BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Airtanah merupakan salah satu sumberdaya alam yang melimpah keberadaannya di muka bumi ini. Jumlah airtanah yang melimpah itu bahkan mencapai 95 % dari air yang ada di bumi (Morris dkk, 2003). Kuantitas dan kualitas airnya yang baik menjadikan airtanah sebagai pilihan pertama untuk bahan baku kebutuhan sehari-hari. Airtanah sendiri berada pada suatu wadah yang sering disebut dengan akuifer. Namun sebaran airtanah dan akuifer di bumi khususnya antar satuan bentuklahan belum tentu memiliki kondisi yang sama. Oleh karena itu, harus di pahami bagaimana hubungan antara keberadaan berbagai bentuklahan yang ada di permukaan bumi terhadap akuifer dan airtanah. Penelitian dilakukan di wilayah kepesisiran Keburuhan Kabupaten Purworejo. Kepesisiran Keburuhan merupakan kesatuan sistem marine deposition coast hasil endapan material laut, yang mana daerah ini membentuk variasi gisik dan Beting Gisik. Variasi tersebut muncul akibat penurunan muka air laut pada masa lampau yang meninggalkan endapan material laut berupa Beting Gisik pada Dataran Alluvial (Verstappen, 2013). Dinamika pesisir yang intensif hingga saat ini, membentuk banyak bentuklahan baru. Adapun hasil bentuklahan yang saat ini dapat kita jumpai di daerah penelitian adalah seperti gisik, Beting Gisik, Swale, dan Dataran Alluvium Kepesisiran (coastal alluvium plain). Menurut Santosa (2010) terdapat 4 (empat) aspek utama penyusun bentuklahan, yaitu : morfologi, struktur, proses, dan litologi (batuan). Sementara itu, Todd (1980) menyebutkan bahwa struktur batuan akan berpengaruh terhadap ketebalan akuifer dan tipe akuifer. Dengan demikian, dapat kita ketahui bahwa antara bentuklahan dan litologi penyusunnya memiliki hubungan dengan akuifer yang merupakan wadah tertampungnya airtanah. 1

2 Airtanah yang terdapat di bawah permukaan tanah letaknya berada pada suatu sistem akuifer. Akuifer adalah Formasi batuan yang dapat menyimpan air kemudian dapat dialirkan pula (Purnama, 2010). Masingmasing akuifer sendiri memiliki kemampuan menampung airtanah yang berbeda jika Formasi batuan penyusun akuifer juga berbeda. Menurut Todd (1980) Formasi batuan seperti granit tidak dapat menyimpan dan melalukan air, batuan lempung dapat menyimpan tetapi tidak dapat meloloskan air dalam jumlah yang berarti, sedangkan batuan seperti pasir dan kerikil dapat menyimpan dan melalukan air. Santosa (2000) menyebutkan bahwa genesis dan karakteristik batuan penyusun suatu daerah berpengaruh terhadap proses pembentukan akuifer dan jenis akuifer yang terbentuk. Penurunan muka air laut akibat dinamika pesisir yang terjadi di masa lampau tidak hanya meninggalkan material endapan berupa pasir dan lumpur saja. Kemungkinan lain berupa tertinggalnya air laut dan terjebak di daratan kepesisiran juga sangat mungkin terjadi. Air laut yang tertinggal di daratan lalu terjebak pada suatu cekungan dan membentuk jebakan air asin disebut dengan connate water (Purnama, 2010). Teori mengenai connate water juga diperkuat oleh Todd (1980) yang menyebutkan bahwa connate water merupakan air yang berasal dari laut atau air dengan kandungan mineral yang tinggi dan sudah lepas kontak dengan atmosfer pada beberapa periode geologi. Sementara itu, Hugget (2003) menyebutkan bahwa yang dimaksud connate water adalah meteoric water (air hasil presipitasi, siklus atmosfer, dan hidrosfer) yang terjebak diantara ruang pori batuan sedimen pada masa pengendapan dan lepas kontak dengan atmosfer selama jutaan tahun. Akan tetapi, Formasi batuan penyusun akuiferlah yang menentukan bisa tidaknya air tersimpan di dalam tanah (Todd, 1980). Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa material seperti pasir dan kerikil dapat menyimpan dan melalukan airtanah, lempung dapat menyimpan namun tidak dapat meloloskan air dalam jumlah yang berarti, sementara granit tidak dapat menyimpan dan melalukan air. 2

3 Berdasarkan konsep diatas, maka dapat disimpulkan bahwa jika terdapat material akuifer berupa lempung dan granit sejak zaman dulu hingga sekarang, maka kemungkinan besar material ini dapat menahan air namun tidak dapat meloloskan air yang kemudian akan membentuk jebakan air, baik itu jebakan airtanah tawar (groundwater) ataupun air asin (connate water). Penurunan muka air laut pada masa lampau semakin memperbesar kemungkinan adanya air laut yang masih tertinggal di daratan. Jebakan air asin yang kemungkinan terdapat di area pemukiman warga bisa menjadi masalah untuk masyarakat sekitar. Hal ini dikarenakan masyarakat sekitar yang mengandalkan airtanah untuk kebutuhan sehari-hari sering mengeluh karena pada musim musim tertentu airnya menjadi lebih asin. Adanya fenomena-fenomena inilah yang menarik perhatian untuk meneliti lebih lanjut, terkait distribusi material penyusun akuifer pada bentuklahan tersebut. Penelitian yang akan dilakukan menggunakan pendekatan bentuklahan untuk membantu mendeskripsikan dan menganalisa fenomena yang terjadi di daerah kepesisiran. Pendekatan ini digunakan karena objek kajian utama penelitian adalah sekumpulan bentuklahan. Bentuklahanbentuklahan ini yang akan menjadi penentuan pengambilan sampel melalui pengukuran lapangan untuk mengetahui kondisi material penyusun akuifernya. Harapannya dengan pendekatan ini dapat digambarkan sebaran material batuan penyusun akuifer. Selanjutnya bisa diketahui pula adanya hubungan perubahan tiap bentuklahan dengan batuan penyusun akuifernya. Untuk melihat material penyusun akuifer dapat digunakan model hidrostratigrafi. Menurut Santosa (2000) hidrostratigrafi adalah model yang dapat menunjukkan stratum geologis penyusun akuifer dan karakteristik airtanah. Seiring perkembangan zaman yang semakin maju, kini banyak ditemukan metode-metode untuk memantau identifikasi akuifer di lapangan. Salah satu metode yang banyak dikembangkan untuk keperluan identifikasi akuifer di lapangan adalah metode geolistrik. Penggunaan geolistrik diyakini 3

