A-B-C GEOLISTRIK METODE TAHANAN JENIS

10/3/2012 A-B-C GEOLISTRIK METODE TAHANAN JENIS Oleh B. Sulistijo K l Kelompok kK Keahlian hli Ek Eksplorasi l iS Sumber b D Daya B Bumi,i ITB Jl. Ganesha No 10 Bandung, Tel: 022 2508131, Fax:022 2504209 E-mail: [email protected] Pengantar Dikembangkan oleh Conrad Schlumberger (Perancis) dan Frank Wenner (USA) pada awal abad 20 • Dimasukan dalam metode aktif karena memberikan gangguan (arus listrik) ke dalam bumi dan mengukur respon akibat gangguan tersebut • Pemakaian: eksplorasi mineral, mineral air tanah tanah, lingkungan,geoteknik, arkeologi dan penentuan runtuhan • 1 10/3/2012 Potensial diri (Self Potential) Mengukur potensial alamiah yang ada di alam Tahanan jenis (Resisivity) Mengukur tahanan jenis bumi • Metode tahanan jenis dapat digunakan untuk mendeteksi sifat fisik secara insitu dan melokalisir kontras sifat fisik bawah p permukaan. Informasi ini sulit didapat kecuali dengan pemboran atau penggalian 2 10/3/2012 PENGGUNAAN METODE TAHANAN JENIS Bisa digunakan g pada p p program g investigasi g permulaan untuk penilaian lapangan secara umum agar dapat menentukan target yang spesifik untuk penentuan bawah permukaan dengan pemboran Lokasi bor TAHAP OPERASIONAL Engineering geologist/geotechnical engineer i 1. Definisi masalah 2. Informasi dasar 3. Waktu dan deadline Ahli geofisika 1. Model awal bawah permukaan 2. Pemilihan metode geofisika 3. Parameter survey 4 Pemilihan kontraktor Kontraktor geofisika Operasi lapangan Monitoring dan kontrol 3 10/3/2012 TAHAP PENYELESAIN DAN DESAIN Engineering geologist/geotechnical engineer Evaluasi Intergrasi hasil Ahli geofisika 1. 2. 3. 4 4. 5. Kontrol kualitas data Interpretasi fisik data Interpretasi data Penilain keterbatasan Corelasi dengan pemboran dan contoh 6. Pelaporan Kontraktor geofisika 1. Proses data 2. Plotting data 3. Pelaporan PROBLEM YANG SERING MUNCUL Engineering geologist/geotechnical engineer Ahli geofisika Kontraktor geofisika 1. Hasil geofisika tidak akurat atau tidak sesuai dengan yang diharapkan 2. Hasil geofisika tidak akurat melokalisir keseluruhan program geoteknik (setelah metode lain gagal) 3. Skala dan implikasi kurang dimengerti 4. Data geofisik kurang diintergrasikan dengan data geoteknik yang lain 1. Kondisi bawah permukaan sangat berbeda dengan yang diharapkan 2. Monitoring secara terus menerus kualitas dan kuantitas selama operasi adalah hal yang tidak mungkin ki 3. 1. Kondisi lapangan tidak diharapkan 2. Berkurangnya cakupan akibat kegagalan alat, cuaca dll 3. Gangguan dari luar terhadap alat. 4 10/3/2012 SIFAT FISIK BATUAN Massa batuan dianggap b i body b d yang menerus sebagai yang terdiri dari satu atau lebih jenis batuan Massa batuan terdiri dari campuran atau intact yang terdiri dari ruang dan butiran yang dipisahkan oleh bidang lemah Bidang lemah:patahan, rekahan,bedding plane foliasi dll Sifat fisik massa batuan yang dipengaruhi oleh fluida, temperatur, kecepatan aliran dll Akan menghasilkan tahanan j i b jenis berbeda, b d jik jika titiap batuan tahanan jenisnya dianggapberbeda Tiap jenis batuan akan akan menghasilkan tahanan jenis berbeda Akan dapat dibedakan dengan tahanan jenis Kondisi lingkunngan berbeda akan menghasilkan tahanan jenis berbeda Dasar teori • Metode tahanan jenis • • Pengamatan medan listrik yang disebabkan oleh adanya injeksi arus ke dalam tanah yang digunakan sebagai alat untuk mengetahui tahanan jenis dalam eksplorasi geofisika Tahanan jenis adalah propertis dari material yang menahan arus listrik 5 10/3/2012 Dasar Teori Metoda geolistrik Hukum Ohm menyatakan bahwa hubungan antara beda potensial dan arus listrik ( Reynolds J.M 1997 ) R V ...... ((1)) I 11 Jika diasumsikan aliran listrik yang dialirkan pada sebuah kawat ∆V R L A …(2) A I Dipengaruhi oleh panjang dan area I L 12 6 10/3/2012 Tahanan jenis dinyatakan dalam persamaan :  E J Dimana : ρ : Tahanan jenis (O hm.m) E : Medan Listrik (Volt/m) J : Kerapatan arus listrk (Ampere/m) 13 Untuk menentukan nilai tahanan jenis material yang homogen dan isotropik dapat ditentukan dengan cara mensubtitusikan persamaan (2) ke persamaan (1) yaitu berlaku sebagai berikut ( Reynolds J.M 1997 ) :  VA IL 14 7 10/3/2012 Dalam eksplorasi yang digunakan adalah tahanan jenis karena: • • Merupakan M k sifat if t material t i l Tidak dipengaruhi geometri