II. TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2. Haga Tahanan Jenis Teoi yang mendasai metode tahanan jenis atau metode geolistik adalah hukum Ohm [7] yang mempunyai pesamaan : V I = (2.) R Dengan V menyatakan tegangan (volt), I menyatakan aus (ampee) dan R menyatakan esistansi atau hambatan yang mempunyai satuan ohm. Aus listik yang mengali dalam lintasan yang tetutup dipengauhi oleh besa tegangannya. Hubungan antaa apat aus dan intensitas medan listik dalam suatu medium adalah bebanding luus dan secaa matematis dapat dinyatakan [8] : v v J = σ E (2.2) dengan : σ = = konduktivitas ρ Ωm E v = vekto medan listik atau gadien potenaial listik (Volt/m) J = vekto apat aus (ampee/m 2 ) Nilai esistivitas suatu medium dapat dituliskan sebagai : A ρ = = R (2.3) σ L Dengan R menyatakan esistansi (Ω), A luas penampang (m 2 ), L menyatakan panjang (m), dan ρ menyatakan esistivitas (Ωm) dai mateial yang akan diuku. 2.2 Metode Geolistik Tahanan Jenis Geolistik adalah metoda geofisika yang mempelajai sifat alian listik dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya di pemukaan bumi. Metode geolistik meupakan

2 5 salah satu metode dalam geofisika yang digunakan untuk penyelidikan bawah pemukaan bumi dengan caa memanfaatkan sifat kelistikan batuan [9]. Metode geolistik tahanan jenis ini meupakan metode yang paling seing digunakan kaena sifatnya yang tidak meusak medium. Pada pinsipnya metode ini adalah mengalikan aus listik ke dalam medium tanah maka akan dipeoleh beda potensial di bawah pemukaan medium yang mengandung infomasi mengenai esistivitas dai medium tesebut. Metode ini menggunakan dua elektoda yang digunakan untuk mengalikan aus ke dalam bumi dan dua elektoda yang digunakan untuk menguku beda potensial yang ditimbulkan oleh alian elektoda aus. Dalam angkaian listik sedehana yang dibeikan aus maka nilai tegangan akan teuku dan nilai esistansinya dapat dihitung menggunakan hukum Ohm [7]. Sama halnya dengan jika aus listik diinjeksikan ke dalam suatu medium dan menguku tegangannya maka nilai esistansi dai medium tesebut dapat dipekiakan. Pola aus listik yang dipancakan oleh elektoda aus tunggal di pemukaan medium setengah tak behingga (Gamba 2.), belaku hukum Ohm [0]. C D P Alian aus ρ d Pemukaan equipotensial Gamba 2. Sumbe aus tunggal C dalam medium homogen seluuh uang (whole space), sementaa pasangan sumbe aus C 2 dianggap teletak di tak hingga u E ρ v I I = J = ρ = A ρ 2 π 2 (2.4)

3 6 dengan v dv E=- d atau dv = E u d (2.5) Sehingga potensial di suatu titik sejauh dai pusat aus adalah: Iρ V = dv = d = π Iρ π (2.6) Gamba 2.2 Bentuk umum konfiguasi empat elektoda pengukuan esistivitas yang tedii dai sepasang elektoda aus (C,C 2 ) dan sepasang elektoda potensial (P,P 2 ) [7] Pada pengukuan geolistik di lapangan, aus yang besanya telah diketahui diinjeksikan ke dalam tanah, yaitu melalui sepasang elektoda (C, C 2 ) kemudian selisih potensialnya dapat diuku melalui elektoda potensial (P, P 2 ). Alian listik dai C dan C 2 menyeba pada batuan melalui tiga caa yaitu: secaa elektonik (ohmik), secaa elektolit (ionik) dan secaa dielektik (pegesean listik) [6]. Pemasangan elektoda aus dan potensial diusahakan beada dalam satu gais luus sepeti telihat pada Gamba 2.2 [7]. Besanya potensial yang teuku pada elektoda P akibat aus pada elektoda C dan C 2 adalah : ρ I V = P (2.7) 2π 2

4 7 Sedangkan potensial yang teuku pada elektoda P 2 akibat aus pada elektoda C dan C 2 adalah : ρ I V = (2.8) P2 2π 3 4 Dengan demikian, beda potensial yang teuku oleh voltmete antaa elektoda P dan P 2 adalah: ρ I V = (2.9) 2π Pesamaan 2.9 dapat langsung diketahui pada alat, namun untuk tahanan jenis batuan pelu dihitung, sehingga: V ρ = 2π (2.0) I Nilai tahanan jenis batuan yang dihitung menggunakan pesamaan 2.0 bukanlah nilai esistivitas batuan yang sebenanya tetapi esistivitas semu (appaent esistivity) yang nilainya tegantung dai jaak elektoda dan heteogenitas medium batuan dalam keak bumi dan bebeapa paamete sepeti kandungan logam, non logam, komposisi mineal, bentuk tekstu, kandungan ai, tempeatu, pemeabilitas medium dan umu geologinya [7]. Pebedaan esistivitas akan telihat jelas pada penentuan kedalaman lapisan batuan yang mempunyai nilai esistivitas bebeda-beda. Pengukuan esistivitas dilakukan tehadap pemukaan bumi yang dianggap sebagai suatu medium yang homogen isotopis. Pada kenyataanya, bumi tesusun atas komposisi batuan yang besifat heteogen baik ke aah vetikal maupun secaa hoizontal. Ketidakhomogenan bumi ini