4 mampu menggambarkan kondisi akuifer di lapangan karena mampu mengidentifikasi sebaran material yang ada di bawah permukaan bumi sevara vertikal. Menurut Purnama (2010) geolistrik dapat digunakan untuk mengidentifikasi perbedaan tahanan jenis batuan khususnya akuifer di lapangan. Sementara itu, Santosa (2000) mengatakan bahwa uji geolistrik merupakan suatu cara penelitian dari permukaan tanah untuk mengetahui lapisan-lapisan batuan atau material penyusun akuifer. Menurut Todd (1980) nilai hambatan jenis tiap batuan bervariasi dan bergantung pada beberapa aspek seperti jenis dan komposisi material, kemampatan batuan, ukuran dan bentuk pori, kandungan air, serta suhu material. Dengan demikian, salah satu keuntungan mengetahui nilai hambatan jenis material adalah untuk membedakan material-material batuan penyusun akuifer. 1.2 Rumusan Masalah Daerah kepesisiran Keburuhan memiliki berbagai macam variasi bentuklahan. Dinamika pesisir dengan penurunan muka air laut yang terjadi dahulu kala memang meninggalkan bekas pada saat ini berupa Beting Gisik (Verstappen, 2013). Hingga saat ini bentuklahan yang dapat dijumpai di daerah kepesisiran Keburuhan mencakup gisik, Beting Gisik, Swale, dan Dataran Alluvium Kepesisiran. Dataran Alluvium Kepesisiran yang terdapat di lokasi kajian sebagian besar digunakan sebagai pemukiman penduduk dan lahan bercocok tanam. Berbagai macam bentuklahan di daerah penelitian tersusun oleh Formasi batuan tertentu. Sesuai dengan yang telah disebutkan oleh Santosa (2010), bahwa terdapat 4 (empat) aspek utama penyusun bentuklahan, salah satunya adalah litologi (batuan). Karakteristik litologi (batuan) erat kaitannya dengan Formasi batuan di suatu daerah. Beberapa Formasi batuan memiliki sifat dapat menampung dan meloloskan air yang kemudian berfungsi sebagai akuifer (Todd, 1980). Akan tetapi, belum dapat diketahui dengan pasti distribusi material penyusun akuifer yang terdapat di daerah penelitian. 4

5 Berdasarkan sejarah geomorfologi daerah penelitian maka dapat dimungkinkan juga adanya jebakan air asin yang terjebak. Fenomena ini tentunya menjadi salah satu masalah yang perlu di perhitungkan. Akan tetapi, distribusi material penyusun akuifer atau Formasi batuan pada bentuklahan-bentuklahan ini belum dapat dipetakan dengan detil. Dengan demikian kita belum bisa mengetahui titik-titik potensial terkait keberadaan airtanah yang bisa digunakan oleh masyarakat sekitar. Oleh karena itu, penelitian ini secara garis besar mengidentifikasi karakteristik akuifer dengan memantau sebaran/susunan material batuan penyusun akuifer di bawah permukaan tanah (hidrostratigrafi). Berdasarkan masalah diatas maka terdapat hubungan antara variasi bentuklahan dan Formasi batuan penyusun akuifer, sehingga pertanyaan yang muncul pada penelitian ini yang akan diungkap adalah Bagaimana karakteristik akuifer pada suatu bentuklahan di wilayah kepesisiran keburuhan. Dengan mempertimbangkan masalah yang ada maka yang akan dijadikan judul penelitian adalah HIDROSTRATIGRAFI AKUIFER DENGAN METODE GEOLISTRIK DI SEBAGIAN WILAYAH KEPESISIRAN KEBURUHAN, KABUPATEN PURWOREJO. 1.3 Tujuan dan Sasaran Penelitian Mengetahui hidrostratigrafi akuifer di wilayah Kepesisiran Keburuhan. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah : a. Memberikan informasi potensi airtanah melalui distribusi material batuan penyusun akuifer b. Memberikan informasi keterkaitan antara bentuklahan wilayah kepesisiran dan sistem akuifernya c. Menjadi sumber informasi dalam mengelola airtanah di wilayah kepesisiran d. Menjadi acuan bagi penelitian-penelitian selanjutnya 5

