BAB III PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN SIFAT FISIS LUMPUR SIDOARJO. (a)

Transkripsi

1 81 BAB III PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN SIFAT FISIS LUMPUR SIDOARJO 3.1 Lokasi Pengambilan Sample (a) (b) (c) Gambar 3.1 Lokasi pengambilan sampel (a) Peta pulau jawa yang menunjukkan lokasi semburan lumpur di Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo (b) Image satelite seluruh wilayah semburan Lusi yang diambil setelah 100 hari semburan dimulai (c) Image satelite hanya untuk daerah semburan utama (Richard J.Davies, Richard E.Swarbrick, and Mud Huuse, 2006).

2 3.2 Pengukuran Sifat Elastis Lumpur Pengukuran sifat elastis lumpur dilakukan dengan menggunakan temperatur dan tekanan overburden yang konstan, yaitu pada temperatur 40 Celcius dan tekanan OB 260 Bar. Lumpur yang diukur sifat elastisnya dalam keadaan tersaturasi oleh brine dan diberi tekanan pori (pore pressure) yang bervariasi, mulai dari 23,5 Bar sampai 230,4 Bar. Untuk mengetahui sifat elastis lumpur tersebut, parameter utama yang harus diukur adalah nilai kelajuan gelombang-s dan gelombang-p yang melalui sampel yang kita ukur pada keadaan PP tertentu. Setelah itu kita masukkan nilai Vp dan Vs yang kita peroleh ke dalam persamaan-persamaan konstanta elastis. No. OB PP Temp (deg C) Vp -P (m/s) Vs -S (m/s) Density r (g/cc) poisson ratio (n) Lame connstant (l) kg/m^3 (m/s)^2 Share Modulus (µ) kg/m^3 (m/s)^2 Bulk Modulus (K) g/cc (m/s)^2 AI SI MR (mr) LR (lr) ,5 40, , ,592042, , , , , , ,9 40, , ,150342, , , , , , ,3 40, , ,297122, , , , , , ,6 40, , ,133582, , , , , ,640, , ,681282, , , , , , ,740, , ,681282, , , , , , ,540, , ,681282, , , , , , ,440, , ,105432, , , , , , ,340, , ,105432, , , , , , ,540, , ,109912, , , , , , ,440, , ,138862, , , , , , Tabel 2. Nilai konstanta elastis terhadap perubahan tekanan pori (pore pressure) (WISFIR laboratory research report, 2007). 82

3 Berdasarkan tabel diatas, kita dapat membuat kurva poisson s ratio terhadap perubahan tekanan pori. Kurva Poisson's Ratio Vs PP Poisson's ratio 0,404 0,403 0,402 0,401 0,4 0,399 0,398 0, Pore Pressure (Bar) Gambar 3.2 Kurva Poisson s ratio terhadap Pore Pressure (Bar) pada suhu 40 Celcius dan tekanan Overburden 260 Bar (WISFIR laboratory research report, 2007) Berdasarkan kurva di atas, nilai Poisson s Ratio pada temperatur 40 Celcius dan tekanan overburden 260 Bar berkisar antara 0,397 hingga 0,403. Tetapi nilai Poisson s Ratio banyak didominasi pada rentang nilai di atas 0,401. Hal ini menggambarkan bahwa lumpur tersebut lunak, dan mendekati fluid. 83

4 3.3 Pengukuran Viskositas Lumpur Pengukuran Viskositas Lumpur Keadaan Original Pengukuran sifat viskositas lumpur dilakukan langsung di tepi tanggul. Lumpur yang diukur viskositasnya memiliki temperatur 90 C. Metoda yang digunakan dalam menentukan viskositas lumpur adalah dengan mencatat waktu tempuh yang dibutuhkan bola besi untuk menempuh panjang lintasan tertentu di dalam lumpur. Dengan metoda ini kita diharapkan dapat mengetahui nilai kelajuan terminalnya. Dengan memasukkan kelajuan terminal yang diperoleh, jari-jari bola, massa bola, dan percepatan gravitasi ke dalam hukum Stokes, maka kita dapat peroleh nilai viskositas lumpur tersebut. Persamaan yang digunakan untuk menghitung viskositas adalah m. g η = (3.1) 6. π. r. v No t (detik) S(meter) V(meter/detik) massa bola (Kg) jari-jari bola (meter) phi g (meter/s2) Viskositas (Kg/ms) 1 0,326 0,4 1, ,0953 0,0143 3,14 9,8 2, ,253 0,4 1, ,0953 0,0143 3,14 9,8 2, ,319 0,4 1, ,0953 0,0143 3,14 9,8 2, ,381 0,4 1, ,0953 0,0143 3,14 9,8 3, ,28 0,4 1, ,0953 0,0143 3,14 9,8 2, Tabel 3. Nilai viskositas lumpur untuk lima kali pengukuran selang waktu jatuhnya bola besi di dalam lumpur keadaan original (WISFIR laboratory research report, 2007). Vikositas rata-ratanya adalah 2, Kg/ms 84

