PaperCoal

1. Pendahuluan
ABSTRAK
Data inversi pencitraan resistivitas listrik (ERI) 2D dan 3D digunakan untuk menemukan dan
mengkarakterisasi lapisan batubara di Mmamabula Coalfield. Inversi data 2D ERI biasanya mengasumsikan
bahwa unit geologi bawah permukaan (misalnya lapisan batubara) terus menerus tanpa batas dalam arah
tegak lurus ke profil. Namun, asumsi ini mungkin dilanggar karena sifat lingkungan fluvial / delta yang
heterogen. Variasi lateral dari material bawah permukaan dapat ditentukan secara efektif dalam model
inversi 3D ERI. Pada penelitian ini diperoleh data 2D ERI sepanjang sepuluh profil paralel berarah utaraselatan, kemudian dibalik untuk menghasilkan model 2D dan 3D. Dari hasil inversi 2D ERI, kami
mengamati bahwa lapisan batubara yang lebih dangkal terjadi di sekitar kedalaman yang konsisten yaitu
13,6 m sedangkan lapisan batubara kedua yang dapat diamati terjadi pada kedalaman yang bervariasi
termasuk pada 50 m dan 60 m di sepanjang dua profil. Diskontinuitas dalam lapisan batubara juga
diidentifikasi. Namun, informasi yang diberikan oleh pembalikan data 2D dalam lingkungan seperti itu
tidak cukup untuk menentukan geometri lapisan batubara serta untuk menghasilkan perkiraan sumber daya
yang akurat dan tepat untuk eksploitasi di masa mendatang. Sebagai alternatif, inversi data 3D memberikan
wawasan yang lebih baik tentang kompleksitas geologi bawah permukaan dan secara signifikan
menyelesaikan geometri batubara di wilayah studi. Hasil inversi 3D yang disajikan menunjukkan bahwa
lapisan batubara intermiten dan bergantian dengan baik dengan unit sedimen lain yang hidup
berdampingan. Kami juga menyimpulkan bahwa mereka mengarah ke timur-barat dan terpecah dan
berdampingan di beberapa area di sepanjang arah utara-selatan. Secara keseluruhan, hasil inversi data 3D
menyelesaikan lapisan batubara yang memanjang di Mmamabula Coalfield dan mengungkapkan informasi
tambahan yang tidak dapat ditentukan pada hasil inversi 2D ERI.
Kata kunci:
Lapisan batubara
Pencitraan resistivitas listrikIsosurface
Bidang batubara MmamabulaSubkelompok Ecca Tengah
Batubara adalah batuan sedimen organik yang terbentuk dari akumulasi dan pengawetan bahan
tanaman yang terkubur jutaan tahun yang lalu, biasanya di lingkungan berawa. Batubara adalah yang paling
melimpah di dunia. bahan bakar fosil dengan sekitar 990 miliar ton cadangan batu bara (BGR, 2009) Bahan
bakar batu bara ~ 42% dari produksi listrik global, dan diperkirakan masih akan memainkan peran penting
dalam memenuhi kebutuhan listrik di masa mendatang, terutama dengan meningkatnya permintaan di
negara berkembang (Mohammed et al., 2016). Di Botswana, sumber daya batubara memerlukan eksplorasi
dan evaluasi yang terperinci, dengan cadangan batubara saat ini diperkirakan 212 miliar ton (Grynberg,
2012). Setelah terbukti, angka-angka ini kemungkinan besar akan membuat Botswana salah satu penghasil
batu bara terbesar di dunia. Meskipun cadangan batu bara banyak ditemukan di Botswana, hanya satu
tambang batu bara (Morupule) yang beroperasi saat ini. Karena kondisi saat ini. kemampuan dalam
penambangan dan pasokan energi yang tidak mencukupi untuk negara itu perlu untuk mempelajari
cadangan batubara Mmamabula yang belum dieksploitasi, yang dilaporkan memiliki endapan batubara
dengan kualitas yang sama (sub bituminous hingga bituminous) untuk yang ada di(MorupuleGrynberg,
2012). Dengan demikian, untuk menilai dan mengelola sumber daya batubara di lahan hijau (misalnya Mma
lapangan batubara mabula) dan di lokasi operasional (misalnya Morupule), perlu dikembangkan
pemahaman yang baik tentang sifat dan distribusi sumber daya batubara di lokasi tersebut.
