METODE-METODE
GEOFISIKA
Melalui ayat
Al-Qur’an, Allah memerintahkan kepada manusia untuk melakukan penelitian dan pengamatan fenomena alam
terkait yang ada dibumi. Dengan hal ini, manusia dapat mengambil manfaatnya untuk
meningkatkan keimanan dan ketakwaan kepada Allah SWT. Sebagaimana didalam Q.S
Yunus ayat 101, Allah SWT berfirman:
عَنْ
وَالنُّذُرُ الْآيَاتُ تُغْنِي وَمَا ۚوَالْأَرْضِ السَّمَاوَاتِ فِي مَاذَا انْظُرُوا
قُلِ
يُؤْمِنُونَ لَا قَوْمٍ
Artinya: Katakanlah: "Perhatikanlah apa yang ada
di langit dan di bumi. tidaklah bermanfaat tanda kekuasaan Allah dan
Rasul-rasul yang memberi peringatan bagi orang-orang yang tidak beriman"
(Q.S. Yunus :101).
Ayat Q.S Yunus ayat 101 menjelaskan
bahwa Allah SWT memerintahkan kepada
manusia untuk melakukan pengamatan baik di langit dan di bumi. Salah
satunya adalah tanda-tanda kekuasaan Allah yang ada di bumi yaitu menciptakan
gunung-gunung, sungai, hutan, dan sebagainya. Kaitan dengan ayat ini juga
menjelaskan untuk melakukan penyelidikan apa yang ada dibawah permukaan bumi.
Bumi sebagai tempat
tinggal manusia secara alami menyediakan sumber daya alam yang berlimpah.
Kekayaan sumber daya alam Indonesia sangat melimpah, sehingga kita sebagai
generasi penerus bangsa harus berupaya untuk dapat memanfaatkan sumber daya
yang ada tersebut untuk kesejahteraan bangsa. Keterbatasan ilmu untuk mengolah
sumberdaya alam tersebut memang menjadi kendala bagi kita untuk melakukan
eksplorasi terhadap kekayaan alam yang kita miliki tersebut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau
metode untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi.
Salah satu cara atau
metode untuk memperoleh informasi tersebut adalah dengan menggunakan metode
survei geofisika. Secara umum, metode geofisika dibagi
menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan
dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan
dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh
bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi,
medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik
bumi serta radiasi radioaktifitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan
dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan
lain sebagainya.
Survei geofisika yang
sering dilakukan selama ini antara lain metode gravitasi (gayaberat), magnetik,
seismik, geolistrik (resistivitas) dan elektromagnetik.
1. Metode Gaya Berat (Gravity)
Metode Gaya
Berat/Gravitasi adalah salah satu metode dalam survey geofisika, yang termasuk
sebagai metode pasif. Metode ini memanfaatkan perbedaan nilai medan gravitasi
di permukaan bumi. Perbedaan/variasi nilai medan gravitasi tersebut kemudian dipetakan
distribusinya. Pada dasarnya, segala kondisi geologis di bawah maupun di
permukaan dapat mempengaruhi medan gravitasi bumi yang terukur.
Jadi metode
gravitasi merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui kondisi
geologi/struktur bawah permukaan berdasarkan variasi medan gravitasi bumi di
permukaan, yang disajikan dalam bentuk model bawah permukaan. Dalam bidang
eksplorasi, dari model yang dihasilkan dapat diketahui anomali medan gravitasi
yang bisa mengindikasikan adanya suatu akumulasi mineral tertentu, atau barang
tambang yang ekonomis. Selain itu, metode ini dapat juga digunakan untuk
mendeteksi adanya struktur geologi, batuan dasar (basement), kontak intrusi
batuan beku/magma, rongga dalam massa batuan, endapan sungai purba, logam terpendam,
dll. Metode ini memiliki sensitifitasi tinggi terhadap perubahan vertikal.
Variasi medan
gravitasi di permukaan bumi, apabila dibandingkan dengan nilai gravitasi
absolut sangatlah kecil. Namun, dengan teknologi alat ukur yang sangat sensitif
dan presisi, perbedaan tersebut dapat diketahui. Teknologi ukur pengukuran
gravitasi menggunakan alat Gravitymeter, yang memiliki komponen utama berupa
pegas dengan kontruksi tertentu. Pengukurannya di lapangan, biasanya dilakukan
pada titik-titik pengukuran di sepanjang lintasan pengukuran dalam suatu luasan
area pengukuran. Biasanya juga diperlukan satu titik acuan bebas gangguan/noise
(base station) yang akan digunakan sebagai unsur koreksi dalam analisa data
(koreksi drift). Selain pengukuran di darat, pengukuran juga dapat
dilakukan di laut dengan kapal, maupun di udara dengan pesawat.
Gambar 1.
Gravitymeter
Satuan
pengukuran dalam metode gravitasi biasanya dinyatakan dalam gal (Galileo).
Apabila dalam satuan SI (Satuan Internasional), g dinyatakan dalam m/s2,
dimana 1 gal = 1 cm/s2 = 0,01 m/s2. Gravitasi rata-rata
di permukaan bumi sekitar 980 gal.
