Oleh : IIZ FAIZAH NIM:

Transkripsi

1 INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI KARANGSAMBUNG JAWA TENGAH SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si.) pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Oleh : IIZ FAIZAH NIM: PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010

2 INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI KARANGSAMBUNG JAWA TENGAH Skripsi Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si.) Oleh IIZ FAIZAH NIM: Pembimbing I, PembimbingII, Tati Zera,M.Si. Arif Tjahjono, M.Si NIP : NIP : Mengetahui, Ketua Prodi Fisika Drs. Sutrisno M.Si NIP :

3 PENGESAHAN UJIAN Skripsi berjudul INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI KARANGSAMBUNG JAWA TENGAH telah diujikan dalam sidang munaqasyah Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 30 Juni Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains ( S.Si ) pada Program Studi Fisika. Jakarta, 30 Juni 2010 Sidang Munaqasyah Penguji I, Penguji II, Ambran Hartono, M.Si Drs. Sutrisno, M.Si NIP : NIP : Mengetahui, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Ketua Program Studi Fisika, DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Drs. Sutrisno, M.Si NIP : NIP :

4 LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa : 1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Strata 1 di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya cantumkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 3. Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya atau merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya bersedia menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. Jakarta, Juni 2010 IIZ FAIZAH

5 ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang interpretasi kualitatif medan gravitasi yang bertujuan untuk menghitung nilai anomali residu dengan metode Pollynomial Fititng di daerah Karangsambung. Dengan menggunakan data yang diambil dari 97 titik pengamatan di sekitar wilayah Karangsambung yang terletak antara 7.256º LS 7.546º LS dan º BT º BT, diperoleh hasil nilai tertinggi Anomali bouger = mgal dan nilai terendahnya = mgal, kemudian bila Anomali Residu (sisa) dihitung dengan cara mengurangi nilai Z - Z hitung di setiap titik pengamatan, hasilnya diperoleh nilai tertinggi = mgal dan nilai terendah = mgal. Nilai anomali residu yang diperoleh dibuat peta kontur anomali residu untuk selanjutnya diinterpretasikan secara kualitatif yang diperjelas dengan interval warna. Kata kunci : Polynomial Fitting, Anomali Bouger, Anomali Residu i

6 ABSTRACT Research have been done about qualitative interpretation of gravity field that the aim is counting the value of residual anomaly by polynomial fitting method at Karangsambung area. With use the result which is taken from inspection of 97 points in around Karangsambung which is to lie locked up in S S and E E, taken from high result bouger anomaly = mgal and lowest result = mgal, and then if residual anomaly counted with subcract Z Z hitung in every inspection of points and the high result = mgal and lowest result = mgal. The obtained value of residual anomaly created for qualitative interpreting that obvious with the interval of colour. Keywords : Pollynomial Fitting, Bouger Anomaly, Residual Anomaly ii

7 Motto : Sesunguhnya Kami menurunkan Kepadamu Alkitab (Alquran) untuk manusia dengan membawa kebenaran. Siapa yang mendapat petunjuk maka (petunjuk) itu untuk dirinya sendiri dan siapa yang sesat maka sesungguhnya dia semata-mata sesat buat (kerugian) dirinya sendiri, maka kamu sekali-kali bukanlah orang yang bertanggung jawab terhadap mereka. (Qs. Azzumar : 41 ) Maka nikmat TUhan Yang manakah yang kamu dustakan? (Qs. Arrahman : 13) Keberhasilan tanpa kegagalan dan usaha adalah keberuntungan semata Teriring sembah sujud ku persembahkan skrispsi ini Sebagai tanda bukti dan cintaku Terhadap Emak dan Apa, Ibu, Mama dan Papa Fia, Umi dan Abi Tazkia, Ibu dan Abah Talita, Ntat dan Aa Alit, Ema, sibungsu Mif SeRta Keponakan Q (Shofia, Syakira, Tazkia dan Talita), Teh Elah Dan orang-orang yang selalu mendukung dan mencintaiku dengan tulus karena Allah SWT., serta yang selalu membuatku tersenyum dalam suka maupun duka.

8

9 KATA PENGANTAR Bismillahirrahmaanirrahiim. Alhamdulillah, Puji dan Syukur yang tidak terhingga, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Dalam penyusunan, penulis tidak luput dari hambatan dan kesulitan. Namun, berkat bantuan, motivasi dan dukungan dari semua pihak yang terkait dengan penulis, alhamdulillah, skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibunda tersayang dan Ayahanda tercinta yang selalu mencurahkan kasih dan sayang, untaian do a, dukungan moril dan materil, semangat dan rasa cintanya yang tak terhingga dan begitu mendalam yang selalu dicurahkan sepanjang masa. Ibu,Kakak-kakak dan adik-adik ku yang selalu kusayangi (Mama&Papa Fia,Umi&Abi Tazkia, Ibu&Abah Talita, Ntat & K Tb, Ema, Miftah) dan keponakan tercinta Ratu Sofia Nursarifah, Ratu Syakira Nursakinah, Ratu Tazkia Nuradiba dan Thalita Ro fatul Azizah yang selalu ceria menemaniku dengan segenap keceriaan canda dan tawa. 2. Ibu Tati Zera, M.Si selaku Pembimbing I yang telah menyempatkan dan meluangkan waktunya untuk selalu menularkan ilmunya serta memberikan dorongan dan bimbingan pada penulis. 3. Bapak Arif Tjahjono, M.Si selaku Pembimbing II yang dengan kesabaran telah menyempatkan dirinya untuk membimbing penulis iii

10 4. Bapak DR.Syopiansyah Jaya Putra, M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah 5. Bapak Drs. Sutrisno, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika 6. Seluruh staf pengajar Prodi Fisika 7. Ibu Nunung Isnaini makasih atas bantuan dalam pembuatan kontur nya 8. Ka Novi makasih buat ilmu yang telah diberikan. 9. Teman-teman seperjuangan Fisika 06 UIN Jakarta (Geophysics-Team : Iif, Cindi,Ida, Bahtiar, Agung, Chiko dan Kia ), (Instrument Physics- Team : Iik, Putri, Shila, Dewi, Agus, Iwe, Dono, Karima), (Material Physics-Team : Devi, Rinan, Rusman, Ana, Absory). Makasih ya wat kebersamaanya selama ini Mizz U 10. Rere kakek makasih buat canda,tawa serta motivasinya Seseorang yang selalu menjadi motivasi dalam hidup ini Ayyash al Farhat..maksih buat semuana Bagaimanapun penulis menyadari bahwa dalam karya tulis ini masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan. Akhirnya, hanya kepada Allah SWT penulis memohon semoga bagi mereka dilimpahkan pahala yang berlipat ganda atas segala batuan dan di catat sebagai pahala di sisi-nya. Jakarta, Juni 2010 Penulis iv

11 5

12 DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II. LANDASAN TEORI Teori Medan Gravitasi Formula Gaya Gravitasi Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur Bola Silinder Horizontal Silinder Vertikal Prisma Siku-siku v

13 2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan Metoda Sampel Metoda Nettleton Profile Metoda Garis Lurus Parasnis Metoda Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan Reduksi dan Anomali Gravitasi Koreksi Apungan (Drift Correction) Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction) Koreksi Koreksi Lintang (Latitude Correction) Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction) Koreksi Bouguer (Bouger Correction) Koreksi Medan (Terrain Correction) Anomali Bouguer Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal) Metode Grafik Metode Perataan Lokal Metode Pollynomial Fitting BAB III METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Software Komputer Tahapan Pengolahan Data Metode Penelitian Tahap Interpretasi Kualitatif vi

14 3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian Lokasi Daerah Penelitian Geologi Umum Daerah Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gaya Gravitasi... 6 Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi Gambar 2.3 Titik Amat P dengan Ketinggian h terhadap Geoid Gambar 2.4 Lempeng Bouger dengan ketebalan h Gambar 2.5 Topografi Disekitar titik Amat P mengakibatkan Pengurangan Medan yang harus dikoreksi Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran Gambar 3.2 Alur Pengolahan Data Gravitasi Gambar 3.3 Peta geologi daerah Karangsambung Gambar 4.1 Peta Kontur Topografi dan Posisi titik-titik Pengambilan Data Gambar 4.2 Kontur Anomali Bouger Dengan Interval 0.3 mgal Gambar 4.3 Kontur Anomali Regional Dengan Interval 0.3 mgal Gambar 4.4 Kontur Anomali Residu (Sisa) Interval 0.5 mgal viii

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Data Gravitasi Daerah Karangsambung Lampiran 2 Peta Geografis Karangsambung Lampiran 3 Peta Geologi Daerah Karangsambung Lampiran 4 Peta Anomali Bouger Daerah Karangsambung Lampiran 5 Menjalankan Software Surfer Lampiran 6 Menjalankan Software SPSS ix

17 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini sangat banyak metode geofisika terapan yang digunakan untuk mengamati berbagai fenomena yang ada di bawah permukaan bumi, salah satu dari metode tersebut adalah metode gravitasi. Metode ini memiliki keunggulan yaitu mampu mengidentifikasi adanya jebakan mineral di dalam perut bumi melalui perbedaan rapat massa suatu bahan terhadap lingkungan sekitarnya. Dalam aplikasinya metode ini banyak digunakan dalam kegiatan eksplorasi minyak bumi terutama untuk menemukan batuan dasar / bed rock yang merupakan tempat terjadinya jebakan minyak bumi / oiltrap, disamping ini metode ini termasuk metode yang cepat dan murah dalam operasi pengambilan data di lapangan sehingga sangat baik digunakan sebagai metode untuk survey awal. Metode gravitasi merupakan metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran variasi medan gravitasi bumi akibat sebaran massa di kerak bumi. Metode ini merupakan metode yang sangat baik untuk pemetaan struktur bawah permukaan berdasarkan pada perbedaan massa jenis (ρ ) batuan penyusunnya. Hal inilah yang akan menyebabkan anomali gravitasi ( g) di permukaan. Besaran yang diukur dalam metode ini adalah percepatan gravitasi, dimana nilai besarannya sangat tergantung dari posisi pengukurannya.dari pengukuran percepatan gravitasi tersebut akan diperoleh distribusi percepatan di 1

18 permukaan dan percepatan gravitasi ini berbanding lurus dengan densitasnya. Distribusi densitas akan memberikan informasi tentang kontras densitas, yang selanjutnya dapat digunakan untuk menginterpretasikan kondisi di bawah permukaan suatu area. Diantara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam batuan dengan batuan yang lainnya adalah massa jenis batuannya. Distribusi massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusun kulit bumi ini akan memberikan variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi. Penyebaran lateral dan vertikal dari rapat massa bumi dapat ditentukan dari data gravitasi melalui suatu sebaran yang disebut Anomali Bouguer. Anomali tersebut merupakan gambaran kumpulan massa batuan yang dapat diduga sebagai bentuk struktur atau geometri bawah permukaan, sehingga dapat menggambarkan cekungan di suatu area. Sedangkan untuk mengetahui penyebaran rapat massa dalam skala lokal diperlukan data anomali residunya (sisa). Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Oleh karenanya sangat menarik untuk dilakukan penelitian tentang interpretasi anomali residu di daerah Karangsambung,Kebumen. 1.2 Rumusan Masalah Salah satu metode gravitasi yang dapat dipergunakan untuk interpretasi hasil pengolahan data gravitasi adalah dengan menggunakan pemetaan kontur anomali bouger. Pengambilan data gravitasi dilakukan selama tiga hari pada 2

