PEMETAAN PERMUKAAN BAWAH TANAH DI TAMAN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS NEGERI MALANG DENGAN METODE GEOLISTRIK POTENSIAL DIRI Ferum Mhendr Prnit, Mrkus Dintoro, Burhn Indriwn Universits Negeri Mlng Emil: ferum.mhendr@gmil.com Abstrct: Self potentil (SP) method is needed to determine the wter injection flow under the soil surfce. Self potentil method is pproprite to use in mpping the distribution of fluid flow nomlies. Severl self potentil reserch pplictions hve been done in some res. In this reserch, it is explined the reserch mterils nd procedure. Thefirstis mesuring instrumnets which is Potentil DVM (digitl Voltmeter), 4 pieces of porous pot electrode, copper sulfid solution, roll meter, cble-roll, nd tble form of mpping the dt, nd lso communiction tools if needed. The second step ws design the lrge of the overly topogrpic mp which will be surveyed nd the geology mp of the surveyed re.it lso determines the mesuring trcks in the surveyed extent which will be used lter for the reference to divide the mesuring grid. The third ws clibrting ech of the pir of porous pot electrode. The fourth step ws to collect the dt.thereserch which hs been done in the librry grden of Stte Univerity of Mlng in Est Jv is obtined the dt of the scle tension vlue in the mv unit. This dt, then ws interpolted to be self potentil mp. The mp describes the electicl crcteristic of the reserch re.the collection of the dt is done by spce gridding 5 meters with ll the 165 dt. The dt hs the lrge 35 x 5 in the left side nd in the right side is 30 x 5. The spce between porous pot electrode is 5 meters. It is found tht the leftside re of the librry grden is potentil toobtin the wter source with the wter rte cn fulfill the dily needs of the surrounding people. Furthermore, it is possible to get new wter source beside the current exist wter source. This new wter source shows the crcteristic of the under soil surfce. Kt kunci: potensil diri, porous pot electrode, lrutn jenuh CUSO 4 PENDAHULUAN Metode Potensil Diri (Self Potentil, SP) merupkn sutu metode survei Geofisik yng dpt dimnftkn untuk mengeksplorsi sumberdy lm bwh permukn. Metode ini didsrkn pd pengukurn potensil diri mss endpn btun dlm kerk bumi tnp hrus menginjeksikn ruys listrik ke dlm tnh, seperti metode geolistrik linny. Metode Potensil Diri dpt digunkn untuk mendeteksi reservoir pns bumi, minerl logm, ir bwh tnh dn sebginy. Selin itu, metode ini jug dpt digunkn untuk mendeteksi rembesn limbh cir bwh permukn dn nlisis geokimi (Sehh, 2011). Potensil diri merupkn tegngn sttis lm yng terdpt di permukn bumi, kibt proses meknik dn elektrokimi di bwh permukn. Pd dsrny potensil diri merupkn tegngn listrik serh (DC) yng terjdi di permukn bumi yng bervrisi secr lmbt.kemunculn potensil diri terkit dengn pelpukn btun/minerl, vrisi minerl di dlm btun, ktivits biolistrik bhn orgnik, grdien teknn dn tempertur pd permukn cirn, sert gejl lm linny. Pd proses meknik dihsilkn potensil difusi (liquid-junction), potensil shle dn potensil minerlissi (Sehh, 2011). Pd mulny metode Potensil Diri digunkn untuk menentukn derh yng mengndung minerl logm.selnjutny metode ini digunkn untuk mencri minerl logm yng terkit dengn sulfid, grfit, dn megnetit.berdsrkn hl ini, pr hli geofisik mengungkpkn meknisme potensil diri pd derh minerl.meknisme polrissi listrik spontn pd derh minerl dpt diphmi dri teori dikembngkn oleh Sto dn Mooney pd thun 1960.Merek mengtkn bhw di dlm tubuh minerl terjdi reksi setengh sel elektrokimi, dimn nodny berd di bwh permukn ir tn.pd nod terjdi reksi oksidsi sehingg nod merupkn sumber rus sulfid yng berd di bwh tnh.sulfid menglmi oksidsi dn reduksi yng kibt reksi H 2 O dn O 2 di dlm tnh. Gmbr 1. Meknisme Polrissi Pd Tubuh Minerl.
