Slnovii.docx
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Slnovii.docx as PDF for free.
More details
- Words: 2,697
- Pages: 14
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Tanah secara umum berasal dari batu-batu yang telah mengalami
penguraian yang terdapat pada kerak bumi yang tersusun atas mineral dan bahan organik. Tanah merupakan salah satu penunjang yang membantu kehidupan semua mahluk hidup yang ada di bumi..Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan mencegah terjadinya erosi. Meskipun tanah sendiri juga bisa tererosi. Begitu pentingnya peran tanah bagi kehidupan. Oleh karena itu, saya tertarik mengangkat tema Seminar Literatur ini dengan menganalisa tingkat tahanan jenis tanah, yaitu untuk mengetahui litologi batuan. Perlapisan akuifer tidak dapat dilihat dari permukaan namun dapat dilakukan dengan pendugaan geofisika. Metode geofisika merupakan suatu metode yang digunakan untuk mempelajari tentang bumi yang berada pada permukaan atau di atas permukaan bumi dengan menggunakan perameter-parameter fisika (Dobrin dan Savit, 1988). Salah satu metode geofisika tersebut adalah geolistrik. Metode geolistrik memanfaatkan arus listrik yang dihantarkan kedalam tanah. Berdasarkan hasil geolistrik maka akan diperoleh nilai hambatan jenis (resistivity) dari tiap material yang dialiri oleh arus listrik. Nilai hambatan jenis batuan dapat diartikan sebagai suatu hambatan dalam suatu Ohm-meter (Telford, 1990). Prinsip dalam metoda geolistrik yaitu dengan menginjeksikan arus listrik ke dam bumi melalui 4 elektroda, yaitu 2 elektroda arus dan 2 elektroda potensial. Metoda ini memiliki beberapa konfigurasi elektroda diantaranya: konfigurasi Wenner,
konfigurasi
Schlumberger,
konfigurasi
Wenner-Schlumberger,
konfigurasi Dipole-dipole, Rectangle Line Source dan sistem gradien 3 titik (Vingoe, 1972). Berdasarkan nilai hambatan jenis batuan dapat ditentukan suatu material menyimpan air atau tidak. Berdasarkan statigrafi batuan dapat diketahui susunan akuifernya. Berdasarkan metode Geolistrik konfigurasi Schlumberger dapat diperoleh model hidrostratigrafi yang memuat karakteristik akuifer suatu daerah. Contoh akuife yaitu pasir tak termampatkan (unconsiladated), kerikit (gravel), batu
1
pasir, batu gamping, dan dolomit berongga (porous), aliran basalt, batuan malihan dan plutonik dengan banyak retakan (Lowrie, 2007). Penelitian yang berkaitan dengan litologi batuan telah banyak dilakukan seperti yang dilakukan oleh Debby Aslamia pada tahun 2014 yaitu dengan judul Pengukuran Resistivitas tanah dan litologi batuan Penyusun dengan survei Geolistrik resistivitas sounding di lereng Indah Kelurahan Pondok Cabe Udik Kecamatan Pamulung, Cinere. Pendugaan untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan tanah, dilihat dari data geolistrik yang telah diolah dengan melihat sifat batuannya, baik konduksif maupun resistif pada daerah penelitian dengan mendeteksi perbedaan resistivitas semu di daerah tersebut. Metode geolistrik dapat mengetahui jenis batuan
yang
tersusun
di
bawah
permukaan
dengan
mengetahui
nilai
resistivitasnya, jika ditemukan akuifer maka nilai resistivitas relatif lebih rendah dibandingkan nilai resitivitas batuan yang lainnya (Hakim, 1986). 1.2
Tujuan
Tujuan dibuatnya makalah tentang Pengukuran Resistivitas Tanah Dan Litologi Batuan Dengan Konfigurasi Schlumberger Teknik Sounding adalah untuk: untuk menentukan litologi batuan dengan metode schlumberger berdasarkan resistivitas.
1.3
Batasan Masalah Masalah yang dibahas dalam jurnal ini yaitu mengetahui besar tahanan jenis
tanah untuk mengetahui litologi batuan melalui metode geolistrik konfigurasi schlumberger.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Tanah
2
Tanah adalah bagian yang terdapat pada kerak bumi yang tersusun atas mineral dan bahan organik. Tanah terbentuk dari proses pelapukan batuan yang dibantu oleh organisme membentuk tekstur unik yang menutupi permukaan bumi. proses pembentukan tanah akan membentuk lapisan-lapisan yang menutupi seluruh permukaan bumi yang memiliki tekstur yang berbeda dan setiap lapisan juka mencerminkan proses-proses fisika, kimia dan biologi yang telah terjadi selama proses pembentukannya. Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organisme, dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu. Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antar-agregat. Tanah tersusun dari tiga fase: fase padatan, fase cair, dan fase gas. Fasa cair dan gas mengisi ruang antar-agregat. Ruang antar-agregat disebut porus (pori) (Reynolds,1997). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang. Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori. Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi (Kanata dan Zubaidah, 2008).
