GEOMETRI BATUAN DASAR (BASEMENT) DAERAH SERANG BANTEN BERDASARKAN DATA GAYABERAT BASEMENT GEOMETRY OF SERANG BANTEN BASED ON GRAVITY DATA

Transkripsi

1 GEOMETRI BATUAN DASAR (BASEMENT) DAERAH SERANG BANTEN BERDASARKAN DATA GAYABERAT BASEMENT GEOMETRY OF SERANG BANTEN BASED ON GRAVITY DATA Lina Handayani 1, Dadan D. Wardhana 1, Priyo Hartanto 1, Sudaryanto, Rachmat F. Lubis 1, Hendra Bakti 1, Robert M. Delinom 1 Pusat Penelitian Geoteknologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia lina@geotek.lipi.go.id ABSTRAK Daerah Kota dan Kabupaten Serang yang tengah berkembang menjadi daerah industri memerlukan data hidrogeologi untuk mengetahui cekungan airtanah. Dalam penelitian pendahuluan ini, diperlukan pemetaan permukaan dasar cekungan sedimen atau kedalaman batuan dasar (basement). Untuk keperluan tersebut, survey gayaberat dilakukan untuk memetakan anomali gaya berat regional. Pengukuran gayaberat dilakukan selama 10 hari pada 204 titik pengamatan di Kota dan Kabupaten Serang dan hasilnya berupa peta anomali gayaberat Bouguer. Sisi barat (Kota Serang hingga Baros) memiliki anomali gaya berat tinggi, sisi timur (Ciruas Cikeusal) memiliki anomali gayaberat rendah, dan sisi utara (hingga kepantai utara) memiliki anomali gayaberat sedang. Jika diinterpretasikan kepada kedalaman batuan dasar, maka dapat dikatakan bahwa bagian barat daerah penelitian memiliki lapisan batuan dasar yang lebih dalam dari pada sisi timur. Sedangkan sisi utara memiliki kedalaman batuan dasar diantara keduanya. Kata kunci: gayaberat, batuan dasar, Serang, hidrogeologi, cekungan air tanah. ABSTRACT Serang City and County, which have been developing into an industrial region, require hydrogeological study to identify the groundwater basin. In this preliminary study, we need to map the base of sediment basin or the depth of basement. For that purpose, a gravity survey was carried out in 10 days at 204 stations in Serang City and County. The result is a Bouguer anomaly gravity map that classified the region into 3 (three) units. The western part of study area, which includes Serang City to Baros, has a high gravity anomaly. The eastern part (Ciruas to Cikeusal region) has a low gravity anomaly. And the northern part (to the north coast) has a moderate gravity anomaly. Interpreted to the basement depth, it could be said that the basement of western area is deeper than that of eastern area, while the northern area has a depth in the middle of those two. Keywords: gravity, basement, Serang, hydrogeology, groundwater basin PENDAHULUAN Perumusan Masalah Sejak beberapa dekade terakhir ini, daerah Tangerang Serang Cilegon menjadi daerah industri yang sangat padat. Perkembangan tersebut disertai dengan pertambahan populasi penduduk yang tinggi. Keduanya memberi sumbangan besar dalam pengambilan air tanah yang berlebih. Pada saat ini telah terdeteksi adanya penurunan muka air tanah yang juga disertai penurunan permukaan tanah (subsidence) di beberapa lokasi di Tangerang Utara (Hadian et al., 2006) dan Bekasi (Naryanto, 2008). Untuk itu diperlukan kajian sumberdaya air yang meliputi pemodelan geometri air tanah sebagai studi awal yang akan mendasari kajian berikutnya. Dalam penelitian ini, metoda gayaberat digunakan untuk memetakan perlapisan bawah permukaan secara regional, terutama lapisan batuan dasar (basement) dan struktur-struktur utama. Pengukuran gayaberat akan menghasilkan peta sebaran anomali gayaberat yang diharapkan dapat membantu memahami kondisi geologi bawah permukaan regional Kota dan Kabupaten Serang. Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama Ilmiah I - 7

