APLIKASI METODE GEOFISIKA UNTUK GEOTEKNIK Oleh: Icksan Lingga Pradana Irfan Fernando Afdhal Joni Sulnardi
Pengertian Geofisika Geofisika: bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi melalui kaidah atau prinsip-prinsip fisika, baik dibawah permukaan ataupun diatas permukaan bumi. Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsipprinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi.
. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal. Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik.
Metode Geofisika Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang terlibat Seismik Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias, amplitudo dan frekuensi gelombang seismik Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismic Gravitasi Magnetik Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda Densitas Suseptibilitas atau remanen magnetic Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas listrik Polarisasi terinduksi Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi Kapasitansi listrik Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik Elektromagnetik Radar Respon terhadap radiasi elektromagnetik Waktu tiba perambatan gelombang radar Konduktivitas atau Induktansi listrik Konstanta dielektrik
Macam-macam Teknologi atau Metode Eksplorasi Geofisika Tujuan utama dari kegiatan eksplorasi geofisika adalah : untuk membuat model bawah permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan bumi atau di bawah permukaan bumi atau bisa juga di atas permukaan bumi dari ketinggian tertentu. Untuk mencapai tujuan ini, idealnya kegiatan survey atau pengukuran harus dilakukan secara terus menerus, berkelanjutan dan terintegrasi menggunakan sejumlah ragam metode geofisika antara lain;
Metode Gravitasi ( gaya berat ) Metode ini dilakukan untuk menyelidiki keadaan di bawah permukaan bumi berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling ( r = gram/cm3 ). Perpisahan anomali akibat rapat massa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika yaitu dengan alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( mgal ), sehingga kita tidak akan kesulitan untuk manganalisa anomali yang berukuran kecil.
Metode Magnetik Metode dilakukan dengan berdasarkan pada hasil pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah di sekelilingnya, metode ini memakai alat geomagnet. Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin
Contoh gambar alat geomagnet.
Metode Seismik Metode ini merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Dalam metoda seismik, pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik ( ledakan, vibroseis dll ). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium ( tanah/batuan ) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian pada jarak tertentu, gerakan partikel tersebut direkam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan) Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi.
Contoh gambar alat geolistrik.
Metode Geolistrik (resistivas) Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi dengan alat geolistrik. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetoteluric, elektromagnetik, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lain-lain. Pada metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus.kemudian beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan di bawah titik ukur (sounding point).
Contoh gambar alat geolistrik
Metode Elektromagnetik Metode elektromagnetik ini biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja, seperti dengan membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, pengukuran semacam ini disebut teknik pengukuran aktif. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif, yaitu dengan memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak secara sengaja dibangkitkan di sekitar daerah pengamatan
Metode GPR (Ground Penetrating Radar) Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut georadar. Berasal dari dua kata yaitu geo yang berarti bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging. Jadi, arti harfiahnya adalah alat pelacak bumi menggunakan gelombang radio. GPR baik digunakan untuk eksplorasi dangkal (nearsurface) dengan ketelitian (resolusi) yang amat tinggi, sehingga mampu mendeteksi benda sasaran bawah permukaan hingga benda yang berdimensi beberapa sentimeter sekali pun. GPR merupakan salah satu metode geofisika yang menggunakan sumber gelombang elektromagnetik. Karena itu, GPR tergolong metode geofisika tidak merusak (nondestructive). Kelebihan lain GPR adalah biaya operasionalnya yang rendah, prosedur pengerjaan mudah, dan ketelitian sangat tinggi (resolusi tinggi). Kelemahannya, penetrasinya tidak terlalu dalam atau daya tembus metode ini hanya sampai puluhan meter (± 100 meter).
. Contoh gambar alat GPR
Metoda Remote Sensing / Penginderaan Jauh Penginderaan jauh (remote sensing), yaitu penggunaan sensor radiasi elektromagnetik. Untuk merekam gambar lingkungan bumi yang dapat diinterpretasikan sehingga menghasilkan informasi yang berguna. Penginderaan jauh (remote sensing), yaitu suatu pengukuran atau perolehan data pada objek di permukaan bumi dari satelit atau instrumen lain di atas jauh dari objek yang diindera. Foto udara, citra satelit, dan citra radar adalah beberapa bentuk penginderaan jauh.
. Contoh gambar alat Remote Sensing