PENGOLAHAN DATA MANUAL DAN SOFTWARE GEOLISTRIK INDUKSI POLARISASI DENGAN MENGGUNAKAN KONFIGURASI DIPOLE-DIPOLE Try Fanny Poerna Maulana 115.140.058 Program Studi Teknik Geofisika, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta Jalan SWK 104 Condongcatur Yogyakarta
[email protected]
INTISARI Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mengukur sifat kelistrikan batuan yang berada di bawah permukaan bumi sehingga dapat memberikan gambaran di bawah permukaan dan gambaran ini tergantung dari target atau tujuan dari eksplorasi tersebut. Dalam geolistrik terdapat berbagai macam metode, salah satunya adalah metode induksi polarisasi (polarisari terimbas) dengan konfigurasi dipole-dipole. Metode polarisasi terimbas adalah salah satu metode geofisika eksplorasi yang digunakan untuk mencari mineral logam dalam bumi. Namun pada metode ini, elektroda potensialnya diganti dengan menggunakan porous pot yang berguna untuk merekam potensial akibat injeksi arus listrik. Dasar metode ini adalah mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan logam dengan mengalirkan arus listrik ke dalam tanah. Acara praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 22 September 2016 yang bertempat di NAS D 3.8 Jurusan Teknik Geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta. Penelitian ini menggunakan konfigurasi dipole-dipole dengan panjang lintasan 200 m dan spasi elektroda 10 m. Hasil dari penampang software Res2DINV ini juga menghasilkan dua penampang., yaitu : penampang resistivitas dan penampang chargeability. Penampang resistivitas ini menggunakan iterasi 4 dengan error sebesar 53,7 %. Penampang yang kedua ialah penampang chargeability, yang iterasi 4 dengan error sebesar 50,0 %. Kata Kunci: Geolistrik, Induksi Polarisasi, Konfigurasi Dipole-dipole, Porouspot, Chargeability
1. PENDAHULUAN Metode geofisika di era sekarang ini semakin berkembang dan kompleks. Metode geofisika khususnya di ilmu kebumian pada dasarnya banyak digunakan untuk menyelidiki daerah bawah permukaan dan memetakannya sedetil mungkin. Salah satu yang termasuk dari metode geofisika ialah metode geolistrik yang juga berkembang untuk berbagai kegiatan eksplorasi maupun geoteknik. Metode geolistrik ini mempelajari keadaan bawah permukaan
dengan mendetekasi variasi resistivitas suatu daerah penelitian. Metode geolistrik yang akan dibahas ialah metode induksi polarisasi. Metode ini merupakan salah satu metode aktif yang berarti perlu penginjeksian arus terlebih dahulu. Penggunaan macam-macam metode dalam geolistrik ini sebenarnya disesuaikan dengan target yang diinginkan. Untuk acara kali ini, digunakan metode IP dengan konfigurasi dipole-dipole untuk mendapatkan nilai resitivitas dan chargeability.
Metode geolistrik ini pada umumnya banyak dimanfaatkan untuk eksplorasi mineral seperti emas, bijih besi, nikel, dll. Selain itu juga dapat digunakan untuk eksplorasi air tanah, ekplorasi geothermal dan masih banyak yang lainnya. Maksud dari acara praktikum ini ialah praktikan mampu memahami konsep dasar dari metode induksi polarisasi khususnya menggunakan konfigurasi dipole-dipole. Selain itu, praktikan juga mampu memahami tahapan pengolahan data secara tepat dan benar. Tujuan dari acara praktikum ini agar praktikan dapat mengolah data hingga menghasilkan penampang resistivitas dan penmapang chargeability baik secara manual maupun dengan software Res2DINV.