Penggunaan geofisika eksplorasi tidak hanya sebatas untuk mendeteksi endapan batubara baru,
penerapannya juga mencakup pengkajian sifat endapan baru atau yang sudah ada untuk menentukan
kuantitas dan kualitas batubara yang terkandung. Teknik yang digunakan dalam eksplorasi geofisika juga
memainkan peran kunci dalam mendeteksi tanggul dan kusen yang mengganggu, serta dalam
mengidentifikasi diskontinuitas struktural dan dalam lapisan seperti sesar dan lensa (Van Schoor dan
Fourie, 2014) yang dapat berdampak buruk pada operasi penambangan di masa depan. Penerapan yang
berhasil dari pengukuran geofisika permukaan untuk tujuan ini bergantung pada adanya kontras yang
sesuai antara sifat fisik strata target dan material di sekitarnya (Green et al., 1988; Johnson-D'Appolonia,
2003). Sifat fisik batubara yang unik menjadikannya target yang cocok untuk dideteksi dengan metode
geofisika.
Batubara berbeda dari batuan sedimen yang lain yang menunjukkan kepadatan yang sangat rendah,
sinar gamma rendah, dan resistivitas listrik yang sangat tinggi (Ayodeji et al., 2018; Green et al., 1988).
Sifat-sifat ini menjadikan batubara sebagai target yang sangat baik untuk eksplorasi dengan menggunakan
teknik geofisika berbasis permukaan. Lapisan batubara, terutama yang berkadar sub-bituminus dan
bituminus biasanya memiliki ketahanan yang tinggi dibandingkan dengan batuan sedimen lainnya seperti
serpih, batu lumpur dan batupasir halus yang umumnya memiliki resistivitas yang lebih rendah (Ayodeji
et al., 2018; Ewing et al., 1936; Johnson – D'Appolonia, 2003; Kang, 2009; Reeves, 1981). Kontras
seperti itu membentuk dasar untuk membedakan batubara dari batuan sedimen lainnya. Namun, beberapa
batuan sedimen tary seperti batupasir resistif dan batugamping merupakan anomali resistivitas tinggi dan
dapat disalahartikan sebagai batubara (Wood et al., 1983). Untungnya, lapisan batu kapur tidak ada di
Mmamabula Coalfield (Carney et al., 1994; Green, 1961; Williamson, 1996).
Ada kebutuhan yang sangat besar untuk penggunaan teknik teknik geofisika non-invasif dengan
kepadatan data yang lebih baik untuk menyelidiki area batubara Mmamabula untuk mendukung
eksplorasi di masa depan dan kemungkinan proses penambangan batubara selanjutnya. Dalam penelitian
kami, kami menggunakan metode pencitraan resistivitas listrik (ERI), dengan penekanan khusus pada
keefektifan survei ERI pseudo-3D menggunakan profil 2D paralel untuk penyelidikan lapisan batubara
yang di-host di lingkungan yang ditandai dengan kompleksitas sistem dataran fluvial dan delta . Dalam
beberapa dekade terakhir, kemajuan substansial telah dibuat untuk meningkatkan kualitas interpretasi
struktur geologi dan cara efektif untuk menggambarkan lapisan batubara melalui penggunaan metode
resistivitas listrik (misalnya Mohammed et al., 2016; Krishnamurthy et al., 2009; Rao et al., 2015;
Samanlangi, 2018; Shemang et al., 2019; Singh et al., 2004; Van Schoor dan Fourie, 2014). Namun,
dalam lingkungan geologi kompleks yang sering dijumpai dalam eksplorasi batubara, bahkan inversi data
2D seringkali tidak memadai dan terbatas saat menafsirkan struktur geologi 3D yang kompleks. Karena
ketidakpastian dan keterbatasan inversi data 2D dalam mengkarakterisasi struktur geologi 3D, kami
mendalilkan bahwa penerapan luas pseudo-3D ERI digantikan oleh inversi data 3D sebagai alat eksplorasi
batubara primer di lingkungan delta memerlukan lebih banyak kuantitatif dalam terpretasi kompleks sifat
lapisan batubara dan struktur geo logika terkait daripada yang saat ini ditawarkan oleh penyelidikan profil
resistivitas 2D tunggal atau multi-divergen. Oleh karena itu, tujuan dari studi ini adalah untuk
memperoleh beberapa profil paralel 2D ERI, dari mana data 2D dalam versi profil yang dipilih dan inversi
data 3D dari file data 2D yang tersusun akan dilakukan untuk menggambarkan lapisan batubara,
mendeteksi diskontinuitas lapisan batubara. , dan menentukan geo metry lapisan batubara umum di daerah
tersebut.
