Mini Draft

Nama : Heryanto Romario Sihite NIM : 4123240014 Jurusan/Kelas : Fisika / Fisika Nondik 2012 Mata Kuliah : Fisika Batuan Cara kerja alat dan cara menggunakan alat detektor keberadaan batuan : Seismik. Seismik dan Gelombang seismik. Seismik bekerja dengan adanya gelombang seismik. Gelombang seismik merupakan gelombang yang merambat melalui bumi. Perambatan gelombang ini bergantung pada sifat elastisitas batuan. Gelombang seismik dapat ditimbulkan dengan dua metode yaitu metode aktif (menggunakan gangguan yang dibuat oleh manusia, biasanya digunakan untuk eksplorasi) dan metode pasif (gangguan yang muncul terjadi secara alamiah, contohnya gempa). Pergerakan lempeng bumi menyebabkan batuan terdeformasi atau berubah bentuk dan ukuran karena adanya pergerakan antar lempeng. Deformasi akibat bergerakan lempeng ini berupa tegangan (stress) dan regangan (strain). Tegangan (Stress) didefinisikan sebagai gaya persatuan luas Gaya merupakan perbandingan dari besar gaya terhadap luas dimana gaya tersebut dikenakan. Gaya yang dikenakan tegak lurus terhadap benda maka tegangan tersebut normal, jika gaya berarah tangensial terhadap luas maka tegangan tersebut tegangan geser, dan jika tidak tegak lurus maupun paralel maka gaya tersebut dapat diuraikan kekomponen yang paralel dan tegak lurus terhadap elemen luas. Sedangkan strain (regangan) adalah benda elastis yang mengalami stess maka akan terdeformasi atau mengalami perubahan bentuk maupun dimensi. Hukum hooke menyatakan bahwa stress akan sebanding dengan strain pada batuan (antara gaya yang diterapkan dan besarnya deformasi). (tegangan). C = konstanta berupa matriks (tensor) yang menentukan sifat dasar elastisitas dari batuan. e = strain (regangan). Gelombang seismik ada yang merambat melalui interior bumi disebut sebagai body wave, dan ada juga yang merambat melalui permukaan bumi yang disebut surface wave. Sumber gelombang seismik ada dua yaitu alami dan buatan. Gambar : Perambatan gelombang seismik sesuai hukum snellius. Metode Seismik. Metoda seismik adalah salah satu metoda eksplorasi yang didasarkan pada pengukuran respon gelombang seismik (suara) yang dimasukkan ke dalam tanah dan kemudian direleksikan atau direfraksikan sepanjang perbedaan lapisan tanah atau batas-batas batuan. Sumber seismik umumnya adalah palu godam (sledgehammer) yang dihantamkan pada pelat besi di atas tanah, benda bermassa besar yang dijatuhkan atau ledakan dinamit. Respons yang tertangkap dari tanah diukur dengan sensor yang disebut geofon, yang mengukur pergerakan bumi. Terdapat dua macam metoda dasar seismik yang sering digunakan, yaitu seismik refraksi dan seismik refleksi. Seismik refraksi Metoda seismik refraksi mengukur gelombang datang yang dipantulkan sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah. Peristiwa refraksi umumnya terjadi pada muka air tanah dan bagian paling atas formasi bantalan batuan cadas. Grafik waktu datang gelombang pertama seismik pada masing-masing geofon memberikan informasi mengenai kedalaman dan lokasi dari horison-horison geologi ini. Informasi ini kemudian digambarkan dalam suatu penampang silang untuk menunjukkan kedalaman dari muka air tanah dan lapisan pertama dari bantalan batuan cadas. Seismik refleksi Metoda seismik refleksi mengukur waktu yang diperlukan suatu impuls suara untuk melaju dari sumber suara, terpantul oleh batas-batas formasi geologi, dan kembali ke permukaan tanah pada suatu geophone. Refleksi dari suatu horison geologi mirip dengan gema pada suatu muka tebing atau jurang.Metoda seismic repleksi banyak dimanfaatkan untuk keperluan Explorasi perminyakan, penetuan sumber gempa ataupun mendeteksi struktur lapisan tanah. Seismic refleksi hanya mengamati gelombang pantul yang datang dari batas-batas formasi geologi. Gelombang pantul ini dapat dibagi atas beberapa jenis gelombang yakni: Gelombang-P, Gelombang-S, Gelombang Stoneley, dan Gelombang Love. Peralatan seismik. Seismograf GPS Satu unit komputer lengkap dengan perangkat lunak (software) akuisisi