2 Qbp Gambar 1. Peta geologi Kabupaten Serang, dengan daerah penelitian dalam kotak hitam. Peta geologi disusun berdasarkan Rusmana et al. (1991). Penelitan dilakukan di daerah Kabupaten Serang, Provinsi Banten, dengan luas daerah penelitian sekitar 750 km 2. Daerah Kabupaten Serang terletak di pesisir utara Provinsi Banten yang terletak diantara Cilegon dan Tangerang. Hampir keseluruhan daerah penelitian merupakan dataran rendah, kecuali pada sisi tenggara yang berbatasan dengan dataran tinggi, memasuki daerah lereng Gunung Karang (sisi Tenggara daerah penelitian). Secara umum, menurut van Bemmelen (1949), Kota dan Kabupaten Serang terletak di dataran Aluvial Jawa Barat Utara atau dataran Pantai Jakarta serta sebagian kecil berada di daerah antiklinorium Bogor. Daerah penelitian tersusun atas tiga formasi geologi, yaitu endapan aluvial kuarter (Qa) di sepanjang pesisir utara, endapan tufa Banten (Qpvb) yang menutupi sebagian besar wilayah Kabupaten Serang, dan endapan gunungapi hasil dari Gunung Karang (Qvk) di daerah tenggara, sekitar Gunung Karang (Gambar 1). Satu wilayah kecil di dekat Cilegon (batas barat laut) tertutup endapan breksi lava Gunung Pilar (Qbp) (Rusmana et al., 1991). METODOLOGI Metoda gayaberat merupakan metoda geofisika yang mengukur variasi gayaberat bumi. Prinsip dari metoda gayaberat adalah mencari perbedaan kecil atau anomali medan gayaberat yang diakibatkan variasi masa di dalam kerak bumi. Metoda ini mampu mengukur perbedaan rapat masa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya. Berdasarkan perbedaan anomali gayaberat, kita dapat memperkirakan struktur geologi bawah pemukaan. Hal ini sangat membantu dalam pemetaan struktur geologi regional. Sebaran secara horizontal dan vertikal variasi rapat masa bumi dapat ditentukan dari data gayaberat melalui suatu besaran yang disebut anomali Bouguer, yaitu selisih antara harga gayaberat hasil pengukuran terhadap harga gayaberat teoritis. Peralatan yang digunakan dalam pengukuran gayaberat adalah gravimeter La Coste & Romberg type G-804. Gravimeter ini memiliki kemampuan pembacaan dari 0 hingga 7000 mgal dengan ketelitian 0,01mgal. Untuk mendapatkan hasil ukur yang teliti, dilakukan sistim pengukuran tertutup, artinya pengukuran dimulai dan diakhiri di titik stasiun yang sama yaitu base station (BS), dengan demikian kesalahan penutup dan apungan dapat dihitung kemudian dikoreksi terhadap semua data hasil pengukuran. Pengukuran gayaberat dilakukan pada 204 titik yang berjarak kurang lebih 1 km (Gambar 2) dalam beberapa lintasan berarah Barat-Timur dan Utara-Selatan, menyesuaikan dengan akses jalan raya yang ada. I - 8 Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama IImiah

3 Gambar 2. Peta lintasan pengukuran gayaberat. Lintasan utama Barat-Timur: Cilegon Tirtayasa, Toyoerto- Cikande. Lintasan utama Utara-Selatan: Pontang-Petir, Karangantu-Baros, Tirtayasa-Cikeusal. Hasil pengukuran kemudian diolah untuk mendapatkan nilai Anomali Bouguer. Perhitungan Anomali Bouguer dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Blakely, 1995): g = (go 2 Gh + Tc) ( H) + Ac (1), dimana go adalah harga gravitasi terukur, adalah kerapatan batuan di bawah permukaan (berat jenis batuan rata-rata bumi 2.67 gr/cm 3 ), G adalah tetapan gravitasi, h adalah ketinggian di atas muka laut, Tc adalah koreksi medan, adalah harga gravitasi normal, adalah gradien vertikal gravitasi, dan Ac adalah koreksi masa udara atau koreksi udara bebas. Harga gravitasi normal ditentukan berdasarkan International Gravity Formula 1967 sebagai: ,85 1 0, sin 0, sin 4 mgal (2), dimana adalah lintang titik ukur gravitasi. Sementara itu, koreksi masa udara ditentukan berdasarkan, Ac = 0,87 0, h mgal (3), dimana h adalah ketinggian dalam meter. Dari pengolahan data diatas, akan diperoleh peta anomali Bouguer. Analisa yang berkaitan dengan sebaran variasi anomali gayaberat dapat dilakukan berdasarkan peta anomali tersebut. Untuk analisa lebih lanjut mengenai karakter bawah tanah yang menyebabkan variasi anomali gayaberat tersebut, diperlukan perhitungan yang memisahkan antara anomali regional dengan anomali yang disebabkan oleh efek lokal atau yang disebut sebagai anomali sisa (residual). Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama Ilmiah I - 9