2. DASAR TEORI Metode polarisasi terimbas adalah salah satu metode geofisika eksplorasi yang digunakan untuk mencari mineral logam dalam bumi. Dasar metode ini adalah mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan logam dengan mengalirkan arus listrik ke dalam tanah. Dengan metoda polarisasi terimbas dapat terlihat fenomena elektrokimia, dan dari kurva responnya dapat terlihat informasi yang spesifik, seperti misalnya terlihat harga IP yang postif maupun negatif. Kandungan mineral di bawah permukaan berdasarkan proses terjadinya mempunyai bentuk yang bermacam-macam, misalnya lapisan-lapisan, bola, silinder, dll. Dimana untuk dapat mengetahui berbagai bentuk sampel diatas maupun parameter parameter fisis sampel perlu dilakukan pemodelan. Pemodelan dilakukan dengan melihat hubungan antara chargeabilitas dan jarak lateralnya. Persen kontras chargeabilitas tertinggi didapat pada harga X=0 (tepat berada diatas sampel). Besarnya kontras resistivitas/konduktivitas antara sampel dengan latar belakang, kedalaman sampel, maupun jejari sampel sangat mempengaruhi harga persen kontras chargeabilitas. Polarisasi terimbas adalah salah satu metode geolistrik yang menggunakan aliran listrik dalam melakukan survei. Efek
polarisasi tergantung pada jenis konduksi dalam batuan. Jika ada aliran arus listrik, maka dekat permukaan mineral akan terjadi pengakumulasian ion – ion bernuatan negatif dan positif, karena ion negatif dari medan listrik yang melaluinya tertahan oleh ion positif di dekat permukaan mineral tersebut. Di bagian lain dekat pengakumulasian terjadi kekurangan muatan. Dari sini terjadi gradien konsentrasi ion – ion yang menentang arus listrik yang melewatinya dan gejala ini disebut polarisasi. Polarisasi terimbas ini juga dapat dibagi menjadi dua yaitu: a. Polarisasi Elektroda Polarisasi ini dinamakan juga polarisasi elekitronik atau polarisasi logam. Polarisasi ini terjadi karena adanya beda tegangan, antara ion negatif dan ion positif. Beberapa ion negatif bergerak kekiri dan ion positif bergerak kekanan di bawah pengaruh medan potensial. Dalam butiran sulfida, konduksi disebabkan oleh elektronelektron, sehingga aliran arus berubah dari ionik menjadi elektronik pada permukaan mineral. b. Polarisasi Membran Polarisasi ini juga dinamakan polarisasi elektrolitik atau polarisasi bukan logam. Polarisasi ini dapat terjadi pada pori-pori batuan meskipun tanpa aliran arus karena diakibatkan oleh mineral yang bermuatan negatif karena strukturnya berupa lembaran silika alumina, sehingga muatan negatif ini menarik ion-ion positif dan terbentuk awan ion positif di sekitar permukaannya dan meluas pada elektrolit. Pengakumulasian muatan akan menghambat jalannya arus listrik yang melaluinya sehingga terjadilah hambatan ionik sepanjang pori-pori batuan yang ada mineral lempungnya. Dalam metode polarisasi terimbas, terdapat dua macam fenomena yang menyebabkan timbulnya gejala ini. Fenomena tersebut diantaranya adalah: Fenomena Elektrokimia Fenomena ini terjadi karena adanya reaksi dan perubahan kimia di dalam
suatu mineral akibat dialirkannya arus listrik ke dalam tanah dan berinteraksi dengan larutan yang ada dalam suatu pori-pori batuan, sehingga akan terjadi beda potensial antar permukaan elektroda dengan lautan tersebut. Maka antara pori-pori batuan dengan elektroda berada dalam kesetimbangan reaksi. Fenomena Elektrokinetik Fenomena ini terjadi tanpa adanya suatu reaksi kimia, hal ini dapat dicontohkan pada lempung. Mineral lempung dalam batuan memiliki muatan negatif yaitu pada bidan batas antara muka permukaan batuan dan larutan pori. Sehingga menyebabkan ion dalam IP, arus terkontrol dialirkan ke dalam tanah. Untuk memperoleh suatu data, pengukuran polarisasi terimbas ini dapat dilakukan dengan tiga macam cara, diantaranya: Domain waktu (Time Domain) Jika arus listrik dialirkan ke tanah dan kedua kedua elektroda diamati, akan terlihat bahwa