No. Nm Alt Jumlh Secr teknis prinsip kerj metod Potensil Diri dlg mengukur tegngn sttis lm (nturl sttic voltge) mellui du buh elektrod yng ditncpkn di permukn bumi, yng dihubungkn dengn Digitl Milivoltmeter.Milivoltmeter ini hrus mempunyi impednsi msukn yng besr untuk mengbikn rus listrik yng bersl dri bumi selm pengukurn. Keungguln metode Potensil Diri dripd metode geolistrik lin dlh sngt responsif untuk trget bwh permukn yng bersift konduktif seperti minerl logm dn minerl sulfid, sert dpt diterpkn untuk derh yng topogrfiny tidh dtr. Jik sebuh elektrod ditncpkn ke tnh sebgi elektrod potensik, mk resultn gy elektrokimi pd bidng kontk ntr elektrod dengn tnh ir kn membentuk potensil plsu (spurious) meski tidk d rus yng melluiny. Potensil plsu ini mempunyi nili berbed-bed ntr stu tempt dengn tempt yng lin, tu ntr stu tempt dengn tempt lin, tu ntr stu wktu terhp wktu yng lin, sehingg sngt sulit membut fktor koreksiny untuk mereduksi nili potensil ini.konsenkuensiny diperlukn yng bersift non polrissi, sehingg nili potensilny tidk dipengruhi oleh rus yng melewtiny.elektrod semcm ini dpt didesin dri logm penghntr yng dicelupkn ke dlm lrutn jenuhny, mislny logm Cu dlm lrutn CuSO 4, logm Zn dlm lrutn ZnSO 4 dn sebginy.logm dn lrutn tersebut dikems dlm sebuh continer berbentuk pot berpori (porous pot).penggunn pot berpori dimksudkn gr lrutn dpt merembes secr perlhn sehingg membut kontk dengn tnh. Metode Potensil Diri yng di desin dengn elektrod pot berpori (porous pot) sngt tept diterpkn untuk penelitin pns bumi, kren pd umumny reservoir pns bumi berisi fluid pns yng mengndung minerl-minerl sulfid yng bersift konduktif. Metode potensil diri diperlukn untuk mengethui jlur komuniksi, rh lirn ir injeksi di bwh permukn. Metode potensil diri sngt tept untuk digunkn dlm memetkn distribusi nomli yng berhubungn dengn rh dn besrn reltif lirn fluid. Beberppliksi penelitin tentng potensil diri yng telh dilkukn dibeberp derh (Ni mtul, 2012). Eksplorsi pns bumi tidk terleps dri konsep dsr pol lirn ir tnh dengn mempeljri pol lirn fluid.pol lirn fluid ini dpt digunkn sebgi lndsn dlm rngk meliht sift listrik lirn pns bumi dlm hl ini metode potensil (Selfpotentils) (Muln, 2003: 23). METODE PENELITIAN Pelksnn penelitin dilksnkn 6 (enm) hri yitu dri tnggl 19 29 Mei 2013. Perltn yng diperlukn dlm penelitin ini, meliputi perltn Desin instrumen metode Potensil Diri dengn elektrod pot berpori (porous pot) dilkukn pd Tmn Perpustkn UM. b
1 Elektrod pot berpori, dri kwt tembg yng dibungkus dlm kermik gerbh dengn ukurn dimeter dlm 5 cm dn pnjng 10 13 buh cm. 2 Kbel konektor, pnjng 50 cm 13 buh 3 Kbel gulung, pnjng 200 m 2 buh 4 Cpit buy 30 buh 5 Kristl (CuSO 4 ) dn 5 kilogrm 6 Akudes (H 2 O) 2 glon 7 Pet Geologi 1set 8 Digitl milovoltier (Impednsi tinggi) 2 buh 9 Rol meter, pnjng 100 m 1 buh 10 Globl Positions System (GPS) 1 buh 11 Lptop tu Personl Computer (PC) 1 unit 12 Softwre Excel 2003 1 pket 13 Softwre Surfer versi 8 1 pket 14 Softwre Mtlb for Windows versi 7 1 pket 15 Buku