BAB IITEORI DASAR2.1Metode CSAMTMetode CSAMT (Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics) merupakan salah satu metode geofisika sounding yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik dari dipol listrik sebagai sumber sinyal buatan. Metode CSAMT pada dasarnya sama dengan metode natural-source magnetotellurics (MT) dan metode audio-frequency magnetotellurics (AMT). Yang membedakan antara metode CSAMT dengan metode MT dan AMT adalah penggunaan sumber buatan pada CSAMT yang diletakkan pada jarak tertentu. Sumber buatan ini menghasilkan sinyal yang stabil yang menghasilkan keakuratan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan menggunakan sumber alami pada panjang gelombang yang sama. Akan tetapi metode CSAMT memiliki proses interpretasi yang lebih kompleks hal ini diakibatkan karena adanya efek sumber dan batasan-batasan yang dimiliki oleh survei dilapanganpada saat pengukuran. Metode CSAMT telah terbukti dapat memetakan kerak bumi pada kedalaman 2 sampai 3 km (Zonge dan Hughes,1991). 2.2Konsep Dasar Metode CSAMTSecara umum metode elektromagnetik didasarkan pada proses penjalaran gelombang elektromagnetik di dalam lapisan bumi. Gelombang elektromagnetik yang berasal dari sumber, jika sampai ke permukaan bumi maka sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ada yang ditransmisikan. Pada gelombang yang ditransmisikan, jika gelombang tersebut mengenai anomali (bahan konduktif) maka akan menimbulkan medan, dan medan inilah yang tercatat oleh receiver. Karena adanya sebagian gelombang yang dipantulkan di permukaan, maka medan yang tercatat oleh receiver merupakan medan totalnya, yaitu medan primer yang berasal dari sumber yang terpantulkan dipermukaan bumi dan medan sekunder yang berasal dari induksi anomaly di dalam bumi. Untuk kasus CSAMT dikarenakan sumber gelombangnya langsung di injeksikan ke dalam bumi maka efek medan primer tidak lagi tercatat oleh reciever. Konsep dasar metode CSAMT adalah medan elektromagnetik primer akan dipancarkan oleh dipol listrik yang digroundkan. Pada saat medan elektromagnetik primer mencapai permukaan bumi daerah lain, maka medan elektromagnetik tersebut akan menginduksi arus pada lapisan-lapisan bumi yang dianggap konduktor. Arus tersebut disebut sebagai arus telluric atau arus eddy. Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi ini akan menyebabkan timbulnya medan elektromagnetik sekunder yang kemudian akan dipancarkan kembali ke segala arah di permukaan bumi. Medan elektromagnetik sekunder ini akan dicatat oleh receiver dan selanjutnya digunakan untuk memperoleh informasi mengenai pengukuran pada lapisan di bawah permukaan bumi yang diukur. Informasi tersebut berupa impedansi gelombang elektromagnetik sekunder yang dihasilkan oleh rapat arus telluric pada masing-masing lapisan. Setiap lapisan mempunyai harga konduktivitas yang berbeda-beda, sehingga medan elektromagnetik sekunder yang dihasilkan akan berbeda-beda bergantung pada jenis lapisannya (Anderson,1999).

2.3Persamaan MaxwellMedan elektromagnetik dapat digolongkan menjadi 4 parameter medan, yaitu:E = Intensitas Medan Listrik (V/m)D = Rapat Fluks Medan Listrik (C/m2)B = Intensitas Medan Magnet (A/m)H = Rapat Fluks Medan Magnet (Wb/m2)

Keempat medan tersebut memenuhi persamaan Maxwell, yang merupakan persamaan umum yang dapat mendeskripsikan sifat gelombang elektromagnetik. Persamaan Maxwell terdiri atas:Hukum Ampere(2.1)Hukum Faraday(2.2)Hukum Coulomb(2.3)Hukum Kekontinyuan Fluks(2.4)