19 tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah Karangsambung bagian Selatan dengan 97 titik pengamatn. Daerah yang diamati berada pada koordinat 7.256º LS 7.546º LS dan º BT º BT. Hasil anomali bouger ini merupakan superposisi dari dua penyebab utama anomali yaitu anomali regional dan anomali residu (sisa), sehingga perlu adanya pemisahan anomali. Banyak metode yang dapat digunakan untuk menghitung anomali sisa tersebut, tetapi dalam penulisan ini perhitungan anomali sisa dilakukan dengan cara (metode) analitik. Setelah didapatkan nilai anomali residu, yang dapat menunjukan ada tidaknya jebakan massa, maka dibuat konturnya. Dari kontur inilah interpretasi suatu daerah dapat dilakukan. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah : 1. Mengetahui nilai anomali residu dengan menggunakan Metode Polynomial Fitting 2. Menginterpretasikan secara kualitatif area tersebut untuk mengetahui adanya suatu konsenterasi massa yang dilakukan dengan pemetaan kontur anomali bouger dan anomali residu (sisa). 3

20 1.4 Manfaat Penelitian 1. Memberikan informasi tentang struktur batuan daerah penelitian kepada pihak perusahaan yang bergerak dibidang eksplorasi dan pertambangan, dan kepada pemerintah sesuai dengan penafsiran yang diperoleh dari penelitian. 2. Jika terdapat kandungan mineral dan hidrologi yang cukup banyak maka dapat dijadikan sebagai acuan bagi penelitian berikutnya serta bagi pengembangan eksplorasi. 1.5 Batasan Masalah Dalam Penelitian ini, penulis membatasi masalah pada: 1. Data yang digunakan diambil pada tanggal 20 Juni sampai 22 Juni 2008 untuk 97 titik pengamatan, yang terletak di daerah Karangsambung pada koordinat 7.256º LS 7.546º LS dan º BT º BT). 2. Perhitungan nilai harga densitas rata-rata dilakukan dengan menggunakan metode Nettleton. 3. Interpretasi yang dilakukan hanya interpretasi kualitatif 1.6 Sistematika Penulisan berikut: Dalam penulisan skripsi ini terbagi dalam 5 bagian, dengan perincian sebagai 4

21 1. BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, sistematika penulisan. 2. BAB II. LANDASAN TEORI Pada bab ini berisi tentang teori dan prinsip gaya berat, teori pengolahan data gravitasi, dan tinjauan geologi daerah penelitian. 3. BAB III. METODE PENELITIAN Pada bab ini berisi tentang tahap pengambilan data, alat dan software, tahap pengambilan data, tahap pengolahan data, dan tahap interpretasi data. 4. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisi tentang pengolahan data dan interpretasinya sehingga didapatkan hasil penelitian yang telah dilakukan. 5. BAB V. KESIMPULAN Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian yang dilakukan. 5

22 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Teori Medan Gravitasi Teori dasar dalam penelitian gravitasi didasarkan pada hukum Newton tentang gravitasi yang dipublikasikan oleh Newton pada tahun 1687 dengan judul Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, menyatakan besar gaya gravitasi antar dua massa sebanding dengan perkalian massa keduanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar kedua pusat massa. Pada gambar 2.1 gaya yang ditimbulkan antara partikel dengan massa m yang berpusat pada titik Q (x, y, z ) dan partikel m o pada titik P(x, y, z) persamaan matematisnya sebagai berikut: (Gambar 2.1 Gaya Gravitasi) F = G.. (2.1) 6

23 Massa m 1 dan m 2 mengalami gaya gravitasi bersama yang sebanding dengan m 1, m 2 dan r 2, dimana : m 1 m 2 = massa bumi = massa benda r = jarak antara m 1 dan m 2 G = konstanta gravitasi Newton (6,672 x m 3 /Kgs 2 ) Harga gravitasi yang dialami oleh suatu titik di bumi adalah akibat dari pengaruh resultan semua gaya yang bekerja pada titik itu. Harga gaya berat ratarata pada permukaan bumi dalam satuan SI adalah 9.8 m/s 2. Satuan yang lebih kecil dinyatakan dalam mikrometer/s 2 atau g u ( gravity unit ). Di dalam satuan CGS gayaberat dinyatakan dengan cm/s 2 atau dipakai juga satuan dyne, millidyne. Semenjak 1986 oleh Von Oetingen ( Jerman ) diperkenalkan satuan gal sebagai pengganti satuan cm/s 2 untuk menghormati nama Galileo yang telah banyak berjasa. Untuk harga yang biasanya dijumpai dalam pengukuran gaya berat digunakan satuan miligal ( 1 mgal ), setara dengan 10 gravity unit. 1 mgal = 10-3 gal = 10-3 cm/s 2 Besaran yang diukur dalam metode gaya berat adalah percepatan gaya berat yang dialami suatu massa benda akibat tarikan massa bumi M yang merupakan gaya per satuan massa yang dinyatakan sebagai berikut : g = = - G.. (2.2) Percepatan tersebut menyatakan ukuran dari medan gaya berat bumi yang bekerja pada suatu titik, dan untuk keperluan geofisika lebih dikenal satuan mgal. 7

24 Untuk suatu besaran fisis yang hanya bergantung pada posisinya ( jarak ) terhadap suatu pusat referensi tertentu seperti intensitas medan gaya berat bumi, medan magnet atau medan listrik sering diformulasikan dalam konsep atau teori potensial. Potensial pada suatu titik dalam medan gaya berat didefinisikan sebagai energi yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan massa benda dari suatu titik asal sembarang ( biasanya diambil di titik tak hingga ) kesuatu titik tertentu yang dimaksud. Sedangkan kerja yang dilakukan tidak tergantung pada lintasannya, melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhirnya saja sehingga medan gravitasi adalah suatu medan konservatif yang dapat dinyatakan sebagai gradient skalar : g( ) = ( ) (2.3) U( ) =. =... (2.4) U( ) =. (2.5) Pernyataan besarnya potensial sebagai fungsi dari jarak untuk suatu distribusi massa sebarang dengan rapat massa konstan, dapat dituliskan dalam bentuk integral volume dari persamaan ( 2.5 ). Pernyataan tersebut masingmasing dalam koordinat kartesian, koordinat silinder dan koordinat bola adalah sebagai berukut : 8

25 Percepatan gravitasi komponen vertikal (z) merupakan besaran yang terukur oleh alat ukur gravitasi (gravimeter) didapatkan dengan mendeferensiasikan persamaan (2.6),(2.7) dan (2.8) masing-masing terhadap z sehingga menghasilkan: Persamaan ( 2.9 ),( 2.10 ) dan ( 2.11 ) tersebut merupakan persamaan yang cukup penting dalam metoda gravitasi, antara lain dapat digunakan sebagai dasar pada permasalahan : 9

26 Perhitungan efek dari percepatan gravitasi pada suatu titik akibat suatu distribusi massa tertentu terutama untuk pemodelan benda anomali pada masalah interpretasi. Perumusan untuk mengetahui kecenderungan /gradien gravitasi baik arah vertikal maupun horizontal. Penentuan proyeksi medan potensial gravitasi ke suatu permukaan / bidang yang diinginkan ( kontinuasi ). Dan permasalahan lain yang berhubungan dengan persamaan medan potensial gravitasi dengan mengembalikannya ke bentuk persamaan medan potensial paling umum. 2.2 Formula Gaya Gravitasi Geopotensial total merupakan penjumlahan atau gabungan antara potensial akibat massa bumi ( potensial gaya berat ) dan potensial akibat adanya perputaran bumi pada sumbunya ( potensial rotasi ). Untuk kondisi ideal dimana tidak ada variasi lateral rapat massa maka terdapat suatu permukaan ekipotensial yang merupakan hasil kesetimbangan antara kedua potensial tersebut diatas, permukaan ini disebut speroid. Pada kenyataannya bumi tidaklah ideal, bentuk bumi sebenarnya tidaklah seperti bola homogen sempurna, melainkan lebih mendekati ellipsoida. Hal ini menyebabkan harga percepatan gravitasi tidaklah konstan di seluruh permukaan bumi. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya percepatan gravitasi adalah : 10

27 1. Posisi lintang, dimana perubahan gravitasi dari ekuator ke kutub adalah sekitar 5 gal atau 5% dari harga rata-rata g (sekitar 980 gal). 2. Ketinggian, bisa mencapai 0.1 gal atau 0.01% dari harga g. 3. Variasi densitas, yang berhubungan dengan eksplorasi gravitasi antara lain: Eksplorasi minyak sekitar 10 gal atau 0.001%. Eksplorasi mineral sekitar 1 gal. 4. Pasang surut bumi 5. Topografi Dua yang terakhir besarnya lebih kecil dari efek yang disebabkan oleh variasi densitas. Sehubungan dengan keadaan tersebut maka dibutuhkan suatu datum referensi untuk keseragaman dalam pengukuran densitas di permukaan bumi. Bumi berbentuk elipsoid. Dari hasil pengukuran dengan metode geodesi dan dari pengamatan satelit, diketahui bentuk bumi adalah mendekati sferoid yang cembung di ekuator dan datar (pipih) di kedua kutubnya. Sferoid adalah bentuk oblate ellipsoid yang merupakan permukaan laut rata-rata dengan menghilangkan daratan di atasnya.. Pemipihan bumi tersebut adalah sekitar 1/ yaitu diperoleh dari {(Re-Rk)/Re} yang biasa disebut dengan parameter pepatan. Bentuk ini tidak lain disebabkan oleh perputaran bumi pada porosnya ( rotasi ), sehingga bentuk bumi menjadi tidak bulat benar, melainkan memipih dikedua kutubnya. 11

28 (Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi ) Pemipihan bumi biasanya dalam bentuk parameter bumi ( pemepatan ), dan dapat dituliskan dalam notasi matematika sebagai berikut : Dengan : f = (2.12) R e = jari-jari ekuator R k = jari-jari kutub Karena bentuk bumi tersebut, menyebabkan percepatan gravitasi bumi memiliki nilai maksimum di kutub dan minimum di equator. Perbedaan aktual antara percepatan di kutub dan di equator adalah sebesar ± 5.3 gal atau 5300 mgal. Karena geoid dipengaruhi oleh tarikan massa maka di daratan geoid akan tertarik ke atas dan berada lebih tinggi daripada sferoid, sebaliknya di lautan akan tertarik ke bawah sehingga lebih rendah. Deviasi antara kedua permukaan tersebut mencapai 100 meter ( Kahn, 1983 ). Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa medan gravitasi dipengaruhi oleh beberapa faktor ( lintang, ketinggian, 12

