yang bersifat konduktif dalam bumi,

sehingga dapat dimanfaatkan untuk pencarian mineral, geothermal, keairan (air tanah) yang

diperkirakan prospek. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui nilai resistivitas tiap

satuan batuan dan kondisi geologi di bawah permukaan yang bersifat konduktif maupun resistif

pada daerah yang diperkirakan potensial dengan mendeteksi perbedaan resistivitas batuan daerah

tersebut.

1 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 2: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

BAB II

DASAR TEORI

Metode geolistrik yaitu salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik

di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Prinsip dasar metode

geolistrik tahanan jenis adalah Hukum Ohm. Dimana hambatan diperoleh dengan mengukur

beda potensial dan arus yang dilewatkan dalam suatu penghantar.

……………(2-1)

dimana R adalah hambatan (tahanan) dalam satuan ohm, V beda potensial dan I adalah arus

Ampere yang dilewatkan.

Oleh karena medium dibawah permukaan bumi tidak homogen (sejenis), maka terdapat

pengertian hambatan jenis (resistivitas/ ) yang bergantung dari pemasangan elektrode arus dan

potensialatau faktor konfigurasi (k), selain tegangan yang terbaca (V) dan arus yang dikirimkan

(I).

……………(2-2)

Metode Resistivity merupakan salah satu bagian dari metode geolistrik yang mengukuR

parameter Resistivitas (tahanan Jenis) batuan di bawah permukaan bumi.

Resistivitas : Kemampuan suatu medium untuk menghambat arus listrik yang

melaluinya bergantung dari sifat dan geometri medium tersebut.

Konduktivitas : Kemampuan suatu medium/batuan untuk menghantrkan arus listrik

yang melaluinya.

Pelaksanaan metode resistivity adalah dengan mengirimkan arus dan mengukur potensial,

dengan jarak elektrode arus dan potensial yang divariasikan. Dengan demikian diperoleh harga

restivitas atau tahanan jenis untuk setiap jarak elektrtode arus dan potensial yang besarnya

tertentu.

2 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 3: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Gambar (2.1) : Skema prinsip metode Resistivity, C1-C2: elekrode arus

dan P1-P2 : elektrode potensial.

Dengan mengeplotkan data tahanan jenis terhadap kjarak elektrode arus, maka diperoleh

kurva yang melukiskan hubungan fungsional antara jarak elektrode arus (spasi) dan tahanan

jenis. Kurva ini kemudian dioleh secara kurva matching dengan menggunakan kurvakurva utama

(master curve) dan bantu (auxilliary curve). Dari sini akan diperoleh jumlah, ketebalan dan

harga tahanan jenis untuk masing-masing lapisan bawah permukaan bumi. Alaupun metode ini

dapat dipergunakan untuk menafsirkan setiap daerah yang dibawahnya mempunyai kontras

tahanan jenis, tetapi karena keterbatasan dari metode ini maka penggunaannya terbatas hanya

pada struktur bawah permukaan yang mempunyai perlapisan horisontal dan struktur lain dengan

geometeri yang sederhana, misanya : bola, pipa, dike dan lain-lain.

MEDAN POTENSIAL LISTRIK.

Yang menjadi dasar teori metode resistivity adalah teori potensial. Jika arus kontinyu

melalui suatu medium homogen, maka akan terjadi medan listrik yang memenuhi persamaan :

…………… (2-3)

dimana J adalah densitas arus, E medan listrtik dan adalah kondukvitas medium

(mhos/m).

Potensial merupakan besaran skalar dari medan listrik. Hubungan antara medan listrik dan

potensialnya adalah sebagai berikut :

…………… (2-4)

Dengan mengkombinasikan pers.(2-4) diperoleh densitas arus sebesar :

3 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

I

VVV

Page 4: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

…………… (2-5)

Oleh karena muatan itu kekal, maka didalam luasan volume tertutup (A) berlaku :

…………… (2-6a)

Menurut teorema Gauss, integral volum dari divergensi rapat arus yang tersebar pada daerah

tertentu sama dengan jumlah total muatan yang dibatasinya, maka persamaan diatas dapat

dituliskan sebagai berikut :

……………(2-6b)

Oleh karena dV tidak sama dengan nol, maka divergensi rapat arusnya harus sama dengan nol.

