METODE _ METODE GEOFISIKA

Dosen              : Ayusari Wahyuni, S.Si., M.Sc

Mata kuliah     : Pengantar Geofisika

                                                                                                     

MAKALAH

“METODE-METODE GEOFISIKA “

OLEH:

NAMA : NURANSIL

NIM : 60400114001

FISIKA A

PENGANTAR GEOFISIKA KELAS B

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2016

KATA PENGANTAR

Segala  puji  hanya  milik  Allah SWT.  Shalawat  dan  salam  selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW.  Berkat  limpahan dan rahmat-Nya kami mampu  menyelesaikan  tugas  makalah ini guna memenuhi tugas  mata kuliah Metode – metode  Geofisika

Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak sedikit hambatan yang kami hadapi. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Allah akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. Dan kami menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan dari  teman – teman terdekat kami sehingga kendala-kendala yang  kami hadapi teratasi.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang ‘Metode – metode  Geofisika ‘. Makalah ini di sajikan berdasarkan rangkuman dari hasil pengamatan yang bersumber dari berbagai informasi, referensi, buku tentang batuan dan mineral  (pengantar geofisika).

Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan memberikan wawasan yang lebih luas. Kami sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Kami mohon kiranya pembaca berkenang memberikan komentar yang bersifat membangun untuk makalah kami agar kami tidak melakukan kesalahan dalam pembuatan makalah ini nantinya. Terima kasih kami ucapkan......

Samata -Gowa,  19 April 2016

                                                                                     Penyusun

                           

                                                                 NURANSIL

METODE – METODE GEOFISIKA

A.    Pengertian Geofisika

Pengertian Geofisika adalah Ilmu yang mempelajari sifat-sifat fisis
bumi,seperti bentuk bumi,reaksi terhadap gaya,serta medan potensial bumi(medan
magnet dan gravitasi).geofisika juga menyelidiki interior bumi seperti
inti,mantel bumi,dan kulit bumi serta kandungan-kandungan alaminya. Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip 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 (penentuan pondasi bangunan dll).

Geofisika berasal dari kata geo, yang artinya bumi, dan fisika. Dan akar keilmuannya sendiri, geo berasal dari kata geologi. Jadi, geofisika ialah ilmu yang menerapkan prinsip – prinsip fisika untuk mengetahui dan memecahkan masalah yang berhubungan dengan bumi, atau dapat pula diartikan mempelajari bumi menggunakan prinsip – prinsip fisika. Karena perkembangannya yang sangat cepat, batas yang jelas antara geologi, fisika , dan geofisika menjadi semakin kabur. Sebagaian orang mengganggap geofisika sebagian bagian dari geologi, sementara yang lain mengganggap geofisika sebagian dari geologi, sementara yang lain menganggapnya sebagai bagian dari ilmu fisika.

METODE-METODE 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.

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 untukmelakukan 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. Survei geofisika yang sering dilakukan selama ini antara lain

1.  METODE GEOLISTRIK

2.  METODE SEISMIK

3.  METODE GPR

4.  METODE GRAVITY

5.  METODE MAGNETIK

1.              METODE GEOLISTRIK

A.
Metode Geolistrik

           Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam 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. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetoteluric, elektromagnetik, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lain-lain. 

           Dalam bahasan ini dibahas khusus metode geolistrik tahanan jenis. 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.

           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 metode 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 arus, dikenal beberapa jenis metode resistivitas tahanan jenis, antara lain :

a. Metode Schumberger

b. Metode Wenner

c. Metode Dipole – dipole

Tabel Kelebihan dan Kekurangan Metode Geolistrik dengan Metode Geofisika lainya 

Kelebihan	Kekurangan
Harga peralatan murah	Tidak efektif untuk pemakaian di kawasan karst
Biaya survei relatif murah	Untuk mendeteksi air tidak bisa diketahui berapa jumlah volume pasti air tersebut
Peralatan relatif kecil dan ringan	Tidak bisa membedakan air mengalir dan yang statis
Waktu yang dibutuhkan relatif cepat, bisa mendapatkan 4 titik dalam sehari	Tidak bisa menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bum

2.  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. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya. 