29 densitas, pasangsurut dan topografi ). Maka setiap pembacaan gravitasi observasi haruslah dikoreksi untuk mereduksi pembacaan tersebut, supaya sesuai dengan harga pada datum referensi permukaan ekuipotensial yaitu geoid atau setiap permukaan yang sejajar dengannya. Permukaan bumi dapat didefinisikan dalam bentuk matematis yang dinyatakan dalam harga-harga gaya berat di semua titik pada permukaan bumi. Bentuk ini dikenal sebagai speroid referensi yang berhubungan dengan tinggi muka laut rata-rata. Percepatan gravitasi yang didapat adalah nilai pada permukaan laut yang telah di smooth pada bentuk bumi spheroid yang memberikan penetapan terbaik berbentuk aktualnya dan memiliki rapat massa seragam ke arah lateral. Harga gaya berat normal atau teoritis pada permukaan laut rata-rata sebagai fungsi dari lintang geografi tempat pengamatan yang dilakukan, dapat ditentukan dengan rumus : g Φ = g E (1 + β sin 2 Φ - ε sin 2 2Φ) mgal (2.13) Dengan : g = harga gaya berat di ekuator E Ф = lintang tempat pengamatan β dan ε = konstanta yang berhubungan dengan parameter bumi Persamaan tersebut dikenal sebagai formula gaya berat Internasional (International Gravity Formula ) yang ditetapkan oleh International Union of Geodesy and Geophysics ( IUGG, 1930 ). Pada rumusan gaya berat Internasional tahun 1930 tersebut digunakan data parameter bumi ( pepatan ) sebesar 1/297 13

30 (Hayford, 1910 ) dan radius ekuator = meter serta harga gaya berat di ekuator g = gal ( hasil international assosiation tahun 1924 ). Dari data E tersebut, harga gaya berat teoritis pada lintang tempat pengamatan dapat dinyatakan sebagai berikut : g Φ = ( sin 2 Φ sin 2 2Φ)gal (2.14) Perkembangan satelit telah menghasilkan data parameter-parameter bumi yang lebih teliti. Pada International Association of Geodesy tahun 1967 dihasilkan rumusan gaya berat sebagai berikut : g Φ = ( sin 2 Φ sin 2 2Φ)gal. (2.15) Perbaikan-perbaikan parameter bumi terus dilakukan sehingga rumusan gaya berat teoritis dapat terus berubah. Dari tahun ketahun sejak Helmert ( 1901 ), Bowie ( 1917 ), Heiskanen ( 1938 ), Heiskanen dan Outila ( 1957 ), IUGG (1980 ) dan seterusnya sampai sekarang mengalami perbaikan data parameter bumi. Tahun 1980 International Union of Geodesy and Geophysics ( IUGG ) menentukan sistem referensi geodesi dengan parameter pepatan bumi = 1/ dan jari-jari ekuator = meter. Rumusan gaya berat teoritis hasilnya yaitu: g Φ = ( sin 2 Φ sin 2 2Φ)gal (2.16) 2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur Benda terkubur dengan bentuk tertentu bila rapat massanya ( ρ ) = rapat B massa lingkungannya ( ρ ) sukar diinterpretasi, tetapi bila ( ρ ) berbeda dengan L B ( ρ ) baru akan menghasilkan anomali gravitasi dengan ketentuan : L 14

31 1. ρ L > ρ B anomali negatif 2. ρ L < ρ B anomali positif Dengan : ρ L = rapat massa lingkungan ρ B = rapat massa benda terkubur ρ = ρ B - ρ L = density contrast ( digunakan dalam perhitungan ) Perhitungan efek gaya berat dari model-model benda berbentuk sederhana dapat digunakan sebagai pendekatan dalam koreksi dan interpretasi gaya berat. Dibawah ini akan diuraikan beberapa efek gaya berat diantara model benda sederhana yang penting : Bola Komponen vertikal gaya berat suatu bola dapat dianggap bahwa seluruh massa bola terkumpul pada titik pusatnya. Suatu bola bermassa M dengan rapat massa ρ yang jari-jari nya R, akan memberikan percepatan gravitasi : g z = 3... (2.17) karena : M = 4 3 π R3 ρ r = x 2 + z 2 1/2 Maka : g z = π R3 Gρ ( ) /... (2.18) Dengan : g z = dalam miligal 15

32 ρ = dalam gram/cm 3 R, x, z = dalam ribuan feet Silinder Horizontal Efek gaya berat silinder horizontal dengan penampang berupa lingkaran homogen tak hingga dapat diperlakukan sebagai model benda dua dimensi, dianggap seluruh massa silinder terkumpul pada sumbu utamanya. g z = (2.19) Dimana M adalah massa persatuan panjang sumbu utama, sehingga : m = π R 2 ρ g z = 2 π R 2 ρ ( )... (2.20) Silinder Vertikal Secara umum efek gaya berat terhadap benda silinder vertikal yang terletak pada sumbu utamanya adalah : 16

33 2.3.4 Prisma Siku-siku Untuk suatu prisma siku-siku horizontal sampai tak hingga sehingga penampangnya berbentuk persegi panjang, efek gaya beratnya dinyatakan oleh : g z = 2 Gρ {x ln b.ln D (Φ 2 + Φ 4 ) d (Φ 1 Φ 3 } (2.23) Model prisma siku-siku dapat dikembangkan untuk mewakili modelmodel lain dengan menggunakan variasi atau susunan beberapa prisma, antara lain step model untuk interpretasi sesar. 2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan Dalam eksplorasi geofisika dengan metode gaya berat dimana besaran yang menjadi sasaran utama adalah rapat massa atau kontras rapat massa maka perlu diketahui distribusi harga rapat massa batuan, baik untuk pengolahan data maupun interpretasi. Rapat massa batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah rapat massa butir atau matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida yang terdapat dalam pori-porinya. Namun demikian terdapat banyak faktor lain yang ikut mempengaruhi rapat massa batuan diantaranya adalah proses pembentukan, pemadatan ( kompaksi ), akibat tekanan dan kedalaman serta derajat pelapukan yang telah dialami batuan tersebut. Dengan demikian harga rapat massa batuan tidak dapat ditentukan secara tunggal atau unik hanya berdasarkan jenis batuannya saja, melainkan meliputi suatu distribusi harga tertentu. Dengan tambahan informasi mengenai sifat-sifat fisik dan kondisi 17

34 sekitarnya maka harga-harga rapat massa batuan dapat ditentukan secara lebih spesifik. Untuk keperluan pengolahan / reduksi data gravitasi terlebih dahulu perlu ditentukan harga rapat massa batuan rata-rata yang mewakili daerah penelitian. Rapat massa batuan rata-rata dapat ditentukan dengan metoda antara lain : Metode Sampel. Metoda sampel ( cuplikan ) didasarkan atas hasil pengukuran di Laboratorium dari beberapa sampel batuan permukaan. Cara ini mungkin akan memberikan hasil yang bervariasi bergantung pada distribusi dan banyaknya pengambilan sampel tersebut dan juga kondisi geologi/ litologi setempat mengingat faktor-faktor seperti dijelaskan diatas Metode Nettleton Profile. Anomali Bouguer pada titik-titik pengamatan dalam suatu lintasan tertentu dihitung dengan menggunakan harga rapat massa batuan yang berbeda misalnya 1.9;2.0;2.1;2.2;2.3;2.4...gram/cm. Lintasan tersebut diusahakan dapat mewakili seluruh daerah penyelidikan yang terdiri dari suatu bukit dengan kedalaman lembah dikedua sisinya relatif hampir sama. Profil anomali Bouguer kedalaman lembah dikedua sisinya relatip hampir sama. Profil anomali Bouguer yang paling sedikit dipengaruhi / terkorelasi dengan perubahan kondisi topografi adalah anomali yang telah dihitung dengan harga rapat massa batuan rata-rata yang paling tepat. 18

35 Metode tersebut tampaknya bersifat grafis-empiris namun sebenarnya dapat diturunkan berdasarkan perumusan matematis, yaitu dengan membuat koefisien korelasi antara anomali Bouguer dengan ketinggian ( h ) sama dengan nol. Artinya jika anomali Bouguer telah dihitung menggunakan harga rapat massa batuan rata-rata yang tepat maka harga anomali tersebut tidak akan banyak dipengaruhi oleh perubahan topografi. Rapat massa batuan rata-rata diperoleh dari harga rapat massa yang diasumsikan (ρo) ditambah dengan suatu faktor koreksi berdasarkan persamaa ( g rel g rel )( h h) ρ = ρ0 +.. (2.24) ( h h + g g ) Dengan : T T 19

36 2.4.3 Metode Garis Lurus Parasnis. Parasnis mengusulkan cara lain yang dinamakan metoda garis lurus. Misalkan anomali Bouguer ( = gcorr) merupakan kesalahan acak ( random ), maka anomali Bouguer pada stasiun disepanjang garis adalah nol atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut : g corr = g obs - g φ h h.ρ + T.ρ (2.25) g obs - g φ = ( h + T)ρ h (2.26) Persamaan tersebut dapat dipandang sebagai suatu hubungan linier seperti persamaan y = mx + b. Jika kita plot harga-harga ( g obs - g φ ) h maka akan membentuk garis lurus dengan kemiringan ρ. Biasanya semua titiktitik tidak terletak pada pada garis lurus tersebut, sehingga dalam beberapa keadaan dapat dipergunakan cara kuadrat terkecil ( least square ) Metode Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan. Metode ini adalah dengan cara pengukuran gravitasi bawah permukaan. Perbedaan antara dua pengukuran adalah : δ g = ( ρ)h + Σ T (2.27) dengan : h = jarak tegak stasiun gravitasi pengamatan dan stasiun dibawahnya. ΣT = Beda koreksi Terrain. rapat massa rata-rata adalah : ρ = (. )... (2.28) 20

37 Cara pendekatan ini kurang baik jika pengukuran hanya dibeberapa tempat untuk daerah penyelidikan ( survey ) gravitasi yang cukup luas. Tabel 2.1 : Densitas Batuan Tipe Batuan Batuan Sedimen Overburden Soil Clay Gravel Sand Sandstone Shale Limestone Dolomite Rentang Densitas ( gr / cm 3 ) Rata-rata ( gr / cm 3 ) Batuan beku Rhyolite Andesite Granite Granodiorite Porphyry Quartz diorite

38 Diorite Lavas Diabase Basalt Gabbro Peridotite Acid igneous Basic igneous Batuan Metamorf Quartzite Schists Graywacke Marble Serpentine Slate Gneiss Amphibolite Eclogite Metamorpic