6 1.5 Tinjauan Pustaka Airtanah dan Aquifer Airtanah adalah air yang menempati rongga-rongga dalam lapisan geologi (Santosa, 2000). Keberadaan airtanah dalam lapisan geologi sendiri berbeda-beda kondisinya. Menurut Driscoll (1987) secara umum fenomena keberadaan airtanah dibagi dalam dua tipe, yaitu air pada vadose zone dan air pada phreatic zone. Pada vadose zone, dibagi menjadi tiga tipe air : air tanah (soil water), intermediate vadose water, dan air kapiler. Pada zona jenuh air (phreatic zone) terdapat airtanah (groundwater) (Gambar 1.1). Sementara itu, menurut (Davis dan De Wiest, 1966 dalam Kodoatie, 2012; Santosa, 2010) yang dimaksudkan sebagai airtanah adalah air yang berada pada zona jenuh yang masuk ke dalam sumur, baik dalam keadaan bebas (unconfined) maupun tertekan (confined). Definisi akuifer ialah suatu lapisan, formasi, atau kelompok formasi satuan geologi yang permeable baik yang terkonsolidasi (lempung) maupun yang tidak terkonsolidasi (pasir). lapisan, formasi atau kelompok formasi satuan geologi yang dimaksud adalah yang memiliki kondisi jenuh air dan mempunyai suatu besaran konduktivitas hidraulik (K) (Kodoatie, 1996 dalam Kodoatie, 2012). Sementara itu, menurut (Todd, 1980) yang dimaksud dengan akuifer adalah Formasi batuan yang dapat menyimpan dan melalukan air dalam jumlah yang cukup. Akuifer yang baik adalah akuifer yang memiliki struktur batuan berupa pasir dan kerikil, karena dapat menyimpan dan melalukan air (Todd, 1980). Akuifer merupakan media tempat penyimpanan airtanah. Bouwer (1978) dalam bukunya menyebutkan ada dua macam akuifer yaitu akuifer bebas (unconfined) dan tertekan (confined), akuifer bebas adalah akuifer yang kondisinya mirip seperti danau bawah tanah dengan material berporus. Lapisan akuifer ini tidak dibatasi oleh pembatas berupa lempung atau material pembatas lainnya yang kedap air dibagian atas akuifer (Todd, 1980). Batasan dari akuifer bebas dapat ditunjukkan dengan adanya garis khayal pembatas yang disebut dengan water table (Gambar 1.2). 6

7 Sumber: Todd (1980) Gambar 1. 1 Sketsa sebaran airtanah di bawah permukaan tanah Sumber: Todd (1980) Gambar 1. 2 Model sistem akuifer bebas dan akuifer tertekan Water table merupakan bidang di mana tekanan airtanah sama dengan tekanan atmosfer (Bouwer, 1978). Naik turun water table dalam media penyimpanan akuifer sangat bergantung dan mengikuti perubahan volume air itu sendiri. Jika volume bertambah maka water table bisa naik dan begitupula sebaliknya (Todd, 1980). Kemudian Bouwer (1978) juga menjelaskan bahwa yang dimaksud dengan akuifer tertekan adalah suatu lapisan akuifer yang terjepit diantara dua lapisan material. Adapun material 7

8 yang dimaksud dapat berupa material pasir yang berada diantara dua lapisan lempung, atau batu pasir yang berada diantara dua batuan gamping yang solid. Lapisan pembatas yang memiliki sifat impermeabilitas tinggi dan tidak dapat meloloskan air disebut juga dengan lapisan aquiclude, contohnya adalah batuan dengan struktur seperti granit (Todd, 1980). Selanjutnya (Bouwer, 1978; Todd, 1980) menambahkan, lapisan yang memiliki sifat impermeabilitas tinggi namun masih dapat meloloskan air disebut juga dengan istilah aquitard, contohnya adalah batuan dengan struktur seperti lempung. Selain akuifer tertekan dan akuifer bebas, terdapat tipe akuifer lainnya seperti akuifer semi tertekan dan akuifer melayang. Menurut Todd (1980) yang dimaksud dengan akuifer semi tertekan adalah airtanah yang dibatasi lapisan kedap (aquiclude) dibagian bawah dan lapisan agak kedap dibagian atas (aquitard), sedangkan yang dimaksud akuifer melayang adalah airtanah yang melayang terdapat pada zona tidak jenuh air Geomorfologi Dalam melakukan penelitian terkait airtanah, perlu dilakukan pendekatan geomorfologi untuk membantu mendeskripsikan dan memudahkan identifikasi airtanah. Airtanah yang akan diidentifikasi berada pada beberapa bentuklahan, sehingga perlu menggunakan pendekatan geomorfologi. Geomorfologi adalah ilmu yang menyelidiki tentang bentuklahan dan proses-prosesnya (Hugget, 2003). Sumber lain menyebutkan bahwa geomorfologi merupakan suatu ilmu tentang bentuklahan yang membentuk permukaan bumi, baik di darat dan di permukaaan laut, serta mempelajari genesa dan perkembangannya (Verstappen, 1983). Sementara itu yang dimaksud dengan bentuklahan sendiri adalah bentukan alam di permukaan bumi khususnya di daratan, yang terjadi karena proses proses geomorfik tertentu dan melalui serangkaian evolusi tertentu, yang kemudian dapat dibedakan berdasarkan skalanya (Suharini & Palangan, 2014). Menurut Santosa (2010) bentuklahan adalah konfigurasi permukaan bumi yang mempunyai relief khas, karena 8

