induksi polarisasi
-
Upload
achmadinasty -
Category
Documents
-
view
214 -
download
10
description
Transcript of induksi polarisasi
METODE INDUKSI POLARISASI UNTUK LINGKUNGAN(Geofisika Teknik Lingkungan)
Oleh
Kelompok 9
Achmadi Hasan Nasution (1115051002)
Dian Nur Rizkiani (1115051012)
Rahmi Alfani Putri (1115051027)
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKAFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG2014
METODE INDUKSI POLARISASI UNTUK LINGKUNGAN(Geofisika Teknik Lingkungan)
Achmadi Hasan Nasution 2, Dian Nur Rizkiani 12, Rahmi Alfani Putri 27
Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung
ABSTRAK
Metode geofisika yang biasanya digunakan untuk eksplorasi mineral logam adalah metode induksi polarisasi. Pada prinsipnya metode IP merupakan suatu metode yang mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan mineral-mineral logam di bawah permukaan bumi. Salah satu aplikasi dekat permukaan potensi metode IP, yaitu karakterisasi litologi. Metode ini dapat mendeteksi adanya anomali resistivitas meski dalam jumlah yang sangat kecil, yang tidak terdeteksi oleh metode lain. Pada studi kasus pertama membahas interpretasi bawah permukaan di daerah Ojo Obadore, Nigeria dan studi kedua membahas tanggapan dari batu-batu yang terkontaminasi sehingga dapat digunakan untuk ciri dan identifikasi kontaminan suatu daerah. Data chargeability pada studi kasus pertama diperoleh dengan memplotkan nilai-nilai terhadap pemisahan elektroda.
Kata kunci : induksi polarisasi, karakterisasi litologi, chargeability.
I. PENDAHULUAN
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran
arus di dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal
ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi
baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Metode geolistrik
dibagi menjadi beberapa bagian berdasarkan parameter yang diukur, antara lain
metode self-potensial (SP), metode magneto-telluric (MT), metode induced
polarization (IP), metode control source audio magneto-telluric (CSAMT) dan
metode resistivity (tahanan jenis).
Metode geofisika yang biasanya digunakan untuk eksplorasi mineral logam
adalah Metode Induksi Polarisasi. Pada prinsipnya metode IP merupakan suatu
metode yang mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan mineral-
mineral logam di bawah permukaan bumi. Metode ini dapat mendeteksi adanya
anomali resistivitas meski dalam jumlah yang sangat kecil, yang tidak terdeteksi
oleh metode lain. Biasanya konfigurasi yang tepat untuk pengukuran ini adalah
dipole-dipole karena dapat memberikan hasil variasi tahanan jenis dan
chargeability-nya ke arah vertikal dan horizontal.
Dalam metoda polarisasi terimbas ada 4 macam metoda pengukuran yaitu
pengukuran dalam domain waktu, domain frekuensi, pengukuran sudut fasa dan
Magnetic Induced Polarization (MIP). Metoda polarisasi terimbas ini terutama
dipahami dalam eksplorasi logam dasar (Base Metal) dan penyelidikan air tanah
(Ground Water).
II. TEORI DASAR
Metode polarisasi terimbas (IP) merupakan salah satu dari metode geolistrik yang
didasarkan oleh konsep kelistrikan pada masalah kebumian. Akan tetapi metode
ini juga memiliki kaitan yang erat terhadap metode tahanan jenis karena pada
hakekatnya metode IP adalah pengembangan lebih lanjut dari metode tahanan
jenis yang mampu memberikan informasi tambahan ketika tidak ditemukan
kontras tahanan jenis yang memadai. Aliran listrik pada suatu formasi batuan
terjadi terutama karena adanya fluida elektrolit pada pori-pori atau rekahan
batuan. Oleh karena itu resistivitas suatu formasi batuan bergantung pada
porositas batuan serta jenis fluida pengisi pori-pori batuan tersebut. Batuan poros
yang berisi air atau air asin tentu lebih konduktif (resistivitas-nya rendah)
dibanding batuan yg sama yg pori-porinya hanya berisi udara (kosong).