39 2.5 Reduksi dan Anomali Gravitasi Harga gaya berat tergantung pada tempat pengukuran terhadap jaraknya ke pusat bumi, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi jika terdapat perbedaan kondisi titik pada pengamatan terhadap kondisi teoritis tersebut dan untuk memperhitungkan akibat pengaruh alat. Pembacaan gravitasi secara umum dipengaruhi oleh beberapa faktor sehingga dilakukan koreksi untuk mengurangi kesalahan pembacaan gravitasi ke nilai gravitasi permukaan datum ekuipotensial seperti geoid (permukaan bumi dimanapun yang paralel dengan geoid).menetapkan hasil pengukuran di suatu tempat di permukaan bumi (Mean Sea Level) haruslah dikoreksi dengan berbagai reduksi, antara lain : Koreksi Apungan (Drift Correction) Alat gravimeter umumnya dirancang dengan sistem pegas setimbang, dan dilengkapi dengan massa (beban yang tergantung di ujungnya). Karena pegas tidak elastis sempurna maka akibatnya sistem pegas tidak kembali ke kedudukan semula. Hal ini mengakibatkan perubahan penunjukkan harga pengukuran gravitasi pada setiap saat di suatu tempat pengukuran yang sama. Koreksi drift dapat diartikan sebagai koreksi yang disebabkan oleh sifat alat gravimeter yang selalu menunjukkan perubahan harga setiap waktu. Selain itu drift dapat juga disebabkan oleh gangguan alat selama transportasi atau selama pengukuran di lapangan. 23

40 Kesalahan drift di lapangan dapat dihitung pada setiap kisi pengamatan dengan sistem pengukuran tertutup atau sistem back to back stasiun. Secara matematis koreksi drift dapat dinyatakan sebagai berikut: = g g ( )... (2.29) dengan : DC B = koreksi drift pada stasiun B g A = harga gravitasi di base stasiun A pada waktu t A = harga gravitasi di base stasiun B pada waktu (saat penutupan) = waktu pengukuran di stasiun A (pada awal pengukuran) = waktu pengukuran di stasiun A saat penutupan = waktu pengukuran di stasiun B Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction) Perubahan harga gaya berat suatu tempat terhadap waktu juga disebabkan oleh pasang surut bumi akibat tarikan benda-benda angkasa khususnya matahari dan bulan. Perubahan tersebut bersifat periodik sesuai dengan posisi relatif bumibulan-matahari. Koreksi pasang surut dinyatakan oleh hubungan berikut : C = P +N cosφ(cosφ + sinφ) + S cosφ(cosφ - sinφ).. (2.30) Dimana P adalah suku yang hanya diperlukan waktu koreksi kutub, N dan S adalah parameter yang bergantung waktu dan biasanya telah ditabelkan untuk tiap jam, tanggal dan tahun serta tempat tertentu. Koreksi dilakukan dengan membuat kurva-kurva koreksi pada interval waktu pengamatan setiap hari dan harga koreksi diinterpolasi dari kurva-kurva tersebut. 24

41 2.5.3 Koreksi Lintang (Latitude Correction) Koreksi lintang digunakan untuk mengkoreksi gayaberat di setiap lintang geografis karena gayaberat tersebut berbeda, yang disebabkan oleh adanya gaya sentrifugal dan bentuk ellipsoide. Dari koreksi ini akan diperoleh anomali medan gayaberat. Medan anomali tersebut merupakan selisih antara medan gayaberat observasi dengan medan gayaberat teoritis (gayaberat normal). Menurut (Sunardy, A.C., 2005) gayaberat normal adalah harga gayaberat teoritis yang mengacu pada permukaan laut rata-rata sebagai titik awal ketinggian dan merupakan fungsi dari lintang geografi. Medan gayaberat teoritis diperoleh berdasarkan rumusan-rumusan secara teoritis, maka untuk koreksi ini menggunakan rumusan medan gayaberat teoris pada speroid referensi (z = 0) yang ditetapkan oleh The International of Geodesy (IAG) yang diberi nama Geodetic Reference System 1967 (GRS 67) sebagai fungsi lintang (Burger, 1992). Berdasarkan hukum Newton dapat ditunjukan bahwa harga potensial gaya berat tergantung pada jaraknya (fungsi jarak). Makin besar harga r makin kecil efek gaya berat yang ditimbulkan. Karena bumi berbentuk speroid maka harga gaya berat naik sebanding dengan naiknya lintang tempat, makin ke kutub makin besar efek gaya beratnya. Pengaruh rotasi dan penggembungan bumi di ekuator menghasilkan peningkatan gravitasi terhadap lintang. Percepatan sentrifugal yang disebabkan oleh rotasi bumi bernilai maksimum di ekuator dan nol pada kedua kutub; percepatan sentrifugal berlawanan terhadap percepatan gravitasi. Sementara itu 25

42 pemipihan kutub meningkatkan gravitasi pada kutub karena geoid lebih dekat ke pusat massa bumi. Koreksi ditambah atau dikurangkan pada stasiun gaya berat yang diamati adalah tergantung dari letak stasiun tersebut lebih tinggi atau lebih rendah. Pada umumnya koreksi lintang ini digunakan untuk mendapatkan harga gaya berat teoritis jika jarak pengukuran berorde 1 2 km. Jika pengukuran orde kedua dari suku suku yang lebih tinggi dapat diabaikan. gϕ = g E (1 + β sin 2 ϕ ε sin 2 2ϕ ) mgal = = g E (β sin 2ϕ 2ε sin 4ϕ) Dengan : W = sin 2 2 sin 2 ϕ mgal/mil = sin 2 2 sin 2 ϕ mgal/km... (2.31) Rϕ = jari-jari ekuator = W = koreksi Lintang Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction) Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian sebesar h dengan mengabaikan adanya massa yang terletak diantara titik amat dengan sferoid referensi. Koreksi ini dilakukan untuk mendapatkan anomali medan gayaberat di topografi. Untuk mendapat anomali medan gayaberat di topografi maka medan gayaberat teoritis dan medan gayaberat observasi harus sama-sama berada di topografi, sehingga koreksi ini perlu dilakukan. 26

43 Gravitasi bervariasi terhadap kuadrat jarak, sehingga diperlukan koreksi untuk perubahan elevasi antara stasiun untuk mengurangi pembacaan gravitasi ke permukaan datum. Koreksi udara bebas tidak memperhitungkan material yang terdapat di antara stasiun dan permukaan datum. Bila g diukur di permukaan bumi pada h tertentu, diatas permukaan laut, maka harus dikoreksi terhadap ketinggian sebelum dibandingkan dengan g o. FAC = g g o = 2 h h (h ) h ( h dalam meter)... (2.32) Koreksi udara bebas ditambahkan dalam pembacaan gravitasi untuk stasiun yang berbeda di atas bidang datum dan dikurangi jika stasiun berada di bawahnya. (Gambar 2.3 Titik amat P dengan ketinggian h terhadap geoid) Koreksi Bouguer Koreksi ini memperhitungkan pengaruh lempengan massa ( slab ) yang dianggap tak terhingga dengan tebal h ( meter ) dan rapat massa ρ ( gram/cm 3 ). Yang dimaksud koreksi bouguer adalah koreksi yang disebabkan adanya gaya 27

44 tarik material antara stasiun pengamatan dengan datum referensi, yang diabaikan pada koreksi udara bebas ( seperti terlihat pada gambar 2.4). Dengan menganggap bahwa stasiun pengamat pada pusat silinder tegak yang tingginya h dengan jari-jari tak hingga ( lapisan atau slab dengan ketinggian h ), mempunyai rapat massa yang sama. Slab tersebut terletak diatas datum referensi. Perbedaan harga gaya berat pengamat di stasiun P dengan referensi adalah : BC = 2 π G ρ h = ρ h... ( 2.33) Dengan : BC = Koreksi Bouger ( mgal ) ρ = rapat massa h = ketinggian stasiun pengamatan (Gambar 2.4 Lempeng Bouguer dengan ketebalan h) Koreksi Medan (Terrain Correction) Pada koreksi Bouger dianggap bahwa topografi adalah rata. Kenyataanya di lapangan tidak demikian melainkan berlembah dan bergunung- 28

45 gunung, sehingga mempengaruhi harga gayaberat pengamatan. Akibat adanya gaya tarik massa gunung atau kekurangan massa pada lembah menyebabkan efek gayaberat pengamatan menjadi berkurang, sehingga akan mengurangi harga koreksi bouguer. Untuk mempermudah koreksi di lapangan telah dibuat hammer chart yaitu dengan membagi daerah penelitian menjadi daerah-daerah dibatasi oleh lengkungan ( kompartemen ). Kompartemen ini kemudian disebut terrain chart. Tinggi stasiun yang dimaksud dalam tabel adalah perbedaan tinggi pada setiap kompartemen. Efek gaya berat pada suatu sektor dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 2 2 = ( ) + ( + ) ( + 2 KT Gρθ r2 r1 r1 z r2 z ). (2.34) Dengan : KT G ρ θ r 1 = Koreksi Terrain = Konstanta Universal = Rapat massa batuan = Sudut yang dibentuk oleh kompartemen = Jari-jari lingkaran dalam r 2 = Jari-jari lingkaran luar z = Ketinggian bukit / kedalaman lembah = z stasiun pengamatan z rata-rata 29

46 (Gambar 2.5 Topografi sekitar titik amat P mengakibatkan pengurangan medan yang harus dikoreksi) 2.6 Anomali Bouguer Data hasil observasi lapangan atau disebut data mentah tidak dapat langsung digunakan untuk interpretasi kondisi bawah permukaan suatu daerah. Dengan menerapkan koreksi-koreksi gravitasi ( gaya berat ) yang telah disebutkan sebelumnya pada harga pembacaan gaya berat observasi, maka diperoleh data jadi. Hasil pengukuran atau pembacaan gaya berat di lapangan yang telah direduksi terhadap efek pasang surut dan koreksi driff untuk pengamatan suatu lintasan tertutup ( kembali ke titik basis ), menghasilkan harga yang terkorelasi terhadap keadaan sekitar ( struktur geologi ) di bawah permukaan yang disebut Anomali Gravitasi. Sebenarnya harga anomali ini merupakan penyimpangan dari nilai teoritis, anomali yang didapat disebut Bouguer Anomali. Pada dasarnya Anomali Bouger adalah selisih antara harga gaya berat pengamatan dengan harga gaya berat teoritis yang seharusnya terukur untuk titik 30

47 pengamatan tersebut. Yang dimaksud harga gaya berat teoritis adalah harga gaya berat normal pada titik pengamatan yang telah dikoreksi dengan koreksi udara bebas, koreksi bouguer dan koreksi medan. Dengan demikian, secara matematis rumus untuk mendapatkan nilai anomali bouguer di suatu titik pengamatan, dapat dituliskan pada persamaan berikut ; BA = g ( gф FAC + BC TC ) obs = g gф + FAC - BC + TC... ( 2.35) obs Dimana : BA g obs = Bouguer Anomali = Harga gaya berat pengamatan yang sudah dikoreksi dengan koreksi pasang surut dan koreksi drift. gф = Harga gaya berat teoritis di tempat pengamatan FAC = Free Air Correction ( Koreksi Udara Bebas ) BC = Bouger Correction ( Koreksi Bouger ) TC = Terrain Correction ( Koreksi Medan ) 2.7 Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal) Secara umum anomali gravitasi disebabkan oleh dua bagian, yaitu : anomali regional dan anomali residu (lokal). Bagian dari anomali gravitasi yang mempunyai panjang gelombang lebih panjang biasanya disebut anomali regional, sedangkan yang lebih pendek panjang gelombangnya disebut anomali residu. Anomali regional bersifat smooth dan biasanya disebabkan oleh batuan-batuan dangkal. 31