cttn dn lt tulis 1 set Gmbr 2. Pet loksi penelitin; kwsn tmn perpustkn UM Mlng () Knn (b) Kiri Pengmbiln dt dlm penelitin ini dilkukn dengn mempergunkn digitl voltmeter.konfigursi elektrod yng dipergunkn dlh konfigursi elektrod tetp yitu dengn menjg stu elektrod tetp di stsiun bse tu titik referensi, sedngkn elektrod linny bergerk dri stu titik ukur ke titik ukur linny menurut Gmbr 2. Tbel 1. Dftr Perltn yng Digunkn Dlm Penelitin Pd pelksnn penelitin, kegitn yng dilkukn dlh : klibrsi lt, pengukurn dt di lpngn, pengolhn, dn interpretsi. Secr lengkp urin kegitn dlm thp pelksnn dlh sebgi berikut: A. Klibrsi Alt Tujun klibrsi lt dlh untuk memperoleh dt lpngn yng kurt. Klibrsi elektrod non polrissi dilkukn dengn cr mennm kedu elektrod ke tnh dengn jrk yng reltif dekt (10 cm). kemudin nili potensil diukur dengn hsil yng diperoleh hrus < 2 milivolt. Apbil nili potensil >2 milivolt, mk kedu elektrod pot berpori hrus dibersihkn, kemudin diisi kembli dengn lrutn CuSO 4 dengn konsentrsi yng sm di ntr kedu elektrod tersebut. Hl ini kibt elektrod pot berpori tidk bersih tu lrutn bocor (Indrin, 2007). Pengukurn potensil diri di lpngn meliputi 165 titik yng tersebr pd 11 lintsn dengn lusn 35 x 5 bgin kiri dn 30 x 5 bgin knn, jrk ntr elektrod porous 5 meter. Perltn yng dipelukn dlm penelitin ini, meliputi perltn penelitin yng digunkn di lpngn (Tbel 1). B. Pengukurn Dt Lpngn Pengukurn dt pd penelitin ini dilkukn dengn menggunkn digitl milivoltmeter yng memiliki impednsi msukn tinggi untuk mengbikn rus dribumi selm proses pengukurn. Konfigursi elektrod yng dipergunkn dlh model konfigursi elektrod tetp yitu dengn menjg stu elektrod tetp di titik referensi, sedngkn elektrod linny bergerk setip intervl tertentu sesui rh lintsn seperti Gmbr 3.Keuntungn konfigursi ini dlh potensil yng terukur sellu kontinyu terhdp titik referensi, sehingg keslhn nol (zero error) ntr kedu elektrod tidk terjdi.untuk memperoleh pet sebrn isopotensildi loksi penelitin, mk titik pengukurn Potensil Diri diushkn disebr dlm bentuk grid tu lintsn yng tertur.
Intervl x 1 Gmbr 3.Metode Pengmbiln Dt Self Potensil Elektrode Tetp Lintsn x C.Pengolhn Dt Dt yng diperoleh dilpngn dlh nili potensil ntr 2 elektrod yng terbc pd digitl voltmeter.dt potensil diri yng diperoleh di lpngn belumlh menunjukkn potensil di tempt itu, kren d perbedn hrg di stu titik bil diukur secr berulng-ulng pd wktu yng berlinn.dt yng diperoleh dilpngn perlu dikoreksi vrisi hrin, koreksi topogrfi dn koreksi gnggun (noise).dt yng didptkn dri pengukurn dirt-rt dn dikoreksi terhdp pembcn wl.dengn mengnggp bhw lintsn derh pengukurn dtr mk koreksi terhdp komponen topogrfi tidk dilkukn.kren komponen potensil diri yng disebbkn oleh dny minerl tu geoterml dlh komponen SPR, mk komponen linny hrus dipishkn. Cr pemishn komponen SPR dri efek-efek lokl tu noise (SPN) dilkukn dengn crsmooting dt (penghlusn dt). Penghlusn dt untuk tip lintsn dilkukn dengn menggunkn softwre excel. Hsil dri penghlusn dt tersebut merupkn komponen SPR tu dt potensil