5 3.3.2 Pengukuran Viskositas Lumpur Keadaan Air Bebasnya dihilangkan Metoda yang dilakukan untuk pengukuran viskositas lumpur keadaan air bebasnya dihilangkan sama dengan pengukuran viskositas lumpur keadaan original, hanya sampel lumpur yang diukur terlebih dahulu didiamkan selama 10 hari, sehingga lumpur mengendap dan air bebasnya terpisah dari material lumpur. Setelah didiamkan selama 10 hari, volume air bebas yang terukur adalah 1750 ml dari volume total lumpur sebelum didiamkan, yaitu 9000 ml. No t (detik) S(meter) V(meter/detik) massa bola (Kg) jari-jari bola (meter) phi g (meter/s2) Viskositas (Kg/ms) 1 1,37 0,4 0, ,0953 0,0143 3,14 9,8 11, ,44 0,4 0, ,0953 0,0143 3,14 9,8 12, ,38 0,4 0, ,0953 0,0143 3,14 9,8 11, ,34 0,4 0, ,0953 0,0143 3,14 9,8 11, ,47 0,4 0, ,0953 0,0143 3,14 9,8 12, Tabel 4. Nilai viskositas lumpur untuk lima kali pengukuran selang waktu jatuhnya bola besi di dalam lumpur keadaan air bebasnya dihilangkan (WISFIR laboratory research report, 2007). Vikositas rata-ratanya adalah 12, Kg/ms. Nilai viskositas lumpur ratarata pada keadaan air bebasnya dihilangkan lebih tinggi bila dibandingkan dengan lumpur pada keadaan original. 85

6 3.4 Pengukuran Resistivitas Lumpur Pengukuran Resistivitas Lumpur Keadaan Original Lumpur yang diukur resistivitasnya memiliki temperatur 22 Celcius. Metoda yang digunakan adalah dengan memasukkan lumpur ke dalam soil box resistivity, kemudian pada kedua sisi soil box resistivity yang telah diisi lumpur dialiri arus konstan. Pada kedua sisi yang sama kita catat nilai beda potensialnya. Dengan membagi nilai beda potensial dengan arus dan konstanta geometris, maka kita akan dapatkan nilai resistivitas dari lumpur tersebut. Konstanta geometris adalah besaran yang bergantung pada dimensi objek yang kita ukur resistivitasnya, dalam hal ini adalah lumpur yang berada di dalam wadah. Hal tersebut sesuai dengan apa yang diungkapkan oleh Hukum Ohm yang secara matematis dapat kita tuliskan sebagai berikut. Va ρ = (3.2) I. K a No Va (mv) Ia (ma) Ra (Ohm) K (m-1) Rho (Ohm.m) 1 66,75 3,3 20, ,5 0, ,75 3,3 20, ,5 0, ,05 3,3 20, ,5 0, , ,35 62,5 0, ,75 3,3 20, ,5 0, , ,35 62,5 0, ,05 3,3 20, ,5 0, ,75 3,3 20, ,5 0, ,75 3,3 20, ,5 0,

7 Tabel 5. Nilai resistivitas lumpur keadaan original untuk sembilan kali pengukuran nilai tegangan dan arus semu (WISFIR laboratory research report, 2007). Nilai resistivitas rata-ratanya adalah 0, Ohm.m Pengukuran Resistivitas Lumpur Keadaan Air Bebasnya dihilangkan Metoda yang dilakukan untuk pengukuran resistivitas lumpur keadaan air bebasnya dihilangkan sama dengan pengukuran resistivitas lumpur keadaan original, hanya sampel lumpur yang diukur terlebih dahulu didiamkan selama 10 hari, sehingga lumpur mengendap dan air bebasnya terpisah dari material lumpur. Data dari pengukuran tersebut dapat kita lihat seperti berikut ini. No Va (mv) Ia (ma) Ra (Ohm) K (m-1) Rho (Ohm.m) 1 71,32 3,3 21, ,5 0, ,68 3,3 23, ,5 0, ,1 3 29, ,5 0, ,96 3,3 28, ,5 0, ,43 3,3 28, ,5 0, ,12 3,3 23, ,5 0, ,5 3 25, ,5 0, ,19 3,3 26, ,5 0, ,4 3,3 28, ,5 0, Tabel 6. Nilai resistivitas lumpur keadaan air bebasnya dihilangkan untuk sembilan kali pengukuran nilai tegangan dan arus semu (WISFIR laboratory research report, 2007). 87

8 Nilai resistivitas rata-ratanya adalah 0, Ohm.m. Nilai resistivitas ratarata lumpur pada keadaan original lebih kecil dari pada nilai resistivitas rata-rata lumpur pada keadaan air bebasnya dihilangkan. Hal ini disebabkan karena air bebas yang terkandung pada lumpur membuat lumpur menjadi lebih konduktif. 88