2.2
Hukum ohm Adapun bunyi hukum Ohm yaitu: βBesar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau
Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)β.
3
V = I Γ R ..................................................
(1)
Dimana V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V) I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A) R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ξ©) Dari hukum Ohm ini, dapat ditentukan nilai faktor geometri (K) pada pengukuran yaitu: K=
π΄ π
dengan, R=
ππ π΄
Dimana: A = Luas permukaan sebaran arus (mΒ²) Ο = Tahanan jenis tanah (Kg/mΒ³) (Lowrie, 2007)
2.3
Geolistrik metode konfigurasi Schlumberger Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang bertujuan
mengetahui sifat-sifat kelistrikan lapisan batuan dibawah permukaan tanah dengan cara menginjeksikan arus listrik ke dalam tanah. Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika aktif, karena arus listrik berasal dari luar sistem. Tujuan utama metode ini adalah mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan. Resistivitas atau tahanan jenis adalah besaran atau parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya terhadap arus listrik . Batuan yang memiliki resistivitas makin besar, menunjukkan bahwa batuan tersebut sulit untuk dialiri oleh arus listrik. Selain resistivitas batuan, metode geolistrik juga dapat dipakai untuk menentukan sifatsifat kelistrikan lain seperti potensial diri dan medan induksi (Syamsulrizal dan Darsono, 2013). Resistivitas batuan dapat diukur dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah melalui 2 titik elektroda di permukaan tanah dan 2 titik lain untuk mengukur beda potensial di permukaan yang sama. Hasil pengukuran geolistrik dapat berupa peta
sebaran
tahanan
jenis
baik
dengan
jenis mapping atau
horisontal
maupun sounding atau kedalaman. Hasil pengukuran geolistrik mapping maupun sounding disesuaikan dengan kebutuhan diadakannya akuisisi data serta jenis 4
konfigurasi yang digunakan. Konfigurasi schlumberger biasanya digunakan untuk sounding, yaitu pengambilan data yang difokuskan secara vertikal. Kelebihan dari konfigurasi ini adalah dapat mendeteksi adanya non-homogenitas lapisan batuan pada permukaan dengan cara membandingkan nilai resistivitas semu ketika shifting. Sedangkan kelemahannya adalah pembacaan pada elektroda MN kecil ketika AB berada sangat jauh, hampir melewati batas eksentrisitasnya (Reynolds, 1997). Pada metode ini masing-masing elektroda arus diletakkan di kedua ujung susunan elektroda sedangkan elektroda potensial di letakkan di bagian tengah. Setiap kali pengukuran yang dipindahkan hanya elektroda arus sampai pada jarak tertentu saat penyebaran arus dianggap tidak seimbang lagi barulah elektroda potensial ikut berpindah.
A
M
N
B
Dimana besar nilai hambatannya diberikan oleh persamaan yaitu:
π = Οna (na+a) R/a Dengan L =
π΄π΅ 2
dan l =
ππ 2
Dimana :
π = Tahanan Jenis Tanah (Ξ©.m) R = Tahanan yang terukur (Ξ©) na = jarak anatara elektroda bagian luar dengan bagian dalam (m) a = jarak antara elektroda bagian dalam( m) h =elektroda yang tertanam (m) Harga L berubah sedangkan MN tetap sampai pada harga L tertentu maka MN berubah. Harga MN haruslah lebih kecil dibandingkan harga L, umumnya MN = 2/5 L. Biasanya untuk satu atau dua harga L terakhir pada suatu harga MN akan diulang pada harga MN berikutnya. Jika sebaran arus listrik simetris bola maka berlaku:Arus listrik yang dapat menembus permukaan bola yang luasnya
5
A, tebalnya dr, dan beda potensial dV antara dua titik dalam bola bagian luar dan dalam adalah:
Jadi, besar arus yang mengalir pada elektroda yang di groundkan adalah: I=-
π΄ ππ π ππ
Dengan Luas permukaan setengah bola A=
Maka persamaan 1 menjadi I = -
4 Ο rΒ² 2
2 Ο rΒ² ππ π
ππ
Tanda negatif menunjukan bahwa arus mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke rendah (Telford, Geldart dan Sheriff, 1990).