Hukum faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet terhadap waktu menginduksi adanya medan listrik. Begitu pula yang terjadi pada hukum ampere, bahwa medan magnet tidak hanya terjadi karena adanya sumber berupa arus listrik, akan tetapi dapat juga disebabkan oleh medan listrik yang berubah terhadap waktu sehingga menginduksi adanya medan magnet. Hukum coulomb menyatakan bahwa medan listrik disebabkan oleh adanya muatan listrik sebagai sumbernya. Sedangkan hukum kekontinyuan fluks menyatakan bahwa tidak adanya medan listrik monopol.Besarnya nilai medan listrik dan medan magnet induksi bergantung pada nilai intrinsik batuan berupa (permitivitas), (permeabilitas), dan (kondiktivitas) yang dapat dihubungkan dengan persamaan berikut(2.5)(2.6) (Hukum Ohm)(2.7)

Persamaan 2.5 menyatakan bahwa besarnya rapat fluks medan listrik bergantung pada permitivitas bahan dielektrik yang diinduksi dan besarnya medan listrik yang menginduksinya. Persamaan 2.6 menyatakan bahwa besarnya fluks medan magnet tergantung pada permeabilitas bahan dielektrik yang diinduksi serta besarnya medan magnet yang menginduksi. Sedangkan persamaan 2.7 disebut juga hukum Ohm menyatakan bahwa rapat arus listrik bergantung pada nilai konduktivitas bahan yang terinduksi oleh besarnya medan listrik (Pratama,2009).2.4Skin Depth dan Effective Depth PenetrationSalah satu sifat elektromagnetik adalah apabila medan elektromagnetik melewati lapisan konduktif maka energi dari medan elektromagnetik tersebut akan teratenuasi. Sehingga jarak tembus gelombang dari medan elektromagnetik tersebut akan berkurang mengikuti seberapa besar nilai konduktivitas dari lapisan konduktif ketika melewati lapisan tersebut. Jarak maksimum yang dapat dicapai oleh medan elektromagnetik tersebut saat menembus lapisan konduktif disebut dengan skin depth.Nilai skin depth ini sangat dipengaruhi oleh nilai resistivitas dari bahan di bawah permukaan dan besar frekuensi yang digunakan. Hubungan antara nilai resistivitas, besar frekuensi serta nilai dari skin depth dapat dituliskan sebagai berikut:(2.8)

Pada pengukuran dilapangan diharapkan pengukuran berada pada zona far-field yaitu daerah dimana jarak antara transmitter dan receiver sangatlah jauh yaitu sekitar tiga kali lebih besar dari skin depth. Sedangkan nilai kedalaman yang dapat dipakai yang dapat dipakai oleh medan elektromagnetik saat dilakukannya survei data menggunakan metode CSAMT umumnya disebut dengan Effective Depth Penetration. Nilai Effective Depth Penetration ini dipengaruhi oleh nilai resistivitas dari bahan di bawah permukaan dan besar frekuensi yang digunakan. Yang membedakan Effective Depth Penetration dengan skin depth terletak pada nilai faktor pengalinya.(2.9)

2.5Inversi Occam 1 Dimensi

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1Pemodelan Inversi Occam 1 DimensiPada inversi occam 1 dimensi ini, terdapat dua jenis file, yaitu file input dan file output. File input digunakan dalam menentukan parameter-parameter apa saja yang diperlukan dalam proses inversi yaitu berupa Startup.txt, INMODEL.txt, dan Datafile.txt. Sedangkan file output akan berisikan nilai dari hasil inversi yang telah dilakukan berupa respon.txt, logfil.txt, dan file ITERXX. 3.1.1File Input1. Startup.txtStartup.txt merupakan file yang pertama kali dibaca oleh program dan mengandung parameter model seperti log resistivitas dan error yang diinginkan (misfit required) yang akan digunakan pada inversi Occam dalam menentukan model yang paling mendekati dengan data lapangan.Nilai resistivitas yang digunakan untuk model pada pengolahan data ini adalah 100 ohm.m atau 2 ohm.m dalam satuan log. Berikut ini merupakan susunan format yang yang digunakan pada file startup.txt (gambar).