9 pengaruh kuat dari struktur kulit bumi, dan bekerjanya proses alam pada batuan penyusunnya di dalam ruang dan waktu tertentu, dimana terdapat 4 aspek utama penyusun bentuklahan yaitu : morfologi, struktur, proses, dan litologi. Selanjutnya disebutkan pula bahwa aspek-aspek penting penyusun satuan bentuklahan secara parsial akan berpengaruh terhadap karakteristik airtanah. Bentuklahan memiliki ciri yang berbeda dengan sifat fisik yang berbeda pula tergantung pada asal mula pembentukannya. Hal ini sesuai dengan yang disampaikan oleh Sunarto dkk (2014), bahwa bentuklahan adalah kenampakan permukaan bumi yang terbentuk akibat proses geomorfologi yang mengenai suatu permukaan bumi dan menghasilkan suatu bentukan tertentu dengan karakteristik tertentu. Bentuklahan sendiri memiliki hubungan yang erat dengan sifat-sifat fisik. Menurut Suharini & Palangan (2014) keterkaitan bentuklahan dan sifat-sifat fisik mencakup pada keterkaitan geologi, stratigrafi, litologi, iklim, biosfer, dan relief serta menentukan keberadaan tanah yang ada diatas permukaannya. Terbentuknya airtanah sendiri bergantung pada kondisi akuifer yang di susun atas Formasi geologi (Todd, 1980). Aspek-aspek penting yang termasuk dalam kajian airtanah adalah kondisi geologi (struktur, stratigrafi, dan litologi), kondisi geomorfologi (morfologi, morfoproses, morfostruktur, morfogenesis dan morfoaransemen), siklus hidrologi yang berpengaruh terhadap perputaran dan perubahan air di bumi, dan mekanika fluida yang berkaitan dengan pergerakan airtanah dalam berbagai Formasi geologi (Santosa, 2000). Kondisi geomorfologi suatu daerah akan sangat menentukan stratigrafi akuifer, keterdapatan dan karakteristik airtanahnya. Genesis dan dinamika proses geomorfologi merupakan faktor penting yang mempengaruhi pembentukan sistem dan stratigrafi akuifer (hidrostratigrafi) (Santosa, 2010). Yang dimaksud hidrostratigrafi sendiri adalah suatu model yang menggambarkan stratum geologis penyusun akuifer yang di dalamnya juga berisi informasi mengenai karakteristik airtanah (Santosa, 2000). 9

10 Menurut Santosa (2010) studi geomorfologi berkaitan dengan aspek lingkungan yakni terapan geomorfologi untuk kajian airtanah. Pendekatan geomorfologi yang dapat digunakan untuk evaluasi airtanah adalah pendekatan hidrogeomorfologi yang mempertimbangkan aspek morfologi dan litologi (Fisk, 1951; Freers, 1970; dalam Verstappen, 1983). Satuan hidrogeomorfologi merupakan satuan bentuklahan yang mencirikan secara spesifik karakteristik airtanah yang ada di dalamnya (Sutikno, 1992 dalam Santosa, 2010). Satuan analisis terkecil dalam penyusunan satuan hidrogeomorfologi adalah bentuklahan (Santosa, 2010). Bentuklahan yang umumnya dijumpai didaerah kepesisiran salah satunya adalah bentuklahan asal proses marin. Zona kepesisiran adalah batas antara onshore dan offshore dimana ke arah daratnya dibatasi beberapa ratus meter hingga tebing, atau beberapa ratus meter hingga ditemukan gumuk pasir yang luas, atau hingga menuju batas pasang surut air laut (Gambar 1.3). Sedangkan batas lautnya mencapai beberapa kilometer hingga continental shelf (Davidson & Arnott, 2010). Ada beberapa bentuklahan yang dapat kita jumpai di daerah marine deposition coast (pesisir endapan marin). Marin atau yang dikenal dengan bentuklahan asal proses marin adalah bentuklahan yang terbentuk dari hasil proses aktivitas gelombang laut (Totok dkk, 2005). Sedangkan yang dimaksud marine deposition coast adalah pesisir yang terbentuk hasil endapan proses marin seperti adanya beach ridge, barrier beaches, lagoon dan salt marsh (Sheppard, 1963 dalam Davidson & Arnott, 2010). 10

11 Sumber: Davidson & Arnott (2010) Gambar 1. 3 Zonasi Kepesisiran yang ditunjukkan melalui visualisasi berupa sketsa Salah satu bentuklahan yang dapat dijumpai di daerah kepesisiran adalah gisik (beach). Yang dimaksud dengan gisik adalah bentanglahan yang masih dipengaruhi pasang terendah dan tertinggi air laut, yang merupakan akumulasi pasir pantai (Totok dkk, 2005). Gisik merupakan bentukan di daerah kepesisiran yang terbentuk oleh pengendapan material dari laut atau darat akibat berkurangnya kekuatan gelombang atau arus laut (Sunarto dkk, 2014). Gisik merupakan hamparan material pasir lepas di sepanjang pantai (Santosa, 2010). Material ini terendapkan karena aktivitas gelombang laut, material ini juga dapat terendapkan di zona kepesisiran dalam bentuk dan lokasi yang berbeda-beda sehingga dikenal dengan istilah yang berbedabeda (Sunarto dkk, 2014). Selain gisik dapat pula dijumpai bentuklahan lain yakni seperti Beting Gisik (beach ridges). Menurut (Hugget, 2003) Beting Gisik merupakan pasir yang tertumpuk ke atas akibat aktivitas gelombang dengan ketinggian dapat mencapai beberapa meter, lebar kira-kira 10 meter dan panjang kiloan meter yang terdiri dari Beting Gisik- Beting Gisik kecil dan ada Swale diantaranya. Sumber lain menyebutkan bahwa Beting Gisik adalah gisik yang menyerupai punggungan dan terendapkan di daratan dengan arah sejajar garis pantai (Sunarto dkk, 2014). Beting Gisik merupakan perkembangan dari gisik yang biasanya telah banyak 11