dan interpretasi data seismik refraksi. Satu set roll meter sebagai pengukur jarak  geophone dengan sumber gelombang seismik. Geophone. Palu hammer (sumber bunyi, loading, peledakan) Handytalky. Cara kerja Seismik. Survey Topografi. Dalam survey seismik posisi koordintat SP (shot point) dan TR (trace) sangat penting sekali diperhatikan, karena hal ini menyangkut dengan kualitas data yang akan dihasilkan. Departemen Topografi melakukan pengeplotan /pematokan koordinat-koordinat SP dan TR teoritik yang telah didesain. Dalam membuat desain survei seismik terdapat beberapa parameter lapangan yang harus diperhatikan : Trace interval : Jarak antara tiap trace Shot point interval: jarak antara satu SP dengan SP yang lainnya Far Offset: Jarak antara sumber seismik dengan trace terjauh terjauh Near Offset: Jarak antara sumber seismik dengan trace terdekat Jumlah shot point: Banyaknya SP yang digunakan dalam satu lintasan. Jumlah Trace: Banyaknya trace yang digunakan dalam satu SP Record length lamanya merekam gelombang seismic fold coverage: Jumlah atau seringnya suatu titik di subsurfece terekam oleh geophone di permukaan Survey Lokasi Posisi Lokasi Survey Kondisi Daerah Survey Akses kelokasi survey Perencanaan Pekerjaan Pembuatan peta kerja. Pengukuran Titik Kontrol dan Lintasan kerja. Langkah ini untuk menentukan koordinat-koordinat lain yang belum diketahui, misalnya koordinat shoot point atau koordinat receiver. Pada dasarnya pengukuran GPS selalu diikatkan dengan titik dari Bakosurtanal yang bertujuan untuk mengikatkan titik koordinat secara global sehingga titik koordinat tersebut dapat dikorelasikan dengan titik koordinat peta yang lain. DRILLING, PRELOADING dan LOADING (Peledakan) Pemboran dangkal pada survey Seismik bertujuan untuk membuat tempat penanaman sumber suara sebagai sumber energi (source) pada perekaman. Kedalaman lubang bor disesuaikan dengan alat yang ada, Penentuan kedalaman lubang bor ini berdasarkan test percobaan yang dilakukan sebelumnya. RECORDING (Perekaman gelombang seismik ) Perekaman merupakan pekerjaan akhir dari akuisisi data seismik, yaitu merekam data seismik ke dalam pita magnetik (tape) yang nantinya akan diproses oleh pusat pengolahan data (processing centre). Sebelum melakukan perekaman kabel dibentangkan sesuai dengan posisi dan lintasannya berdasarkan desain survey 2D. Pada saat perekaman, yang memegang kendali adalah observer dengan memakai perlengkapan alat recording yang disebut LABO. Gambar : Contoh hasil rekaman seismik, bagian paling hitam terdapat anomali. Analisis rekaman. Adalah tahap menentukan jenis benda yang dilewati oleh gelombang seismik. Secara umum metode interpretasi data seismik refraksi dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu intercept time, delay time method dan wave  front method. Metode interpretasi yang paling mendasar dalam analisis data seismik refraksi adalah intercept time. Yang diukur adalah kecepatan gelombang pantulan. Berikut adalah table jenis batuan berdasarkan kecepatan gelombang yang didapat. Resistivity (Geolistrik). Geolistrik. Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik didalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Tujuan dari survei geolistrik adalah untuk menentukan distribusi resistivitas dibawah permukaan dengan membuat pengukuran di permukaan tanah. Pengukuran resistivitas secara normal dibuat dengan cara menginjeksikan arus ke dalam tanah melalui dua elektroda arus, dan mengukur beda tegangan yang dihasilkan pada dua elektroda potensial. Dari pengukuran ini resistivitas yang sebenarnya dari bawah permukaan dapat diperkirakan. Resistivitas tanah berkaitan dengan berbagai parameter geologi seperti mineral dan konten cairan, porositas, derajat patahan, persentase dari patahan diisi dengan air tanah dan derajat dari saturasi air di batuan (Singh, 2004). Berdasarkan hukum Ohm diketahui bahwa besar tegangan V suatu material bergantung pada kuat arus I dan hambatan listrik R yang dirumuskan sebagai berikut: V = IR Studi hambatan listrik dari geofisika dapat dipahami dalam konteks dari aliran arus melalui medium di bawah permukaan yang terdiri dari lapisan bahan dengan resistivitas yang berbeda. Untuk sederhananya, semua lapisan diasumsikan horisontal. Resistivitas ρ dari bahan adalah pengukuran seberapa baik bahan menghambat aliran arus listrik. Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metoda ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metoda resistivitas tahanan jenis, antara lain metoda Schlumberger, metoda Wenner, dan metoda Dipole Sounding. Gambar : Cara kerja metode Geolistrik. Alat dan Bahan. Resistivity meter (Jenis Ares, single channel, multi channel) Pada dasarnya alat ukur resistivitas ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian komutator dan potensiometer. Bagian Komutator mengubah isyarat arus searah menjadi arus bolak-balik yang kemudian diinjeksikan ke dalam bumi. Bagian potensiometer berfungsi untuk mengukur besar potensial yang terjadi di permukaan tanah. Accu (sumber tegangan untuk alat resistivity). Elektroda arus dan potensial Kabel-kabel penghubung Meteran Alat – alat tulis dan kalkulator Cara kerja Geolistrik. Survey tempat. Survei tempat disini meliputi survei lokasi penelitian dan mencari informasi-informasi yang dapat digunakan dalam pengambilan data. Dari data kedalaman pondasi gedung-gedung yang sudah dibangun di lokasi tersebut dan juga data keadaan tanah sebelum dilakukan pembangunan akan membantu dalam pengambilan data. Pengambilan dan pengolahan data Pengukuran besarnya tahanan jenis batuan bawah permukaan tanah dengan menggunakan vertical electrical sounding, bertujuan untuk mengetahui variasi susunan lapisan batuan bawah tanah secara vertical, dengan cara member arus listrik ke dalam tanah serta diukur potensialnya. Data yang diperoleh dari geolistrik yaitu berupa data resistivitas (ρ), tegangan (V) dan Arus (I). Dari data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan software Res2dinv, untuk mendapatkan kedalaman (h), dan penampang 2 dimensi dari tiap-tiap lapisan tanah. Interpretasi data Cara menginterpretasi adalah dengan mengkorelasikan hasil pengolahan data yang berupa informasi nilai resistivitas dan kedalaman dengan pengetahuan dasar aspek-aspek tahanan jenis batuan, kondisi geologis, dan data lapisan tanah dari sumur kontrol disekitar daerah tersebut. Analisis Data resistivity batuan. Gambar : Metode Weiner, Schlumberger dan Dipole-dipole. Gambar : Contoh hasil geolistrik metode wenner untuk menentukan lapisan lava dalam perut bumi. Nilai resistivity batuan. Tabel Nilai Resistivitas Rock Resitivitas Common rocks  Topsoil Loose sand Gravel Clay Weathered bedrock Sandstone Limestone Greenstone Gabbro Granite Basalt Graphitic schist Slates Quartzite Ore minerals Pyrite (ores) Pyrrhotite Chalcopyrite Galena Sphalerite Magnetite Cassiterite Hematite Common rocks  50–100 500–5000 100–600 1–100 100–1000 200–8000 500–10 000 500–200 000 100–500 000 200–100 000 200–100 000 10–500 500–500 000 500–800 000 Ore mineral 0.01–100 0.001–0.01 0.005–0.1 0.001–100 0.01–1 000 000 0.01–1000 0.001–10 000 1000–1 000 000 METODE MAGNETIK. Metode Geomagnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik dibawah permukaan, kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin teramati. Pengukuran intensitas medan magnetik dapat dilakukan di darat, laut maupun udara. Metode magnetik memiliki sifat besaran yang kompleks dibandingkan dengan metode gravitasi, meskipun keduanya mempunyai kemiripan (teori potensial). Metode megnetik mempunyai besar dan variasi arah (vektor) sedangkan gravitasi memiliki besar dan satu arah (ke pusat bumi). Anomali gravitasi menunjukkan sifat regional effect sedangkan anomali magnetik sangat dipengaruhi oleh adanya mineralisasi yang mengandung bahan ferromagnetik yang bersifat lokal. Medan magnet bumi. Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi : Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur Inklinasi(I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah. Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal. Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total. Gambar : Tiga elemen magnet bumi. Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. METODE PENGUKURAN Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang digunakan adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survei. Salah satu jenisnya adalah Proton Precission Magnetometer (PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Peralatan lain yang bersifat pendukung di dalam survei magnetik adalah Global Positioning System (GPS). Peralatan ini digunaka untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan waktu. GPS ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. Penggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah dan jurang. Beberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di dalam survei magnetik, antara lain: Magnetometer. Kompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan dari medan magnet bumi. Peta topografi, untuk menentukan rute perjalanan dan letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi Sarana transportasi Buku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan data PC atau laptop dengan software seperti Surfer, Matlab, Mag2DC, dan lain-lain. Pengukuran data medan magnetik di lapangan dilakukan menggunakan peralatan PPM, yang merupakan portable magnetometer. Data yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan. Dalam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station – station pengukuran (usahakan membentuk grid – grid). Ukuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan magnet di station – station pengukuran di setiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station. Cara kerja. Survei Pendahuluan Survei pendahuluan perlu dilakukan untuk memperoleh gambaran kondisi geologi dan topografi lokasi penelitian dan menentukan titik lokasi pengukuran anomali magnetik, serta menetukan bagaimana metode pengukuran yang tepat berdasarkan kondisi lokasi pengukuran. Pengukuran dengan Metode Geomagnet Survei metode geomagnet digunakan untuk mengukur variasi harian yaitu efek medan magnetik dari luar bumi pada lintasan/stasiun yang digunakan. Sedangkan medan magnet utama bumi diperoleh melalui IGRF. Adapun pengukurannya dilakukan dengan menentukan posisi-posisi pengukuran, selanjutnya diperoleh posisi lintang, bujur dan ketinggian menggunakan GPS, dan kemudian melakukan pengukuran menggunakan magnetometer dan membaca serta mencatat hasil yang ditunjukan alat tersebut. Metode pangambilan data ini adalah looping, yang berarti titik awal pengukuran digunakan juga sebagai titik akhir. Berikut ini merupakan Gambar metode pengambillan data yang akan dilakukan. Pengolahan data. Data yang diperoleh dari pengukuran di lapangan selanjutnya dilakukan pengolahan dengan langkah-langkah sebagai berikut : Hasil pengukuran lapangan dikoreksi dengan data medan magnetik utama bumi IGRF dimana dilakukan pengukuran, dengan mengakses situs http ://www.ngdc.noaa.gov /seg/ geomag/ magfield.shtml. Setelah data lapangan dikoreksikan dengan data medan magnetik utama bumi, selanjutnya dikoreksikan dengan data variasi magnetik harian.  Untuk mendapatkan nilai koreksi variasi harian ( TVH ) ini, dibuat grafik koreksi harian terhadap waktu. Pada grafik tersebut tentukan suatu garis base level yang ditentukan dari harga rata-rata nilai tertinggi dan terendah koreksi harian, dengan rumusan : TVH = hasil  pengukuran koreksi harian  +  base level  (jika hasil pengukuran terletak di bawah base level). TVH = hasil  pengukuran koreksi harian  -  base level  (jika hasil pengukuran   terletak di atas base level). Perhitungan data anomali magnetik. Langkah selanjutnya adalah membuat kontur peta anomali  magnetik dengan menggunakan surfer 9. Namun sebelumnya kita harus mengeplot posisi (koordinat) stasiun pengambilan data, untuk melihat pola sebaran stasiun dan juga outlier posisi. Apabila ada outlier posisi, maka kita akan membuangnya karena akan mempengaruhi penggambaran kontur. Dari peta kontur anomali magnetik yang kita buat, selanjutnya kita dapat menentukan/menarik penampang kontur untuk melakukan pemodelan struktur bawah permukaan.  