Temperatur tinggi akan lebih menurunkan resitivitas batuan secara keseluruhan
karena meningkatnya mobilitas ion-ion penghantar muatan listrik pada fluida yg
bersifat elektrolit. Pada prinsipnya metode IP merupakan suatu metode yang
mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan mineral-mineral logam di
bawah permukaan bumi. Metode ini dapat mendeteksi adanya anomali resistivitas
meski dalam jumlah yang sangat kecil, yang tidak terdeteksi oleh metode lain.
Biasanya konfigurasi yang tepat untuk pengukuran ini adalah dipole-dipole karena
dapat memberikan hasil variasi tahanan jenis dan chargeability-nya ke arah
vertikal dan horizontal.
Metode IP merupakan salah satu metode geofisika yang relatif baru dan sedang
berkembang pesat terutama dalam bidang pertambangan yaitu eksplorasi mineral
ekonomis dan geofisika lingkungan.
Metode IP pada dasarnya adalah merupakan pengembangan dari metode geolistrik
resistivity dan metode IP terbukti mampu menutupi kelemahan-kelemahan metode
resistivity pada berbagai kasus. Oleh karena metode IP merupakan pengembangan
dari metode resistivity maka teknis dan cara pengambilan data atau pengukuran
dilapangan tidak jauh berbeda. Efek polarisasi terinduksi merupakan elemen dasar
yang terjadi pada metode IP, dimana gejala polarisasi terinduksi dapat
diilustrasikan sebagai berikut, jika suatu pengukuran tahanan jenis dengan
konfigiurasi empat elektroda (standar), dimana pada elektroda arus (C1 dan C2)
dialiri arus searah (DC) maka pada elektroda potensial (P1 dan P2) akan terukur
beda potensial (ΔV). Ketika aliran arus pada elektroda (C1 dan C2) dimatikan,
pada waktu t0 maka nilai beda potensial tidak langsung kembali menjadi nol,
melainkan secara perlahan mengalami penurunan beda potensial menuju nol.
Grafik yang menggambarkan efek polarisasi terinduksi dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
Gambar 2.1 Grafik penurunan potensial (Reynolds,1997)
Sumber efek polarisasi
Fenomena suatu proses polarisasi dan mekanisme elektrokimia yang terjadi
didalam suatu batuan adalah benar-benar kompleks. Namun demikian mengenai
polarisasi yang terjadi pada batuan dan soils adalah melingkupi penyebaran atau
difusi ion-ion menuju mineral-mineral logam dan pergerakan ion-ion didalam
pore-filling elektrolit. Yang menjadi efek utama atau mekanisme utama yang
terjadi dalam suatu proses polarisasi adalah polarisasi elektroda atau electrode
polarization dan polarisasi membrane atau membrane polarization.
Polarsisasi Elektroda
Gambar 2.2 menggambarkan pergerakan ion-ion ketika kedua sisinya dialirkan
arus. Pada bagian A menggambarkan arus yang mengalir pada seluruh ruang pori-
pori yang terisi larutan tanpa adanya sumbatan butiran mineral. Terlihat ion-ion
positif dan negatif menyebar berdasar arus yang melewatinya, dimana elektrolit
positif (+) mengalir searah dengan arah arus sedangkan elektrolit negatif (-)
mengalir berlawanan dengan arah arus. Sedangkan pada bagian B
menggambarkan mineral logam yang mempunyai jaring pembatas yang saling
berlawanan. Peristiwa ini dinamakan elektrolisis dimana ketika arus mengalir dan
sebuah elektron berpindah tempat di antara logam dan larutan ion-ion pada bidang
batas, dalam proses kimiafisika efek tersebut dinamakan polarisasi elektroda atau
electrode polarization.
Gambar 2.2 Proses polarisasi elektroda (Reynolds,1997)
Bila dalam medium banyak terjadi polarisasi karena pengaruh arus yang
dilewatkan padanya, maka beda potensial terukur pada elektroda potensial
tersebut tidak segera menjadi nol pada saat arus dimatikan, melainkan timbul
potential decay yang akan menjadi nol dalam waktu beberapa detik atau sampai
menit. Peristiwa ini bukan disebabkan oleh induksi elektromagnetik (karena
induksi elektromagnetik akan hilang hanya dalam beberapa mikrodetik), tetapi
disebabkan oleh proses elektrokimia yang terjadi pada daerah yang banyak
mengandung senyawa logam.