2. Lokasi dan pengaturan geologi
Wilayah studi terletak antara 23.59160 S s / d 23.59750 S lintang dan 26.57880 BT s / d 26.57240 BT di
daerah batubara Mmamabula (Gbr. 1a), di timur laut-barat daya berarah Kalahari Karoo Basin (KKB) di
Botswana (Carney et al., 1994). Daerah batubara Mmamabula terjadi di daerah sesar naik kira-kira
berbentuk segitiga yang terletak di antara Zoetfontein yang berarah timur-utara-timur dan sesar Mabuane
yang berarah utara-barat laut (Green, 1961).
Tiga lapisan batubara yang ada di wilayah studi kami terletak di dalam Formasi Mmamabula dan
Dibete, dan dalam Tahap Tengah Seri Ecca (Carney et al., 1994; Green, 1961; Spalding, 1999) (Gbr. 1b).
Lapisan terendah dari tiga lapisan berada di dalam Formasi Mmama bula, dan terdiri dari batubara berpita
cerah campuran dengan sedikit laminasi serpih (Carney et al., 1994; Spalding, 1999). Demikian pula,
lapisan batubara bagian tengah terletak di dasar Formasi Mmamabula dan dipisahkan dari lapisan
batubara bagian bawah oleh feldspathic, batupasir berpasir, batulumpur tipis dan banyak pita dari
batulumpur berkarbon (Spalding, 1999). Lapisan batubara bagian atas terletak di dalam Formasi Dibete
dan berada kira-kira 10 m di atas lapisan batubara bagian tengah, dan terdiri dari batubara cerah yang
diselingi dengan pita karbonat serpih (Spalding, 1999).
3. Data dan Metode
3.1. Data
Metode pencitraan resistivitas listrik diadopsi untuk penelitian ini menggunakan peralatan resistivitas /
IP SYSCAL Pro ™, yang merupakan pengukur resistivitas multi-elektroda sepuluh saluran yang
menggunakan file perintah untuk memperoleh pengukuran dari elektroda arus yang telah ditentukan
sebelumnya dan konfigurasi elektroda potensial. Ini menggabungkan pemancar, penerima dan unit
switching dalam satu casing. SYSCAL Pro Switch menggunakan kabel multi inti untuk mengontrol satu
set elektroda. Sepuluh profil resistivitas 2D paralel dengan panjang 470 m dan jarak profil 50 m dibuat di
seberang pemogokan umum (EW) dari unit geologi di area 470 m kali 450 m (Gbr. 2). Konfigurasi
elektroda dipol-dipol digunakan untuk memperoleh pengukuran resistivitas karena resolusi lateral dan
efisiensi yang lebih baik saat digunakan dengan sistem penerimaan multichannel (Akingboye dan
Ogunyele, 2019; Mahato, 2018; Stummer et al., 2004).
Akuisisi data dilakukan segera setelah musim hujan (April 2019) untuk mendapatkan kontak elektroda
arde yang baik. Kampanye lapangan berlangsung selama lima (5) hari, di mana dua (2) profil diselesaikan
setiap hari. Unit SYSCAL Pro Switch menggunakan kabel pencitraan tersegmentasi dengan satu
pengambilan setiap 5 m atau 10 m dapat disesuaikan (cing spa elektroda yang dapat disesuaikan).
Kedalaman penyelidikan adalah fungsi dari panjang penyebaran yang digunakan (jarak elektroda
dikalikan jumlah elektroda) dan bervariasi sebagai fungsi dari resistivitas listrik bawah permukaan (Loke,
1994). Kedalaman investigasi maksimum biasanya sekitar 0,2 kali panjang penyebaran total (Bernard,
2003; Ismail dan Anderson, 2012). Dalam studi ini, pemisahan elektroda 10 m digunakan untuk mencapai
kedalaman investigasi maksimum sekitar 100 m. Elektroda baja tahan karat didorong setidaknya 10 cm ke
dalam tanah untuk membuat kontak elektroda arde yang baik. Sambungan arde diperiksa sebelum survei
dilakukan. Resistensi kontak yang tinggi berhasil diturunkan dengan menambahkan air garam ke tanah.
Jendela waktu injeksi arus pemancar (Tn) ditetapkan menjadi 4 detik dan dilakukan 3 hingga 6 tumpukan
untuk meningkatkan rasio sinyal-ke-derau tanpa mempengaruhi laju perolehan secara signifikan. Faktor
kualitas (yaitu, deviasi standar dari sinyal yang ditumpuk) ditetapkan menjadi 3%.
