Modul Pelatihan Geolistrik 2013 Aryadi Nurfalaq, S.Si., MT

Transkripsi

1 METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS A. PENGANTAR Prinsip dasar metode ini adalah menginjeksikan arus listrik ke dalam bumi menggunakan dua buah elektroda arus, kemudian mengukur beda potensial melalui dua buah elektroda lainnya di permukaan bumi. Arus listrik yang diinjeksikan akan mengalir melalui lapisan batuan di bawah permukaan dan menghasilkan data beda potensial yang harganya bergantung pada tahanan jenis (resistivity) dari batuan yang dilaluinya. Fenomana inilah yang dimanfaatkan untuk mengetahui dan menentukan jenis batuan termasuk fluida apa saja yang ada di bawah permukaan. Metode ini telah banyak diaplikasikan dalam beberapa bidang seperti eksplorasi air tanah, mitigasi gerakan tanah (longsor), investigasi geoteknik, eksplorasi mineral, studi lingkungan (pencemaran air tanah), arkeologi. Dalam survey geolistrik terdapat beberapa tahapan dalam pengelolaan data. Pengelolaan tersebut meliputi persiapan alat dan bahan, akuisisi data lapangan, pengolahan data, analisis data dan penyajian hasil interpretasi. B. PERALATAN Hal yang pertama yang dilakukan adalah persiapan peralatan dan bahan untuk keperluan survey. Adapun alat bahan yang digunakan antara lain: 1

2 1. Alat resistivitymeter tipe IPMGEO Elektroda 3. Empat buah kabel rol 4. Aki kering 5. GPS 6. Empat buah palu 7. Dua buah meteran 8. Laptop 9. Alat tulis menulis 10. Kamera. 11. Peta Lokasi penelitian (Peta topografi, Peta geologi dan lain-lain). C. PERSIAPAN DAN PENGOPERASIAN Pastikan selektor putar amperemeter menunjuk pada ma dan selektor putar voltmeter menunjuk pada V, posisi ini tidak boleh berubah seperti ditunjukkan pada gambar 1. Aktifkan amperemeter dan voltmeter masing-masing dengan tombol POWER. Jika indicator battery muncul, mengindikasikan battery pada meter harus diganti. Masing-masing meter memiliki battery internal 9V yang terletak di dalam kompartement alat. Beberapa bagian seperti amperemeter, current transmitter dan connection test dilengkapi dengan pengaman berupa sekering (internal fuse) yang diletakkan di bagian dalam. Terdapat 6 buah sekering, 2 sekering pada masing-masing meter dan 2 sekering pada kontrol injektor. Periksa masing-masing sekering jika sistem alat tidak berfungsi. 2

3 Aktifkan kedua meter melalui tombol POWER. Current transmitter dan connection test langsung aktif ketika dihubungkan dengan 2 buah battery eksternal. Battery yang digunakan sebaiknya accu kering dengan kapasitas masing-masing 12V 7Ah. Patuhi pula aturan pengisian battery menggunakan battery charger yang sesuai. Pasang keempat elektroda menurut konfigurasi dan metoda pengukuran yang digunakan. Lakukan pengujian kontak dengan Conection Test untuk setiap pasangan elektroda (A-B dan M-N). Periksa koneksi setiap elektroda dengan tanah melalui tombol Connection Test yang ditandai oleh sinyal beep beberapa saat. Untuk mengeliminasi SP, tekan tombol REL pada voltmeter, maka tegangan terukur akan menjadi 0 V (SP tidak diukur). Gambar 1. Resistivitymeter tipe IPMGEO

4 Untuk menghasilkan arus injeksi 100 ma, tekan INJECT, sedangkan untuk arus injeksi 200 ma, tekan BOOST bersamaan dengan INJECT. Proses injeksi akan terjadi jika Inject ditekan sampai selama 4 sampai 6 detik lalu berhenti otomatis. Jika sebelum 4-6 detik data arus dan tegangan sudah terbaca stabil (tidak berubah) maka proses pencuplikan dapat segera dilakukan dan proses injeksi pun segera dihentikan. Pencuplikan data dilakukan dengan menekan masing-masing HOLD sebelum proses injeksi berhenti. Data tegangan V MN dan arus I AB dilihat pada meter, kemudian tekan kembali masing-masing HOLD untuk mengembalikan status mode pengukuran. D. CARA PENGOLAHAN DATA Metoda geolistrik terdiri dari beberapa konfigurasi, misalnya yang keempat elektrodanya terletak dalam satu garis lurus dengan posisi elektroda AB dan MN yang simetris terhadap titik pusat pada kedua sisi yaitu konfigurasi Wenner dan Schlumberger. Konfigurasi Wenner Susunan elektroda pada konfigurasi Wenner diperlihatkan pada gambar di bawah, dimana jarak elektroda potensial P 1 P 2 selalu 1/3 dari jarak elektroda arus C 1 C 2. Jika jarak elektroda arus C 1 C 2 diperlebar maka jarak elektroda potensial P 1 P 2 juga diperlebar sehingga jarak elektroda potensial P 1 P 2 tetap 1/3 dari jarak elektroda arus C 1 C 2. Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda 4