6
BAB III PEMBAHASAN
3.1
Prinsip kerja Geolistrik metode Shlumberger Penelitian pengukuran metode ini saya ambil dari penelitian terdahulu yang
dilakukan di lapangan terbuka Cinere, Pondok Cabe, dengan Peralatan 1 set Resistivitymeter Mc OHM. El model 2119 D, 1 buah Accu, 4 buah elektroda, 4 buah kabel merah dan biru, 4 buah kabel roll, 3 buah palu, meteran, dan kertas data. Diukur resistivitas tanah di suatu lapangan terbuka dengan konsep konfigurasi Schlumbereger yang merupakan pengukuran resistivitas dengan teknik sounding. Penelitian menggunakan 2 lintasan ,dimana tiap lintasan menggunakan patok sebanyak 4 buah. Pengukuran Resistivitas diukur dengan Ohmeter. Resistivitymeter memberikan nilai resistansi R = V/I . Penelitian dilakukan selama kurang lebih 2 jam Pertama kali diukur panjang dan lebar lapangan dengan hasil pengukuran Panjang dan lebar lapangannya 75 m x 25 m. Sesuai konsep konfigurasi Schlumberger dimana jarak antara eletroda potensial satu dan potensial dua dibuat sekecil-kecilnya sehingga jaraknya secara teoritis tidak berubah. Agar pembacaan tegangan pada elektroda potensial satu dan dua akurat maka ketika jarak AB diperbesar , jarak Potensial sat (P1) dan potensial dua (P2) juga diperbesar. Dalam konsep ini kita menetukan titik tengah terlebih dahulu , kemudian kita tancapkan patok yang sudah dipasang elektroda arus (C1 dan C2) dan elektroda potensial (P1 dan P2) sesuai dengan ukuran yang ditentuka pada kertas data. Elektroda arus dan potensial ini sudah dihubungkan ke Resytivitimeter
7
McOhm sehingga dapat diukur tegangan , arus dan nilai R. Pengukuran dilakukan dengan dua lintasan.
3.2
Pengukuran resistivitas dan litologi tanah dengan Geolistrik metode
konfigurasi Schlumberger Pada pengukuran ini kita membandingkan niai restivitas tanah dan nilai faktor geometri pada tempat yang sama dengan dua kali pengukuran yaitu pengukuran lintasan satu dan pengukuran lintasan dua. 3.2.1 Pengukuran lintasan satu Adapun hasil pengukurannya yaitu: AB/2 (m)
P1P2/2
ΞV (mV)
I (mA)
R (Ohm)
K
Ο (Ohm.m)
(m) 1
0,2
109,739
20,577
5,333
7,536
40,189488
1,5
0,3
89,204
20,577
4,335
11,304
49,00284
2
0,3
55,024
20,577
2,674
20,462
54,71627933
2,5
0,3
38,646
20,577
1,878
32,237
60,541712
3
0,3
27,752
20,577
1,349
46,629
62,902521
4
0,3
15,516
20,577
0,754
83,262
62,77979933
5
0,3
9,327
20,574
0,453
130,362
59,054137
6
0,3
5,742
20,573
0,279
187,929
52,432191
6
1,2
26,945
20,573
1,31
45,216
59,23296
7
1,2
16,742
20,573
0,814
62,224
50,65060733
8
1,2
10,913
20,576
0,53
81,849
43,38014667
9
1,2
7,114
20,573
0,346
104,091
36,015486
10
1,2
5,285
20,573
0,257
128,949
33,13997867
12
1,2
3,711
20,573
0,18
186,516
33,57288
15
1,2
2,180
20,573
0,106
292,491
31,004046
15
3
5,578
20,573
0,271
113,040
30,63384
20
3
2,688
20,573
0,131
204,623
26,80565667
25
3
1,861
20,573
0,09
322,373
29,0136
8
30
3
1,231
20,573
0,06
466,290
27,9774
Dapat dilihat pada tabel diatas , nilai hambatan (R) semakin kecil ketika jarak eletroda arusnya semakin besar. Didapat pula nilai factor geometri yang dihitung dengan rumus : πΎ=
π(πΏΒ²βπΌΒ²) 2πΌ
dan π = R . K
Dimana L meruapakan jarak elektroda arus dan I adalah jarak eletroda potensial. ο Rata-rata tegangan = 22,90 V ο Rata-rata Arus = 20,57 A ο Rata-rata Hambatan = 1,11 Ohm ο Rata-rata nilai factor geometri K = 133,020 ο Rata-rata nilai resistivitas = 44,37 (Ohm m)
Grafik Hubungan Nilai Faktor Geometri K dengan Resistivitas Jenis (Lintasan 1)
Setelah itu , kami melakukan pengukuran pada lintasan yang kedua dengan langkah yang sama, didapat hasil pengukuran kami : 3.2.2 Pengukuran lintasan dua Adapun hail pengukuran lintasan dua yaitu: ΞV (mV) I (mA) R (Ohm)
K
Ο (Ohm.m)
6,944
7,536
52,329984
20,578
5,495
11,304
62,11548
67,194
20,578
3,264
20,462333
66,789056
44,089
20,578
2,142
32,237333
69,052368
AB/2 (m)
P1P2/2 (m)
1
0,2
142,907
20,578
1,5
0,3
113,096
2
0,3
2,5
0,3
9
3
0,3
58,836
20,578
2,859
46,629
133,312311
4
0,3
18,212
20,578
0,877
83,262333
73,0210663