48 Peta anomali bouguer memberikan gambaran menyeluruh mengenai massa penyebab anomali, karena merupakan gabungan dari berbagai variasi rapat massa yang terdistribusi baik secara vertikal maupun horizontal. Bisa juga dikatakan bahwa anomali bouguer merupakan superposisi dari massa penyebab lokal dan regional. Jika massa penyebab makin dalam, anomali menjadi lebih menyebar dan amplitudonya menurun. Panjang gelombang anomali juga proporsional dengan kedalaman dari perubahan densitas arah lateral. Anomali lokal atau residu mencerminkan kondisi geologi daerah penelitian yang bersifat lokal dan dangkal, yang dicirikan oleh anomali yang mempunyai frekuensi tinggi. Anomali regional dilain pihak, memberikan gambaran kondisi geologi secara lebih luas ( regional ) pada daerah yang dalam dengan dicirikan oleh anomali yang berfrekuensi rendah Sifat-sifat demikian dapat dipakai sebagai bahan bantu saat melakukan interpretasi guna memperoleh informasi mengenai kondisi, jenis, maupun bentuk geometri dan letak ( kedalaman ) dari massa batuan penyebab anomali. Hal ini berarti bahwa anomali bouguer terlebih dahulu harus dipisahkan menjadi anomali residu ( lokal ). Masalah utama dalam interpretasi gravitasi adalah bagaimana memisahkan anomali dari efek tumpang tindih oleh penyebab lain. Pemisahan umumnya tidak lengkap, keduanya baik anomali regional maupun residu saling terdistorsi oleh efeknya masing-masing. Karena kedua anomali tersebut mempunyai fungsi yang berlainan, maka keduanya harus dipisahkan untuk mendapatkan manfaatnya 32

49 secara optimum. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk memisahkan anomali regional dan anomali lokal, terdapat dua cara antara lain : 1. Metode Grafis Yang termasuk metode ini antara lain : Metode Penghalusan ( Smoothing), Metode Kontur, Metode Griffin. 2. Metode Analitik Yang termasuk metode ini antara lain : Perhitungan Langsung dengan Metode Titik Pusat & Cincin, Metode Turunan Vertikal Kedua, Metode Polynomial Fitting. Metode pemisahan dapat ditentukan untuk mendapatkan anomali yang berasosiasi dengan kondisi geologi yang menarik/ diinginkan serta metode lain yang dipergunakan untuk meningkatkan daya pisah ( resolusi ) sebelum di interpretasi secara kuantitatif sesuai dengan tujuan penelitian. Banyak metode dan tehnik yang dapat di pergunakan untuk penentuan dan pemisahan anomali antara lain : Metode Grafik. Pada peta gaya berat Bouguer dibuat potongan melintang pada jaringan (profil), kemudian pada setiap jaringan di estimasi efek regional dengan meratakan ( smoothing ) profil, yaitu ditarik garis lurus yang sebaik mungkin yang menghubungkan ujung-ujung profil. 33

50 Profil residu dapat dicari dengan harga estimasi regional dikurangi dengan anomali Bouguer pada semua titik di sepanjang profil. Metoda profil tidak dapat dipergunakan dalam hal-hal sebagai berikut : a.1. Lapangan yang disurvei sangat berbukit-bukit dan material permukaan tidak homogen, sehingga rapat anomali Bouguer berubah-ubah. a.2. Trend regional sangat kuat sehingga anomali residu mudah hilang. a.3. Anomali residu sangat besar sehingga trend regional sulit dipisahkan Metode Perataan Lokal. Dalam metoda ini harga regional disuatu tempat diestimasi dengan harga rata-rata lokal ( moving average ). Harga rata-rata anomali gaya berat disuatu tempat dihitung dari harga rata-rata gaya berat Bouguer pada lingkaran berjari-jari satu satuan mengeliligi titik tersebut. Harga anomali residu dititik tersebut adalah selisih harga regional dengan anomali Bouguer di titik tersebut Metode Pollynomial Fitting Dalam metode polynomial fitting, anomali regional dianggap dapat digambarkan oleh suatu permukaan anomali dalam fungsi matematis. Permukaan tersebut diperoleh dengan meminimumkan selisih anomali Bouguer dengan anomali regional hasil perhitungan dengan cara kuadrat terkecil ( least square ). Fungsi matematis yang digunakan pada umumnya adalah polynomial orthogonal atau non orthogonal. 34

51 Secara umum permukaan anomali regional dapat dinyatakan dalam bentuk suatu polinomial berorde p sebagai berikut : Jika i menyatakan indeks data ( i = 1,2,3,...m ) maka selisih antara anomali Bouguer dan anomali regional hasil perhitungan menggunakan polinomial adalah : L (x i, y i ) = B (x i, y i ) - R (x i, y i ).. (2.37) Dimana : L (x i, y i ) R (x i, y i ) B (x i, y i ) = harga anomali residu = harga anomali regional = harga anomali Bouger Prinsip dasar dari metode kuadrat terkecil adalah meminimumkan jumlah kuadrat dari selisih tersebut. Metode ini, pada dasarnya merupakan suatu pendekatan matematis untuk menentukan orde optimum kuadrat terkecil dari komponen regionalnya, sehingga apabila dikurangkan dari data anomali medan gravitasi Bouger yang sudah berada pada bidang datar akan meminimasi distorsi pada komponen lokalnya. Orde polynomial Z (x i, y i ) yang lebih tinggi memungkinkan adanya bagian residual yang masuk ke dalam regional yang digambarkan. Ketika orde semakin tinggi, maka residual menjadi tajam dan lebih kecil (Nettleton, 1976). Orde yang lebih besar menegaskan noise dan error dalam data pengamatan, yang 35

52 memungkinkan adanya bagian residual yang tergambar pada regional. Sebaliknya orde polynomial yang apling rendah memungkinkan adanya bagian regional yang tergambar pada residual. Dalam penulisan skripsi ini, metode yang digunakan penulis untuk memisahkan anomali regional dan anomali lokal adalah Metode Analitik dengan cara Polynomoal Fitting. Cara lain untuk menentukan anomali sisa, dapat dilakukan dengan Metode Pollynomial Fitting dengan cara kuadrat terkecil (least-square). Permukaan dipandang sebagai regional gravity dan anomaly sisa adalah beda antara medan gravitasi dan peta aktual (nilai gravitasi pada bidang/ permukaan regional). Secara matematis, permukaan regional dinyatakan dalam bentuk : Z = Ax + By + C (2.38) Dan anomali sisa dihitung dengan : R = G Z = G (Ax + By + C) Dengan : R = anomali sisa G = Nilai gravitasi pengamatan Z = Anomali Regional 36

53 37

54 38

55 39

56 40

57 41

58 42

59 43

60 44

61 45

62 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Data penelitian ini merupakan data sekunder, yaitu data yang berupa nilai anomali Bougernya, dimana data tersebut telah dikoreksi dengan koreksi Drift, koreksi Pasang Surut, koreksi Lintang, koreksi Udara Bebas dan koreksi Medan. Data ini di ambil selama tiga hari pada tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah Karangsambung bagian Selatan. Daerah yang diamati berada pada koordinat 7.256º LS 7.546º LS dan º BT º BT. Pengolahan data dan interpretasi data sekunder ini dilakukan di Sub.Bidang Gravitasi dan Tanda Waktu Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Jl. Angkasa 1 No: 2, Kemayoran, Jakarta Pusat. Daerah penelitian ini meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Ada 97 titik pengamatan dalam pengukuran nilai gravitasi ini, dimana nilai densitas ratarata lingkungan yang telah di hitung menggunakan metode Nettleton sebesar 2.74 gr/cm 3. Dalam penentuan anomali residu (sisa) diperlukan data-data sebagai berikut : 1. Koordinat titik pengamatan (Bujur dan Lintang) 2. Elevasi / ketinggian tempat pengukuran (h) 3. Percepatan gravitasi observasi (g obs ) 37

63 (Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran) 3.2 Alat dan Software Komputer Pada pengolahan dari anomali Bouger Lengkap sampai perhitungan anomaly residu (sisa), penulis menggunakan beberapa software komputer, yaitu: 1. MS. Excel 2007 ; 2. Surfer 8.0 ; 3. SPSS 16 38

64 3.3. Tahapan Pengolahan Data Penelitian dilakukan secara bertahap dengan proses awal dilakukan pengumpulan terhadap data-data penunjang dalam penelitian. Setelah data terkumpul, tahap penelitian dilanjutkan dengan pengolahan data. Pengolahan data dilakukan dengan pengecekan ulang reduksi data gravitasi yang telah dihitung oleh peneliti terdahulu sampai diperoleh anomali bouguer. Data anomali Bouger dalam bentuk MS. Excel 2007 kemudian dibuat suatu konturnya menggunakan Surfer 8.0 sehingga kelihatan distribusi nilai anomali pada daerah pengamatan. Hal ini untuk membantu dalam interpretasi kualitatif. Pada penelitian ini data sekunder berupa nilai anomali Bouger dipisahkan antara anomali regional dan lokalnya. Anomali bouger merupakan superposisi dari anomali lokal dan regional, maka untuk mendapatkan anomali lokal yang merupakan anomali dari benda terkubur yang dicari, anomali bouger harus diolah untuk dipisahkan antara anomali lokal dan anomali regionalnya. Untuk memisahkan anomali lokal dan regional, penulis menggunakan metode Trend Surface Analysis (TSA). Hasil pemisahan anomali dengan metoda ini sangat bergantung pada pemilihan orde polinomial yang dipergunakan. Setelah mendapatkan nilai anomali regional dan lokal dari pemilihan orde polinomial yang tepat, kemudian di buat peta kontur dari masing-masing anomali. Hal tersebut berguna untuk mendukung interpretasi terhadap data yang digunakan. 39

65 Diagram Alir Penelitian Data Lapangan yang telah telah dikoreksi dengan koreksi pasut, koreksi drift, koreksi tinggi alat g observasi Koreksi g Normal Koreksi Udara Bebas Koreksi Bouger Anomali Bouger Lengkap Interpretasi Kualitatif Anomali Regional Anomali residu Analisis Kesimpulan Gambar 3.2 : Alur Pengolahan Data gravitasi 40