……………(2-6c)

Artinya arus yang masuk kedalam elemen volum (dV) sama dengan arus yang keluar, maka

dengan kondisi volum dV tidak ada sumber arus atau lubuk arus.

……………(2-6d)

Sehingga pada potensial listrtik berlaku :

………………(2-7)

Dengan memasukkan sarat batas sebagai berikut :

……………(2-8a)

Indek (1) dan (2) menunjukkan keadaan 1 dan 2. Dari hal tersebut, maka keadaan medan

listriknya adalah :

………………(2-8b)

Persamaan (2-8a) dan (2-8b) merupakan kondisi batas (boundary condition) yang harus

dimasukkan dalam persamaan Laplace, untuk memperoleh besarnya potensial pada kondisi arus

yang tertentu.

4 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 5: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Elektroda arus tunggal pada kedalaman.

Dalam koordinat ruang, potensial hanya merupakan fungsi r, sehingga persamaan Laplace dalam

ordinat bola adalah :

………………(2-9)

Dengan mengalikan r2 dan mengintegralkan, maka diperoleh :

……………(2-10a)

Dengan mengintegralkan lagi persamaan diatas diperoleh :

…………(2-10b)

dengan A dan B adalah konstanta hasil integrasi. Untuk r~, V=0, sehingga didapat B=0.

Untuk memperoleh potensial V, maka arus yang melewati secara radial kesemua arah dari titik

elektroda sama dengan arus total yang melewati permukaan bola :

…………(2-10c)

dimana resistivitas = seperkonduktivitas.

Dengan memasukkan pers.(2-10c) dalam (2-10b), maka potensial listriknya :

……………(2-11)

atau ……………(2-12)

dimana = resistivitas atau hambatan jenis, V potensial dan I adalah arusnya.

Elektroda arus tunggal dipermukaan.

5 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 6: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Jika arus searah yang dikirim melalui elektroda arus terletak dipermukaan medium yang

homogen dan isotrop, untuk mencari potensial, maka sumber arus harus dipandang sebagai titik

arus (gambar 2-3).

Dengan melihat lagi pers.(2-10b) kondisi batas untuk elektroda arus tunggal dipermukaan adalah

V=0 untuk r ~, sehingga B=0 dan dV/dz=0 pada z=0 ( udara=0). Maka diperoleh :

; pada z=0 ……………………(2-13)

dimana

Arus yang melewati luasan ½ bola (bawah permukaan merupakan luasan ½ bola) adalah :

………………(2-14)

Maka potensial elektrroda dipermukaan medium homogen adalah :

………………(2-15)

Tahanan jenis atau resistivitasnya dapat ditulis sebagai berikut :

………………(2-16)

Elektroda arus ganda dipermukaan.

6 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 7: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Jika elektrroda kedua tidak terletak jauh tak berhingga, tetapi pada jarak yang berhingga,

maka elektroda arus yang kedua ini akan memberikan sumbangan pada potensial yang terjadi.

I

V

C1 P1 P2 C2

r1 r2

r3 r4

Gambar (2-4) : Dua elektoda arus dan potensial terletak dipermukaan tanah

homogen isotrop dengan tahanan jenis .

Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C1 adalah :

; dimana ………………(2-17a)

Potensial yang terjadi pada P1 akibat adanya C2 adalah :

; dimana ………………(2-17b)

Jika arus pada kedua elektroda tersebut sama tetapi arahnya berlawanan, maka potensial dititik P1

adalah :

………………(2-18a)

Beda potensial dititik P2 (dengan cara yang sama) adalah :

……………(2-18b)

Sehingga beda potensial antara titik P1 dan P2 :

…………(2-18c)

Elektroda arus tunggal dipermukaan tanah yang berlapis.