3.2. Metode
Data resistivitas listrik 2D yang dikumpulkan sepanjang 10 profil masing-masing dengan 906 titik data
disiapkan untuk inversi data 2D dan 3D. Pertama, semua dataset disaring untuk menghilangkan titik data
resistivitas semu palsu, yang kemungkinan besar disebabkan oleh kontak elektroda yang buruk, kesalahan
instrumen (injeksi arus yang salah dan potensi kebisingan yang diterima) dan kebisingan latar belakang.
Kedua, file tambahan dibuat dengan menggabungkan sepuluh dataset 2D menjadi satu file teks untuk
inversi data 3D. Konsolidasi file data 2D berkisar pada pengukuran resistivitas semu dari sepuluh profil
dan tata letak elektroda dalam kisi persegi panjang sesuai dengan posisi elektroda dan arah dari sepuluh
profil yang digunakan.
Data ERI yang diukur dibalik menggunakan perangkat lunak Res2Dinv (Loke, 2016) dan Res3Dinv
(Loke, 2017), menerapkan algoritma nonlinear least-square yang dibatasi kehalusan ke vektor gangguan
model dan nilai resistivitas model juga. Rutin inversi menggunakan model awal yang homogen dari
bawah permukaan dengan rata-rata logaritmik dari nilai resistivitas semu yang diukur (Loke dan Barker,
1995). Dalam rutinitas inversi, permukaan bawah tanah dibagi menjadi sejumlah besar sel persegi panjang
dan metode pengoptimalan preferensi pengguna berusaha menentukan distribusi resistivitas sebenarnya
dari sel yang meminimalkan perbedaan antara nilai resistivitas semu yang dihitung dan diukur (Loke et.
al., 2003; Sjödahl, 2006; Ganse, 2008). Kami menggunakan metode optimasi Gauss-Newton standar, di
mana program memecahkan persamaan kuadrat-terkecil menggunakan perhitungan presisi ganda
(Claerbout dan Muir, 1973; Loke, 2003).
Gambar. 1. (a) Distribusi Karoo Supergroup dan lokasi Mmamabula Coalfield (lingkaran merah) (dimodifikasi dari Carney et al.,
1994) dan sisipan yang menunjukkan lokasi geografis Botswana di Afrika, (b) urutan stratigrafi dan pengendapan dari Lapangan
Batubara Mmamabula, sebagaimana ditetapkan dari lubang bor BOTC181. Lapisan batubara terjadi di dalam Formasi Dibete dan
Mmamabula. (Untuk interpretasi referensi warna dalam legenda gambar ini, pembaca merujuk ke versi Web artikel ini.)
Ukuran perbedaan antara diukur dan dihitung Nilai resistivitas diberikan oleh kesalahan rootmean-square (RMS). Persamaan (1) di bawah ini diselesaikan dalam prosedur inversi.
(JRJ WR W JR WR W i + = - λ) r g λ r Δ - T di i T mi iT d i i T mi 1 (1) di
mana gi adalah vektor ketidakcocokan data yang berisi selisih antara logaritma yang dihitung dan nilai
resistivitas semu, J adalah matriks Jacobian dari turunan parsial, Δri adalah perubahan parameter model
untuk iterasi ke-i dan ri-1 adalah vektor parameter model untuk iterasi sebelumnya, berisi logaritma model
re nilai sistivitas dan W adalah filter kekasaran orde pertama (deGroot-Hedlin dan Constable, 1990).
Karena resolusi metode resistivitas menurun secara eksponensial dengan kedalaman, kami mengatur
faktor redaman untuk memulai pada nilai default program 1,25 mengingat kualitas data yang memuaskan,
dan meningkat 1,20 kali dengan setiap lapisan yang lebih dalam untuk menstabilkan proses inversi.
Faktor redaman menentukan kepentingan relatif yang diberikan untuk meminimalkan kekasaran model
dan ketidakcocokan data (Sjödahl, 2006). Rd dan Rm adalah matriks pembobot yang diperkenalkan untuk
memodifikasi bobot yang diberikan ke berbagai elemen ketidakcocokan data dan vektor kekasaran model.
Batasan kuat (norma L1) dan kendala kuadrat-terkecil standar (norma L2) dapat digunakan untuk
meminimalkan ketidakcocokan data dan kekasaran model dengan menyesuaikan bentuk matriks
pembobot ini. Norma L1 meminimalkan jumlah nilai absolut dari ketidaksesuaian data, sedangkan norma
L2 mencoba meminimalkan kuadrat selisih antara nilai resistivitas semu yang diukur dan dihitung dan
cenderung menghasilkan hasil yang lebih baik di mana model resistivitas berubah dengan mulus. cara
(skenario khas di cekungan sedimen) (Loke et al., 2003). Untuk mengakomodasi kedua skenario, kami
menggunakan skema gabungan (metode inversi Marquardt dan Occam), yang menggabungkan Marquardt
(atau metode kuadrat terkecil yang dibuang) dengan metode yang dibatasi kelancaran. Tampaknya
memberikan hasil yang lebih baik dalam menyelesaikan struktur kompak di mana lebar dan ketebalannya
sedikit lebih kecil daripada kedalamannya (Lecocq dan Camelbeeck, 2017).