5
0,3
11,194
20,578
0,543
130,36233
70,786747
6
0,3
6,901
20,578
0,335
187,929
62,956215
6
1,2
18,256
20,578
0,887
45,216
40,106592
7
1,2
11,746
20,578
0,576
62,224333
35,841216
8
1,2
8,25
20,578
0,4
81,849333
32,7397333
9
1,2
6,108
20,578
0,296
104,091
30,810936
10
1,2
4,813
20,578
0,233
128,94933
30,0451947
12
1,2
3,402
20,578
0,165
186,516
30,77514
15
1,2
2,047
20,578
0,099
292,491
28,956609
15
3
5,271
20,578
0,256
113,040
28,93824
20
3
2,981
20,578
0,144
204,62333
29,46576
25
3
1,912
20,578
0,092
322,37333
29,6583467
30
3
1,354
20,578
0,065
466,290
30,30885
ο Rata-rata tegangan = 27,81 V ο Rata-rata Arus = 20,578 A ο Rata-rata Hambatan = 1,35 Ohm ο Rata-rata nilai factor geometri K = 133,02 ο Rata-rata nilai resistivitas = 49,36 (Ohm m)
Grafik Hubungan Nilai Faktor Geometri K dengan Resistivitas Jenis (Lintasan 2)
10
Adapun analisa hasil yang di dapatkan pada penelitian tersebut bahwa gambaran keadaan bawah permukaan atau persebaran batuan secara vertikal, dapat diperoleh dari data pengukuran dan analisis data geolistrik. Berdasarkan gambaran ini dapat diketahui litologi batuan penyusun, letak dan persebarannya. Litologi batuan daerah penelitian sangat terkait dengan kondisi geologi. Berdasarkan litologi batuan yang telah diketahui, maka zona sebaran air daerah penelitian dapat diketahui. Tabel Nilai Resistivitas Batuan: Material
Resistivitas (Ohm.m)
Air (Udara)
0
Sandstone (Batu Pasir)
200 β 800
Sand (Pasir)
1 β 1000
Clay (Lempung)
1 β 100
Ground Water (Air Tanah)
0,5 β 300
Sea Water (Air Asin)
0,2
Dry Gravel (Kerikil Kering)
600 β 10000
Aliuvium (Aluvium)
10 β 800
Gravel (Kerikil)
100 - 600
Dari tampilan nilai resistivitas semu dan kedalaman serta pemodelannya menggunakan software Progress Version 3.0 dapat diinterpretasi bahwa pada area survey geolistrik resistivity terlihat adanya 6 lapisan batuan bawah permukaan dengan karakteristik yang berbeda-beda. Munculnya perbedaan ini tidak lain disebabkan adanya sedikit perbedaan nilai resistivitas (Rho) untuk setiap lapisan.
11
Berdasarkan hasil yang diperoleh, analisa software data pengolahan tampilan grafik sudah hampir mendekati kebenaran dengan RMS (Root Mean Square) yang cukup kecil yaitu sebesar 4.4658% sehingga interpretasi yang dilakukan dapat dikatakan mendekati kebenaran. Dengan menghubungkan antara nilai resistivitas yang telah didapatkan dari hasil pengolahan data maka dapat dilakukan analisa dengan membandingkan nilai resistivitas yang didapatkan dan referensi acuan yang ada (tabel resistivitas), dengan menggunakan bantuan tabel resistivitas mineral maka hasil pengolahan data dapat di interpretasikan sebagai berikut: Lapisan pertama didapatkan nilai resistivitas sebesar 29,17 β¦m pada kedalaman 0 m - 0,6m diinterpretasikan sebagai lapisan yang mengandung material lempung, pasir, alluvium dan air tanah, lapisan ini merupakan lapisan tanah penutup karena merupakan lapisan yang paling atas . Lapisan kedua didapatkan nilai resistivitas sebesar 191,66 β¦m pada kedalaman 0,6 m β 1,7 m, lapisan ini diinterpretasikan sebagai lapisan yang mengandung pasir, alluvium, lempung, kerikil yang menyimpan air tanah dalam jumlah banyak karena merupakan lapisan akuifer utama. Lapisan ketiga didapatkan nilai resistivitas sebesar 8,84 β¦m pada kedalaman 1,7 m β 3,9 m diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung/ tanah liat yang menyimpan air tanah. Lapisan keempat didapatkan nilai resistivitas sebesar 28,64 β¦m pada kedalaman 3,9 m β 5,8 m diinterpretasikan sebagai pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. Lapisan kelima didapatkan nilai resistivitas sebesar 35,82 β¦m pada kedalaman 5,8 m β 14,8 m diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. Lapisan keenam didapatkan nilai resistivitas sebesar 18,91 β¦m pada kedalaman lebih dari 14,8 m, lapisan ini diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. BAB IV PENUTUP 4.1
Kesimpulan Adapun kesimpulan dari penilitian ini adalah
1.