Pengukuran dengan metode IP dilakukan dalam dua cara yaitu Time Domain IP,
yaitu pengukuran polarisasi dengan menghitung harga potential decay, dan
Frequency Domain IP, yaitu pengukuran polarisasi dengan mengukur harga
resistivitas sebagai fungsi frekuensi arus yang dimasukkan ke dalam medium.
III. STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN
KASUS I
“Interpretasi induksi polarisasi untuk karakterisasi bawah permukaan :
Studi kasus di daerah Obadore, Lagos State”
Pencitraan induksi polarisasi ( IP ) dilakukan di Obadore di Daerah Ojo , Lagos
State, untuk mengevaluasi potensi metode dengan menganalisis sifat struktur
bawah permukaan. Lagos State terletak di Selatan - barat Nigeria dan formasi ini
terjadi ditemukan dalam seri sedimen. Salah satu aplikasi dekat permukaan
potensi metode IP, yaitu karakterisasi litologi. Studi ini menunjukkan bahwa
pencitraan IP merupakan alat yang menjanjikan untuk pemetaan kontras litologi
dalam sedimen yang tidak dikonsolidasi dan untuk memperjelas kesulitan dalam
interpretasi litologi yang diamati dalam metode geofisika lainnya. Daerah Lagos
ini ditujukan untuk menentukan nilai IP dalam menyelesaikan variabilitas litologi.
Induksi polarisasi merupakan efek kapasitansi atau chargeability, yang
ditunjukkan oleh elektrik bahan konduktif. Sebuah hp 4 - pointlight dengan
menggunakan daya tinggi induksi polarisasi bumi pada resistivity meter.
Pengukuran IP dilakukan dimana pulsa arus listrik ke dalam bumi pada satu atau
dua interval kedua melalui elektroda logam. Mineral konduktif disebarkan dalam
tanah lalu menyalurkan energi listrik yang tersimpan selama siklus jeda. Tingkat
kerusakan debit diukur dengan penerima IP. Tegangan kerusakan nol tidak ada
yang terpolarisasi di bahan ini. Umumnya, baik pengukuran IP dan resistivitas
dilakukan secara bersamaan selama survei. Sehingga kedalaman survei ditentukan
oleh spasi elektroda .
Sebuah efek IP yang kuat diamati dalam sedimen yang mengandung lempung
disebarkan pada permukaan biji-bijian yang lebih besar . Oleh karena itu , pasir
serpih / debu dan pasir serpih biasanya menampilkan efek IP besar. Sebaliknya ,
tanah liat yang padat biasanya berhubungan dengan efek IP rendah, seperti
konduksi ohmik yang mendominasi arus. Efek IP yang kecil terkait dengan pasir
bersih dan kerikil.
Fenomena Induksi Polarisasi ( IP ) berasal dari elektrokimia, dan tergantung pada
karakteristik permukaan dari struktur pori. Metode ini mengukur chargeability
dari tanah, yaitu seberapa baik bahan yang cenderung mempertahankan muatan
listrik. Parameter chargeability tergantung pada kedua mekanisme polarisasi
permukaan dan bagian terbesar (volumetrik) konduksi mekanisme. Akibatnya,
parameter yang mengkuantifikasi besarnya permukaan polarisasi chargeability
dinormalisasi, dan didefinisikan sebagai chargeability dibagi dengan besarnya
resistivitas. Chargeability normalisasi dan konten tanah liat diperluas untuk
interpretasi 1 - D dan 2 – D disurvei lapangan IP. Dalam survei 2 - D,
konduktivitas jelas dan data chargeability dinormalisasi digunakan untuk segmen
gambar ke zona yang relatif tanah liat-bebas dan tanah liat-subur. Pendekatan
yang serupa akhirnya dapat digunakan untuk memprediksi variasi relatif dalam isi
bawah permukaan tanah liat, salinitas dan kemungkinan konsentrasi kontaminan.