5 MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil. sedangkan kelemahannya adalah tidak bisa mendeteksi homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Gambar 2. Susunan elektroda konfigurasi Wenner Faktor koreksi dari konfigurasi Wenner ini diberikan oleh persamaan K 2 a.(1) Dimana a adalah jarak (spasi) antar elektroda. Sehingga persamaan yang digunakan untuk menghitung tahanan jenis semu adalah: V a K I (2) 5

6 Berikut contoh tabel pengukuran yang digunakan dalam pengukuran geolistrik. NO DP (m) n a (m) K V 1 (mv) V 2 (mv) I 1 (ma) I 2 (ma) ρ a Keterangan: DP : Datum Point (m) n : Bilangan Faktor a : Jarak antar elektroda terkecil (m) K : Faktor Koreksi Geometri (m) V : Beda potensial antar elektroda (Volt) I : Arus yang diinjeksi (Ampere) ρ a : Tahanan jenis semu (Ohm.m) 6

7 Berikut contoh hasil pengukuran data lapangan dan perhitungan tahanan jenis semu dengan menggunakan persamaan (2). NO DP (m) n a (m) K V 1 (mv) V 2 (mv) Rata2 I 1 (ma) I 2 (ma) Rata2 RHO

8 Langkah selanjutnya adalah membuat penampang bawah permukaan 2D dengan menggunakan Software Res2dinv. 1. Membuat format data input Software Res2dinv dengan memanfaatkan Aplikasi notepad. KETERANGAN: Baris 1: Nama survey Baris 2: Jarak elektroda terkecil Baris 3: ID konfigurasi (1 = Wenner, 7 = Schlumberger) Baris 4: Jumlah datum point/data Baris 5: jenis data (1= resistivitas, 0 = IP) Baris 6: 0 = datum point, 1 = jarak x elektroda. Baris 7 dst : baris data (Kolom 1= dp, kolom 2 = a, dan kolom 3 = Rho. Diakhiri 0 4x. Setelah data sudah dalam format seperti di atas maka file disimpan (save) dalam format teks (*.txt) atau data (*.dat) misal pelatihan geolistrik.txt. Kemudian buka software Res2dinv sehingga muncul tampilan seperti di bawah ini. 8

9 2. Klik Menu File Read data File muncul jendela input 2D resistivity data file pilih file (pelatihan geolistrik.txt) Open, maka akan muncul pesan konfirmasi bahwa reading of data file complete. Klik OK seperti pada gambar di bawah ini. 9

10 3. Klik Menu Inversion Choose logarithm of apparent resistivity muncul jendela Use Logarithm of Apparent Resistivity Pilih Use apparent Resistivity Klik OK 10

11 4. Klik Menu Inversion Least square inversion muncul jendela File Name For Inversion result Pilih File hasil Read Data Save. Kemudian Res2dinv akan melakukan inversi terhadap data lapangan yang diinput. 11

12 5. Setelah proses inversi selesai, maka akan muncul jendela Enter Additional Inversions. Ini memungkinkan pengguna untuk melanjutkan proses inversi hingga iterasi yang diinginkan jika model yang diperoleh masih belum sesuai. Untuk menambah iterasi, pengguna memasukkan salah satu angka 1 hingga 9. Untuk mengakhiri proses inversi, masukkan angka 0 atau klik Cancel. 12

13 Konfigurasi Schlumberger Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecilkecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak lebih besar dari 1/5 jarak AB. Gambar 3. Susunan elektroda Konfigurasi Schlumberger Faktor koreksi dari konfigurasi ini diberikan oleh persamaan L 2 2 l K.(3) 2l Dimana C 1 C L 2 dan 2 P 1 P l 2 2 Sehingga persamaan yang digunakan untuk menghitung tahanan jenis semu adalah: V a K I (4) 13

14 Contoh tabel pengukuran geolistrik konfigurasi Schlumberger No MN MN/2 AB AB/2 K V 1 V 2 I 1 I 2 ρ a (m) (m) (m) (m) (m) (mv) (mv) (ma) (ma) (Ω m) KETERANGAN: AB MN K V I ρ a : Jarak elektroda arus listrik (A) : Jarak elektroda tegangan listrik (Volt) :Faktor koreksi geometri : Beda potensial antar elektroda (Volt) : Arus yang diinjeksi (Ampere) : Tahanan jenis semu (Ohm.m) 14