12 dimanfaatkan untuk lahan-lahan permukiman atau pertanian dan tidak terpengaruh lagi oleh aktivitas pasang surut tetapi proses pembentukannya merupakan kerjasama antara aktivitas marin dengan aliran sungai (fluvial), biasanya tersusun oleh endapan pasir dan lempung (Totok dkk, 2005). Beting Gisik mempunyai topografi yang berombak, relief teratur, dan didominasi oleh material pasir dengan ukuran lebih halus dibanding pada satuan gisik muda, yang bercampur dengan sedikit debu dan lempung pada bagian atas (Santosa, 2010). Bentuklahan selanjutnya yang dapat kita jumpai pada umumnya di daerah kepesisiran adalah Swale. Swale merupakan morfologi berupa ledokan yang terdapat di antara dua Beting Gisik atau di antara dua gumuk pasir (sand dune) tersusun oleh material pasir dan biasanya digunakan untuk lahan pertanian kering atau kawasan wisata (Santosa, 2010; Totok dkk, 2005). Pada dasar Swale, biasanya dijumpai akumulasi material yang lebih halus seperti lempung dan debu, sehingga Swale dapat juga berperan sebagai cekungan drainase (Santosa, 2010). Sementara itu, adapula satuan bentuklahan Dataran Alluvium Kepesisiran (coastal alluvial plain) yang dapat ditemukan di daerah marine deposition coast. Yang dimaksud dengan Dataran Alluvium Kepesisiran (coastal alluvial plain) adalah bentanglahan dataran yang terbentuk sebagai akibat dari perkembangan pantai yang telah lanjut dan bergeser ke arah darat, yang sekarang telah tertutup oleh materialmaterial hasil sedimentasi proses fluvio-marine, tersusun oleh material alluvial (pasir berlempung) yang relatif subur, dan banyak digunakan untuk kawasan pertanian irigasi dan permukiman (Totok dkk, 2005) Geolistrik Terdapat beberapa cara untuk mengidentifikasi distribusi airtanah pada sistem akuifer salah satunya dengan menggunakan teknik geolistrik. Geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan airtanah dengan prinsip perbedaan nilai tahanan jenis material batuan akuifer penyusunnya (Lowrie, 2007). Kirsch (2009) 12

13 menyebutkan bahwa metode geolistrik diaplikasikan untuk memetakan resistivitas struktur bawah tanah. Untuk mengetahui perubahan nilai tahanan jenis antar lapisan diperlukan arus tinggi listrik Direct Current (DC) dengan tegangan tinggi yang dihantarkan ke dalam tanah (Broto & Afifah, 2008). Resistivitas (Ω-m) batuan yang diperoleh dari pengukuran lapangan adalah hal yang istimewa bagi kalangan peneliti dalam bidang hidrogeologi. Dengan mengetahui nilai resistivitas (Ω-m) batuan maka sama saja dengan mengetahui material penyusun suatu sistem akuifer di bawah tanah. Oleh karena itu, geolistrik sangat berguna untuk membedakan antara soft-rock sandy dan material lempung, antara hard-rock porous/fracture aquifers dan low permeable claystones dan batuan napal, antara water-bearing fractured rock dan solid host rock (Kirsch, 2009). Besarnya nilai resistivitas tidak dapat diukur secara pasti untuk masing masing jenis material. Menurut (Todd, 1980) resistivitas Formasi batuan memiliki skala yang luas yang bergantung pada material, densitas, porositas, ukuran dan bentuk pori, keberadaan dan kualitas air serta temperatur. Selanjutnya (Todd, 1980) menambahkan pula bahwa tidak ada batas pasti untuk nilai resistivitas variasi batuan. Seperti contoh batuan beku dan metamorf memiliki nilai diantara ohm-m, batuan sedimen dan batuan lepas memiliki nilai antara ohm-m. Menurut (Sporry, 2004) batuan biasanya memiliki resistivitas yang lebih tinggi karena batuan terdiri dari gumpalan mineral yang resisten seperti mineral Feldspar, Kuarsa, Kalsit dan Dolomit. Akan tetapi ada beberapa mineral yang memiliki kemampuan untuk menghantarkan listrik dengan baik (konduktif) seperti mineral lempung, magnetite, hematite, grapite, pyrite, pyrotite dan mineral sulphidic. Resistivitas batuan dikontrol oleh dua komponen yaitu partikel yang solid dan pengisi ruang antara pori. Pori yang terisi air memiliki nilai resistivitas yang rendah begitu sebaliknya. Sementara (Lowrie, 2007) menambahkan bahwa konduktivitas batuan juga dipengaruhi oleh mineral terlarut dan kandungan garam di dalamnya. 13

14 Metode yang digunakan dalam pengukuran geolistrik ada bermacam macam. Seiring perkembangan zaman metode metode tersebut terus di kembangkan untuk mencapai tujuan tujuan tertentu dalam memenuhi kebutuhan penelitian. Salah satu metode yang sudah umum digunakan adalah Vertikal Electrical Sounding (VES). Menurut (Kirsch, 2009), VES adalah metode yang digunakan untuk melihat perlapisan struktur bawah permukaan bumi seperti batuan sedimen, lapisan akuifer, lapisan batuan beku dan batas pelapukan batuan beku tersebut. Selanjutnya (Kirsch, 2009) menambahkan bahwa hasil yang diperoleh dari survey VES menghasilkan kenampakan berupa jumlah lapisan, ketebalan lapisan dan menunjukkan nilai resistivitas material tersebut. Prinsip seperti refleksi seismik dengan resolusi tinggi pada VES kini berkembang dengan sangat pesat karena mampu memberikan informasi secara detil dan terperinci (Overmeeren & Ritsema, 1988). Nilai resistivitas batuan yang direkam di dapat dari arus listrik yang mengalir pada elektroda yang kemudian memberikan informasi nilai resistivitas pada resistivity meter. Akan tetapi metode VES ini merupakan teknik pengukuran yang dilakukan untuk mendapatkan data titik berupa informasi vertikal perlapisan batuan. Oleh karena itu, data yang diperoleh adalah data resistivitas yang berubah sesuai dengan kedalamannya dan tidak dapat menunjukkan arah (Loke, 2000). Resistivitas (Ω-m) batuan diukur dengan cara mengirimkan arus listrik ke dalam tanah. Hasil beda potensial (Voltage) didapat dari dua buah elektroda yang ditancapkan di tanah dan disetrum dari permukaan tanah (Bear & Cheng, 2010). Konfigurasi geolistrik yang digunakan adalah konfigurasi schlumberger. Metode schlumberger merupakan metode yang digunakan untuk tujuan sounding dengan jangkauan kabel yang semakin panjang maka semakin dalam jangkauannya (Wijaya, 2014). Semakin panjang jarak antar elektroda AB (elektroda arus), akan menyebabkan aliran arus listrik menembus lapisan batuan lebih dalam (Broto & Afifah, 2008). Sementara itu jarak elektroda MN (elektroda potensial) lebih pendek daripada elektroda AB (Gambar 1.4). Pada prakteknya yang membatasi titik 14