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. Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut :

a.  Anggapan yang digunakan untuk medium di bawah pemukaan bumi :

Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda.ØMakin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.

b. Anggapan yang dipakai untuk medium penjalaran gelombang seismic adalah :

Panjang gelombang seismik <<  Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman. Metode seismik sering digunakan dalam eksplorasi hidrokarbon, batubara, pencarian airtanah (ground water),kedalaman serta karakterisasi permukaan batuan dasar (characterization bedrock surface), pemetaan patahan dan stratigrafi lainnya dbawah permukaan dan aplikasi geoteknik.

Di dalam eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:

a.        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.

b.   Metode seismik pantul (refleksi)

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

2.      METODE GPR

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.

Teori Dasar

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.

Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz – 4 GHz). Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mancapi 32-512 scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way traveltime, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari transmitter, target dan  ke receiver. Tampilan ini disebut radargram.

Fenomena elektromagnetik dapat dijelaskan dengan persamaan Maxwell. Persamaan ini terdiri dari 4 persamaan medan dan untuk tiap-tiap persamaan merupakan hubungan antara medan dengan distribusi sumber yang bersangkutan.

Persamaan yang menghubungkan sifat fisik medium dengan medan yang timbul pada medium tersebut dapat dinyatakan dengan :

Keterangan :

H = intensitas medan magnet (ampere/m)

D = perpindahan listrik (coulomb/m²)

є = permitivitas listrik (farad/m)

σ = konduktivitas (1/ohm-m)

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropi). Maka persamaan Maxwell dapat ditulis sebagai berikut :

Persamaan Maxwel ini adalah landasan berpikir dari perambatan gelombang elektromagnet. Pada material dielektrik murni suseptibilitas magnetik (μ) dan permitivitas listrik (є) adalah konstan dan tidak terdapat atenuasi dalam perambatan gelombang. Tidak sama halnya jika berhadapan dengan material dielektrik yang ada.

Sifat-sifat dari material bumi bergantung dari komposisi dan kandungan air material tersebut. Keduanya ini mempengaruhi cepat rambat perambatan gelombang dan atenuasi gelombang elektromagnet.

Keberhasilan dari metoda GPR bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan. Perbandingan energi yang direfleksikan disebut koefisien refleksi (R) yang ditentukan oleh perbedaan cepat rambat gelombang elektromagnet dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari konstanta dielektrik relatif dari media yang berdekatan. Hal ini dapat terlihat pada persamaan berikut :

Keterangan :

V₁ = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 1

V₂ = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 2 , dan V₁ < V₂

є₁ dan є₂ = konstanta dielektrik relatif lapisan 1 dan lapisan 2

Dalam semua kasus, besarnya R terletak antara -1 dan 1. bagian dari energi yang ditransmisikan sama dengan 1-R. Persamaan diatas daplikasikan untuk keadaan normal pada permukaan bidang datar. Dengan asumsi tidak ada sinyal yang hilang sehubungan dengan amplitudo sinyal.

Jejak yang terdapat pada rekaman georadar merupakan konvolusi dari koefisien refleksi dan impulse georadar ditunjukkan oleh persamaan :

Keterangan :

r(t)  = koefisien refleksi

A(t) = amplitudo rekaman georadar

F(t) = impulse radar

n(t) = noise radar

Besar amplitudo rekaman georadar r(t) akan tampak pada penampang rekaman georadar berupa variasi warna. Refleksi atau transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan panjang gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini menyebabkan penyebaran energi secara acak. Absorbsi ( mengubah energi elektromagnet menjadi energi panas ) dapat menyebabkan energi hilang. Penyebab yang paling utama hilangnya energi karena atenuasi fungsi kompleks dari sifat lstrik dan dielektrika media yang dilalui sinyal radar. Atenuasi (α) tergantung dari konduktifitas (σ), peermeabilitas magnetik (μ), dan permitivity (є) dari media yang dilalui oleh sinyal dan frekuensi dari sinyal itu sendir (2πf). Sifat bulk dari material ditentukan oleh sifat fisik dari unsur pokok yang ada dan komposisinya.