Semakin besar jarak eletroda arus maka nilai hambatan akan semakin kecil
12
2.
Perbedaan nilai resistivitas jenis dan faktor geometri antara percobaan lintasan satu dan lintasan dua hampir tidak ada perbedaan
4.2
Saran Sebaiknya sebelum melakukan praktikum ini ada baiknya peneliti
selanjutnya benar benar memahami prinsip kerja
metode konfigurasi
schlumberger untuk memnentukan nilai resistivitas tanah dan litologi batuan. Karena yang paling susah dari penelitian ini adalah memahami prinsip kerja dari metode konfigurasi Schlumberger.
DAFTAR PUSTAKA
Bahri. 2005. Hand Out Mata Kuliah Geofisika Lingkungan dengan Topik Metode Geolistrik Resistivitas. FMIPA ITS, Surabaya.
13
Kanata, B., & Zubaidah, T. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner Schumberger untuk Suvei Pipa Bawah Permukaan. Teknologi Elektro, 84-91. Lowrie, W., 2007. Fundamentals Of Geophysics : Second Edition, Cambrisge University Press. USA. Telford, W. M., Geldart, L., P. And Sheriff, R.,E., 1990. Applied Geophysics: Second Edition, Cambrisge University Press. USA. Syamsulrizal, Cari & Darsono. 2013. Aplikasi Metoda Resistivitas untuk Indentifikasi Litologi Batuan sebagai Studi Awal Kegiatan Pembangunan Pondasi Gedung. Indonesian Journal Of Applied Physics, 3 (1) : 99 β 106. Vingoe, P. 1972. Electrical Resistivity Surveying. Geophysical Memorandum. Hakim, dkk. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Universitas Lampung: Lampung. Karunia, D. N., Darsono & Darmanto. 2012. Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah di Mudal, Pracimantoro dengan Metode Geolistrik. Indonesian Journal Of Applied Physics, 2 (2) : 91 β 110. Reynolds, J. M., 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons Ltd., Chichester : England.
14
Latar Belakang Tanah secara umum berasal dari batu-batu yang telah mengalami
penguraian yang terdapat pada kerak bumi yang tersusun atas mineral dan bahan organik. Tanah merupakan salah satu penunjang yang membantu kehidupan semua mahluk hidup yang ada di bumi..Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan mencegah terjadinya erosi. Meskipun tanah sendiri juga bisa tererosi. Begitu pentingnya peran tanah bagi kehidupan. Oleh karena itu, saya tertarik mengangkat tema Seminar Literatur ini dengan menganalisa tingkat tahanan jenis tanah, yaitu untuk mengetahui litologi batuan. Perlapisan akuifer tidak dapat dilihat dari permukaan namun dapat dilakukan dengan pendugaan geofisika. Metode geofisika merupakan suatu metode yang digunakan untuk mempelajari tentang bumi yang berada pada permukaan atau di atas permukaan bumi dengan menggunakan perameter-parameter fisika (Dobrin dan Savit, 1988). Salah satu metode geofisika tersebut adalah geolistrik. Metode geolistrik memanfaatkan arus listrik yang dihantarkan kedalam tanah. Berdasarkan hasil geolistrik maka akan diperoleh nilai hambatan jenis (resistivity) dari tiap material yang dialiri oleh arus listrik. Nilai hambatan jenis batuan dapat diartikan sebagai suatu hambatan dalam suatu Ohm-meter (Telford, 1990). Prinsip dalam metoda geolistrik yaitu dengan menginjeksikan arus listrik ke dam bumi melalui 4 elektroda, yaitu 2 elektroda arus dan 2 elektroda potensial. Metoda ini memiliki beberapa konfigurasi elektroda diantaranya: konfigurasi Wenner,
konfigurasi
Schlumberger,
konfigurasi
Wenner-Schlumberger,
konfigurasi Dipole-dipole, Rectangle Line Source dan sistem gradien 3 titik (Vingoe, 1972). Berdasarkan nilai hambatan jenis batuan dapat ditentukan suatu material menyimpan air atau tidak. Berdasarkan statigrafi batuan dapat diketahui susunan akuifernya. Berdasarkan metode Geolistrik konfigurasi Schlumberger dapat diperoleh model hidrostratigrafi yang memuat karakteristik akuifer suatu daerah. Contoh akuife yaitu pasir tak termampatkan (unconsiladated), kerikit (gravel), batu
1
pasir, batu gamping, dan dolomit berongga (porous), aliran basalt, batuan malihan dan plutonik dengan banyak retakan (Lowrie, 2007). Penelitian yang berkaitan dengan litologi batuan telah banyak dilakukan seperti yang dilakukan oleh Debby Aslamia pada tahun 2014 yaitu dengan judul Pengukuran Resistivitas tanah dan litologi batuan Penyusun dengan survei Geolistrik resistivitas sounding di lereng Indah Kelurahan Pondok Cabe Udik Kecamatan Pamulung, Cinere. Pendugaan untuk mengetahui struktur batuan di bawah permukaan tanah, dilihat dari data geolistrik yang telah diolah dengan melihat sifat batuannya, baik konduksif maupun resistif pada daerah penelitian dengan mendeteksi perbedaan resistivitas semu di daerah tersebut. Metode geolistrik dapat mengetahui jenis batuan
yang
tersusun
di
bawah
permukaan
dengan
mengetahui
nilai
resistivitasnya, jika ditemukan akuifer maka nilai resistivitas relatif lebih rendah dibandingkan nilai resitivitas batuan yang lainnya (Hakim, 1986). 1.2
Tujuan
Tujuan dibuatnya makalah tentang Pengukuran Resistivitas Tanah Dan Litologi Batuan Dengan Konfigurasi Schlumberger Teknik Sounding adalah untuk: untuk menentukan litologi batuan dengan metode schlumberger berdasarkan resistivitas.