tegangan tidak segera turun menjadi nol setelah arus dimatikan, akan tetapi menurun secara perlahan – lahan menjadi nol. Ke dalam tanah dialirkan arus listrik berbentuk persegi panjang. Jika arus listrik dihentikan, maka terjadi peluruhan potensial antara kedua elektroda tersebut. Amplitudo tegangan yang turun secara perlahan-lahan tersebut merupakan ukuran dari efek polarisasi terimbas. Domain Frekuensi (Frequency Domain) Dalam cara ini, arus yang dimasukkan ke dalam tanah dilakukan dengan frekuensi yang berbeda. Dari respon pada frekuensi yang berbeda ini, tercermin sifat polarisasi dari mineral dalam bumi. Sudut Fasa IP Pengukuran fase dalam IP dinyatakan sebagai perbedaan sudut fase diantara sinyal tegangan yang diterima dan bentuk gelombang arus yang masuk, dengan asumsi keduanya berbentuk gelombang sinusoidal. Jika arus yang
masuk merupakan gelombang persegi pengukuran fase dinyatakan sebagai sudut fase diantara gelombang harmonik fundamental dari sinyal yang dikirim dan yang diterima. Pengukuran fase memerlukan suatu sinyal referensi di antara pengirim dan penerima. Sudut-sudut fase dinyatakan dalam miliradian. Sehingga dapat dikatakan cara ini mengukur sudut fasa antara masukan arus ke dalam tanah dengan tegangan keluaran yang diamati. Dari
sifat bilangan kompleksnya, maka resistivitas dapat dituliskan dalam bentuk :
Metode resistivitas menggunakan pengukuran konfigurasi dipole-dipole dilakukan dengan metode mapping yaitu pengukuran dengan spasi elektroda yang konstan dengan menggunakan konfigurasi dipole-dipole, dimana elektroda arus dan potensial bergerak bersama-sama sehingga diperoleh harga tahanan jenis secara lateral (horizontal) spasi elektroda yang digunakan akan menentukan kedalaman target yang akan dicapai. Konfigurasi elektoda dipole-dipole memiliki nilai faktor geometri: K = π(1 + n)(2+n)n.r Data-data resistensi yang terukur diplot pada titik-titik yang sesuai dengan harga n = 1,2,3,4……n dengan kedalaman semu sehingga dapat dibuat kontur pseudosection variasi resistivitas ke arah lateral dan vertikal. Konfigurasi dipole-dipole telah banyak diterapkan dalam eksplorai mineralmineral sulfida dan bahan tambang dengan kedalaman yang relatif dangkal. Dimana hasil akhir yang berupa profil secara vertikal dan horizontal.
3. METODOLOGI Acara praktikum dilaksanakan pada hari Kamis tanggal 22 September 2016. Praktikum kali ini diadakan di ruang kelas NAS D 3.8 program studi Teknik Geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta. Gambar 1. Konfigurasi elektroda dipoledipole
Keterangan: r1 = C1 sampai P1 r2 = C2 sampai P1 r3 = C1 sampai P2 r4 = C2 sampai P2
I Ρ ΔV K R N
Diagram Alir
= Arus Listrik (mA) = Resistivitas semu = Beda potensial (mV) = faktor geometri = jarak elektroda = bilangan pengali
Pada metode dipole-dipole konsep penjalaran arus berbeda dengan konfigurasi lainnya. Berikut adalah konsep penjalaran arus pada konfigurasi dipoledipole.
Gambar 2. Konsep penjalaran arus konfigurasi dipole-dipole
Gambar 3. Diagram Alir
Diagram diatas merupakan tahapan dalam pengolahan data dipole-dipole, yaitu sebagai berikut. 1. Data yang telah diperoleh kemudian dimasukkan dalam Ms. Excel agar dapat diolah mulai dari perhitungan nilai Rho semu, k, Rho apparent, dan kedalaman (depth). 2. Melakukan pembuatan penampang dengan software Res2Dinv. 3. Pembuatan penampang dengan menggunakan software Res2DINV dilakukan dengan cara sebagai berikut.
Buka software Res2DINV Klik File, lalu Read Data File dan buka data yang formatnya .DAT Untuk smooth, klik Menu lalu Change Setting lalu Finite Mesh grid size, pilih 4nodes dan trapezoidal. Klik Menu lagi, pilih Mesh refinement dan choose finest mest. Dan untuk pemodelan, pilih menu inversion dan klik least-square inversion. Kemudian akan muncul 3 penampang. Untuk pemodelan klik display dan pilih display inversion result. Lalu, klik display section, lalu klik choose resistivity or IP display.