Profil diperoleh di daerah penelitian dengan menggambarkan gambar dua lapisan ;
lapisan pertama yang tetap dan chargeability cukup tinggi dengan tanda-tanda di
kedalaman 20m yang menunjukkan pembentukan pasir. Lapisan kedua
diperkirakan menjadi tanah liat dengan efek IP rendah dengan mengamati
berbagai kedalaman untuk semua profil.
Gambar 3.1 Kurva induksi polarisasi pada profil 1
Gambar 3.2 Kurva induksi polarisasi pada profil 2
KASUS II
“LOKASI PENCEMARAN NON INVASIVE MENGGUNAKAN METODE
GEOFISIKA INDUKSI POLARISASI”
Respon impedansi batu tanah adalah fungsi yang kompleks dari pori-pori solusi
kimia, microgeometry atau gandum distribusi ukuran sampel batu tanah dan
properti geo-kimia permukaan tanah/rock/pori fluida sistem. Respon dikendalikan
oleh mekanisme permukaan secara fisikokimia yang mengakibatkan distribusi kali
relaksasi yang luas. Respon frekuensi broadband sering disebut spektral diinduksi
polarisasi (SIP) dan respon langkah-fungsi disebut waktu domain induced
polarization (TDIP).
Telah ditetapkan bahwa SIP tanggapan dari batu-batu yang terkontaminasi dapat
digunakan untuk Ciri dan mengidentifikasi kontaminan dan dalam beberapa kasus
memberikan informasi pada antarmuka kimia efek kontaminan organik dan
anorganik pada tanggapan kompleks konduktivitas tanah liat, dan shaly Batu pasir
sampel, selama rentang frekuensi dari 10-1 untuk 103 hz.
Gambar 3.3 Distribusi pencemaran
Gambar 3.4 Perbandingan PCE anomaly dari PCE volumetric serta hasil inveri
dari ERL dari sepanjang Panel MES-2/MES-4
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil analisis data yang disesuaikan dengan hasil referensi induksi
potensial dan kondisi geologi pada studi kasus pertama yang membahas studi
kasus interpretasi induksi polarisasi (IP) untuk karakterisasi bawah permukaan di
daerah Obadore, Lagos State menghasilkan data chargeability yang diperoleh
dengan memplotkan nilai-nilai terhadap pemisahan elektroda. Hasil 1-D IP
pencitraan sounding ini disajikan sebagai kurva chargeability pada gambar 3.1
yakni pada profil pertama. The 1-D sounding tidak memiliki resolusi yang cukup
untuk membedakan berbagai sedimen lapisan. Namun, nilai-nilai chargeability
yang diplot dapat berhubungan berdasarkan bentuk umum signature / tanda yang
ditampilkan. Sebuah efek IP kuat diamati dalam sedimen yang mengandung
lempung disebarkan pada permukaan yang lebih besar biji-bijian. Oleh karena itu,
liat-pasir dan tanah liat berpasir biasanya menampilkan efek IP besar. Sebaliknya,
tanah liat yang padat biasanya berhubungan dengan efek IP rendah, yang
mendominasi konduksi ohmik aliran arus. Efek IP kecil berhubungan dengan
pasir bersih dan kerikil.
Pada wilayah studi kasus pertama, semua profiles digambarkan dua lapisan ;
lapisan pertama dimodelkan dengan konsisten tanda-tanda pada kedalaman ( AB /
2 ) antara 1-25 m kecuali untuk Profil 1 atas 25 m , model ini juga memprediksi
chargeability cukup tinggi, dapat menunjukkan sedimen tanah liat. Peningkatan
efek IP atau nilai chargeability diamati pada kedalaman (AB /2) dari 32m dan
100m di profil 2. Berdasarkan penafsiran kita pada tanda tanda chargeability di
wilayah studi , kurva menggambarkan sedimen pasir yang diperkirakan pada 20m
dengan indikasi liat – pasir dan sedimen berpasir - tanah liat.
Profil 1 menunjukkan efek IP yang kuat di berbagai kedalaman. Efek IP Rendah
menunjukkan sedimen liat diperkirakan di berbagai kedalaman untuk semua
profil.
