Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung - HFI DIY
advertisement
308 Fatma Hamid, Yudhiakto Pramudya, Moh. Toifur / Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung Gamalama dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung Gamalama dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner Fatma Hamid, Yudhiakto Pramudya, Moh. Toifur Magister Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Jl. Pramuka 42, Sidikan, Umbulharjo,Yogyakarta 55161 [email protected] Abstrak – Lava beku gunungapi Gamalama memiliki variasi nilai resistivitas. Nilai resistivitas lava beku dapat diketahui dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi Wenner. Lokasi penelitian merupakan daerah tumpahan lahar yaitu daerah utara kota Ternate. Lokasi penelitian merupakan bagian kecil dari daerah tumpahan. Setelah dilakukan pengambilan data, selanjutnya data tersebut diolah kembali menggunakan software Res2Dinv sehingga diperoleh nilai resistivitas lava beku antara 1411 Ωm-16304 Ωm untuk pengukuran pertama dengan kedalaman hingga mencapai 20 m dan pengukuran kedua dengan nilai resistivitas antara 1710 Ωm – 55873 Ωm dengan kedalaman 1,25 m - 15,9 m. Kata kunci: Metode Geolistrik Wenner, lava beku, resistivitas.Gunung Gamalama Abstract – Gamalama igneous rocks have various resistivity values. They can be measured by using Wenner configuration geoelectric methods. The research location was the lava flow area which is located at the northern part of Ternate. It is only a small portion of zone. The data was processed by using Res2Div software to produce resistivity values of igneous rocks. They are 1411 Ωm-16304 Ωm for the first measurement with the depth of 20 cm. On the second measurements, the resistivity values are 1710 Ωm – 55873 Ωm with the depth of 1.25 m – 15.9 m. Keywords: Wenner Geoelectric Methods, igneous rocks, resistivity, Mount of Gamalama. I. PENDAHULUAN Lava adalah magma pijar yang mengalir keluar dari dalam bumi melalui kawah gunungapi atau melalui celah (patahan) yang kemudian membeku menjadi batuan yang bentuknya bermacam-macam. Semua batuan pada mulanya berasal dari magma. Magma merupakan batubatuan cair yang terletak di bawah permukaan bumi. Magma keluar di permukaan bumi antara lain melalui puncak gunung berapi, misalnya saat terjadi letusan. Magma yang sudah mencapai permukaan bumi disebut lava. Di atas permukaan bumi lava akan membeku. Lava yang telah membeku kemudian menjadi batuan beku [1]. Batuan beku yang berada di muka bumi selama beriburibu tahun lamanya dapat hancur terurai akibat terkena panas, hujan, serta aktifitas tumbuhan dan hewan. Selanjutnya hancuran batuan tersebut terangkut oleh air, angin, atau hewan ke tempat lain untuk diendapkan. Hancuran batuan yang diendapkan dapat kembali membatu yang disebut batuan endapan atau batuan sedimen. Batuan sediment atau beku tersebut dapat berubah bentuk karena adanya perubahan temperatur dan tekanan. Batuan yang berubah bentuk disebut batuan malihan atau metamorf [1]. Nilai resistivitas dari lava beku dapat diketahui dengan menggunakan metode Geolistrik tahanan jenis. Geolistrik adalah salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya dipermukaan bumi [2]. Penelitian geolistrik telah banyak dilakukan dalam berbagai eksplorasi dan tempat, misalnya [3] tentang pemodelan fisis aplikasi metode Geolistrik untuk identifikasi fosfat dalam batuan gamping yang menunjukkan bahwa