9 3.5 Pengukuran Difraksi Sinar X Grafik yang Dihasilkan X-Ray Difractometer Grafik di bawah ini adalah grafik yang menunjukkan hubungan intensitas gelombang/sinar X (counts) terhadap posisi sudut (2θ) dari sampel lumpur. Posisi sudut ini adalah besaran yang menentukan beda fasa antara sinar X yang dipantulkan oleh permukaan atom di dalam kristal. Jika beda fasa yang dimiliki antara sinar X yang satu dengan yang lainnya adalah kelipatan bilangan bulat panjang gelombang sinar X yang digunakan, maka interferensi yang terjadi adalah interferensi konstruktif (intensitas maksimum). Sebaliknya, jika beda fasa yang dimiliki antara sinar X yang satu dengan yang lainnya adalah setengah dari panjang gelombangnya, maka interferensi yang terjadi adalah interferensi destruktif (intensitas minimum). C ounts M I [Å]; Clinochlore 1MIa [Å]; Dickite [Å]; Clinochlore 1MIa [Å]; Analcime [Å]; Clinochlore 1MIa; Dickite [Å]; Clinochlore 1MIa; Dickite; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime; Quartz [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime [Å]; Albite, calcian, ordered; Clinochlore 1MIa; Dickite; Analcime P o sitio n [ 2Theta ] Gambar 3.3 Grafik intensitas sinar X (counts) terhadap posisi sudut (2θ) (WISFIR laboratory research report, 2007). 89

10 3.5.2 Pengukuran Posisi Sudut dan Lebar Sudut untuk Interferensi Maksimum Berdasarkan grafik intensitas terhadap posisi sudut, maka kita dapat menentukan beberapa posisi sudut yang menghasilkan interferensi maksimum. Tabel di bawah ini menunjukkan posisi sudut pada saat terjadi interferensi yang menghasilkan intensitas maksimum dan lebar sudut pada saat terjadi interferensi yang menghasilkan intensitas setengah dari intensitas maksimum (FWHM). Selain menunjukkan posisi sudut dan lebar sudut, grafik di bawah ini juga menunjukkan hasil perhitungan nilai d-spacing (jarak antara permukaan atom di dalam kisi kristal yang berfungsi sebagai reflektor sinar X) Pos. [ 2Th.] Height [cts] FWHM [ 2Th.] d-spacing [Å] Rel. Int. [%] Tip width [ 2Th.]

11 Tabel 7. Nilai posisi sudut (sudut hamburan) ( 2Th) yang menghasilkan intensitas maksimum (interferensi maksimum) (cts), dan jarak antar atom dalam kristal (Amstrong) (WISFIR laboratory research report, 2007) Kandungan Mineral pada Sampel yang Teridentifikasi Berdasarkan data difraksi sinar X di atas, maka kita dapat mengetahui jenis matirks mineral yang terkandung di dalam sample tersebut. Hal tersebut dapat kita lihat pada tabel di bawah ini. Compound Name Albite, calcian, ordered Clinochlore 1MIa Aluminium tetrahydroxodisilicate formamide (dickite) Analcime Quartz Chemical Formula ( Na, Ca ) ( Si, Al )4 O8 Mg2.5 Fe1.65 Al1.5 Si2.2 Al1.8 O10 ( O H )8 Al2 Si2 O5 ( O H )4 ( H C O N H2 ) Na15.76 Al15.26 Si32.74 O96 ( H2 O )16 Si O2 Tabel 8. Kandungan mineral yang terindentifikasi dari uji difraksi sinar-x (WISFIR laboratory research report, 2007). 91

12 3.6 Scanning Electron Microscope Image yang Dihasilkan SEM Scanning electron microscope adalah sebuah tipe mikroskop electron yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan image dengan resolusi tinggi dari sebuah permukaan sampel. Image yang dihasilkan oleh SEM memiliki karakteristik tampilan 3 dimensi dan berguna untuk menentukan struktur sampel. Di bawah ini adalah image sampel hasil SEM. Gambar 3.4 Hasil image dari SEM dengan perbesaran 2000 kali (WISFIR laboratory research report, 2007). 92

13 3.6.2 Kandungan Mineral pada Sampel yang Teridentifikasi Berdasarkan image hasil SEM di atas, maka dapat pula kita mengetahui jenis mineral yang terkandung dari kurva intensitas (counts) hasil dari difraksi elektron untuk setiap potensial pemercepat elektron. Gambar 3.5 Kurva intensitas elektron terhadap potensial pemercepat (WISFIR laboratory research report, 2007). Elemen KeV Compound O Al K 1,486 Al2O3 (Alumunium Oksida) Si K 1,739 SiO3 (Ion Silikat) S K 2,307 SO3 (Sulfur Trioksida) Fe K 6,398 FeO (Besi II Oksida) Tabel 9. Kandungan mineral yang terindentifikasi dari uji SEM (WISFIR laboratory research report, 2007). 93