7 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

VV

Page 8: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Jika medium mempunyai lapisan mendatar yang pada setiap lapisannya adalah homogen

isotrop, maka dengan adanya lapisan ini seolah-olah terjadi pencerminan titik arus terhadap

bidang batas. Batas (boundary) terletak pada batas lapisan itu sendiri.

Titik arus C1 mempunyai bayangan C1’ pada kedalaman 2z dibawah permukaan.

Bayangan ini seolah-olah dicerminkan dari batas lapisan pertama. Kemudian dicerminkan

terhadap permukaan lagi, sehingga memberikan bayangan C1’’ dengan jarak 2z diatas C1.

Bayangan kedua ini dicerminkan oleh batas lapisan pertama pada titik C1’’’ pada kedalaman 4z

dibawah permukaan, dan seterusnya.

Potensial di P1 yang diakibatkan oleh C1’ :

…………(2-19a)

dimana k = koefisien transmisi

r = jarak C1 terhadap P1

r1 = jarak C1’ terhadap P1

= resistivitas/tahanan jenis pada medium 1

Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’ :

……………(2-19b)

dimana ka adalah koefisien transmisi udara ~1

Maka potensial di P yang diakibatkan oleh pencerminan pertama (C1’ dan C1”) adalah :

…………(2-19c)

Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’’’ :

………………(2-19d)

Potensial di P1 yang d iakibatkan oleh C1’”” :

…………(2-19e)

8 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 9: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Sehingga potensial dititik P yang disebabkan oleh pencerminan kedua :

………………(2-19f)

Dan seterusnya, sehingga potensial dititik P1 merupakan jumlahan dari seluruh pencerminan

tersebut dan dapat dituliskan sebagai berikut :

………………(2-20)

dimana :

…..

KONFIGURASI ELEKTRODA

Konfigurasi ( array ) adalah tatanan atau susunan elektroda dalam metode geolistrik.Konfigurasi dalam metode geolistrik terdiri dari :

1. Konfigurasi Wenner2. Konfigurasi Schlumberger3. Konfigurasi wenner-schlumberger4. Konfigurasi pole-dipole5. Konfigurasi dipole-pole6. Konfigurasi pole-pole7. Konfigurasi Dipole-dipole

FUNGSI FAKTOR GEOMETRI

• Normalisasi arus yang masuk kedalam bumi• Faktor pengali arus dan respon potensial terhadap kedalaman

Arus yang masuk kedalam bumi dalam bentuk radial (konsep arus ½ bola) semakin jauh

dari sumber listrik maka energi akan melemah, maka untuk panjang lintasan yang semakin

besar(Kedalaman yang didapat juga besar) maka untuk menstbailkan nilai tersebut harus

dikali dengan faktor geometri yang berbeda untuk maing-masing konfigurasi elektroda.

9 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 10: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

PEMASANGAN ELEKTRODA.

Seperti telah diterangkan didepan bahwa resistivitas yang diperoleh amat bergantung

pada cara pemasangan elektroda arus dan potensial.

Dalam metode geolistrrik tahanan jenis ada beberapa cara pemasangan elektrtode atau

konfigutrasi elektroda. Konfigurasi ini bergantung pada letak elektroda arus dan potensial.

Hubungan antara beda potensial, tahanan jenis seperti pada pers.(2-18c) atau dapat ditulis

sebagai berikut :

……………(2-22a)

……………(2-22b)

Atau ……………(2-23a)

dimana k = faktor konfigurasi

r1= jarak C1P1 ; r3= jarak C1P2

r1= jarak C2P1=P1C2 ; r4= jarak C2P2

……………(2-23b)

10 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Page 11: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Pemasangan Elektroda Dipole-dipole.

Susunan elektrode dipole-dipole jika elekrode arus dan elektrode potensial dipisahkan

oleh jarak na, dimana a adalah spasi atau jarak masing-masing kaki elektrode tersebut.

Gambar (2.8a) : Pemasangan elektrode cara Dipole-dipole.