2. Metode Magnetik
Metode magnetik
merupakan salah satu metode eksplorasi geofisika yang seringkali digunakan
dalam rangka eksplorasi mineral logam maupun non logam yang beasosiasi dengan
mineral yang memiliki karakteristik magnetik (mengandung unsur Fe). Metode
magnetik sangat mudah digunakan dan cepat, sehingga bisa diaplikasikan untuk
daerah yang luas, tetapi kelemahan dari metode magnetik ini adalah dia memiliki
resolusi vertikal yang rendah seperti kelemahan metode potensial lainnya
seperti metode gravity. Oleh karena itu metode magnetik umumnya digunakan untuk
survey pendahuluan untuk memperkirakan sebaran atau luas dari daerah yang
prospek sebelum dilajutkan dengan survey geofisika lainnya yang memiliki
resolusi vertikal yang bagus.
Prinsip dasar
dari metode magnetik ini adalah derajat dari kemagnetan batuan yang terinduksi
dengan medan magnet bumi. Hal ini bisa terjadi akibat perbedaan sifat
kemagnetan suatu mineral. Kemampuan suatu mineral menjadi magnet adalah
tergantung dari susceptibilitas magnetik tiap mineral. Nilai susceptibilitas
mineral adalah sangat penting untuk mencari suatu anomaly dari karena setiap
mineral memiliki keunikan atau perbedaan nilai susceptibilitas. Nilai
susceptibilitas magnetik batuan akan bertambah seiring dengan bertambahnya
kandungan mineral magnetik (unsur Fe).
Salah satu instrumen geofisika untuk
akuisisi data adalah dengan menggunakan proton magnetometer. Proton magnetometer
menggunakan bagian inti atom yaitu proton yang dialiri oleh arus listrik yang
kemudian ter-presisi sehingga mendapatkan nilai frekuensi presisi-nya. Dengan
meng-konversinya,sehingga didapat nilai intensitas magnetiknya. Dalam hal ini,
saya akan mencoba menjelaskan salah satu alat proton magnetometer yang
digunakan dalam eksplorasi metode magnetik, yaitu G5 Geotron Proton
Magnetometer.
Gambar 2. Magnetometer
3. Metode Seismik
Metode
seismik merupakan salah satu bagian dari seismologi eksplorasi yang dikelompokkan
dalam metode geofisika aktif, dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan
sumber seismik (palu, ledakan,dll). Setelah usikan diberikan, 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 suatu jarak tertentu, gerakan partikel
tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat
diperkirakan bentuk lapisan/struktur di dalam tanah.
Gambar3. Seismograf
Gelombang
seismik mempunyai kelakuan yang sama dengan kelakuan gelombang cahaya, sehingga
hukum-hukum yang berlaku untuk gelombang cahaya berlaku juga untuk gelombang
seismik. Hukum-hukum tersebut antara lain:
-
Huygens mengatakan bahwa gelombang menyebar
dari sebuah titik sumber gelombang ke segala arah dengan bentuk bola.
-
Hukum snellius menyatakan bahwa bila suatu
gelombang jatuh diatas bidang batas dua medium yang mempunyai perbedaan
densitas, maka gelombang tersebut akan dibiaskan jika sudut datang gelombang
lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya. Gelombang akan dipantulkan jika
sudut datangnya lebih besar dari sudut kritisnya. Gelombang datang, gelombang
bias, gelombang pantul terletak pada suatu bidang datar.
Di dalam eksplorasi seismik dikenal
2 macam metode, yaitu:
1)
Metode seismik bias
(refraksi)
Seismik
refraksi dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada tanah/batuan dari
posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini,
gelombang yang terjadi setelah gangguan pertama (first break)
diabaikan,sehingga sebenarnya hanya data first break saja yang dibutuhkan.
Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh cepat rambat
gelombang dalam medium. Kecepatan tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta
fisis yang ada di dalam material dan dikenal sebagaiparameter elastisitas
batuan.
2)
Metode seismik pantul
(refleksi)
Sedangkan
dalam seismik refleksi, analisis dikonsentrasikan pada energi yang diterima
setelah getaran awal diterapkan. Secara umum, sinyal yang dicari adalah
gelombang-gelombang yang terpantulkan dari semua interface antar lapisan di
bawah permukaan. Analisis yang dipergunakan dapat disamakan dengan ‘echo
sounding’ pada teknologi bawah air, kapal, dan sistem radar. Informasi tentang
medium juga dapat diekstrak dari bentuk dan amplitudo gelombang refleksi yang
direkam.Struktur bawah permukaan dapat cukup kompleks, tetapi analisis yang
dilakukan masih sama dengan seismik refraksi, yaitu analisis berdasar kontras
parameter elastisitas medium.
Tabel 1. Perbandingan Seismik Refraksi – Seismik
Refleksi
Tabel 2. Kelemahan
Seismik Refraksi dan Kengglan Seismik Refleksi
4. Metode Geolistrik Resistivitas
Metode geolistrik merupakan salah satu metode dalam
survey geofisika yang memanfaatkan perbedaan sifat kelistrikan berupa
hambatan-jenis dalam batuan. Berdasarkan sumber energinya, sebenarnya metode
geolistrik dapat diklasifikasikan lagi, menjadi:
a.