15 observasi hanyalah jarak elektroda pada kabel (Overmeeren & Ritsema, 1988). Metode Geolistrik lebih efektif jika digunakan untuk investigasi pada kedalaman kurang dari 1000 atau 1500 kaki, sehingga teknik geolistrik ini jarang digunakan untuk ekplorasi minyak (Broto & Afifah, 2008). Akan tetapi teknik geolistrik ini baik digunakan untuk identifikasi teknik sipil seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoir air dan ekplorasi panas bumi hingga kedalaman tertentu (Overmeeren & Ritsema, 1988; Broto & Afifah, 2008). Sumber: Reynolds (1998) Gambar 1. 4 Susunan elektroda yang di pasang pada permukaan tanah Untuk mendapatkan nilai resistivitas yang diukur menggunakan geolistrik, maka harus dilakukan perhitungan dengan pendekatan hukum fisika. Hukum Ohm dalam fisika menyatakan bahwa arus listrik yang mengalir di dalam konduktor sebanding dengan tegangan yang melewatinya (Milsom, 2003). Selanjutnya hubungan tersebut dapat dituliskan ke dalam rumus sebagai berikut (Kirsch, 2009) : ρa = K. V/I (1.1) dik : ρa = Resitivitas (Ω-m) K = Geometric Factor (meter) 15

16 V I = Beda Potensial = Arus Akan tetapi untuk mendapatkan rumus di atas diperlukan perhitungan terlebih dahulu. Menurut (Telford dkk, 2004) ketika arus listrik di alirkan pada suatu medium maka akan membentuk suatu hubungan seperti berikut: I V Ρ = A L dengan, R = ρl/a (1.2) R = Tahanan yang diukur (Ω) ρ = Resistivitas medium (Ωm) L = Panjang medium (m) A = Luas penampang medium (m 2 ) Sementara Hukum Ohm menyebutkan bahwa : R = V / I (1.3) Berdasarkan persamaan (1.2) dan (1.3) maka di peroleh hubungan sebagai berikut: 16

17 ρ = ( V/I)(A/L) dengan, V = V1 V2 = Beda Potensial (Volt) I = Kuat arus (Amphere) Arus (I) yang dialirkan ke dalam tanah bersifat radial (jari-jari), sementara tegangan (V) membentuk lingkaran yang berlapis lapis (hemispherical shell, 2πr 2 )(Gambar 1.5). Sumber: Todd (1980) Gambar 1. 5 Arus dan tegangan yang dipancarkan dari permukaan bumi 17

18 dv dr Sumber: Reynolds (1998) Gambar 1. 6 Bentuk setengah bola equipotensial, dan keberadaan nilai dr dan dv. Garis potensial yang berlapis-lapis disebut dengan garis equipotensial, besarnya tegangan diantara dua garis equipotensial disebut dengan -dv sedangkan jarak antara dua garis equipotensial disebut dengan dr. Nilai negatif pada dv dipengaruhi oleh arah aliran arus (Gambar 1.6). Arus yang mengalir akan melewati suatu garis equipotensial. Nilai arus yang digunakan adalah nilai current density (J) yang diperoleh dari nilai arus yang dikirimkan (I) di bagi dengan area yang terdistribusi (2πr 2 ). Semakin jauh dari sumber arus, maka current density akan semakin kecil nilainya. Selanjutnya hubungan di atas di tulis dalam rumus : dv dr = ρ. J = ρ I 2πr2 (1.4) Sementara nilai V yang di hitung dari jarak r disebut Vr dengan rumus : 18

19 Vr = dv = ρ I 2πr2 dr = ρi 2π 1 r (1.5) Jika rangkaian elektroda geolistrik yang tersusun pada permukaan seperti Gambar 1.7. Maka dapat dihitung nilai V diantara dua elektroda dengan rumus sebagai berikut : Gambar 1. 7 Rangkaian elektroda geolistrik yang tersusun Besarnya potensial pada elektroda M dan N adalah : VM = ρi [ 1 1 ρi ], VN = [ 1 1 ] (1.6) 2π AM MB 2π AN NB Oleh karena itu, besarnya beda tegangan antara M dan N adalah : VMN = VM VN = ρi {[ 1 1 ] [ 1 1 ]} (1.7) 2π AM MB AN NB Dengan menyusun persamaan diatas maka muncul lah rumus ρ, yakni : ρ = (2π VMN / I) {[ 1 AM 1 MB ] [ 1 AN 1 NB ]} -1 (1.8) yang dimaksud dengan nilai geometri faktor (K) yakni : K = 2π {[ 1 AM 1 MB ] [ 1 AN 1 NB ]} -1 (1.9) Dengan demikian maka di dapatkan lah rumus resistivitas: 19