KELEMAHAN

1. Survey Dipole-dipole mebutuhkan waktu yang relative lama.

2. Kedalaman maksimal yang masih bisa di tafsir dengan baik <100 m

3. Kurang sensitif digunakan untuk target yang berlapis

KELEBIHAN

• 1. Sensitivitas konfigurasi dipole-dipole baik secara vertikal dan horisontal (lateral)

• 2. baik digunakan untuk target berupa intrusi, urat (vein) kuarsa

INTERPTERASI DAN APLIKASI

1. IDENTIFIKASI LAPISAN BATUBARA2. PENCARIAN PAGAR CANDI3. ENERGI PANAS BUMI

11 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

V IVV

Page 12: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

4. EKSPLORASI MINERAL SULFIDA5. PENAFSIRAN STRUKTUR GEOLOGI6. INTRUSI7. PILLOW LAVA

Survey Mapping Konfigurasi Dipole-Dipole

Plot Point Konfigurasi Dipole-Dipole

Untuk memperoleh faktor konfigurasi pemasangan elektrode dipole-dipole dengan

memasukkan :

C1P1 = a+na = a(n+1) ; C1P2 = na

C2P1 = a+na+a = a(n+2) ; C2P2 = na+a = a(n+1)

Dalam persamaan (2-23b), sehingga diperoleh harga :12 NAMA : NABELLA NURUL FITRI

NIM 111.100.034PLUG 4

Keterangan :

• = titik ukur

I = kuat arus

a = spasi

V = tegangan

n ,n = penetrasi kedalaman

Page 13: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

……………………(2-28a)

Jadi untuk pemasangan elektrode dipole-dipole (doble pole) diperoleh hubungan antara

resistivitas, beda potensial dan arus adalah sebagai berikut :

……………………(2-29a)

Jika C2 diletakkan di ~, maka cara ini disebut susunan elektrode pole-dipole.

Gambar (2.8b) : Pemasangan elektrode cara Pole-dipole.

Untuk memperoleh faktor konfigurasinya, maka harus memasukkan harga-harga

C1P1 = a+na = a(n+1) ; C1P2 = na

C2P1 = ~ ; C2P2 = ~

Kedalam persamaan (2-23b), maka akan diperoleh :

13 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

V I

C2 ~

VV

Page 14: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

………………(2-28b)

Sehingga hubungan resistivitas, beda potensial dan arus pada susunan elektrode pole-dipole

adalah :

………………(2-29b)

Satu lagi konfigurasi yang masuk dalam susunan elektrode ini adalah Pole-pole. Pole-pole ini

sama dengan susunan pole-dipole tetapi P2 diletakkan di takberhingga (~).

Gambar (2.8c) : Pemasangan elektrode cara Pole-pole.

Untuk memperoleh faktor konfigurasi pole-pole, maka harus memasukkan harga-harga kedalam

persamaan (2-23b) :

C1P1 = na ; C1P2 = ~

C2P1 = ~ ; C2P2 = ~

Sehingga diperoleh :

………………(2-28c)

Hubungan resistivitas, beda potensial dan arus pada susunan elektrode pole-pole adalah :

………………(2-29c)

METODOLOGI PENELITIAN

Secara umum, survei geolistrik dapat diberikan dalam diagram alir berikut :

14 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

V I

P2 ~ C2 ~

VV

Informasi GeologiInformasi Geologi MULAIMULAIStudi LiteraturStudi Literatur

Page 15: 95687407 Gf Geolistrik Dipole Dipole Laporan

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI 2012

Gambar 4. Diagram Alir Survey Geolistrik

15 NAMA : NABELLA NURUL FITRINIM 111.100.034PLUG 4

Pengambilan Data

(V dan I)

Pengambilan Data

(V dan I)

Penentuan Lintasan / Posisi Titik Ukur

Penentuan Lintasan / Posisi Titik Ukur

KesimpulanKesimpulan

Pengolahan Data

(R, K, Rho, softwr.Res2dinv)

Pengolahan Data

(R, K, Rho, softwr.Res2dinv)

Interpretasi Interpretasi

SelesaiSelesai