nilai resistivitas hasil penelitian dari sampel batu gamping adalah 591 Ωm dan nilai resistivitas hasil penelitian dari sampel batu gamping fosfat adalah 255 Ωm dengan nilai resistivitas fosfat 147 Ωm. Hasil penelitian sesuai dengan hasil referensi yang menunjukkan bahwa nilai resisitivitas batuan fosfat adalah 94 Ωm hingga 450 Ωm [3]. Hal ini yang menjadi referensi bahwa metode Geolistrik dapat digunakan pula untuk menentukan nilai resistivitas dari lava beku gunung Gamalama. Daerah pengukuran Geolistrik adalah bagian utara kota Ternate, yaitu kelurahan Tarau dengan dilakukan pengukuran sebanyak 2 lintasan. II. LANDASAN TEORI A. Metode Geolistrik Metode geolistrik digunakan untuk menyelidiki struktur bawah tanah (sub surface prospecting method) yang berdasarkan pada beda resistivitas (resistivity contrast) antara lapisan-lapisan batuan di bawah permukaan tanah yang diselidiki [4]. Survei Geolistrik metoda resistivitas mapping dan sounding menghasilkan informasi perubahan variasi nilai resistivitas baik arah lateral maupun arah vertikal [5]. Arus listrik dialirkan dalam tanah dengan dua elektroda, kemudian beda potensial diukur antara dua elektroda yang lain. Sehingga nilai resistivitasnya dapat dihitung [2]. Nilai resistivitas batuan dapat dilihat pada tabel 1. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta, 26 April 2014 ISSN : 0853-0823 Fatma Hamid, Yudhiakto Pramudya, Moh. Toifur / Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung Gamalama dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner Tabel 1. Nilai Resistivitas Batuan [5]. melalui elektroda M dan N. Beda potensial antara titik M dan N : Resistivitas( Ωm) Material 309 Batuan beku dan metamorf Granite 5 x 103-106 Basalt 103-106 Slate 6 x 102- 4x107 Marble 102-2,5 x 108 Quartzita 102-2 x 108 Batuan Sedimen Sandstone 8-4 x 103 Shale 20-2 x 103 Limestore 50-4 x 102 maka nilai resistivitas yang diperoleh : dengan : 2πa adalah Resistivitas batuan adalah karakteristik batuan untuk menghantarkan arus listrik bila dialirkan di dalamnya. Berdasarkan resistivitas, batuan digolongkan atas : 1. Konduktor baik : 10-6 ≤ ρ ≤ 1 Ωm 2. Konduktor buruk : 1< ρ ≤107 Ωm 3. Isolator : ρ > 107 Ωm[3] Nilai resistivitas yang terukur merupakan nilai resistivitas semu (apparent resistivity). Disebut resistivitas semu karena resistivitas yang terhitung merupakan gabungan dari banyak lapisan batuan di bawah permukaan yang dilalui arus listrik, dan bergantung pada jarak elektroda. Metode geolistrik tahanan jenis yang dipakai adalah konfigurasi Wenner. Pengukuran dengan konfigurasi ini menggunakan empat elektroda, masing-masing 2 elektroda arus dan 2 elektroda potensial (gambar 1). faktor geometrik konfigurasi wenner. Sehingga K pada persamaan (1) adalah 2πa [6,3]. B. Lava Beku Gunung Gamalama Bentuk lava beku sebagai hasil erupsi dari gunungapi Gamalama dapat di lihat pada gambar 2. Gambar 2a merupakan lava beku yang sudah berbatasan dengan laut. Lava beku ini merupakan aliran lahar terakhir pada saat terjadi letusan gunungapi. Gambar 2b adalah lava beku yang tidak berbatasan dengan laut. I V (a) M A a B N a a Gambar 1. Konfigurasi elektroda Wenner. A, B adalah elektroda arus dan M, N adalah elektroda potensial. Pada konfigurasi ini AM = MN = NB = a sehingga tahanan jenis semu dapat dirumuskan sebagai dengan ρ merupakan tahanan jenis semu (apparent resistivity). ∆V merupakan potensial yang terukur antara elektroda P1 dan P2, I merupakan arus listrik yang terukur antara elektroda C1 dan C2 serta K adalah faktor geometrik konfigurasi elektroda. Pada konfigurasi ini arus diinjeksikan melalui elektroda A dan B. Sedangkan beda potensial diukur (b) Gambar 2. Batu Angus yang merupakan batuan beku yang terbentuk akibat lava yang membeku. III. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan metode Geolistrik di daerah utara kota Ternate, dimaksudkan untuk mengetahui nilai resistivitas lava beku gunungapi Gamalama, dengan menggunakan seperangkat alat Geolistrik Ares, yang meliputi elektroda, kabel penghubung, aki, palu, dan laptop. Geolistrik Ares memiliki spesifikasi multi elektroda untuk 2D bisa sampai ke 200 elektroda sedangkan untuk 3D bisa sampai 1000 elektroda dengan panjang maksimun kabel 10 km. Geolistrik Ares bisa digunakan untuk bidang eksplorasi seperti mangan, pencarian akuifer, dll. Geolistrik Ares mendukung metode 2D/3D-multi elektroda, VES (vertical electrical sounding, RP (resistivity profilling), SP (potensial diri), IP (Induce polarisasi). Metdoe ini bisa untuk semua konfigurasi. Aki sebagai sumber arus dengan tegangan 12 Volt. Konfigurasi Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta, 26 April 2014 310 Fatma Hamid, Yudhiakto Pramudya, Moh. Toifur / Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung Gamalama dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner Wenner secara otomatis diatur oleh alat Resistivitimeter multi elektroda Ares. Data yang diperoleh dilapangan adalah nilai potensial dan arus yang terbaca pada Resistivitimeter. Kedua data inilah yang diolah sehingga diperoleh nilai resistivitas dari pengukuran dilapangan berdasarkan persamaan (6). Data tersebut diolah kembali menggunakan software Res2Dinv untuk diinversi dalam bentuk penampang 2D dari masing-masing pengukuran. Hasil dari inversi tersebut akan menunjukkan nilai resistivitas. Nilai resistivitas berdasarkan citra warna yang dihasilkan oleh gambar 2D. Setelah proses interpretasi dilakukan, masih terdapat data-data yang dianggap tidak baik, sehingga perlu dilakukan iterasi kembali (pengulangan). Iterasi dapat dilakukan berkali-kali sesuai dengan kebutuhan pada saat pengolahan data. Gambar 3a dan 3b adalah rangkaian pada saat pengambilan data. Alat Geolistrik Ares ini bekerja secara otomatis. Proses pengambilan data yaitu dengan cara menginjeksikan arus kedalam bumi dengan 24 elektroda dengan bentangan kabel sepanjang 240 m. Bentangan kabel dan elektroda yang sudah dirangkai selanjutnya dialiri arus dalam hal ini Aki sebagai sumber arus dan dihubungkan dengan Resistivitimer. Setelah proses rangkaian selesai, Resistivitimeter Ares di hidupkan untuk mengecek apakah semua elektroda sudah terhubung atau belum. Jika ada elektrodanya tidak terhubung, maka ada informasi di layar resisvitimeter Ares. Sehingga perlu dilakukan pengecekan kembali pada elektroda yang sudah di tancapkan kedalam bumi, sampai semua elektroda teraliri arus dengan baik. Sehingga diperoleh informasi dari layar Resistivitimer berupa arus, tegangan, dan resistivitas semu. konfigurasi Wenner di daerah tumpahan lahar (gambar 4). Pengukuran 2 U Pengukuran 1 googlemaps.com Gambar 4. Lokasi penelitian. Jarak antar elektroda maksimum yang dimungkinkan alat yakni 5 m. Total bentangan kabel adalah 240 m. Hasil inversi 2D dengan iterasi di atas 5 kali terlihat pada gambar 5 dan 7. Gambar 5 untuk pengukuran 1, dapat di lihat bahwa nilai resistivitas lava beku antara 1710 Ωm – 55873 Ωm dengan kedalaman antara 1,25 m - 15,9 m. Sedangkan pada kedalaman di bawah 15,9 m lebih sudah terdapat batas kontak sedimen pasir. Untuk jelasnya dapat dilihat pada citra warna pada gambar 6. Gambar 5. Model Inversi resistivitas 2D. Sedimen Lava Beku Gambar 3a. Alat Geolistrik Ares. Gambar 6. Nilai resistivitas berdasar citra warna. Gambar 3b. Rangkaian peralatan pengambilan data. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengukuran geolistrik dilakukan pada beberapa bentangan yang mencakupi area tumpahan lahar Lokasi pengukuran geolistrik tahanan jenis 2D dengan Gambar 7. Model inverse resistivitas 2D. Fatma Hamid, Yudhiakto Pramudya, Moh. Toifur / Penentuan Nilai Resistivitas Lava Beku Gunung Gamalama dengan Menggunakan Metode Geolistrik Resistivitas Konfigurasi Wenner Pada pengukuran ke 2 ini, daerah pengukuran merupakan batas antara lava beku dengan batu pasir (colluvial). Kabel Ares melewati perbatasan sehingga nampak pada gambar 7, terlihat batas lava beku (elektroda 11). Nilai resistivitas antara 3,11 Ωm - 415 Ωm merupakan colluvial dengan perselingan tanah dan nilai resistivitas antara 1411 Ωm -16314 Ωm merupakan lava beku atau batuan beku., dengan kedalaman hingga 20 m. Dari hasil pengukuran di atas secara umum dapat dilihat bahwa lava beku (basaltik) memiliki nilai resistivitas tinggi dan memiliki kedalaman hingga 20 meter. Hanya saja pada kedalaman ini, sudah terlihat penurunan nilai resistivitas lava beku. Ini menandakan sudah terjadi pelapukan batuan menuju batuan sedimen, yang berupa batu pasir yang merupakan batas kontak. Tabel 2. Hasil interpretasi nilai resistivitas dan kedalaman lava. Lokasi Pengukuran I Pengukuran 2 Kedalaman (m) Resistvitas (Ω.m) Perkiraan Litologi 1,25-15,9 1710-55873 16-20 65-424 lava beku Batu pasir basah 1,25-20 1411-16304 Lava beku 9,26-15,9 122-475 15,9-20 3,11-36,9 Batu pasir Batu pasir basah 311 PUSTAKA [1] Magetsari, Noer Aziz., dkk. Geologi Fisik. Bandung:ITB, 2006. [2] W.M. Telford, L.P., Geldart, dan R. Sheriff, Applied Geophysics. New York, USA: Cambridge University Press Geofisika non seismic. Laboratorium Geofisika FMIPA UGM, 1990. [3] S.U. Nadliroh, Khumaedi, Supriyadi. Pemodelan Fisis Aplikasi Metode Geolistrik untuk Identifikasi Fosfat dalam Batuan Gamping. Indonesian Journal of Applied Physics, Vol.2, No.2, 2012, halaman 83. [4] H.A. Mahfi dan Sismanto. Metode Resistivitas Sounding Panduan praktikum Lapangan Geofisika non seismik. Laboratorium Geofisika FMIPA UGM, 1989. [5] M.H. Loke, Electrical Imaging Surveys for Environmental and Engineering Studies: A practical quide to 2-D and 3-D surveys. Malaysia: Penang, 1999. [6] Waluyo, Metode Panduan Workshop Eksplorasi Geofisika (Teori dan Aplikasi). Metode Geolitrik Laboratorium Geofisika FMIPA.UGM, 2001. V. KESIMPULAN Nilai resistivitas lava beku/batuan beku sangat tinggi bila dibandingkan dengan sedimen pasir yang berada di bawahnya. Kedalaman lapisan batuan beku mencapai hingga 20 m untuk pengukuran ke 2 dengan nilai resistivitas antara 1411 Ωm-16314 Ωm. Sedangkan pada pengukuran ke 1 nilai resistvitas lava beku antara 1710 Ωm-55873 Ωm. Hasil penelitian ini sesuai dengan nilai resistivitas lava beku (Basalt). Hasil ini juga dapat memberikan informasi bahwa lava beku merupakan konduktor yang buruk. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta, 26 April 2014 ISSN : 0853-0823