20 ρa = K (VMN/I) (1.20) Nilai resistivitas yang di dapatkan saat hasil pengukuran dilapangan sebenarnya merupakan nilai resistivitas semu (apparent resistivity) dan bukan hasil sebenarnya (true resistivity). Untuk mendapatkan nilai resistivitas sebenarnya perlu di lakukan inversi yang dilakukan pada masingmasing software. 1.6 Penelitian Sebelumnya Penelitian yang mengangkat tema airtanah dengan pengukuran geolistrik sudah banyak dilakukan. Penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan adalah penelitian menggunakan geolistrik metode Electrical Resistivity Tomography (ERT). Metode ini merupakan pengembangan dari metode VES yang sudah sering dilakukan. Metode ERT sering juga disebut dengan VES yang kontinu. Metode ERT digunakan untuk menganalisis karakteristik akuifer pada bentuklahan Dataran Fluviomarin dan Gumuk Pasir di parangtritis (Pambudi, 2011). Penelitian tersebut menggunakan konfigursi wenner-schlumberger. Konfigurasi yang digunakan dipilih karena konfigurasi ini dianggap mampu merepresentasikan data secara vertikal dan horisontal. Adapun hasil dari penelitian ini adalah berupa model 3D stratigrafi akuifer pada bentuklahan Dataran Fluviomarin dan Gumuk Pasir. Model 3D stratigrafi akuifer tersebut menunjukkan karakteristik dan sistem akuifer pada bentuklahan Gumuk Pasir dan Dataran Fluviomarin. Penelitian lainnya yang menggunakan metode ERT adalah penelitian yang di lakukan oleh (Wibowo, 2011). Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan jenis lapisan stratigrafi bagian atas. Adapun hasil yang diperoleh dalam penelitian ini adalah pseudosection resistivitas ERT serta penampang 2D dan 3D stratigrafi akuifer bagian atas. Sesuai judul penelitiannya, konfigurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi dipole-dipole. Penelitian ini mampu memetakan stratigrafi akuifer untuk mengidentifikasi keberadaan airtanah payau. Kemampuan 20

21 ERT ini pun kemudian teruji untuk mengidentifikasi posisi kedalaman dan ketebalan akuifer berair payau. Selain penelitian mengenai stratigrafi akuifer yang menggunakan metode ERT, masih sering pula digunakan metode VES sebagai media penelusuran airtanah. Penelitian yang dilakukan oleh (Santosa, 2000) lebih menekankan pada penelusuran tipe airtanah dengan model hidrostratigrafi dan hidrokimia. Untuk model hidrostratigrafi yang dibuat dalam penelitian tersebut menggunakan geolistrik metode VES yang hasilnya dibuat kedalam model cross section. Selain pendugaan geolistrik dalam penelitian tersebut juga mengukur kedalaman muka airtanah, kedalaman sumur, dan pengukuran DHL untuk melengkapi model hidrostratigrafi dan hidrokimia. Hasil dari hidrostratigrafi ini didapatkan susunan atau struktur material secara vertikal, baik kedalaman maupun ketebalan setiap perlapisan. Sementara itu penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh (Santosa, 2010), membuat model hidrostratigrafi dan hidrogeokimia di berbagai bentuklahan di wilayah kepesisiran. Bentuklahan tersebut mencakup bentuklahan asal proses fluviomarin, serta bentuklahan asal proses marin dan eolin. Penelitian ini juga menggunakan geolistrik metode VES untuk membantu membuat model hidrostratigrafi. Untuk model hidrogeokimia dalam penelitian ini menggunakan metode Square Piper Diagram, yang membandingkan persentase konsentrasi kation dan anion. Dalam penelitian ini didapatkan hubungan antara genesis bentuklahan dan hidrostratigrafi akuifer dan evolusi airtanah bebas. Penelitian lainnya juga dilakukan oleh (Ritz & Bellion, 1988). Penelitian ini menggunakan geolistrik untuk identifikasi struktur geologi. Akan tetapi, identifikasi tersebut tidak sepenuhnya mengandalkan pengukuran geolistrik namun dibantu juga dengan data bor. Selanjutnya (Rao dkk, 2005) melakukan penelitian serupa yang menggabungkan metode geolistrik dan data bor untuk analisis struktur geologi. Dalam penelitiannya ini dapat diketahui bahwa geolisktrik mampu merepresentasikan struktur bawah permukaan bumi dengan baik dan sesuai dengan hasil data bor. 21

22 Selanjutnya beberapa penelitian sebelumnya dirangkum dan dapat dilihat pada Tabel

23 Tabel 1. 1 Perbandingan penelitian-penelitian sebelumnya dengan penelitian yang akan dilakukan Judul Tujuan Metode Hasil Pambudi (2011) Studi Akuifer Pada Bentuklahan Untuk menganalisis Menggunakan metode geolistrik a. Model 3D stratigrafi Dataran Fluviomarin dan karakteristik akuifer pada ERT konfigurasi Wenner- akuifer pada bentuklahan Gumuk Pasir di Desa bentuklahan Dataran Schlumberger Dataran Fluviomarin dan Parangtritis Kec. Kretek, Bantul Fluviomarin dan gumuk pasir gumuk pasir menggunakan Metode menggunakan metode ERT b. Tipe akuifer di berbagai Geolistrik Electricity Resistivity bentuklahan Tomography Wibowo (2011) Identifikasi Stratigrafi Akuifer Menentukan jenis lapisan a. Pemetaan tinggi muka airtanah a. Resistivity pseudosection Berair Payau dengan Electrical stratigrafi bagian atas daerah (flownet) electrical tomography Resistivity Tomography (ERT) penelitian b. Pemetaan Daya Hantar Listrik b. penampang 2 dimensi dan Konfigurasi Dipole - Dipole (DHL) 3 dimensi stratigrafi Kec. Grogol Kabupaten c. Pengambilan sampel kualitas akuifer airtanah payau 23