Struktur target (lapisan batubara) mungkin luas secara lateral tetapi juga dapat mengasumsikan
geometri dari struktur geologi yang memanjang (misalnya stream) terutama bila di-host di lingkungan
fluvial atau delta. Oleh karena itu, kami menerapkan bobot yang lebih kecil 0,5 untuk filter vertikal dan
menggunakan bobot filter horizontal yang sama (yaitu 1,0) pada arah x dan y. Penjelasan rinci tentang
proses inversi diberikan dalam Farquharson dan Oldenburg (1998), Loke dan Dahlin (2002) dan Loke et
al. (2003).
Gambar. 2. (a) Citra satelit menunjukkan tata letak dari 10 profil yang disurvei dan, (b) penyisipan yang menunjukkan
pengaturan akuisisi data yang terdiri dari unit resistivitas Syscal Pro, kabel pencitraan multi-inti yang diletakkan di atas tanah dan
elektroda baja tahan karat yang ditanam ke dalam tanah dan dihubungkan ke multi- kabel inti melalui kabel penghubung Denotasi
profil diberikan oleh huruf P sebelum nomor profil masing-masing.
Untuk mendapatkan model inversi yang lebih baik, dilakukan percobaan inversi dan distribusi
kesalahan RMS ditampilkan dalam bentuk diagram batang (Gbr. 3a) dan plot korelasi dari nilai
resistivitas semu yang diukur dan dihitung (Gbr. 3b). Poin data yang buruk dengan kesalahan yang relatif
besar kemudian dihapus dari dataset sebelum melakukan proses inversi akhir. Diharapkan bahwa titik
data yang buruk akan memiliki persentase kesalahan resistivitas semu yang relatif besar, misalnya di atas
100% (Loke, 2009). Oleh karena itu, titik data denganresistivitas semu persentase kesalahan30% atau
kurang digunakan. Untuk pembalikan data 3D, hanya 8595 titik data dari jumlah awal 8650 titik data
yang digunakan dalam pembalikan akhir.
4. Hasil dan interpretasi
4.1. Model resistivitas 2D
Survei dilakukan di sepanjang 10 profil, tiga di antaranya (Profil 2, Profil 6 dan Profil 10 pada Gambar
2) diproses untuk menghasilkan bagian resistivitas terbalik 2D yang kemudian dikorelasikan dengan log
stratigrafi dari lubang bor BOTC181 (Gbr. . 1b).
Gambar. 3. (a) Bagan batang yang menunjukkan distribusi persentase kesalahan resistivitas semu dan, (b) korelasi dari nilai
resistivitas semu yang diukur dan dihitung. Juga ditunjukkan pada bilah bagan adalah garis pemilihan data hijau yang digunakan
untuk menetapkan kesalahan batas maksimum. Titik merah pada plot korelasi mewakili titik data yang dihapus sedangkan titik
hitam mewakili titik data yang dipertahankan. (Untuk interpretasi referensi warna dalam legenda gambar ini, Pembaca merujuk
ke versi Web artikel ini.)
Gambar 4. (a) Model resistivitas terbalik dari profil 2 terletak pada y = 50 m, (b) model invers dari profil 6 terletak pada y = 250
m dan, (c) model resistivitas terbalik profil 10 terletak pada y = 450 m dan 25 m di sebelah barat lubang bor BOTC181. Huruf
AE menunjukkan kelistrikan yang teramati anomali resistivitas mewakili geolo yang berbeda unit gical diamati.
Bagian resistivitas terbalik dari tiga profil (profil 2, 6 dan 10) diinterpretasikan untuk mengkarakterisasi
geologi bawah permukaan dari area studi (Gbr. 4). Pengaitan berbagai rentang resistivitas ke formasi
tertentu di wilayah studi didasarkan pada asumsi bahwa informasi yang diberikan oleh log stratigrafi
Borehole BOTC181 mewakili area yang diselidiki, dan digunakan sebagai panduan untuk interpretasi
model resistivitas.