5 8 menunjukan kenyataan bahwa lapisan batuan dan masing-masing pelapisan mempunyai haga esistivitas tetentu [] Konfiguasi Geolistik Tahanan Jenis Metode geolistik tedapat bebeapa konfiguasi yang digunakan dalam pengukuan. Konfiguasi Wenne meupakan salah satu konfiguasi yang dapat membeikan gambaan dua dimensi di bawah pemukaan bumi [2]. Diambil dai nama Fank Wenne yang mempelopoi penggunaanya di Ameika Seikat [7]. Pada konfiguasi Wenne jaak antaa keempat elektoda haus sama, yaitu a sebagaimana pada Gamba 2.3. Gamba 2.3 Susunan elektoda konfiguasi Wenne Dua buah elektoda potensial (P dan P 2 ) dihubungkan dengan pealatan Resistivitymete yang befungsi menguku beda potensial yang tejadi di pemukaan bumi. Beda potensial yang teuku ( V) akibat adanya pebedaan nilai esistivitas medium batuan bawah pemukaan dapat digunakan untuk menghitung nilai esistivitas semu dai medium batuan (ρ a ) dengan pesamaan [3].

6 9 V ρ = 2π (2.) I V ρ a = K (2.2) I Sehingga pesamaan untuk menentukan nilai K (fakto geometi dai konfiguasi elektoda) dapat diketahui yaitu: 2π K = (2.3) adalah jaak C P I dan 4 adalah jaak P 2 C 2 yang besanya sama yaitu a. Sedangkan 2 adalah jaak P C 2 dan 3 adalah jaak C P 2 yang nilainya sama yaitu 2a. Sehingga fakto geometi konfiguasi Wenne dapat diumuskan dengan pesamaan: K = 2π a (2.4) Nilai tahanan jenis semu dipeoleh dengan menggunakan pesamaan: V ρ a = 2π a (2.5) I Dengan a adalah jaak spasi elektoda, V adalah beda potensial yang teuku dan I adalah kuat aus listik yang diinjeksikan. 2.4 Hubungan Antaa Batuan dan Resistivitas Metode esistivitas membeikan gambaan distibusi esistivitas pemukaan. Mateial geologi mempunyai nilai esistivitas yang bebeda, sehingga tedapat ketekaitan antaa pengukuan aus dan tegangan dengan pehitungan nilai esistivitasnya untuk menentukan jenis mateialnya [5]. Untuk mengubah gambaan esistivitas menjadi gambaan geologi, dipelukan pengetahuan nilai

7 0 esistivitas untuk tipe mateial di pemukaan dan infomasi geologi daeah suvei. Resistivitas atau tahanan jenis batuan tegantung pada tingkat pecahan batuan (factue) dan posentase pecahan yang teisi ai. Batuan yang belubang (poous) dan mempunyai kandungan ai lebih tinggi mempunyai nilai tahanan jenis yang lebih endah. Pasi basah dan aitanah mempunyai nilai esistivitas yang lebih endah lagi. Tanah lempung mempunyai nilai esistivitas yang lebih endah daipada tanah bepasi. Nilai esistivitas batuan dan tanah tegantung pada sejumlah fakto sepeti poositas, tingkat kandungan ai (wate satuation) dan konsentasi gaam telaut [7,3]. 2.5 Akuife dan Cekungan Aitanah Ai tanah (goundwate) adalah ai yang begeak dalam tanah yang tedapat di dalam uang-uang antaa buti-buti tanah yang membentuk itu dan di dalam etak-etak dai batuan [5]. Aitanah meupakan sumbedaya alam yang jumlahnya sangat tebatas, sehingga keusakannya mengakibatkan dampak negatif yang besa. Medium batuan yang dapat dialii oleh aitanah umumnya beupa lapisan batuan yang poositasnya tinggi dan besifat pemeabel. Lapisan batuan ini disebut akuife, yang tesusun dai batupasi, keikil, batugamping ekahan atau mateial lain yang mudah ditembus oleh aitanah. Sebaan akuife di dalam sistem hidogeologi suatu daeah dikontol oleh bebeapa fakto, yaitu litologi, statigafi dan stuktu endapan-endapan geologi (aluvium) [6]. Sedangkan bedasakan pengamatan di lapangan, akuife aitanah seing dijumpai dalam suatu lahan atau cekungan aitanah, sebagai beikut [6] : a. Lintasan ai (wate couse), dimana mateialnya tedii dai endapan aluvium di sepanjang alu sungai dalam bentuk lahan dataan banji seta tanggul alam. Aluvium biasanya tesusun dai pasi dan keikil.