Kemudian pilih yang memunculkan resistivity dan IP. Nanti akan muncul hasil dua penampang yang bebeda parameter. Jangan lupa memasukkan topografinya dengan klik display section dan pilih include topography in model display. Hasilnya berupa penampang yang sesuai dengan keadaan topografi daerah penelitian. 4. Melakukan analisa dari masingmasing hasil pengolahan data. 5. Dari hasil yang telah didapat, kemudian melakukan interpretasi sehingga sampai pada pembuatan kesimpulannya. 6. Pengolahan data telah selesai.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 4. Penampang Induced Polarization konfigurasi dipole-dipole
Penampang dengan software Res2DINV ini menghasilkan dua penampang, yaitu penampang resistivitas dan penampang chargeability. Hasil dari penampang software ini telah dimasukkan dengan nilai topografi sehingga gambar penampang tersebut telah sesuai dengan keadaan di lapangan yang sebenarnya.
Pada penampang resistivitas terlihat gradasi warna yang beragam sehingga lebih detil untuk menjelaskan tiap-tiap nilai resistivitas yang bervariasi. Penampang resistivitas ini menggunakan iterasi 4 dengan error sebesar 53.7%. Dilihat dari skala nilai resistivitas, secara umum dapat dibagi menjadi 3, yaitu resistivitas rendah berkisar 4 – 25 ohm.m,
resistivitas sedang antara 25-325 ohm.m, dan resistivitas tinggi antara 325-1800 ohm.m. Nilai resistivitas tinggi ini terletak pada elevasi sekitar 130 m hingga 140 m. Kemudian, di sela-sela nilai resistivitas tinggi tersebut terdapat nilai reistivitas rendah yang ditunjukkan dengan warna dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu nilai rendah antara 14 - 133 msec, nilai sedang antara 133 - 310 msec, dan nilai tinggi antara 310 - 428 msec. Pada penampang chargeability ini didominasi dengan warna biru yang menunjukkan nilai yang sangat rendah. Tetapi pada bagian kanan bawah terlihat gradasi warna biru muda - hijau muda. Nilai maksimum sebesar 210 msec terletak pada lintasan ke 170 m dengan elevasi sekitar 134 m. Sedangkan nilai minimum nya ialah 0 yang banyak tersebar yang telah ditunjukkan dengan dominasi warna biru tua.
biru tua hingga biru muda di elevasi sekitar 138-146 m. Penampang yang kedua ialah penampang chargeability. Pada penampangan ini memiliki iterasi 4 dengan error sebesar 50,0 %. Dilihat dari skalanya
5. KESIMPULAN Dari pengolahan data yang telah dilakukan, dapat di tarik kesimpulan sebagaai berikut. Dilihat dari skala nilai resistivitas, secara umum dapat dibagi menjadi 3, yaitu resistivitas rendah berkisar 4 – 25 ohm.m, resistivitas sedang antara 25-325 ohm.m, dan resistivitas tinggi antara 325-1800 ohm.m. Nilai resistivitas tinggi ini terletak pada elevasi sekitar 130 m hingga 140 m. Kemudian, di sela-sela nilai resistivitas tinggi tersebut terdapat
nilai reistivitas rendah yang ditunjukkan dengan warna biru tua hingga biru muda di elevasi sekitar 138-146 m. Dilihat dari skala penampang chargebility dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu nilai rendah antara 14 133 msec, nilai sedang antara 133 310 msec, dan nilai tinggi antara 310 428 msec. Pada penampang chargeability ini didominasi dengan warna biru yang menunjukkan nilai yang sangat rendah. Tetapi pada bagian kanan bawah terlihat gradasi warna biru muda - hijau muda. Nilai maksimum sebesar 210 msec terletak pada lintasan ke 170 m dengan elevasi sekitar 134 m. Sedangkan nilai minimum nya ialah 0 yang banyak tersebar yang telah ditunjukkan dengan dominasi warna biru tua. DAFTAR PUSTAKA
Staf
Asisten.2013. Modul Praktikum Geolistrik. Yogyakarta. Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Telford,W.M.1990. Applied Geophysics Second Edition. Cambridge University Press, Cambridge UK.