1.3
Batasan Masalah Masalah yang dibahas dalam jurnal ini yaitu mengetahui besar tahanan jenis
tanah untuk mengetahui litologi batuan melalui metode geolistrik konfigurasi schlumberger.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Tanah
2
Tanah adalah bagian yang terdapat pada kerak bumi yang tersusun atas mineral dan bahan organik. Tanah terbentuk dari proses pelapukan batuan yang dibantu oleh organisme membentuk tekstur unik yang menutupi permukaan bumi. proses pembentukan tanah akan membentuk lapisan-lapisan yang menutupi seluruh permukaan bumi yang memiliki tekstur yang berbeda dan setiap lapisan juka mencerminkan proses-proses fisika, kimia dan biologi yang telah terjadi selama proses pembentukannya. Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organisme, dan relief permukaan bumi (topografi) seiring dengan berjalannya waktu. Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi antara agregat (butir) tanah dan ruang antar-agregat. Tanah tersusun dari tiga fase: fase padatan, fase cair, dan fase gas. Fasa cair dan gas mengisi ruang antar-agregat. Ruang antar-agregat disebut porus (pori) (Reynolds,1997). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang seimbang. Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan makropori. Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah organik terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang terdegradasi (Kanata dan Zubaidah, 2008).
2.2
Hukum ohm Adapun bunyi hukum Ohm yaitu: βBesar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau
Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)β.
3
V = I Γ R ..................................................
(1)
Dimana V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V) I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A) R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ξ©) Dari hukum Ohm ini, dapat ditentukan nilai faktor geometri (K) pada pengukuran yaitu: K=
π΄ π
dengan, R=
ππ π΄
Dimana: A = Luas permukaan sebaran arus (mΒ²) Ο = Tahanan jenis tanah (Kg/mΒ³) (Lowrie, 2007)
2.3
Geolistrik metode konfigurasi Schlumberger Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang bertujuan
mengetahui sifat-sifat kelistrikan lapisan batuan dibawah permukaan tanah dengan cara menginjeksikan arus listrik ke dalam tanah. Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika aktif, karena arus listrik berasal dari luar sistem. Tujuan utama metode ini adalah mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan. Resistivitas atau tahanan jenis adalah besaran atau parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya terhadap arus listrik . Batuan yang memiliki resistivitas makin besar, menunjukkan bahwa batuan tersebut sulit untuk dialiri oleh arus listrik. Selain resistivitas batuan, metode geolistrik juga dapat dipakai untuk menentukan sifatsifat kelistrikan lain seperti potensial diri dan medan induksi (Syamsulrizal dan Darsono, 2013). Resistivitas batuan dapat diukur dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah melalui 2 titik elektroda di permukaan tanah dan 2 titik lain untuk mengukur beda potensial di permukaan yang sama. Hasil pengukuran geolistrik dapat berupa peta
sebaran
tahanan
jenis
baik
dengan
jenis mapping atau
horisontal
maupun sounding atau kedalaman. Hasil pengukuran geolistrik mapping maupun sounding disesuaikan dengan kebutuhan diadakannya akuisisi data serta jenis 4
konfigurasi yang digunakan. Konfigurasi schlumberger biasanya digunakan untuk sounding, yaitu pengambilan data yang difokuskan secara vertikal. Kelebihan dari konfigurasi ini adalah dapat mendeteksi adanya non-homogenitas lapisan batuan pada permukaan dengan cara membandingkan nilai resistivitas semu ketika shifting. Sedangkan kelemahannya adalah pembacaan pada elektroda MN kecil ketika AB berada sangat jauh, hampir melewati batas eksentrisitasnya (Reynolds, 1997). Pada metode ini masing-masing elektroda arus diletakkan di kedua ujung susunan elektroda sedangkan elektroda potensial di letakkan di bagian tengah. Setiap kali pengukuran yang dipindahkan hanya elektroda arus sampai pada jarak tertentu saat penyebaran arus dianggap tidak seimbang lagi barulah elektroda potensial ikut berpindah.