Ketiga model resistivitas menunjukkan citra bawah permukaan yang dicitrakan hingga kedalaman
sekitar 102,1 m, dengan variasi resistivitas listrik mulai dari 34,9 hingga 3114 Ωm. Anomali resistivitas
yang diamati (A hingga E) mewakili unit geologi yang berbeda yang terdiri dari berbagai nilai resistivitas
dan geo metri spasial variabel. Dari zona anomali yang ditandai, anomali A memiliki nilai resistivitas
berkisar antara 34,9 hingga 85,7 Ωm, yang disebabkan oleh batulumpur / serpih atau batulumpur karbon;
anomali B terdiri dari nilai resistivitas mulai dari 85,7 hingga 210 Ωm, dan disimpulkan untuk mewakili
batupasir halus dan. Anomali C terdiri dari nilai resistivitas mulai dari 210 hingga 517 Ωm, yang
disebabkan oleh batupasir berbutir sedang / kasar yang dilapisi dengan batulanau. Anomali D
menunjukkan nilai resistivitas mulai dari 517 hingga 1268 Ωm yang sesuai dengan zona batubara dan
serpih batubara. Batubara diwakili oleh anomali resistivitas yang relatif tinggi (1268 hingga 3114 Ωm),
dilambangkan dengan E di bagian resistivitas terbalik. Anomali A menempati bagian paling dangkal dari
semua model yang disajikan pada Gambar. 4 Zona berbentuk lentikuler ini dibatasi pada zona pusat profil
2 dan 10 (Gambar 4a dan b). Sementara anomali C dan D bermanifestasi sebagai laminasi tipis di sekitar
anomali yang lebih menonjol (A, B dan D), anomali E menunjukkan geometri yang berbeda. Ini terjadi
sebagai lapisan stratiform di bagian tengah-utara dan dangkal dari model (Gbr. 4a-c). Hal ini juga terjadi
sebagai benda masif, yang diregangkan secara vertikal ke arah ujung (selatan) dari profil 6 dan 10 (Gbr.
4b dan c), sementara nampaknya menjadi bidang miring di awal profil 6 (Gbr. 4b). Perbedaan bentuk
yang diamati antara anomali yang sama (unit geologi) ini merupakan kesaksian terhadap variabilitas
geometri spasial yang diharapkan dari area batubara Mmamabula dan lingkungan yang serupa (Carney et
al., 1994; Venable et al., 2013; Williamson, 1996).
Zona dengan anomali identik di sepanjang profil yang berbeda (Gbr. 4a-c) tidak berkorelasi, mengacu
pada kompleksitas dalam geologi bawah permukaan. Di semua bagian resistivitas terbalik yang disajikan,
lima anomali menonjol yang diidentifikasi terjadi pada kedalaman variabel dan di lokasi lateral yang
berbeda. Anomali A, yang disimpulkan sebagai batulumpur / serpih berkarbon tampak lazim di sepanjang
zona paling dangkal (0–13,6 m) dari bagian resistivitas terbalik yang disajikan (Gbr. 4a-c). Anomali yang
sama (A) tampaknya dibatasi antara 210 dan 300 m sepanjang profil 2 (Gbr. 4a), dan antara 120 dan 240
m sepanjang profil 10 (Gbr. 4c) pada kedalaman sekitar 29,4–68 m. Sebaliknya, pada kisaran kedalaman
ini (29,4–68 m) pada profil 6 (Gbr. 4b), terlihat anomali B yang merepresentasikan batupasir halus dan
batulanau. Anomali C dan D tidak menunjukkan pola atau tren yang jelas di tiga profil yang disajikan
(Gbr. 4a-c). Sebaliknya, mereka tampak sebagai laminasi tipis yang diapit di antara anomali menonjol A
dan E (Gbr. 4a, c) atau antara B dan E (Gbr. 4b). Meskipun tren tidak jelas, batubara (E) terlihat jelas di
ketiga bagian resistivitas (Gbr. 4a-c). Secara lateral, terjadi pada: 300–340 m dan 160–290 m (Gbr. 4a);
40–170 m, 170–220 m, 220–270 m, dan 270–380 m (Gbr. 4b); 90–210 m, 240–270 m, dan 270–340 m
(Gbr. 4c). Demikian juga, kedalaman penempatannya bervariasi. Batubara terjadi antara 13,6 m dan 38 m
(Gbr. 4a dan b), antara 46 m dan 102,1 m (Gbr. 4a); dari 13,6 m menjadi 102,1 m, 13,6–102,1 m (Gbr.
4b); itu juga terjadi pada 13,6–29,4 m dan ada di mana-mana di bawah kedalaman 68 m (Gambar 4c).