66 3.4 Metode Penelitian Untuk memenuhi tujuan dan menemukan solusi dari permasalahan, perhitungan gravitasi yang dilakukan menggunakan pendekatan hukum Newton tentang gravitasi dan persamaan bidang kecenderungan dihitung dengan menggunakan metode kuadrat terkecil (Least Square). Parameter-parameter yang mempengaruhi harga gaya berat tersebut dapat ditentukan dengan cara melakukan pengukuran koordinat, pengukuran ketinggian tempat, penentuan rapat massa batuan dan perhitungan koreksi medan (terrain correction). Setelah proses perhitungan selesai dilakukan, pembuatan peta kontur anomali bouger dan anomali residu dilakukan dengan menggunakan program Surfer 8.0. Salah satu metode analitik yang paling mudah untuk menentukan nilai anomali sisa adalah metode Pollynomial Fitting. Data hasil penelitian yang digunakan untuk menghitung, biasanya menggunakan persamaan Least Squares. Secara matematis dapat digambarkan bahwa bidang yang dinyatakan sebagai garis linier adalah perkiraan regional trend (anomali regional) dan anomali sisanya adalah perbedaan (selisih) antara nilai gravitasi di lapangan (gravity field) dengan nilai anomali regional (regional field). Dalam penerapannya, bidang yang dinyatakan secara matematis sebagai Polynomial 2 dimensi sangat tergantung pada permukaan struktur geologi suatu daerah yang kompleks. Jika suatu daerah memiliki struktur geologi yang cenderung datar/ simple, metode Polynomial Fitting yang digunakan adalah 41

67 Persamaan Orde Satu. Secara matematis rumusnya dapat dituliskan sebagai berikut : Z=Ax + By + C. (3.1) Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa penggunaan metode ini untuk struktur geologi suatu daerah yang cenderung datar. Maka untuk mendapatkan anomali residu, secara matematis persamaannya adalah : R = G Z = G (Ax + By +C ) (3.2) Dengan : R = Anomali Residu G = Nilai Gravitasi pengamatan Z = Anomali Regional Dengan menggunakan persamaan, diperlukan perhitungan anomali Konstanta A, B dan C. Untuk memudahkan dalam proses penentuan ketiga konstanta tersebut, penulis menggunakan fasilitas program SPSS 16. Dengan memasukan variabel Z sebagai variabel Dependent, serta variabel x dan y sebagai variabel Independent, sehingga dapat diperoleh nilai konstanta A,B,dan C. Kemudian dapat dibuat kontur dengan menggunakan fasilitas program surfer. Tahap pengolahan data dalam menetukan anomali residu (sisa), mengikuti langkah-langkah : 1. Menghitung nilai gravitasi normal (teoritis) menggunakan persamaan (2.16 ) 2. Menghitung nilai koreksi udara bebas menggunakan persamaan (2.32 ) 42

68 3. Untuk menghitung nilai koreksi bouger menggunakan persamaan (2.33), penulis menggunakan data pendekatan nilai rapat massa batuan yang didapatkan melalui Metode Nettleton yang telah di hitung oleh ITB. 4. Menghitung nilai anomali bouger menggunakan persamaan (2.35) 5. Menghitung nilai konstanta A, B, dan C dengan menggunakan program SPSS 6. Menghitung nialai anomali residu (sisa) di setiap titik pengamatan menggunakan persamaan (2.38) 7. Membuat peta kontur anomali bouger dan anomali sisa dengan menggunakan program surfer. 8. Menginterpretasi hasil peta kontur anomali residu (sisa) Untuk melihat hasil dari proses pengolahan data gravitasi sampai mendapatkan nilai anomali residu (sisa), dapat dilihat pada table (lampiran 1 ). Selanjutnya untuk melihat hasil kontur anomali bouger dan anomali residu dapat dilihat gambar (lampiran 2 dan 3). Metode yang digunakan cukup praktis dan sederhana, yaitu menggunakan metode Polynomial Fitting orde satu, serta dalam proses mendapatkan nilai konstanta A,B dan C menggunakan fasilitas program SPSS. Dengan adanya hasil akhir nilai konstanta A,B dan C dengan standar eror maka dapat diperoleh nilai Z hitung menggunakan rumus (2.38) dimana nilai A = , B = , C = , x dan y adalah bujur dan lintang titik pengamatan. Hal ini menghasilkan nilai anomali residu yang diperoleh dengan cara mengurangi nilai anomali bouger ( Z ) dengan Z hitung disetiap titik pengamatan. 43

69 3.5 Tahap Interpretasi Kualitatif Hasil pengolahan data gravitasi, baik dalam bentuk anomali Bouguer atau anomali sisa yang dihasilkan dari pemisahan anomali, akan dipresentasikan dalam bentuk peta anomali gravitasi. Selanjutnya, obyektif interpretasi data gravitasi yang dilakukan adalah untuk mendapatkan gambaran benda bawah permukaan penyebab anomali, baik secara 2 atau 3-dimensi yang tidak hanya mencerminkan efek gravitasi pengamatan, tetapai juga memenuhi pengamatan kondisi geologi ataupun pengamatan geofisika lainnya. Pada prinsipnya, interpretasi dapat dilakukan secara kualitatif atau secara kuantitatif. Interpretasi kualitatif dilakukan hanya dengan menilai seberapa banyak informasi bawah permukaan yang dapat ditafsirkan dengan melakukan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan gambaran bawah permukaan benda penyebab anomali. Data anomali gravitasi yang dipresentasikan dalam bentuk penampang ataupun dalam bentuk peta, dapat diinterpretasikan secara kualitatif dengan melihat bentuk penampang ataupun dengan melihat pola penyebaran garis-garis kontur anomali. Istilah yang dipakai dalam interpretasi kualitatif adalah diperkirakan, kelihatannya, kemungkinannya atau kata-kata lain yang mengandung ketidak-pastian, tetapi menjanjikan karena didukung oleh data. Interpretasi kualitatif dilakukan dengan mengamati data gravitasi berupa Anomali Bouguer. Anomali tersebut akan memberikan hasil secara global yang masih mempunyai anomali regional dan residual. Hasil interpretasi dapat menafsirkan pengaruh anomali terhadap bentuk benda, tetapi tidak sampai memperoleh 44

70 besaran matematisnya. Misal pada peta kontur anomali Bouguer diperoleh bentuk kontur tertutup maka dapat ditafsirkan sebagai struktur batuan berupa lipatan (sinklin atau antiklin). Dengan interpretasi ini dapat dilihat arah penyebaran anomali atau nilai anomali yang dihasilkan. Pada tahap interpretasi data ini meliputi interpretasi kualitatif. Untuk interpretasi kualitatif dapat kita tafsirkan dari nilai dan kontur anomali bouger lengkap. Pada tahap interpretasi selain melihat data nilai anomalinya, harus diperhatikan juga mengenai geologi daerah penelitian tersebut. Hal ini dimaksudkan untuk menguatkan pendugaan terhadap kondisi bawah permukaan daerah penelitian. Sehingga penafsiran model benda gravitasi sesuai dengan geologi daerah tersebut. 3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian Lokasi Daerah Penelitian Daerah penelitian berada di Desa Karangsambung Kabupaten Kebumen Jawa Tengah, berada pada koordinat 7.42º 7.60º LS dan º º BT. Kawasan ini terletak 19 km di sebelah Utara kota Kebumen. Daerah penelitian ini meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Kawasan ini merupakan kawasan geologi terlengkap di Indonesia, jenis batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorf dapat di jumpai di kawasan ini. Karangsambung mempunyai tiga tipe morfologi yaitu bentuk lahan bentukan asal proses struktural ( patahan / sesar dan lipatan ), bentuk lahan bentukan proses denudasional ( perbukitan sisa, terisolir ), dan bentuk lahan bentukan asal proses fluvial ( dataran banjir, daerah 45

71 pengendapan, poin bar, danau tapal kuda, gosong sungai ). Di daerah Karangsambung terdapat beberapa sesar, diantaranya terdapat di Kali Mandala yang merupakan salah satu anak sungai Kali Luk Ulo dan mengalir ke sungai Luk Ulo mengikuti zona sesar berarah Timurlaut-Baratdaya. Selain itu di daerah Bukit Sipako terdapat singkapan Blok Rijang-Batugamping Merah yang menunjukan kontak sesar dengan Fillit di bagian Selatan dengan Greywacke di bagian Utara Geologi Umum Daerah Penelitian Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Karangsambung mempunyai topografi miring hingga bergelombang mempunyai aliran permukaan yang sedang. Bagian utara kawasan geologi Karangsambung merupakan bagian dari Lajur Pegunungan Serayu Selatan. Pada umumnya daerah ini terdiri atas dataran rendah hingga perbukitan menggelombang dan perbukitan tak teratur yang mencapai ketinggian hingga 520 m. Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa rangkaian gunung teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan Perahu, tersusun oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang berumur Miosen awal ( 15 juta tahun ). Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa rangkaian gunung teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan Perahu, tersusun oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang berumur Miosen awal ( 15 juta tahun ). 46

72 Gambar 3.3 : Peta geologi daerah Karangsambung Di daerah Wagirsambeng yang terletak di puncak punggung Gunung Wagirsambeng, Bila pandangan diarahkan ke utara akan terlihat morfologi menawan dari batuan-batuan tectonic melange. Sedangkan jika pandangan diarahkan ke arah timur, maka akan terlihat morfologi berbentuk tapal kuda dari rangkaian Gunung Paras dan Gunung Prahu ( di bagian Utara ), Gunung Dliwang, Gunung Pagerori, Gunung Pranggong, dan Gunung Waturanda ( di bagian Selatan). Di tengah morfologi ini terlihat lembah dengan Kali Welaran yang merupakan lembah antiklin, sedangkan pada puncak Gunung Paras terlihat lipatan batuan sedimen cekung ke atas yang merupakan sinklin. Kenampakan morfologi semacam ini sering disebut sebagai morfologi amphiteater yang terjadi karena adanya proses pembalikan topografi di mana puncak lipatan sekarang berupa lembah, sedangkan lembah sinklin berubah menjadi puncak gunung. Sedangkan di Waturanda, menampakkan tebing lereng yang vertikal yang terdiri dari perselingan batu pasir dengan breksi. Pada bagian tengah batuan ini ditemukan sekitar 23 siklus sedimentasi dari total formasi Waturanda yang setebal meter. Secara umum stratigrafi Karangsambung meliputi: 1. Batuan Pra Tersier/Luk ulo Melange Kompleks Merupakan batuan tertua yang tersingkap di zone pegunungan serayu selatan yang berumur kapur tengah-paloecene ( Asikin,1974 ). Kelompok batuan ini disimpulkan sebagai kompleks melange yang terdiri dari graywacky, schist, 47