Penarikan penampang harus memperhatikan sebaran data yang reliable dan sebaiknya tegak lurus struktur yang ada, sehingga akan memudahkan dalam interpretasi model. Data Penampang yang kita buat (anomali vs jarak) kemudian digunakan sebagai input software pemodelan magnetik. Pemodelan. Pemodelan magnetik  yang dilakukan menggunakan bantuan software Mag2DC. Pemodelan dilakukan dengan pemodelan forward dengan langkah-langkah sebagai berikut : Data dari T Residual di plot dengan bantuan software surfer untuk menampilkan kontur Dari kontur yang ada dibuat penampang yang kira-kira dapt mewakili anomali  keseluruhan Data penampang dipilih di sepanjang penampang yang telah dibuat lalu dimasukkan kedalam notepad dengan extension *DTA Lalu data ditampilkan anomalinya dengan software Mag2DC lalu dimodelkan bentuk bodi, susepbilitas dan kedalaman dari bodi tersebut. Pemodelan dengan menggunakan program RockWork untuk melihat penampang bawah permukaan tanah secara 3 dimensi. Nilai medan magnetic beberapa jenis batuan/mineral. . GPR (GROUND PENETRATING RADAR) GPR atau radar penembus tanah dikembangkan sebagai salah satu alat bantu untuk meneliti objek-objek bawah permukaan bumi yang relatif dangkal dan rinci bila menggunakan frekuensi rendah, dan objek-objek pada kedalaman yang besar bila menggunakan frekuensi tinggi. Metode ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan metode-metode lain dalam hal keakuratannya, selain itu geophone dapat dikontakkan langsung ke dalam tanah (ground-based. GPR dapat pula digunakan untuk berbagai keperluan seperti penelitian aquiver air tanah, fosil arkeologi, eksplorasi bahan-bahan mineral, pipa dan utilitas bawah permukaan lainnya. Prinsip penggunaan metode ini tidak jauh berbeda dengan metode seismik pantul, suatu sistem radar terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena pengirim (transmitter) dan antena penerima (receiver). Sinyal radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang berfrekuensi tinggi ≥ 500 MHz, umumnya antara 900 MHz sampai 1 GHz. Gelombang yang dikirimkan bergerak dengan kecepatan tinggi dan melewati media bawah permukaan. Gelombang tersebut dapat diserap oleh media, dapat pula dipantulkan kembali. Gelombang akan diterima oleh receiver dalam selang waktu tertentu dalam beberapa puluh hingga ribuan nanosekon. Lama waktu tempuh tersebut tergantung pada keadaan media yang dilewati oleh media tersebut. 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 mode bistatik adalah bila kedua antenna tersebut memiliki jarak pemisah yang disebut offset. Receiver diatur untuk dapat melakukan scan secara normal mencapai 32 hingga 512 scan perdetik. Setiap hasil scan akan ditampilkan dalam layer monitor sebagai fungsi waktu two-way travel time, yaitu waktu yang diperlukan oleh sinyal untuk menempuh jarak dari transmitter menuju target dan dipantulkan kembali menuju receiver. Gambar : GPR bekerja untuk meneliti benda-benda dibawah permukaan bumi. Sumber : Ayu Margaworo P. 2009. Identifikasi Batuan Dasar Di Desa Kroyo, Karangmalang Kabupaten Sragen Menggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi Dipole-Dipole. Surakarta : Universitas Sebelas Maret. Kurniawan, Arrie., 2009, Eksplorasi Energi Panas Bumi Dengan Metode eofisika Dan Geokimia Pada Daerag Ria-Ria Sipoholon Kabupaten Tapanuli Utara  Sumatra Utara, Skripsi S1 Teknik Geologi ITB. Bandung Https://Ptbudie.Wordpress.Com/2010/12/24/Geolistrik/ https://docs.google.com/document/d/1OZQ2owkImq60Z0YYda03drq55FzYQ7hOfru7nFSckN8/edit?hl=en&pli=1 http://bu-gis.blogspot.com/2010/12/metoda-geomagnet.html https://poetrafic.wordpress.com/2010/10/06/metode-geomagnet/ http://haeranbessedalawati.blogspot.com/2011/07/penelitian-magnetik-panas-bumi-bora.html\ https://www.academia.edu/6807032/EKSPLORASI_SECARA_GEOFISIKA 13 Heryanto R. Sihite NIM : 4123240014