Ada pergeseran zona lapisan batubara paling dangkal dan mirip stratiform yang diamati (anomali A,
kedalaman: 13,6–38,0 m) dari selatan (Gbr. 4a) ke utara (Gbr. 4c).
Gambar 5. Bagian distribusi resistivitas bidang horizontal 3D (X-Y) dari bawah permukaan. Dimensi ketiga (Z) diberikan di atas
setiap bagian (lapisan). Kesalahan RMS adalah 10,7%. Huruf AE menunjukkan anomali resistivitas listrik yang berbeda yang
disebabkan oleh batuan geologi yang berbeda
4.2 Model resistivitas 3D
Irisan horizontal yang menunjukkan distribusi resistivitas listrik bawah permukaan, yang dihasilkan
dari kumpulan data terkonsolidasi untuk 10 profil disajikan pada Gambar. 5. Dimensi ketiga (kedalaman)
diberikan dalam bentuk numerik di atas irisan horizontal masing-masing. Irisan horizontal menunjukkan
variasi resistivitas lateral pada tingkat kedalaman yang berbeda. Untuk perbandingan yang jelas dengan
model 2D yang disajikan pada Gambar. 4, kami menggunakan denotasi yang sama untuk anomali.
Anomali A (karbo naceous mudstones / shale atau mudstones) terbukti dominan pada lapisan 1, 2 dan 3
(kedalaman: 0,0–12,2 m), dengan anomali B (batupasir halus dan batulanau) menempati bagian paling
tengah dari tiga lapisan dangkal di Gambar 5. Lapisan 4 (kedalaman: 12.2–17.5 m) menunjukkan pola
yang sedikit berbeda dengan yang diamati pada lapisan di atasnya. Batuan lumpur karbon / serpih (A)
menempati 180 m pertama sepanjang sumbu x dan batupasir halus dan batulanau (B) yang tercalated
berada antara 180 dan 470 m sepanjang sumbu x. Namun, bagian tengah dari lapisan 4 tampaknya
sebagian besar terdiri dari batupasir kasar dan batulanau (C).
Pada lapisan 5, tepinya ditempati oleh campuran batupasir halus dan batulanau (B), sedangkan zona
dalam terdiri dari batupasir dan batulanau berbutir sedang-kasar (C) yang mengelilingi anomali terisolir
batubara dan serpih batubara (D) . Lapisan 6 (kedalaman: 23,6–30,6 m) sebagian besar terdiri dari
batupasir dan batulanau kasar menengah (C), dengan batubara dan serpih batubara (D) dibatasi antara 150
m dan 280 m sepanjang sumbu x. Pada lapisan 7 (kedalaman: 30,6–38,7 m) dan lapisan 8 (kedalaman:
38,7–48,0 m) diamati adanya selang-seling lateral reguler dari batu pasir/batulanau dan material batubara.
Lapisan 9 sampai 12 (kedalaman: 48.0–101.5 m) menunjukkan susunan unit geologi yang serupa dengan
lapisan sebelumnya, dengan kecenderungan timur-barat.
Dari penampang 3D horizontal yang disajikan, dapat disimpulkan bahwa lapisan batubara yang diamati
pada Gambar. 5 umumnya ditindih terutama oleh lapisan batulumpur / serpih dan di beberapa bagian
batupasir halus di hilangkan dengan batulanau, dan batupasir sedang hingga kasar bercampur dengan
batulanau. Selain itu, batu bara dan serpih batu bara yang signifikan tidak hanya tampak saling berlapis
dengan formasi sedimen lainnya (batu pasir, batulanau, serpih, dan batu lumpur karbon), tetapi juga terjadi
dalam pola bergantian dengan formasi ini di arah utara-selatan, berkelok-kelok di sepanjang y -direction
(timur-barat) dan berdampingan di beberapa daerah.