diri terkoreksi. HASIL DAN PEMBAHASAN Dri hsil penelitin self Potentil yng telh dilkukn di tmn perpustkn UM Mlng Jw timur diperoleh dt berup nili besrn tegngn dlm stun mv. Dt tersebut kemudin diinterpolsikn menjdi pet kontur self potentil yng menggmbrkn sift kelistrikn derh penelitin. Dt merupkn dt sekunder yng dimbil pd tnggl 19 mei 2013 smpi 29 mei 2013, dengn teknik griding. Pengmbiln dt dilkukn dengn spsi griding 5 m dengn jumlh dt 165. Pol kontur yng dihsilkn dri dt self-potensil ditmpilkn pd Gmbr 4 di bwh ini. J r (meter) k 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Jrk (meter) Tenggr 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0-50 -100-150 -200-250 -300-350 -400-450 -500-550 T TL S U Potensil (mv) BD B 45 40 35 30 25 20 15 10 5 460 420 380 340 300 260 220 180 140 100 60 20-20 -60-100 -140 0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 0 5 Gmbr 4Pet Kontur Potensil Diri dri Derh Penelitin dengn 10 15 20 Beberp Interpretsi () Kiri dn (b) Knn b
D. Interpretsi Dt potensil diri yng telh terkoreksi dpt diinterpretsikn secr kulittif dn kuntittif.interpretsi kulittif dilkukn dengn mempergunkn softwre surfer 11.Hsil kelurn softwre surfer 11 berup pet kontur isopotensil. Sehingg dpt disimpulkn bhw dri grfik dt terkoreksi lintsn 1 smpi lintsn 11 knn dn kiri di derh tmn perpustkn UM, kiri tslh yng berpotensi untuk memperoleh sumber mt ir bwh tnh A. Interpretsi Kulittif Berdsrkn hsil pengukurn potensil diri, diperoleh dt-dt potensil dengn sebrn seperti terliht pd Gmbr 4.1 dn 4.2 yitu derh kiri dn knn. Dt potensil diri tertinggi yng diperoleh di derh penelitin bgin kiri dlh 500 mv, dt terendh dlh -550 mv, dn dt rt-rtny dlh -25 mv. Sedngkn di derh knn tertinggi dlh 460 mv, terendh dlh -100 mv, dn rt-rtny dlh -280 mv. Berdsrkn pet kontur isopotensil yng telh dibut dpt diinterpretsi bhw derh penelitin dlh zon konduktif.hl ini diindiksikn dengn rendhny nili potensil diri yng terukur, yng secr numerik bernili negtif (Sehh dn Sukmji Anom Rhrjo, 2011).Zon pling negtif ditemukn di kwsn kiri ts tu timur hingg brt derh penelitin dengn nili potensil diri mencpi -550 mv.hl ini mengidiksikn bhw di zon tersebut kemungkinn terdpt sumber lirn fluid sumber mt ir permukn bwh tnh yng cukup dngkl.sementr itu, di bgin kiri bwh wrn kuning smpi dengn wrn merh yitu derh penelitin yng nili elevsiny (nili ketingginny) lebih tinggi memiliki sebrn nili potensil diri yng reltif lebih positif dri pd bgin tengh wrn hiju.hl ini mengindiksikn tu menunjukkn kemungkinn terjdiny kumulsi (pengumpuln) lirn fluid ir di bwh permukn tnh di Tmn Perpustkn UM dlh dri bgin kiri bwh wrn kuning smpi dengn wrn merh.alirn fluid ir permukn bwh tnh dri timur hingg brt wrn biru, selin diperkirkn mengikuti perubhn topogrfi, ternyt jug sesui dengn perubhn nomli potensil diri.hl ini sesui dengn hsil penelitin (Sehh dn Sukmji, 2011), bhw semkin kecil nomli potensil diri (bernili negtif), mk kumulsi lirn ir ke loksi itu reltif semkin besr. Dpt disimpulkn bhw dri grfik dt terkoreksi