15 Contoh data hasil pengukuran geolistrik konfigurasi Schlumberger No MN/2 AB/2 K V 1 V 2 V rata I 1 I 2 I rata ρ a (m) (m) (m) (mv) (mv) (V) (ma) (ma) (A) (Ω m) Software yang digunakan dalam mengolah data geolistrik konfigurasi Schlumberger adalah IP2WIN. IP2WIN adalah software yang digunakan untuk mengolah data geolistrik dari satu atau lebih titik VES (Vertical Electrical Sounding). IP2WIN mengolah data geolistrik yang menggunakan metode IP (Induced Polarization) dengan berbagai macam konfigurasi misalnya Schlumberger, Wenner α, Wenner β, dan lain lain. Penggunaan IP2Win mencakup beberapa tahap. Tahapan dalam penggunaan software IP2WIN adalah input data, koreksi error data, penambahan data, dan pembuatan cross section. Input data dapat dilakukan dari data langsung lapangan (masih berupa data AB/2, V, I, dan K) atau data tak langsung (berupa data AB/2 dan Rho_a). 15

16 Data hasil olahan IP2win berupa data resistivity layer, grafik log resistivity terhadap AB/2, resistivity cross Section, serta pseudo cross section. Data hasil olahan dapat diexport dalam berbagai macam pilihan data. Kelemahan yang paling mendasar dalam IP2Win adalah bahwa software ini banyak terdapat bug atau error error kecil sehingga dalam tahapan pengolahan tertentu, program harus direstart (mengeluarkan program kemudian menjalankan program kembali). Langkah langkah pengolahan data geolistrik sebagai berikut 1. Buka Software IP2WIN sehingga muncul jendela utama software tersebut seperti gambar berikut. 16

17 2. Klik menu File New VES Point Pada jendela New VES Point, copy data AB/2 di table hasil pengukuran lapangan ke table AB/2 di jendela New VES Point dan tahanan jenis semu ke kolom Ro_a, kemudian klik OK. Setelah itu muncul jendela save as untuk menyimpan data dalam format data (*.dat). 17

18 Gambar di atas memperlihatkan hasil kurva maching beserta ketebalan layernya. 18

19 3. Klik menu Point Inversion Option akan muncul jendela option. Untuk kolom minimal error (%) dan maximal error (%) diatur pada angka 0, sedangkan kolom min layer number diatur sesuai dengan banyaknya layer yang diinginkan misalnya 8 layer. Setelah itu klik OK, kemudian klik inversi untuk mendapatkan hasil inversi dari beberapa layer seperti pada gambar berikut. 19

20 Dari gambar di atas terdapat tiga kurva yaitu kurva lapangan (hitam), kurva model (merah) dan kurva inversi (biru). Kurva inversi menggambarkan variasi tahanan jenis terhadap kedalaman dan ketebalan lapisan. 20

21 MEMBUAT KORELASI ANTAR TITIK SOUNDING Dalam membuat korelasi antartitik sounding diperlukan lebih dari satu titik sounding. Misal kita telah memiliki dua data titik sounding yang akan dikorelasikan (SD1 dan SD2). Langkah - langkah yang ditempuh sebagai berikut 1. Pilih menu File Open Pilih file data titik sounding pertama (SD1) Open 21

22 2. Pilih menu File Add File Pilih File titik Sounding kedua Open, kemudian muncul jendela save united profile. Pada jendela save united profile, kotak file name ketik nama file (SD12) kemudian klik save. 22

23 23 Modul Pelatihan Geolistrik 2013

24 3. Setelah itu akan muncul Profile comment. Pada kolom Array type pilih jenis konfigurasi yang digunakan misal Schlumberger. Dalam koordinat table ketik nama masing masing titik sounding (SD1 dan SD2), dan jarak antar titik sounding misal 50 m. kemudian klik OK. 24

25 4. Hasil korelasi antar titik sounding yang telah dibuat dapat di ekspor ke dalam format lain seperti surfer, bmp dan lain lain. 25

26 DAFTAR NILAI RESISTIVITAS BEBERAPA MATERIAL PENYUSUN BATUAN BAWAH PERMUKAAN Jenis Material Nilai resistivitas ( m) Air Permukaan Air Tanah Air dalam lapisan alluvial Air Sumber Pasir dan kerikil Pasir dan kerikil yang mengandung air tawar Pasir dan kerikil yang mengandung air asin 0,5 5 Batu lumpur Konglomerat Lempung 2 20 Napal Batu gamping Batu pasir lempung Batupasir kwarsa Tufa gunungapi 0,5 5 Lava Serpih mengandung granit 0,5 5 Serpih lempung selingan Serpih Gneis, granit selingan Granit (Sumber : Halmer Helide Tugas Akhir Jurusan Fisika ITB, Bandung) 26