8 b. Cekungan yang tekubu (buied valley), yang tesusun dai mateialmateial lepas beupa pasi halus hingga kasa yang mudah ditempati aitanah sehingga membentuk cekungan aitanah. c. Cekungan anta pegunungan (intemontane valley), yaitu cekungan yang beada di antaa dua pegunungan, dimana mateialnya beasal dai eosi dan geakan massa batuan dai pegunungan di sekitanya, sehingga membentuk cekungan aitanah. d. Batugamping (limestone), dimana aitanah tepeangkap dalam etakan atau diaklas-diaklas. Poositas batugamping ini besifat sekunde. Lapisan atau fomasi batuan disebut akuife jika ai yang dikandungnya, secaa ekonomi dapat dikembangkan dan cukup untuk memenuhi kebutuhan manusia, temasuk iigasi [6]. Beikut adalah bebeapa istilah tekait akuife yang digunakan untuk menamakan kaakteistik suatu fomasi batuan: a. Akuife (Aquife) adalah fomasi batuan yang mengandung ai yang secaa signifikan dapat ditembus atau dilalui oleh alian ai secaa alamiah. Batasan lain yang seing digunakan adalah esevoi aitanah, cekungan aitanah, atau lapisan batuan pembawa ai. b. Aquiclude adalah fomasi batuan yang mungkin mengandung ai, tetapi dalam kondisi alami tidak dapat dialii atau ditembus oleh ai, misalnya lapisan batu lempung. Untuk kepeluan paktis, aquiclude dapat dipandang sebagai lapisan kedap ai dan menjadi alas bagi lapisan akuife. c. Aquitad adalah fomasi batuan yang semikedap, dapat dialii atau ditembus oleh ai namun lajunya yang sangat lambat jika dibandingkan dengan akuife. Dalam istilah hidogeologi, aquiclude ini dikenal dengan nama fomasi semi kedap atau leaky aquife. d. Aquifuge meupakan fomasi batuan kedap yang tidak mengandung dan tidak dapat dialii atau ditembus oleh ai.

9 2 Klasifikasi jenis akuife aitanah dibagi menjadi empat, yaitu: akuife bebas, akuife semi bebas, akuife tetekan dan akuife semi tetekan [6]. Namun secaa teknis, jenis akuife aitanah hanya dibedakan menjadi dua sepeti yang disajikan pada Gamba 2.5, yaitu: a. Akuife bebas (unconfined aquife) adalah lapisan akuife aitanah yang hanya teisi sebagian oleh ai dan teletak di atas lapisan yang kedap ai. Pemukaan ai pada akuife ini mempunyai tekanan hidostatik sama dengan udaa lua. b. Akuife tetekan (confined aquife) adalah lapisan akuife aitanah jenuh yang seluuh volumenya dikelilingi lapisan kedap ai, baik di bagian atas maupun di bawahnya, sehingga mempunyai tekanan lebih besa dai tekanan udaa lua. Gamba 2.4 Model lapisan akuife tetekan dan akuife bebas [6] Aitanah dapat tebentuk dai aea pengisian (echage) pada saat hujan tuun. Aitanah memelukan waktu haian, mingguan, bulanan, tahunan, puluhan tahun, atusan tahun, bahkan ibuan tahun untuk tinggal di dalam akuife atau cekungan aitanah, sebelum muncul kembali di zona luah (dischage) secaa alami. Kemunculan ai ke pemukaan tegantung dai kedudukan zona jenuh ai, topogafi, kondisi iklim dan keadaan geologi. Oleh kaena itu, jika dibandingkan

10 3 dalam keangka waktu umu manusia, maka aitanah sesungguhnya adalah salah satu sumbe daya alam yang tidak tebaukan. 2.6 Keadaan Geologi Desa Sambengwetan Menuut kondisi geologinya daeah Desa Sambengwetan meupakan satuan batuan aluvium (Qa) yang meupakan satuan batuan temuda yang pembentukannya masih belangsung teus meneus hingga saat ini, dan beasal dai ombakan batuan yang lebih tua. Satuan batuan ini tedii atas keikil, pasi, lanau, dan lempung yang meupakan endapan sungai [7]. Dataan aluvium meupakan dataan yang tebentuk akibat poses-poses geomofologi yang lebih didominasi oleh tenaga eksogen antaa lain: iklim, cuah hujan, angin, jenis batuan, topogafi, suhu, yang semuanya akan mempecepat poses pelapukan dan eosi. Potensi ai tanah di daeah aluvium ditentukan oleh jenis dan tekstu batuan penyusunnya. Gamba 2.5 Lokasi desa Sambengwetan [8]