lintsn 1 smpi lintsn 11 knn dn kiri di derh tmn perpustkn UM, kiri tslh yng berpotensi untuk memperoleh sumber mt ir bwh tnh dengn kdr ir yng cukup untuk menunjng kebutuhn kehidupn sehri-hri msyrkt sekitr. Selin itu jug dpt dmungkinn untuk membuk sumber mt ir bru, selin sumber mt ir yng telh d st ini yng menunjukkn krkteristik bntun bwh permukn. Nili self potensil yng terukur merupkn bed potensil dri hsil selisih tegngn positif yng dikurngkn dengn tegngn negtif hsil polrissi electron dlm btun. dengn kdr ir yng cukup untuk menunjng kebutuhn kehidupn sehri-hri msyrkt sekitr. Selin itu jug dpt dmungkinn untuk membuk sumber mt ir bru, selin sumber mt ir yng telh d st ini yng menunjukkn krkteristik bntun bwh permukn. Nili self potensil yng terukur merupkn bed potensil dri hsil selisih tegngn bergerk yng dikurngkn dengn tegngn tetp. Dengn mengmti pol kontur pd pet yng disjikn pd pet kontur potensil diri derh kiri terliht dny pol menerus dri nili-nili dt self potensil.pol kontur dengn wrn biru menunjukkn nili self potensil yng sngt rendh dengn nili sekitr 550 mv smpi dengn 300 mv. Pol menerus ini diinterpretsi sebgi derh lirn ir sungi bwh tnh yng menurus pd kedlmn yng sm, seperti ditunjukkn pd pet kontur potensil diri derh kiri ts. Selin derh bernili selfpotentil tinggi yng ditndi oleh kuning smpi dengn wrn merh, d jug derh dengn nili self potensil sekitr -200 mv yng ditndi dengn wrn hiju. Derh ini diinterpretsi sebgi derh respn ir tnh (ground wter) B. Interpretsi Kuntittif Model lempeng du dimensi digunkn untuk interpretsi dt potensil diri (self potentil).metode interpretsi nomli SP model lempeng dikembngkn oleh Sehh dn Sukmji pd thun 2011.Dengn meliht dt geologi lpngn mk interpretsi SP pd penelitin yng telh dilkukn didsrkn pd teori Sehh dn Sukmji lempeng du dimensi dengn sumsi pnjng strike-ny pnjng penemunny tu pnjng wlny tk berhingg. Lempeng miring yng tertnm di tnh seperti terliht pd Gmbr 4.3 dinggp sebgi sumber nomli SP, yng terletk pd kedlmn dri ujung ts (h) hingg kedlmn ujung bwh (H) dengn pnjng lempeng (2l). Dlm sistem koordint krtesin, O tept di ujung bts lempeng, sumbu Y terletk pd rh strike, dpun sumbu Z dlh verikl, sudut kemiringn
lempeng tu dip (θ) diukur serh jrum jm terhdp sumbu X positif. Selnjutny untuk ksus model lempeng ini nili potensil diri yng terukur di setip titik P sepnjng profil yng sejjr dengn sumbu X, dirumuskn dengn Rumus Potensil Diri sebgi berikut. V x = M Ln (R 1 2 :R 2 2 ) (4.1) Jik R1 dn R2 pd persmn (4.1) dinytkn dlm x, mk didptkn Rumus Potensil Diri: V x = M Ln [(x 2 + h 2 ) : {(x - ) 2 + H 2 }] (4.2) Dimn M = [( I ρ) : (2 π)] dn α = [(H h) : tn θ] Dengn I dlh rpt rus perstun pnjng, r dlh resistivits medium btun, x dlh jrk titik origin (0,0) ke titik P, h dlh kedlmn ts ujung lempeng, H dlh kedlmn ujung bwh lempeng, dn θ dlh sudut kemiringn lempeng terhdp rh horizontl. Jik ditentukn x 0 dlh ½ jrk dri V mx ke V min, x s dlh jrk simetris yitu jrk dri titik origin ke titik yng mempunyi mplitudo sm tetpi berlinn tnd, x