Berdasarkan hasil analisis data yang disesuaikan dengan hasil referensi induksi
potensial dan kondisi geologi pada studi kasus kedua yang membahas studi kasus
Lokasi pencemaran non invasive menggunakan metode goefisika induksi
polarisasi dapat disimpulkan bahwa SIP tanggapan dari batu-batu yang
terkontaminasi dapat digunakan untuk ciri dan mengidentifikasi kontaminan dan
dalam beberapa kasus memberikan informasi pada antarmuka kimia efek
kontaminan organik dan anorganik pada tanggapan kompleks konduktivitas tanah
liat, dan shaly Batu pasir sampel, selama rentang frekuensi dari 10-1 untuk 103
hz. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa rentang frekuensi kepentingan
melampaui 1khz. Sampel inti pada gambar 3.3 dan 3.4 menunjukkan bahwa
kemampuan untuk membedakan kelas rendah diseminasi dan net-textured kompak
bijih tergantung pada informasi tersebut berasal dari spektral tahap IP di atas 1
khz mungkin untuk invert untuk biji-bijian ukuran distribusi dari cukup broadband
minum data dan karena itu dapat secara efektif de- geo-chemically dikendalikan
beberapa tanggapan dari microgeometry yang dikendalikan. Dalam
mempertimbangkan sumber-sumber kebisingan digabungkan secara
elektromagnetis (emc) menunjukkan hal itu akan keterbatasan utama untuk
menggunakan 3D bidang SIP pada frekuensi yang lebih tinggi 100 Hz).
V. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis dan pembahasan pada studi kasus pertama dan kedua dapat
disimpulkan bahwa :
1. Metode IP adalah salah satu metode geofisika yang relatif baru dan sedang
berkembang pesat terutama dalam bidang pertambangan yaitu eksplorasi
mineral ekonomis dan geofisika lingkungan. Pada prinsipnya metode IP
merupakan suatu metode yang mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada
permukaan mineral-mineral logam di bawah permukaan bumi. Metode ini
dapat mendeteksi adanya anomali resistivitas meski dalam jumlah yang
sangat kecil, yang tidak terdeteksi oleh metode lain. Biasanya konfigurasi
yang tepat untuk pengukuran ini adalah dipole-dipole karena dapat
memberikan hasil variasi tahanan jenis dan chargeability-nya ke arah vertikal
dan horizontal.
2. Pada studi kasus pertama didapatkan hasil 1-D IP pencitraan sounding ini
disajikan sebagai kurva chargeability pada gambar 3.1 yakni pada profil
pertama. The 1-D sounding tidak memiliki resolusi yang cukup untuk
membedakan berbagai sedimen lapisan. Untuk Profil 1 atas 25 m , model ini
juga memprediksi chargeability cukup tinggi, yang menunjukkan sedimen
tanah liat. Peningkatan efek IP atau nilai chargeability diamati pada
kedalaman (AB /2) dari 32m dan 100m di profil 2. Berdasarkan penafsiran
tanda tanda chargeability di wilayah studi , kurva ini menggambarkan
sedimen pasir yang diperkirakan pada 20m dengan indikasi liat – pasir dan
sedimen berpasir - tanah liat. Pengamatan didaerah Lagos ini bertujuan untuk
menentukan nilai IP dalam menyelesaikan variabilitas litologi.
3. Pada studi kasus kedua dapat disimpulkan bahwa SIP tanggapan dari batu-
batu yang terkontaminasi dapat digunakan untuk ciri dan mengidentifikasi
kontaminan dan dalam beberapa kasus memberikan informasi pada
antarmuka kimia efek kontaminan organik dan anorganik pada tanggapan
kompleks konduktivitas tanah liat, dan shaly Batu pasir sampel, selama
rentang frekuensi dari 10-1 untuk 103 hz.
DAFTAR PUSTAKA
Handayani, G. 1984. Tugas Akhir S-1 : Polarisasi Terimbas. Jurusan Fisika ITB. Bandung
Reynolds, J.M.1997. Surface geophysical anomalies. Cambridge
Summer, J.L. Principle of Induced Polarization for Geophysical Interpretation. Elsevier. Amsterdam
Seigel, H. O. 1959. Geophysics,. Vol 24, No. 3, pp 547-565. Cambridge.
Telford W and Sheriff, 1982. Applied Geophysics. Cambridge University Press. Cambridge.