Meskipun bagian resistivitas terbalik 2D (Gbr. 4) dan bagian horizontal 3D (Gbr. 5) dari data
memungkinkan penggambaran yang memuaskan dari area yang disurvei, mereka tidak sepenuhnya
menyediakan kerangka arsitektural dan geometri struktural area yang jelas. Oleh karena itu, visualisasi
data secara akurat harus ditingkatkan dengan memplot data sebagai resistivitas isosurfaces. Dengan
pendekatan ini, data diplot untuk menampilkan fitur dengan nilai resistivitas yang mirip dengan
permukaan kontinu. Ini memungkinkan fitur ping peta yang menarik (mengelompokkan data sesuai
dengan nilai resistivitas yang diminati) sambil menekan nilai resistivitas dari material sekitarnya. Untuk
studi ini, bahan utama yang menarik adalah batu bara dan campuran batu bara dan serpih batu bara
sehingga hasil ERI diplotkan untuk rentang nilai resistivitas tinggi (517–3114 Ωm). Ini mampu
memetakan batas luar batubara dan campuran batubara dan serpih batubara yang dapat dengan jelas
diidentifikasi tanpa disembunyikan oleh adanya nilai resistivitas yang relatif rendah dari unit sedimen
lainnya. Perangkat Lunak Slicer Dicer (PIXOTEC, LLC, Slicer Dicer) digunakan untuk menampilkan
isosurfaces resistivitas 3D dari fitur resistif yang relatif tinggi sesuai dengan wilayah batubara atau bahan
batubara (Gbr. 6) dalam upaya untuk menganalisis geometri 3D lapisan batubara dan bagaimana mereka
berhubungan dengan struktur geologi. Citra isosurface resistivitas tinggi yang dihasilkan pada area yang
disurvei menunjukkan bahwa terdapat beberapa zona ketidaksinambungan pada lapisan batubara. Lapisan
batubara juga bermanifestasi sebagai struktur memanjang yang mengarah dari timur ke barat, dan tampak
berselang-seling.
Gambar 6. Model resistivitas 3D dari program Slicer Dicer disajikan sebagai isosurfaces yang hanya menunjukkan nilai
resistivitas relatif tinggi mulai dari 517 Ωm sampai 3114 Ωm, mewakili baik batubara dan bahan batubara .
5. Diskusi
Studi ini melibatkan penyebaran file pro 2D paralel dengan jarak yang sama di mana data resistivitas
listrik diperoleh untuk memungkinkan pembuatan model 2D invers bawah permukaan. Konsolidasi dari
dataset profil 2D paralel ini menghasilkan penampang horizontal 3D untuk menggambarkan distribusi
dan variasi nilai resistivitas listrik bawah permukaan sepanjang arah horizontal (x dan y) dan vertikal (z)
(Ismail dan Anderson, 2012). Perbedaan nilai resistivitas listrik bawah permukaan disajikan sebagai
model resistivitas terbalik 2D, penampang 3D horizontal (xy), dan isosurfasi volumetrik 3D di seluruh
wilayah penelitian.
Hasil dari2D (Gbr. 4) dan 3penampang horizontal resistivitasD (Gbr. 5) menunjukkan variasi
resistivitas karena sifat heterogen geologi bawah permukaan dalam area studi di lokasi yang berbeda.
Secara khusus, model invers resistivitas 2D menunjukkan geologi bawah permukaan yang terdiri dari
lapisan batubara, batulumpur / serpih berkarbon dan batuan sedimen detrital lainnya seperti batulanau dan
batupasir. Model ketahanan yang disajikan pada Gbr. 4 menunjukkan bahwa lapisan batubara bagian atas
umumnya memiliki undulasi topografi yang dapat diabaikan di mana material di atasnya diendapkan, dan
permukaan bawah tidak sepenuhnya sesuai dengan ketidakteraturan yang jika tidak akan dikaitkan
dengan saluran yang efisien di area tersebut. . Ini menyiratkan bahwa lapisan batubara bagian atas
mungkin telah diendapkan pada saat sebagian besar saluran palaeo telah diisi dengan sedimen dan
selanjutnya mendukung gagasan bahwa Subkelompok Gema Atas, yang menampung lapisan batubara
bagian atas terakumulasi pada saat banyak ketidakteraturan topografi cekungan Karoo telah terisi, dan
ketika tingkat penurunan diferensial lebih seragam di wilayah yang lebih luas (Carney et al., 1994).
Lapisan batubara dan serpih batubara terjadi sebagai anomali resistivitas tinggi yang berbeda (> 517
Ωm) baik di zona dangkal dan lebih dalam dari sub permukaan (Gbr. 4). Distribusi lapisan batubara di
sepanjang dan di bawah profil masing-masing pada Gambar 4 juga terlihat, tetapi tren dan distribusi
spasial lapisan batubara dan unit geologi terkait tidak mudah terlihat di seluruh profil 2D. Hal ini
menunjukkan bahwa meskipun data 2D ERI diterima secara luas dalam eksplorasi batubara, inversi
tersebut terbatas dalam menyelesaikan struktur geologi 3D ketika gambar resistivitas dihasilkan. Ini
sebagian karena asumsi oleh algoritma inversi bahwa lapisan yang diamati di bawah profil 2D terus
menerus tanpa batas dalam arah tegak lurus dengan profil. Hal ini sering tidak terjadi, meskipun metode
ini memberikan gambaran yang baik tentang penampang lintang.