24 Sukoharjo airtanah dan uji laboratorium c. Peta Isoconductivity d. Mapping nilai resistivitas d. Flownet statigrafi akuifer (Santosa, 2000) Model Hidrostratigrafi dan a. Mengetahui karakteristik a. Pengumpulan data hidrologi a. Model Hidrostratigrafi Hidrokimia untuk Penelusuran dan tipe akuifer melalui airtanah seperti Daya Hantar dan Hidrokimia sebagai Genesis dan Tipe Akuifer di penyusunan Listrik (DHL), kedalaman muka acuan penentuan Lembah Rawa Jombor hidrostratigrafi, dan airtanah, kedalaman sumur dan karakteristik airtanah, tipe Kecamatan Bayat Klaten mengetahui tipe hidrokimia sifat-sifat fisik airtanah dan asal-usul airtanah, dan airtanah di daerah b. Uji Geolistrik tipe akuifer penelitian b. Zonasi airtanah sebagai b. Mengetahui faktor-faktor sistem penyedia airtanah yang mempengaruhi variasi kondisi airtanah dan proses pembentukan (asal-usul) airtanah payau di daerah penelitian c. Menentukan lokasi dan 24

25 kedalaman sumur untuk memperoleh airtanah tawar kaitannya dengan sistem penyediaan air bersih untuk air minum penduduk di sekitar Rawa Jombor (Santosa, 2010) Kajian Evolusi Airtanah Bebas a. Mengkaji genesis a. Pendugaan geolistik yang a. Genesis bentuklahan Sebagai Bukti Kunci Prinsip bentuklahan dan dikorelasikan dengan data bor daerah penelitian Dasar Uniformitarianisme pengaruhnya terhadap (analisis hidrostratigrafi akuifer) mempengaruhi Dalam Geomorfologi di pembentukan sistem dan b. Pengumpulan sifat fisik airtanah pembentukan sistem dan Wilayah Kepesisiran Kabupaten pola akuifer bebas bebas metode Sguare Piper karakteristik akuifer, Kulonprogo berdasarkan rekonstruksi Diagram dan Stuyfzand (analisis tercermin dari model hidrostratigrafi akuifer di hidrogeokimia airtanah bebas) hidrostratigrafi akuifer daerah penelitian tiap bentuklahan b. Mengkaji evolusi airtanah b. Adanya hubungan antara bebas pada berbagai satuan genesis bentuklahan dan bentuklahan berdasarkan evolusi airtanah bebas analisis hidrogeokimia yang dapat diketahui lewat 25

26 sebagai geoindikator, dan variasi proses mengkaji faktor-faktor hidrogeokimia airtanah yang menyebabkan variasi bebas pada setiap satuan karakteristik airtanah bebas bentuklahan di daerah penelitian (Ritz & Bellion, 1988) Structure of The Southern Senegalo-Mauritanian Basin, West Africa, from Geoelectrical Studies Identifikasi Paleozoic Struktur Geologi pada Senegalo- Mauritanian a. Memetakan nilai resistivitas material dengan cara membuat cross-section menggunakan metode magnetotelluric. b. Menggunakan data bor untuk validasi hasil pendugaan geolistrik. Model 2D stratigrafi struktur geologi (Rao, Rao, & Venkateswarlu, 2005) Geoelectrical Investigations for Mengetahui struktur geologi Flyover Bridge Construction in daerah marine untuk Marine Environment of pembangunan Flyover Bridge Visakhapatnam: A Case Study Menggabungkan metode geolistrik dan data bor sebagai acuan utama a. Penampang melintang dari nilai Resistivity b. Penampang melintang dari data Borelog 26

27 Fitranatanegara, Sekarang Hidrostratigrafi Akuifer dengan Mengetahui distribusi vertikal Pendugaan geolistrik metode VES a. Cross-section metode Metode Geolistrik di Sebagian akuifer di daerah penelitian VES Wilayah Kepesisiran Keburuhan b. 2D hidrostratigrafi akuifer Kabupaten Purworejo 27

28 1.7 Kerangka Pemikiran Dinamika pesisir mempengaruhi terbentuknya bentukanlahan di daerah kepesisiran. Masing-masing bentuklahan memiliki karakteristik akuifer tertentu yang tersusun atas bermacam-macam material batuan seperti lempung, pasir, kerikil, batuan pasir, batuan lepas dan batuan solid lainnya. Material-material tersebut tersebar secara vertikal maupun horisontal. dan akan menentukan keberadaan airtanah dalam sistem akuifer. Identifikasi material akuifer dapat dilakukan dengan cara mengetahui hidrostratigrafi akuifernya. Hal ini sesuai dengan yang di sampaikan Santosa (2000), bahwa hidrostratigrafi adalah suatu model yang menggambarkan stratum geologis penyusun akuifer, yang di dalamnya juga berisi informasi mengenai karakteristik airtanah. Oleh karena itu, dengan model hidrostratigrafi ini di harapkan dapat terlihat susunan perlapisan di tiap bentuklahan. Metode yang digunakan untuk membuat model hidrostratigrafi akuifer dapat dilakukan dengan pendugaan geolistrik. Hasil yang diperoleh dari pengukuran geolistrik ini adalah data resistivitas material penyusun akuifer. Setiap benda yang ada di bumi ini memiliki nilai resistivitas masing-masing. Konsep ini pula yang digunakan dalam pendugaan geolistrik bahwa setiap material penyusun akuifer memiliki nilai resistivitas yang berbeda. Nilai resistivitas yang diperoleh dari hasil pengukuran geolistrik dapat dibuat kedalam model pseudosection 2 dimensi. Pseudosection resistivitas akuifer ini dapat digunakan untuk melihat sebaran material akuifer dengan mengkomparasikan tabel perbandingan material terhadap nilai resistivitasnya. Tabel tersebut merupakan tabel yang memuat informasi jenis material batuan dengan nilai resistivitasnya. Kemudian, dengan analisis hidrostratigrafi dapat di ketahui material penyusun akuifer-akuifernya. Selanjutnya diagram alir kerangka berpikir dapat dilihat pada Gambar

29 Gambar 1. 8 Diagram alir kerangka pikir 29