mx dlh jrk titik origin ke titik yng memiliki nili potensil mksimum, xmin dlh jrk titik origin ke titik yng mempunyi potensil minimum, sehingg prmeter-prmeter dri lempeng yng terdiri dri kedlmn ts (h), kedlmn bwh (H), sert kemiringn bend nomli (θ) dpt dihitung dri prmeter x 0, x s, x mx, x min, dengn menggunkn persmn H = ( x mx - x min ) 1/2 (4.3) = 2 [(x s h 2 ) : (2x 0 )] (4.4) H = 2 (x s 2 ) 1/2 (4.5) Θ = tn-1 [ ] (4.6) Dri urin di ts, dibut beberp gris di ts closure (tertutup) pet kontur yng didug sebgi sumber nomli, hingg diperoleh beberp kurv profil potensil diri. Dri dt profil yng diperoleh, selnjutny dihitung kedlmn bend nomly yng diperkirkn sebgi reservoir sumber mt ir berup lpisn btun yng berisi fluid ir di derh penelitin menggunkn teori Sehh dn Sukmji 2011.Jumlh lintsn yng dibut dlh tig buh, yitu lintsn AB, CD, dn EF.Model bend nomli berup lempeng miring yng dpt disumsikn sebgi lpisn btun bwh permukn yng berisi fluid ir.pemilihn model bend nomli berup lempeng didsrkn ts hsil interpretsi kulittif dn kedn geologi setempt.letk lintsn pemodeln pd pet kontur isopotensil dpt diliht pd Gmbr 4.4. Perhitungn prmeter bend nomli (lempeng miring) dilkukn berdsrkn persmn 4.1 smpi dengn 4.6 menggunkn softwre excel. Sedngkn kurv profil lintsn dn hsil perhitungn prmeter bend nomli dpt diliht pd Gmbr 4.5 smpi dengn Gmbr 4.7. KESIMPULAN Dri hsil pengmbiln dt di tmn perpustkn UM kit dpt mengethui kontur lingkungn dn nomly potensil pd derh DAFTAR RUJUKAN tersebut, seklipun nili dt yng dri metode potensil diri kecil tetp mempunyi hsil yng cukup kurt untuk menytkn nomli di sutu derh. Moore, J.R., John W., Snders John J.C., nd Steven D.G. 2011.Self-Potentil Investigtion Of Morine dn Seepge. New York: Cmbridge University Press. Indriwn, B. 2012.PemodelnKeberdn Tnh Berongg dengn Menggunkn Metode Geolistrik.Mklh disjikn dlm Seminr Nsionl MIPA dn Pembeljrn, Jurusn Fisik FMIPA UM, Mlng, 15 Oktober. Hmzh, M., S., Djoko, S., Whyudi, W.P., Budi, S. 2008. Deteksi Alirn Air Dlm Medi Pemodeln Fisik Dengn Metode Self Potensil.Mklh disjikn dlm Seminr Nsionl Sins dn Teknologi-II ljniversits Lmpung, Lmpung, 17-18 November. Rizl, Achmd. 2010. Penentun Sumber Air Dengn Menggunkn Metode Potensil Din (Self Potensil) Di Derh Nggunting Sentul Kbupten Psurun.Skripsi tidk diterbitkn. Mlng: Progrm Srjn Universits Negeri Mlng. Sudirtono. 2007. Metode Potensil Din (Self Potentil). Universits Gdjh Md, Lbortorium Geofisik MIPA.
Putri, A.K. 2010.Perkirn Kedlmn Dn Jlur Sungi Bwh Tnh Dengn Menggunkn Potensil Diri di Derh Krst Jw Brt.Thesis tidk diterbitkn. Bndung: PPS ITB. Rhrjo, S.A., Sehh. 2011. Survei Metode Self Potentil Menggunkn Elektrod Pot Berpori untuk Mendeteksi Alirn Fluid Pns Bwh Permukn di Kwsn Bturden Kbupten Bnyums Jw Tengh, Berkl Fisik Flux, Vol 8, No.1, Februri 2011, Hl. 7-21. Fithri, N.I.D., Setywn, A., Yulinto, T. 2012. IdentifIksi Alirn Air Injeksi di Lpngn Tlng Jimr Region Sumtr Menggunkn Metode Spontneous Potentil, Berkl Fisik, Vol 15, No.3, Juli 2012, Hl.95-100.