A
M
N
B
Dimana besar nilai hambatannya diberikan oleh persamaan yaitu:
π = Οna (na+a) R/a Dengan L =
π΄π΅ 2
dan l =
ππ 2
Dimana :
π = Tahanan Jenis Tanah (Ξ©.m) R = Tahanan yang terukur (Ξ©) na = jarak anatara elektroda bagian luar dengan bagian dalam (m) a = jarak antara elektroda bagian dalam( m) h =elektroda yang tertanam (m) Harga L berubah sedangkan MN tetap sampai pada harga L tertentu maka MN berubah. Harga MN haruslah lebih kecil dibandingkan harga L, umumnya MN = 2/5 L. Biasanya untuk satu atau dua harga L terakhir pada suatu harga MN akan diulang pada harga MN berikutnya. Jika sebaran arus listrik simetris bola maka berlaku:Arus listrik yang dapat menembus permukaan bola yang luasnya
5
A, tebalnya dr, dan beda potensial dV antara dua titik dalam bola bagian luar dan dalam adalah:
Jadi, besar arus yang mengalir pada elektroda yang di groundkan adalah: I=-
π΄ ππ π ππ
Dengan Luas permukaan setengah bola A=
Maka persamaan 1 menjadi I = -
4 Ο rΒ² 2
2 Ο rΒ² ππ π
ππ
Tanda negatif menunjukan bahwa arus mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke rendah (Telford, Geldart dan Sheriff, 1990).
6
BAB III PEMBAHASAN
3.1
Prinsip kerja Geolistrik metode Shlumberger Penelitian pengukuran metode ini saya ambil dari penelitian terdahulu yang
dilakukan di lapangan terbuka Cinere, Pondok Cabe, dengan Peralatan 1 set Resistivitymeter Mc OHM. El model 2119 D, 1 buah Accu, 4 buah elektroda, 4 buah kabel merah dan biru, 4 buah kabel roll, 3 buah palu, meteran, dan kertas data. Diukur resistivitas tanah di suatu lapangan terbuka dengan konsep konfigurasi Schlumbereger yang merupakan pengukuran resistivitas dengan teknik sounding. Penelitian menggunakan 2 lintasan ,dimana tiap lintasan menggunakan patok sebanyak 4 buah. Pengukuran Resistivitas diukur dengan Ohmeter. Resistivitymeter memberikan nilai resistansi R = V/I . Penelitian dilakukan selama kurang lebih 2 jam Pertama kali diukur panjang dan lebar lapangan dengan hasil pengukuran Panjang dan lebar lapangannya 75 m x 25 m. Sesuai konsep konfigurasi Schlumberger dimana jarak antara eletroda potensial satu dan potensial dua dibuat sekecil-kecilnya sehingga jaraknya secara teoritis tidak berubah. Agar pembacaan tegangan pada elektroda potensial satu dan dua akurat maka ketika jarak AB diperbesar , jarak Potensial sat (P1) dan potensial dua (P2) juga diperbesar. Dalam konsep ini kita menetukan titik tengah terlebih dahulu , kemudian kita tancapkan patok yang sudah dipasang elektroda arus (C1 dan C2) dan elektroda potensial (P1 dan P2) sesuai dengan ukuran yang ditentuka pada kertas data. Elektroda arus dan potensial ini sudah dihubungkan ke Resytivitimeter
7
McOhm sehingga dapat diukur tegangan , arus dan nilai R. Pengukuran dilakukan dengan dua lintasan.