Gambar. Startup.txt

Terdapat parameter penting yang perlu diperhatikan pada file tersebut. Baris pertama hingga baris kelima disesuaikan dengan kebutuhan data program. Baris keenam yaitu 'MAX ITER' digunakan untuk menentukan iterasi maksimum yang dapat dilakukan oleh program. Selanjutnya, baris ketujuh adalah 'REQ TOL' merupakan required tolerance atau error yang diinginkan. Kemudian 'NO.FARMS' pada baris terakhir menentukan jumlah lapisan model yang akan ditentukan.

2. INMODEL.txtINMODEL.txt merupakan file yang mengandung parameter model berupa ketebalan tiap lapisan (gambar). Jumlah lapisan yang ada pada file INMODEL.txt harus sama dengan jumlah lapisan pada file startup.txt.

Gambar. INMODEL.txt

Kolom pertama pada file diisi oleh 'THICKNESS' (ketebalan) yang nilainya ditenrukan berdasarkan data lapangan menggunakan fungsi logaritmik. Pemilihan nilai ketebalan sangat berpengaruh pada hasil inversi.

3. Datafile.txtDatafile.txt merupakan file yang berisi data log resistivitas berdasarkan hasil akuisisi data dilapangan (gambar). Kolom pertama merupakan data perioda. Kolom kedua merupakan tipe data (1 untuk data resistivitas dan 2 untuk data fasa). Kemudian pada kolom ketiga merupakan datum yang berisi nilai resistivitas maupun fasa disesuaikan dengan tipe data, dan pada kololm terakhir std error yang berisikan data error lapangan.

Gambar. Datafile.txt

3.1.2File Output1. Response.txtResponse.txt merupakan file yang mengandung data respon hasil inversi. terdapat dua jenis respon yang dihasilkan pada file ini, yaitu log resistivitas semu dan fasa semu. File ini dapat memperlihatkan kecocokan antara data hasil inversi dengan data lapangan. Kecocokan tersebut dapat dilihat dari error yang ditampilkan pada file response.txt (gambar)

Gambar. Response.txt

2. Logfil.txtLogfil.txt merupakan file yang mengandung catatan-catatan hasil pengolahan data pada setiap iterasi (gambar).

Gambar. Logfil.txt

3. IterXX.txtIterXX.txt adalah file yang berisi data log resistivitas sebenarnya hasil inversi pada tiap iterasi ke-XX (gambar). Data yang dihasilkan di iterasi terakhir pada file ini akan digunakan dalam pembuatan grafik hubungan antara data resistivitas sebenarnya terhadap kedalaman.

Gambar. Iter90.txt

3.2Pemetaan Hasil Inversi Occam 1DData yang didapat dari hasil inversi Occam 1D selanjutnya akan dilakukan pemetaan berdasarkan jarak offset dan kedalaman untuk menghasilkan bentuk penampang 2D dalam rangka mempermudah interpretasi data. Sebelum dilakukan pemetaan, terlebih dahulu perlu dilakukan pengecekan data hasil inversi. Pengecekan dilakukan dengan membandingkan nilai resistivitas dan nilai fasa antara data lapangan dengan data hasil inversi. Dengan melihat bentuk kurva yang dihasilkan antara kedua data tersebut, dapat ditentukan data mana saja yang perlu dikoreksi dan data mana saja yang tidak dipakai dalam proses pemetaan. Proses ini dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak surfer, matlab dan ms.excel.Berikut ini merupakan salah satu file yang dihasilkan pada matlab yang digunakan untuk melihat kecocokan antara data hasil inversi dengan data lapangan.