73 lava basalt ( pillow lava ), gabro, batugampingmerah, rijang, lempung hitam yang bersifat serpihan. Semuanya merupakan campuran yang bersifat Tektonik. 2. Formasi Karangsambung Merupakan kumpulan endapan olisthostrom, terjadi akibat pelongsoran karena gaya berat dibawah permukaan laut, melibatkan endapan sedimen yang belum mampat, berlangsung pada lereng parit dibawah pengaruh endapan turbidit. Merupakan sedimen Pond dan diendapkan diatas Bancuh Lukulo. Terdiri dari konglomerat polimik, lempung abu-abu, serpih dan beberapa lensa batugamping foraminifera besar. Hubungan tidak selaras dengan batuan Pra Tersier, berumur Eocene-Oligocene. Batu lempung merupakan masa dasar,berwarna kelabu sampai kelabu kehitaman. Dibeberapa tempat tampak bentuk longsoran atau perlapisan samarsamar sedimen turbidit tanpa cirri yang tegas. Bagian bawah batu lempung kelabu kehitaman, tidak berlapis dan mengandung bongkahan beraneka ragam. Dibagian tengah, batu lempung terabak kurang kuat,makin banyak perlapisan dan bersisipan batulanau atau batupasir. Bagian atas,perlapisan tampak jelas dan batu lempungnya tidak terabak. Bagian ini terdiri dari perselingan batulempeng,napal dan tuf,berlapis baik. 3. Formasi Totogan Litologi berupa breksi dengan komponen batulempung, batupasir, batugamping, napal dan tufa. Berumur Oligocene-Miocene awal dan diendapka selaras diatas Formasi Karangsambung. Harloff ( 1933 ) dan Tjia HD ( 1966 ) 48

74 menamakan sebagai Tufa Napalan I, sedangkan Suyanto & Roskamil ( 1974 ) menyebutnya dengan lempung breksi. Bagian bawah satuan terdiri dari campuran dan perulangan secara tidak teratur dari breksi, batu lempung tufan dan napal, gejala longsoran umum terdapat; lebih ke atas dicirikan oleh batupasir dan breksi dengan sebaran kepingan atau komponen yang searah dengan perlapisan. Bagian tengah dikuasai oleh breksi. Selain komponen batu lempung, batupasir,batugamping dan napal seperti di bagian bawah, juga terdapat konglomerat berkomponen batuan beku basal. Bagian atas terdiri dari perselingan batulempung, batupasir dan tuf. Dalam batulempung di jumpai kepingan batulempung ungu dan kuarsa. Warna lapukan biasanya putih kecokletan. Formasi Totogan merupakan endapan oilstrostom yang terjadi oleh longsoran akibat gaya berat. Pengendapannya di pengaruhi oleh pengangkatan dan pengikisan batuan sumbernya yang nisbi cepat. Formasi Totogan dapat disebandingkan dengan batuan sedimen berumur Eosen Miosen. 4. Formasi Waturanda Litologi berupa batupasir vulkanik dan breksi vulkanik yang berumur Miocene awal-miocene tengah, selaras diatas Formasi Totogan. Formasi ini mempunyai anggota Tuff, dimana Harloff ( 1933 ) menyebutnya sebagai Eerste Merger Tuff Horizon. Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna hitam kecokletan, pejal atau berlapis setebal cm, berbutir kasar dan kerikilan. Kompone 49

75 terdiri dari felspar, piroksen, lempung dan kepingan batuan, piroksen cukup menonjol. Dibagian lebih atas, breksi gunung api dengan sisipan batupasir wake, tuf gampingan dan batu lempung. Breksi berkomponen andesit dan basal. Komponen warna kelabu tersusun oleh plagioklas, horeenblenda dan mika. Satuan ini tersebar di bagian utara dan selalu membentuk morfologi tinggi, dengan puncaknya Gunung Watutumpang, Gunung Tugel, Gunung Paras,Gunung Prahu. 5. Formasi Penosogan Diendapkan selaras diatas Formasi Waturanda, litologi terdiri dari perselingan batupasir, batulempung, tufa, napal, kalkarenit. Berumur Miocene Awal-Miocene Tengah. Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna kelabu kecokletan, setempat gampingan, berbutir kasar sampai halus. Komponen terdiri dari kepingan batuan, feldspar, piroksen atau mineral dan kaca. Makin ke atas terdapat komponen batulempung, batupasir dan pecahan koral berukuran kerikil. Bagian tengah terdiri dari napal dan kalkarenit dengan sisipan tuf. Komponen kalkarenit pada umumnya berupa kepingan cangkang foraminifera dan koral, menyudut sampai membundar tangungterekat oleh kalsit. Dibagian ini masih terdapat sisipan batupasir kasar dan kerikilan; makin ke atas lapisannya berangsur menipis. 50

76 Bagian atas terdiri dari tuf kaca berselingan dengan napal tufan. Sisipan tipis kalkarenit banyak terdapat di bagian lebih ke atas. Formasi Penosongan dapat disebandingkan dengan batuan sedimen. 6. Formasi Halang Menindih selaras diatas Formasi Penosogan, Litologi terdiri dari perselingan batupasir, batulempung, napal, tufa dan sisipan breksi. Merupakan kumpulan sedimen turbidit bersifat distal sampai proksimal, pada bagian bawah dan tengah kipas bawah laut, berumur Miocene ahkir-pliocene. Bagian bawah terdiri dari batupasir gampingan dengan sisipan napal dan breksi. Batupasir, berwarna kelabu, kekuningan, kecokletan,padat,berlapis. Bagian tengah terdiri dari perselingan batupasir gampingan dan napal, dengan sisipan breksi, kalkarenit dan tuf. Bagian atas satuan dikuasai oleh batupasir gampingan, bersisipan tuf, batupasir breksian/ konglomeratan, batulanau dan napal. Formasi haling dapat disebandingkan dengan batuan sedimen bagian atas atau Formasi Sentolo. 7. Formasi Peniron Diendapkan selaras diatas Formasi Halang, litologi terdiri dari breksi polimik dengan komponen andesit, batulempung, batupasir dengan masa dasar batupasir sisipan tufa, batupasir, napal dan batulempung, berumur pliocene. Dibagian bawah, breksi berwarna kelabu tua kehitaman,padat,komponen umumnya terdiri dari andesit berukuran kerikil sampai berangkal, terpilah buruk, menyudut sampai menyudut tunggung. Lebih ke atas komponen breksi berkurang, 51

77 berukuran kerikil sampai bongkah. Bagian atas formasi ini disebandingkan dengan batuan gunung api. 8. Batuan Vulkanik Muda Tidak selaras dengan yang dibawahnya, Litologi terdiri dari breksi dengan sisipan batupasir tufan, dengan komponen andesit dan batupasir. Oleh karena itu para geolog menyebut lapangan geologi Karangsambung sebagai lapangan geologi terlengkap di dunia. Ia merupakan jejak-jejak tumbukan dua lempeng bumi yang terjadi 140 juta tahun-90 juta tahun. Ia juga merupakan pertemuan lempeng Asia dengan lempeng Hindia. Daerah Lok Ulo merupakan lapisan pratersier tertua yang umurnya diperkirakan sudah 140 juta tahun. 52

78 47

79 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Survey gravitasi pada dasarnya adalah untuk mencari variasi medan gravitasi dari satu titik ke titik lain di suatu tempat yang disebabkan oleh distribusi massa (struktur geologi) yang terdapat di bawah permukaan daerah penelitian. Akan tetapi medan gravitasi yang terukur oleh gravitymeter tidak hanya disebabkan oleh struktur-struktur geologi tetapi juga dipengaruhi oleh faktorfaktor non geologi. Adapun faktor-faktor non geologis yaitu bentuk topografi yang tidak teratur, waktu pengambilan data yang tidak serentak, perbedaan tinggi alat terhadap posisi titik-titik ukur yang berbeda-beda.oleh karena itu dalam pengolahan data medan gravitasi dilakukan reduksi terhadap faktor-faktor yang tidak berhubungan dengan struktur geologi penyebab anomali tersebut. Interpretasi gravitasi bertujuan untuk menentukan beberapa karakteristik anomali, lokasi dan bentuk struktur bawah permukaan yang menghasilkan gangguan gravitasi. Oleh karena itu data harus dianalisa dengan teknik interpretasi yang cocok. Untuk menghasilkan interpretasi yang baik juga diperlukan informasi lain selain data gravitasi, misalnya harga densitas dan kedalaman yang mungkin dari suatu target. Selain itu seiring pula diperlukan intuisi geologi dalam berbagai kasus. Lebih jauh, jika ada kontrol bebas seperti yang diperoleh dari data dengan metoda lain, juga akan sangat bermanfaat dalam menghasilkan suatu interpretasi yang memiliki validitas yang berguna. 53

80 Interpretasi kualitatif berdasarkan pada peta kontur anomali Bouguer, anomali regional dan anomali residu yang dibuat dengan menggunakan software surfer 8.0. Peta-peta kontur tersebut dibuat berdasarkan perhitungan dengan menggunakan metode polynomial fitting. Data yang dianalisis merupakan data sekunder dimana lokasi penelitiannya terletak antara 7.256º LS 7.546º LS dan º BT º BT. Selang pengukuran dari setiap titik baik dalam lintang maupun bujur tidak ditentukan besarnya, karena pada saat pengambilan data dengan menggunakan GPS (Global Positioning System) yang penentuan titik-titiknya dengan melihat posisi lintang dan bujur. Hal ini dapat dilihat dengan pembuatan grid titik titik pengambilan data dengan kontur topografi setiap titik di lokasi penelitian. 54

81 meter B U S T Gambar 4.1 : Peta Kontur Topografi dan Posisi titik-titik pengambilan data Daerah penelitian ini memiliki geologi yang sangat kompleks. Titik-titik penelitian terdistribusi tidak merata, sehingga nilai anomali bouger lengkapnya dibuat interpolasi dan ekstrapolasi menggunakan software Surfer 8.0. Kemudian 55

82 diperoleh kontur anomali pada daerah luasan ± 3.5 km 2. Gambar 4.2 memperlihatkan peta kontur anomali bouger lengkap dengan densitas 2.74 gr/cm 3 dimana kontur tersebut menghubungkan titik-titik dengan nilai anomali yang sama ( isogal ). Dari peta kontur tersebut dapat dilihat bahwa nilai anomali Bouger berada pada interval mgal mgal dengan arah TimurLaut-BaratDaya. Dimana nilainya meninggi dari arah TimurLaut ke BaratDaya. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan warna konturnya dimana merah agak putih merupakan nilai anomali bouger yang tinggi sedangkan warna merah memperlihatkan nilai anomali bouger yang rendah. Ada beberapa kontur kontur tertutup pada peta tersebut, terlebih di daerah BaratDaya dimana nilai anomali Bougernya cenderung naik, di perbatasan nilai anomali bouger besar dan kecil ( divisualisasikan dengan perbedaan warna ) ada pola kelurusan yang tegas di akhiri dengan kontur tertutup di setiap warnanya. Hal ini diperkirakan karena adanya endapan Tersier dengan rapat massa lebih rendah dari batuan Pra-Tersier.Peta kontur anomali Bouger ini memperlihatkan pola yang tidak beraturan, kondisi demikian mengindikasikan struktur geologi di daerah penyelidikan cukup kompleks. Untuk mendapatkan informasi Gayaberat yang berkaitan dengan target anomali residu (sisa), dilakukan pemisahan anomali Bouger dari kecenderungan regionalnya. Pemisahan dilakukan dengan cara mensubtraksi anomali Bouger dengan permukaan polinom yang dianggap mewakili kecenderungan permukaan regional. Untuk itu di coba metode Trend Surface Analysis (TSA). 56