Prinsip kerja georadar

GPR adalah salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio yang mempunyai rentang frekuensi antara 1-1000 MHz dan dapat mendeteksi parameter permitivitas listrik (ε), konduktivitas (σ) dan permeabilitas magnetik (μ). GPR dapat disebut juga dengan metode refleksi elektromagnetik karena memanfaatkan sifat radiasi elektromagnetik yang memperliahtkan refleksi separti pada metode gelombang seismik. GPR digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk stratigrafi tanah, studi air tanah, pemetaan fracture bedrock dan penentuan kedalaman dari permukaan air tanah (Annan dan Davis, 1989).

3.      METODE GRAVITY

Metode Gravity adalah salah satu metode eksplorasi dalam geofisika, yang memenfaatkan sifat daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface.

Adapun tahapan dari metode ini yaitu :

1. Pengambilan data dari lapangan

Pengambilan data dilapangan dapat menggunakan alat gravimeter, (contoh kasus : LaCoste & Romberg Model G-525). pada alat ini terdapat 3 komponen besar (gravimeter, dudukan cembung dan power supply -accu-),

Tahapan menggunakan alat ini yaitu dudukan cembung di posisikan pada titik pengukuran, taruh gravimeter diatasnya, sentring kestabilan alat terhadap permukaan, buka kunci bandul, baca perhitungan alat, catat datanya, tutup kunci bandul dan selesai.Metoda ini untuk mengukur adanya perbedaan kecil medan gaya berat batuan. Perbedaan ini disebabkan karena adanya distribusi massa yang tidak merata di kerak bumi sehingga menimbulkan tidak meratanya distribusi massa jenis batuan.
               Batu beku atau malihan yang umumnya mempunyai massa jenis lebih besar dari batu sedimen dapat dibedakan dengan metoda ini. Demikian juga batuan dasar (basement) dengan batuan sedimen diatasnya. Oleh karenanya metoda ini sering dipergunakan untuk penelitian bentuk permukaan batuan dasar. Batubara umumnya mempunyai massa jenis antara 1.2 sampai 1.3; sedangkan batuan lain yang terdapat diatas dan di bawahnya umumnya mempunyai massa jenis antara 1.8 sampai 2.1. Metoda gaya berat dapat untuk membedakan batubara tersebut, akan tetapi persyaratannya yang harus dipenuhi yaitu :
• Titik pengamatan sangat rapat
• Lapisan batubaranya sangat tebal
• Terletak dekat permukaan

4.      METODE MAGNETIK

Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi kecil intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi batuan termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Dari hasil pengukuran magnet diperoleh tiga macam hasil bacaan, yaitu :

1. Medan magnet utama yang bersumber dari dalam bumi dan berubah terhadap waktu
2. Medan luar yang bersumber dari luar bumi dan merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari
3. Medan anomali yang sebagian besar bersumber dari batuan yang mengandung material magnetik didalamnya.

Penggunaan utama pada metode magnetik ini banyak difokuskan pada survei awal dalam peninjauan ekplorasi minyak bumi, panas bumi, mineral, penelitian geologi regional, dan penelitian-penelitian geologi ekplorasi dalam lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Noor, Djauhari, 2005. Geologi Lingkungan. Yogyakarta : Graha Ilmu

https://id.wikipedia.org/wiki/Wikipedia: Geofisika

https://id.wikipedia.org/wiki/Wikipedia (Pengantar Teknik Geofisika - Djoko Santoso-libre - Documents.html )

www.google.com (Geofisika_ GEOFISIKA.html)