4 Pada prinsipnya, anomali gayaberat dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu anomali regional yang merupakan kompensasi isostatik berdasarkan beban topografi dan masa anomali lokal. Salah satu cara memisahkan kedua faktor anomali tersebut adalah dengan menggunakan konsep pencocokan polinomial (polynomial fitting) (Lowrie, 2007). Nilai gayaberat regional dapat dinyatakan sebagai kurva polinomial sebagai berikut: Δgg = Δgo + Δg1x + Δg2x 2 + Δg3x Δgxx x (4) Dengan x adalah titik posisi pada profil horisontal. Polinomial dicocokkan dengan metode least squares kepada profile nilai gayaberat observasi. Semakin tinggi polinomial, akan semakin cocok dengan nilai gayaberat observasi. Oleh sebab itu, penggunaan metode ini perlu benar-benar diperhatikan kesesuaiannya agar hasil anomali sisa yang diperoleh memiliki arti geologi dan jangan sampai menghilangkan fitur yang penting. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran gayaberat dilakukan pada 204 titik stasiun yang berjarak kurang lebih 1 km (Gambar 2), yang terdiri dari dua lintasan utama Barat Timur dan tiga lintasan utama Utara-Selatan. Beberapa lintasan pendek dilakukan untuk melengkapi daerah yang jarak antar lintasan cukup jauh dengan menyesuaikan kondisi jalan raya yang ada. Gambar 3. Peta Anomali Bouguer Nilai gayaberat hasil pengukuran kemudian diolah dengan menggunakan metoda seperti yang tercantum pada bagian sebelumnya untuk mendapatkan nilai anomali Bouguer (Gambar 3). Sebaran anomali Bouguer menunjukkan variasi anomali yang cukup rendah, dimana angka anomali berada dalam antara 56,1 72,2 mgal. Namun begitu, terdapat dua kelompok yang dapat dibedakan, yaitu kelompok anomali rendah si sisi timur Kota Serang dan memanjang ke selatan (Jalan Raya Serang-Pandeglang). Di sampingnya, di sebelah timur dari Jalan Ciruas-Petir terdapat kelompok anomali tinggi dengan luasan yang hampir sama dan juga memanjang ke selatan. Kedua kelompok anomali tersebut berada di selatan jalan tol yang menghubungi Jakarta dengan Merak. I - 10 Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama IImiah

5 Anomali Bouguer tersebut masih merupakan anomali regional. Untuk memisahkan nilai regional dan mendapatkan nilai anomali sisa dilakukan polynomial fitting beberapa orde. Perhitungan anomali sisa biasanya dilakukan untuk menggambarkan dengan lebih pasti letak masa anomali di bawah permukaan dengan membuang unsur lapisan teratasnya yang dianggap sebagai efek regional. Dalam penelitian ini, anomali sisa dipetakan untuk mencari gambaran lapisan basement. Residual Orde 1 Residual Orde 2 Residual Orde 3 Residual Orde 4 Gambar 4. Peta-peta anomali sisa (residual). Peta-peta anomali sisa pada Gambar 4 menunjukkan pola anomali sisa orde 1 dan 2 yang masih serupa dengan pola anomali regional. Sementara peta anomali sisa orde 3 dan 4 menunjukkan anomali sisa tertinggi di sekitar daerah Ciruas. Pada kedua orde terakhir ini anomal rendah di sekitar Serang sudah tidak tampak. Dan sebenarnya, anomali sisa orde 3 dan 4 ini memiliki pola yang serupa dengan orde lainnya. Hanya saja perbedaan nilainya yang tipis, sehingga tidak terlalu tampak variasinya. KESIMPULAN Pemodelan geometri airtanah dilakukan dengan menggunakan metode gayaberat sebagai studi awal yang diperlukan dalam kajian sumberdaya airtanah. Peta anomali gayaberat yang dihasilkan menggambarkan variasi kondisi masa jenis total bawah permukaan. Berdasarkan peta variasi anomali tersebut, tercerminkan gambaran karakteristik bawah permukaan daerah Kota dan Kabupaten Serang. Perkiraan kedalaman batuan Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama Ilmiah I - 11

6 dasar di bagian barat relatif lebih dalam dari daerah timur, dengan daerah utara memiliki kedalaman relatif menengah diantara keduanya. UCAPAN TERIMAKASIH Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian dengan judul Kajian sumberdaya air daerah urban sebagai antisipasi pengembangan Jawa bagian Barat dan Sumatera bagian Selatan dengan sumber dana DIPA Pusat Penelitian Geoteknologi, tahun anggaran DAFTAR PUSTAKA Blakely, R. J., Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications. Cambridge University Press, 441 pp. Hadian, M. S. D., Mardiana, U., Abdurahman, O. dan Iman, M. I., Sebaran Akuifer dan Pola Aliran Airtanah di Kecamatan Batuceper dan Kecamatan Benda Kota Tangerang-Propinsi Banten, Jurnal Geologi Indonesia, 1(3), Lowrie, William, Fundamentals of Geophysics. 2nd Ed. Cambridge University Press, 381 pp. Naryanto, H. S., Potensi Airtanah di Daerah Cikarang dan Sekitarnya, Kabupaten Bekasi BerdasarkanAnalisis Pengukuran Geolistrik. Jurnal Akuakultur Indonesia, 4(1), Rusmana, E., K. Suwitodirdjo, Suharsono, Peta Geologi Lembar Serang Skala 1: Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Bandung. Van Bemmelen, The Geology of Indonesia vol. 1 A. Government Printing Office, The Hague, Martinus Nijhoff, vol. 1A, Netherlands. I - 12 Pemaparan Hasil Penelitian Geoteknologi 2015 Meningkatkan Kualitas dan Diseminasi Hasil Penelitian Melalui Pemberdayaan Kerjasama IImiah