83 mgal B U S T Gambar 4.2 : Kontur Anomali Bouger Dengan Interval 0.3 mgal 57

84 Kemudian nilai anomali regional dan anomali residu dibuat konturnya dengan Surfer 8.0. Kontur anomali Regional diperlihatkan pada gambar (4.3) Permukaan ini cenderung berarah BaratLaut Tenggara dengan nilai yang meninggi dari BaratDaya ke TimurLaut. Dilihat dari perbedaan warna konturnya dimana warna orange merupakan nilai anomali regional yang tinggi sedangkan warna orange keputih-putihan memperlihatkan nilai anomali bouger yang rendah, dengan interval 89.5 mgal 98.5 mgal. Hal ini mungkin disebabkan karena di daerah BaratDaya di dominasi oleh Formasi Komplek Lok Ulo yang merupakan batuan tertua yang berumur kapur tengah-paloecene dan terdapat batuan Gunung Api. Dibandingkan dengan daerah Tengah ke TimurLaut yang diisi oleh batuan konglomerat polimik, lempung abu-abu, serpih dan beberapa lensa batugamping yang merupakan endapan sedimen yang belum mampat dari Formasi Karangsambung. Sedangkan pada peta kontur anomali residu ( Gambar 4.4), memperlihatkan banyak terdapat kontur - kontur tertutup dengan nilai positif dan negatif yang saling berdekatan. Dilihat dari perbedaan warna konturnya dimana warna biru keputihan merupakan nilai anomali residu yang tinggi sedangkan warna biru memperlihatkan nilai anomali residu yang rendah, dengan interval -3.5 mgal 3 mgal. Dari perhitungan nilai anomali lokal yang berasal dari pengurangan anomali bouger dengan anomali regionalnya, terlihat bahwa nilai anomali lokal terkecil mgal dan terbesar mgal. Di tengah daerah penelitian terdapat nilai anomali positif dan negatif yang berdekatan dengan pola 58

85 kontur tertutup, hal ini menandakan adanya kenampakan benda anomali di bawah permukaan Ko ntu ran om ali Reg ion ald eng an Inte rva l0.5 mg al mgal B U S T Gambar 4.3 : Kontur Anomali Regional Dengan Interval 0.3 mgal 59

86 A B mgal E C D F G U B S T Gambar 4.4 : Kontur Anomali Residu (Sisa) Interval 0.5 mgal 60

87 Dari hasil gambar kontur anomali residu (sisa) yang di dapatkan, dilakukan tahap interpretasi kualitatif yaitu : 1. Pada daerah A dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 2. Pada daerah B dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 3. Pada daerah C dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih kecil dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 4. Pada daerah D dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih kecil dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 61

88 5. Pada daerah E dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 6. Pada daerah F dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. 7. Pada daerah G dengan koordinat LS dan BT, anomali residu yang dipeoleh yaitu sebesar mgal. Hal ini menandakan bahwa nilai densitas batuan ( ρ ) di daerah tersebut lebih kecil dibandingkan dengan nilai densitas batuan ( ρ ) lingkungan di daerah sekitar. Sinkron dengan peta kontur anomali residu, bahwa warna biru gelap menunjukan bahwa nilai densitas batuan (ρ) di daerah tersebut lebih kecil dibandingkan dengan nilai densitas batuan (ρ) lingkungan di daerah sekitar atau nilai anomali residu yang di dapat berharga negatif, sedangkan warna biru terang menunjukan bahwa nilai densitas batuan (ρ) di daerah tersebut lebih besar dibandingkan dengan nilai densitas batuan (ρ) lingkungan di daerah sekitar atau nilai anomali residu yang di dapat berharga positif. 62

89 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan interpretasi kualitatif yang dilakukan maka dapat di simpulkan bahwa : 1. Nilai Anomali Bouger daerah Karangsambung berada pada interval mgal sampai dengan mgal dengan arah TimurLaut-BaratDaya. Dimana nilainya meninggi dari arah TimurLaut ke BaratDaya, Peta kontur anomali Bouger nya memperlihatkan pola yang tidak beraturan, kondisi demikian mengindikasikan struktur geologi di daerah penyelidikan cukup kompleks 2. Dari perhitungan nilai anomali lokal yang berasal dari pengurangan anomali bouger dengan anomali regionalnya, terlihat bahwa nilai anomali lokal terkecil mgal dan terbesar mgal. 5.2 Saran 1. Daerah Karangsambung merupakan kawasan geologi yang kompleks, sehingga penelitian bisa dikembangkan dengan tujuan mencari mineral dan barang tambang yang lainnya dan menginterpretasikannya secara kuantitatif. 2. Untuk mendapatkan hasil interpretasi yang baik seharusnya disediakan peta geologi yang lengkap dengan harga gid petanya. 63

90 DAFTAR PUSTAKA [1] Baldi,P.,dan Unguendoly M.,1978, Inversion of Gravity Profiles by Polynomial Method,Geophysical Prospecting. [2] Grant, F.S,, and West, G.F,, Interpretation Theory in Applied Geophysics, Mc Graw Hill, New York; [3] Hasria,2002. Simulasi Pemisahan Anomali Lokal dan Regional Pada Data Anomali Medan Gravitasi Dengan Metode Pendekatan Polinomial Dan Metode Kontinuasi Ke Atas [Thesis]. Program Studi Fisika, FMIPA,UGM. Yogyakarta. [4] Hartono,2002. Interpretasi Anomali Medan Gravitasi Regional dan Residual Studi Kasus Gunung Api Batur, Bali [Thesis],UGM. Yogyakarta. [5] Jatnika,Jajat,2009. Interpretasi Model Sesar Daerah Karangsambung Menggunakan Data Gravitasi [Skripsi]. FST Uin Syarif Hidayatullah, Jakarta. [6] Kibrani SB, Dr, 2001, Panduan Workshop Eksplorasi Geofisik;Teori dan Aplikasi Metoda Gravitasi, Laboratorium Geofisika, Fakultas MIPA, Universitas Gajah Mada (UGM), Yogyakarta. [7] Maison, Estimasi Penyebaran Intrusi Batuan Beku di Parangtritis berdasarkan Analisa Anomali Medan Gravitasi, Teknik Geologi, UGM. Yogyakarta. [8] Pratisto, Arif Masalah Statistik dan Rancangan Percobaaan dengan SPSS. Gramedia.Jakarta. 64

91 [9] Riyadi Mochammad, 1991, Penafsiran Metode Kedepan Menggunakan Prinsip Bouger Slab Model Benda 2½ Dimensi Pada Data Gravitasi Daerah Pemali Bangka. [Skripsi]. Jakarta: Universitas Indonesia, Fakultas MIPA. [10] Suminar, Wulan,2009, Interpretasi Data Gravitasi untuk Menentukan Struktur Cekungan Bawah Permukaan di Daerah Tambi Janjang (Kabupaten Blora Jawa Tengah), Skripsi Sarjana FST, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta. [11] Sunardi.1993 Penentuan Rapat Massa Dari Data Gravitasi Untuk Daerah Kepulauan Banggai Dengan Metode Nettleton. Tugas Akhir DIII. AMG. Jakarta. [12] Suswandi, Iwan,2002. Analisis Data Anomali Medan Gravitasi Lokal untuk Menafsirkan Bentuk Struktur Batuan Beku di Daerah Parangtritis. [Thesis]. Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta. [13] Syukron, Ade,2009. Interpretasi Data Gravitasi Menggunakan Pemodelan Dua Dimensi (2-D) Pada Daerah Kuwu Kradenan (Grobogan Jawa Tengah), Skripsi Sarjana FST, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta. [14] Wahyudi, Penyelidikan Gaya Berat pada Gunung Merapi [Thesis]. Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta. [15] Wahr John. Geodesy and Gravity. Deprt.Of Physics University of Colorado. Samizadat Press;

92 LAMPIRAN I DATA GRAVITASI DAERAH KARANGSAMBUNG Z hitung Anomali Sisa Waktu Stasiun Waktu Waktu G obs Bujur Lintang Ketinggian g lintang FAC BC AB (Z) (jam) (menit) (m) (mgal) (m) (mgal) (mgal) (mgal) (mgal) Jumat BG-1 8: Juni2008 G-1.1 9: G-1.2 9: G-1.3 9: G-1.4 9: G-1.5 9: G-1.6 9: G-1.7 9: G-1.8 9: G : G : G : G : G : G : G : G : G : G :

93 G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : BG-1 17: Sabtu, BG-2 8: Juni2008 G-2.1 8: G-2.2 9: G-2.3 9: G-2.4 9: G-2.5 9: G-2.6 9: G-2.7 9: G-2.8 9: G : G : G : G :

94 G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G :

95 BG-2 15: Minggu, BG-3 8: Juni2008 G-3.1 8: G-3.2 8: G-3.3 8: G-3.4 9: G-3.5 9: G-3.6 0: G-3.7 9: G-3.8 9: G-3.9 9: G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G : G :

96 G : G : BG-3 11:

97 LAMPIRAN 2 Peta Geografis Karangsambung 71

98 LAMPIRAN 3 Peta Geologi Daerah Karangsambung Ket : Tmp : Formasi Penosongan Tmw : Formasi Waturanda Tmwt : Anggota Tuf Formasi Waturanda Tmpb : Anggota Breksi Formasi Halang 72

99 73

100 LAMPIRAN 4 Peta Anomali Bouger Daerah Karangsambung Ket Di daerah anomali ini terdapat beberapa anomali rendah setempat debandingkan dengan daerah sekitarnya. Hal ini diperkirakan karena adanya endapan Tersier dengan rapat massa lebih rendah dari batuan Pra-Tersier. Misalnya dibagian tengah sebelah utara Anomali menurun dari 90 mgal sampai 49.7 mgal yang ditempati oleh endapan Miosen kemudian di sebelah selatan terdapat anomali rendah mencapai 84 mgal memanjang timurlaut barat daya. 74

101 Lampiran 5 Menjalankan Software Surfer 8 Berikut ini adalah langkah-langkah cara memperoleh nilai anomali bouger, anomali regional dan anomali residu dengan menggunakan dua buah software yaitu Software Surfer 8 dan Ms. Office Excel. Adapun langkahnya sebagai berikut: 1. Sebelum menjalankan surfer 8, hendaknya kita menyimpan data berupa harga X dan juga Y serta Anomali Bouguer (AB), Anomali regional dan Anomali Residu dalam setiap kolom di file Office Excel (.xls). A untuk X, B untuk Y dan C untuk AB. Berikut adalah tampilan awal Surfer 8 dalam OS Ms. Windows. 75

102 2. Proses peng-grid-an langsung di lakukan untuk memperoleh nilai X, Y, dan AB dalam bentuk file DAT (.dat) 76

103 a. Kemudian membuka file (.xls) yang tadi disimpan. b. Pada kolom Output Grid File, kita mengklik gambar folder. 77

104 3. Sampai akhirnya pada langkah pembuatan peta kontur anomali bouger,anomali regional dan anomali residu a. Click Map>>Contour Map>> New Contour Map. 78