Geolistrik Aktif (berdasarkan sumber energi buatan);
·
IP (Induced
Potential)
·
Geolistrik
resistivitas sounding
·
Geolistrik
resistivitas mapping
·
Geoelectrical borehole tomography
·
Mise a la masse
b. Geolistrik Pasif (berdasarkan sumber
energi alami bumi);
·
SP (Spontaneous
Potential)
Hambatan-jenis/resistivitas adalah sifat/kemampuan suatu bahan untuk
menghambat arus listrik yang melaluinya. Suatu bahan yang memiliki resistivitas
yang semakin besar akan menjadikan arus listrik semakin sulit untuk mengalir.
Resistivitas bertolak belakang dengan konduktivitas, dimana bila resistivitas
besar maka konduktivitas akan kecil, begitu pula sebaliknya. Batuan, sebagai
suatu medium juga memiliki sifat resistivitas, yang beragam sesuai dengan
jenis-jenis batuan. Oleh karena itu, dengan memanfaatkan perbedaan-perbedaan
sifat resistivitas batuan tersebut, dengan metode geofisika ini kemudian dapat
disediliki bagaimana kondisi geologis bawah permukaan. Variasi resistivitas
batuan tersebut tergantung pada jenis batuan dan mineral, porositas batuan, kandungan
fluida dalam pori-pori batuan (dapat berupa minyak bumi, gas, atau air).
Pengukuran resistivitas dilakukan dengan instrumen
berupa Resistivitymeter sebagai unit utamanya, dilengkapi oleh beberapa
perangkat penunjang seperti batang-batang elektroda, kabel-kabel penghubung,
sumber daya listrik (battery/accu), dll. Prinsip pengukuran geolistrik
resistivitas ini pada dasarnya cukup sederhana. Mengacu pada Hukum Ohm, V=I.R,
yaitu dengan menginjeksikan/menghantarkan arus listrik I ke dalam
tanah (tanah/bumi sebagai medium hantar berhambatan R) melalui
sepasang elektroda arus, dan mengukur beda potensial V yang timbul
melalui sepasang elektroda potensial pada jarak tertentu dari elektroda arus.
Resistivitas terukur umumnya dinyatakan dalam satuan Ohm-meter (Ωm).
Dalam penerapannya, metode ini digunakan dalam
eksplorasi di beberapa bidang. Umumnya dimanfaatkan untuk mengetahui struktur
bawah permukaan dan stratigrafi, untuk mengetahui sebaran endapan mineral
tambang, untuk mengetahui lapisan akuifer dan muka air tanah, untuk mengetahui
akumulasi minyak bumi di lapisan dangkal dan kontak fluida antara minyak dan
air, untuk mengetahui reservoar geothermal, dan bahkan untuk mengetahui
keberadaan candi terpendam.
Gambar 4.
Resistivitymeter
Metode geolistrik hambatan-jenis dapat dilakukan secara sounding
dan mapping. Sounding merupakan pengukuran perubahan
resistivitas bawah permukaan pada arah vertikal. Hal ini dapat dilakukan dengan
cara mengubah/membuat variasi jarak antar elektroda arus dan potensial, pada
titik pengukuran yang sama. Konfigurasi elektroda yang umum digunakan adalah
konfigurasi Schlumberger. Mapping atau Traversing merupakan
pengukuran perubahan resistivitas bawah permukaan secara lateral (horisontal).
Mapping ini dapat dilakukan dengan cara berpindah titik pengukuran, namun
mempertahankan jarak antar elektroda arus dan potensial. Konfigurasi elektroda
yang umum digunakan adalah konfigurasi Winner atau Dipole-Dipole.
5.
Metode
GPR (Groun Penetrating Radar)
Metode
ground penetrating radar atau georadar merupakan salah satu metode geofisika
yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik
dengan menggunakan gelombang radio dengan frekuensi antara 1-1000 MHz. Georadar
menggunakan gelombang elektromagnet dan memanfaatkan sifat radiasinya yang
memperlihatkan refleksi seperti pada metode seismik refleksi. Pengukuran dengan
menggunakan GPR ini merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda benda
kecil yang berada di dekat permukaan bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang
tinggi yang artinya konstanta dielektriknya menjadi rendah.
Ada
tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan transiluminasi.
Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous Reflection Profiling (CRP).
Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid Point (CMP) untuk mementukan
kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi disebut juga GPR Tomografi.
GPR
terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena transmitter dan receiver sebagai
pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal radar ditransmisikan sebagai
pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain
waktu tertentu. Mode konfigurasi antena transmitter dan receiver pada GPR
terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter
dan receiver digabung dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua
antena memiliki jarak pemisah.
DAFTAR
PUSTAKA
http://note-student.blogspot.co.id/2015/05/hikmah-dan-kandungan-qs-yunus- ayat-101.html#.VwM7tuO9vIW
Tidak ada komentar:
Posting Komentar