Gambar. Tampilan hasil matlab

Terdapat tiga grafik yang dihasilkan berdasarkan gambar diatas. Dua grafik pada sebelah kiri gambar merupakan grafik yang membandingkan nilai resistivitas dan fasa antara data hasil inversi dengan data lapangan. Grafik berwarna hijau menyatakan grafik dari data lapangan sedangkan grafik berwarna merah merupakan grafik dari hasil inversi data. Dengan melihat kecocokan antara grafik ini kita dapat melihat apakah hasil inversi dapat dipakai pada proses pemetaan atau data tersebut perlu dikoreksi terlebih dahulu. Sedangkan grafik sebelah kanan gambar merupakan grafik yang memperlihatkan hubungan nilai resistivitas terhadap kedalaman yang didapat dari hasil inversi.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Hasil Inversi OccamProses inversi yang dilakukan oleh Occam 1 Dimensi menghasilkan tiga file output yaitu, file response, file ITERXX, dan file Logfil (gambar). File logfil merupakan catatan-catatan yang direkam pada setiap iterasi. Sedangkan file respon berisikan nilai resistivitas dan fasa hasil inversi pada setiap frekuensi dan file ITERXX merupakan nilai resistivitas yang didapat dari hasil inversi yang didasakan pada kedalaman. (a) (b)Gambar (a) merupakan file respond an gambar (b) merupakan file ITERXX

Berdasarkan hasil pemodelan yang telah dilakukan menggunakan matlab, dari 362 titik yang dilakukan inversi, hanya terdapat 122 titik yang dapat diproses untuk dapat dilakukan pemetaan selanjutnya menggunakan surfer. Hal ini disebabkan oleh beberapa factor, yaitu:1. Nilai log resistivitas yang sangat besar dan bernilai negatif.Negatif

Gambar. File ITERXXTerlalu besar (107 109 Ohm.m)

Gambar. File ITERXX2. Tidak adanya kecocokkan antara data lapangan dengan data hasil inversi baik dalam fasa maupun resistivitas yang membuat hasil inversi pada data tersebut tidak terpercaya.Data antara resistivitas data lapangan (merah) dan data hasil inversi (hijau) yang tidak sesuai.

Gambar. Hasil matlab

Dari 122 titik yang dipakai, selanjutnya dilakukan proses koreksi data. Proses ini dilakukan dengan tidak memakai data pada frekuensi tertentu agar kurva resistivitas dan fasa yang didapat akan lebih bersesuaian. Kecocokan antara data resistivitas dan fasa akan sangat mempengaruhi nilai resistivitas yang didapat bedasarkan kedalaman sehingga proses ini sangatlah penting sebelum melakukan pemetaan 2 dimensi.

Sebelum dikoreksi

Sesudah dikoreksiGambar diatas merupakan salah satu contoh titik yang perlu dikoreksi yaitu pada titik 145. Dari gambar tersebut terlihat nilai resistivitas pada perioda terkecil dengan perioda terbesar pada data memiliki tingkat kecocokan data yang rendah. Sehingga dengan menghapus data tersebut grafik yang dihasilkan memiliki tingat kecocokan data yang lebih tinggi. Dan hasil kurva resistivitas terhadap kedalaman yang didapat ikut berubah.

Setelah proses koreksi, selanjutnya adalah melakukan pemetaan data resistivitas dengan menggunakan surfer. vitaGambar penampang 2D hasil inversi 1D

Dari Penampang yang dihasilkan diatas, resistivitas yang didapat berkisar antara 0 ohm.m sampai 7.29 Ohm.m. Rsistivitas tertinggi terlihat pada sektar kedalaman 3000 meter dengan jarak antar 5000 9000 meter. Sedangkan nilai resistivitas terendah terdapat pada jarak 3000 samapai 4000 meter hingga kedalaman 3000 meter. Pada penampang tersebut dapat terlihat adanya perbedaan resistivitas yang terlihat antara kedalaman sekitar kurang dari 1500 meter dengan kedalaman sekitar lebih dari 1500 meter. Perbedaan nilai resistivitas tersebut dapat diduga terjadi karena adanya perbedaan lapisan. Lapisan atas diduga merupakan lapisan yang terdiri dari batuan yang memiliki resistivitas yang lebih rendah dibandingkan lapisan dibawahya.

Gambar penampang 2D hasil inversi 1DDari garis yang diperlihatkan diatas dapat diduga bahwa perbedaan lapisan yang terlihat membentuk suatu antiklin dan adanya nilai resistivitas pada yang rendah dibagian bawah antiklin.