R ∆V A L A I I L Konduktivitas (Siemen/m atau mhos/m)  1  mhos    m  s / cm  10.000  (Ohm m) 15 Pengukuran di lab No ∆V (mV) 1 4.656,600 2 3.903,300 3 3.941,600 4 4.759,100 Rata‐rata:  I (mA) 1,154 1,123 1,090 1,182 V Ix100 (Ohm‐m) 39,176 33,745 35,108 39,090 36,780 8 10/3/2012 PENGONTROL TAHANAN JENIS Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu PENGONTROL TAHANAN JENIS Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu 9 10/3/2012 PENGONTROL TAHANAN JENIS Angat penting untuk bijih dan lempung Mineral lempung menyelimuti butiran dari argiillaceous aquifer Cation exchange pada lempung/air pada interfacenya Kandungan lempung 10 % dapat menurunkan nilai tahanan jenis sampai 40 % Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu PENGONTROL TAHANAN JENIS Porous media electrrical resistivity f [m] Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu 106 10 5 f = pore fluid  = 0.1  = 0.3  = 0.5 Controlled by pore fluid resistivity 104 Controlled by surface conduction Ss=1 m2/gr 10 3 Sands and sandstones Ss=20 m2/gr 102 Clays and shales 101 Ss=1000 m2/gr 0 10 0 10 sea water 101 102 103 fresh water 104 105 106 de-ionized water Pore fluid electrical resistivity poreliquid [m] 10 10/3/2012 PENGONTROL TAHANAN JENIS Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu  Konduksi melalui akuifer akibat ion larut dalam air  Matrik dengan konduktor yang jelek merupakan akifer yang bersih (tapi untuk pasir yang berisi air payau atau air asin merupakan konduktor yang baik PENGONTROL TAHANAN JENIS Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas Permukaan ion Suhu 11 10/3/2012 PENGONTROL TAHANAN JENIS Kandungan garam di air Kandungan lempung Porositas Matrix Kejenuhan air Permeabilitas/Konduktifitas hidrolik Permukaan ion Suhu Tahanan jenis material  t  F w  t  tahanan jenis material  w  tahanan jenis air F  Faktor formasi Rumus Humble untuk sedimen yang tidak terkonsolidasi ρ=bK-n b=tebal, K=Konduktifitas hidrolik Tahanan jenis air w  C TDS C  Konstanta TDS  Total dissolved solid 12 10/3/2012  5141,8  0,9567   TDS  w   1 13 10/3/2012  t  Fa  w Fa  Adanya lempung FA F w  A A  parameter konduksi matrik Kejenuhan air t  F w S wn n2 Penerapan tahanan jenis Stratigrafi S f Kedalaman lapisan/ketebalan Bedrocks channels Kualitas air Penyebaran polusi Muka air tanah Distribusi lempung Badan bijih Dykes, rekahan dan patahan Interface salinitas Pelapukan batuan sinkholes AIR TANAH MINERAL ENGINEERING 14 10/3/2012 Konsep tahanan jenis Arus diinjeksikan di dalam bumi : I  4r 2 J   4 r V I Konsep tahanan jenis Arus diinjeksikan di permukaan : J   E E  I  2r 2 J   2r V r V I 15 10/3/2012 Contoh hitung tahanan jenis pada kedalaman 10 m::   2r 0 2 4 10Volt 8Volt 6Volt V10 m  1Volt I  1A 6 8 10 V I 2Volt 10 m  1Volt 2V r  62,8 m I Aliran Arus dalam media homogen dan isotrop Sumber arus titik: dV  iR shell  i dr dr  i A 2r 2 Voltase berkurang sesuai dengan kenaikan jarak dari sumber arus VD   dV    i dr i  11  2  2 rD r 2 r rD     i  1 1  1   i 2   rD  2rD rD 16 10/3/2012 Pengukuran  Hasil pengukuran diberikan sbb: V  VP1  VP 2  i Dapat ditulis sbb V  2 G V dan I= Dibaca dari alat G dihitung dari posisi elektroda Dimana 2G = K adalah faktor geometri Faktor Geometri  a  2a a  a  2a V i i  1 1 1 1       2  r1 r2 r3 r4   2GV i V i    L2  x 2 V  2l L2  x 2 i a   2 L2  l 2  V 1   2l  L2  i  a  2an n  1 V i  a  an n  1n  2  V i (Sharma 1997) 17 10/3/2012 Potensial dua elektroda Faktor Geometri 18 10/3/2012 Tahanan jenis semu Tahanan jenis dapat dinyatakan sbb :  V   2G i Jika media tidak homogen maka yang diukur adalah tahanan jenis semu (Apparent Resistivity) ρa.  (Sharma 1997) NILAI TAHANAN JENIS BATUAN (M.H.LOKE,2004) 19 10/3/2012 Tahanan jenis semu 1 lapis 20 10/3/2012 Tahanan jenis semu 2 lapis Tahanan jenis 3 lapis lapisan dengan variasi tahanan jenis di lapis 3 21 10/3/2012 Tahanan jenis semu Kedalaman fungsi bentangan elektrode 22 10/3/2012 Kedalaman fungsi bentangan elektrode Penetrasi kedalaman 23 10/3/2012 Lapisan 1 tetap lapisan ke 2 berubah nilai tahanan jenisnya Ketebalan lapisan 1 berubah 24 10/3/2012 Dua lapis dengan ketebalan berubah 3 lapis Pola grafik tergantung pada pola tahanan jenisnya 25 10/3/2012 Problem 3 lapis lapisan 3 berubah tahanan jenisnya Problem 3 lapis Tahanan jenis ketebalan lapisan 1 berubah ketebalannya 26