3.2
Pengukuran resistivitas dan litologi tanah dengan Geolistrik metode
konfigurasi Schlumberger Pada pengukuran ini kita membandingkan niai restivitas tanah dan nilai faktor geometri pada tempat yang sama dengan dua kali pengukuran yaitu pengukuran lintasan satu dan pengukuran lintasan dua. 3.2.1 Pengukuran lintasan satu Adapun hasil pengukurannya yaitu: AB/2 (m)
P1P2/2
ΞV (mV)
I (mA)
R (Ohm)
K
Ο (Ohm.m)
(m) 1
0,2
109,739
20,577
5,333
7,536
40,189488
1,5
0,3
89,204
20,577
4,335
11,304
49,00284
2
0,3
55,024
20,577
2,674
20,462
54,71627933
2,5
0,3
38,646
20,577
1,878
32,237
60,541712
3
0,3
27,752
20,577
1,349
46,629
62,902521
4
0,3
15,516
20,577
0,754
83,262
62,77979933
5
0,3
9,327
20,574
0,453
130,362
59,054137
6
0,3
5,742
20,573
0,279
187,929
52,432191
6
1,2
26,945
20,573
1,31
45,216
59,23296
7
1,2
16,742
20,573
0,814
62,224
50,65060733
8
1,2
10,913
20,576
0,53
81,849
43,38014667
9
1,2
7,114
20,573
0,346
104,091
36,015486
10
1,2
5,285
20,573
0,257
128,949
33,13997867
12
1,2
3,711
20,573
0,18
186,516
33,57288
15
1,2
2,180
20,573
0,106
292,491
31,004046
15
3
5,578
20,573
0,271
113,040
30,63384
20
3
2,688
20,573
0,131
204,623
26,80565667
25
3
1,861
20,573
0,09
322,373
29,0136
8
30
3
1,231
20,573
0,06
466,290
27,9774
Dapat dilihat pada tabel diatas , nilai hambatan (R) semakin kecil ketika jarak eletroda arusnya semakin besar. Didapat pula nilai factor geometri yang dihitung dengan rumus : πΎ=
π(πΏΒ²βπΌΒ²) 2πΌ
dan π = R . K
Dimana L meruapakan jarak elektroda arus dan I adalah jarak eletroda potensial. ο Rata-rata tegangan = 22,90 V ο Rata-rata Arus = 20,57 A ο Rata-rata Hambatan = 1,11 Ohm ο Rata-rata nilai factor geometri K = 133,020 ο Rata-rata nilai resistivitas = 44,37 (Ohm m)
Grafik Hubungan Nilai Faktor Geometri K dengan Resistivitas Jenis (Lintasan 1)
Setelah itu , kami melakukan pengukuran pada lintasan yang kedua dengan langkah yang sama, didapat hasil pengukuran kami : 3.2.2 Pengukuran lintasan dua Adapun hail pengukuran lintasan dua yaitu: ΞV (mV) I (mA) R (Ohm)
K
Ο (Ohm.m)
6,944
7,536
52,329984
20,578
5,495
11,304
62,11548
67,194
20,578
3,264
20,462333
66,789056
44,089
20,578
2,142
32,237333
69,052368
AB/2 (m)
P1P2/2 (m)
1
0,2
142,907
20,578
1,5
0,3
113,096
2
0,3
2,5
0,3
9
3
0,3
58,836
20,578
2,859
46,629
133,312311
4
0,3
18,212
20,578
0,877
83,262333
73,0210663
5
0,3
11,194
20,578
0,543
130,36233
70,786747
6
0,3
6,901
20,578
0,335
187,929
62,956215
6
1,2
18,256
20,578
0,887
45,216
40,106592
7
1,2
11,746
20,578
0,576
62,224333
35,841216
8
1,2
8,25
20,578
0,4
81,849333
32,7397333
9
1,2
6,108
20,578
0,296
104,091
30,810936
10
1,2
4,813
20,578
0,233
128,94933
30,0451947
12
1,2
3,402
20,578
0,165
186,516
30,77514
15
1,2
2,047
20,578
0,099
292,491
28,956609
15
3
5,271
20,578
0,256
113,040
28,93824
20
3
2,981
20,578
0,144
204,62333
29,46576
25
3
1,912
20,578
0,092
322,37333
29,6583467
30
3
1,354
20,578
0,065
466,290
30,30885
ο Rata-rata tegangan = 27,81 V ο Rata-rata Arus = 20,578 A ο Rata-rata Hambatan = 1,35 Ohm ο Rata-rata nilai factor geometri K = 133,02 ο Rata-rata nilai resistivitas = 49,36 (Ohm m)
Grafik Hubungan Nilai Faktor Geometri K dengan Resistivitas Jenis (Lintasan 2)
10
Adapun analisa hasil yang di dapatkan pada penelitian tersebut bahwa gambaran keadaan bawah permukaan atau persebaran batuan secara vertikal, dapat diperoleh dari data pengukuran dan analisis data geolistrik. Berdasarkan gambaran ini dapat diketahui litologi batuan penyusun, letak dan persebarannya. Litologi batuan daerah penelitian sangat terkait dengan kondisi geologi. Berdasarkan litologi batuan yang telah diketahui, maka zona sebaran air daerah penelitian dapat diketahui. Tabel Nilai Resistivitas Batuan: Material
Resistivitas (Ohm.m)
Air (Udara)
0
Sandstone (Batu Pasir)
200 β 800
Sand (Pasir)
1 β 1000
Clay (Lempung)
1 β 100
Ground Water (Air Tanah)
0,5 β 300
Sea Water (Air Asin)
0,2
Dry Gravel (Kerikil Kering)
600 β 10000
Aliuvium (Aluvium)
10 β 800
Gravel (Kerikil)
100 - 600
Dari tampilan nilai resistivitas semu dan kedalaman serta pemodelannya menggunakan software Progress Version 3.0 dapat diinterpretasi bahwa pada area survey geolistrik resistivity terlihat adanya 6 lapisan batuan bawah permukaan dengan karakteristik yang berbeda-beda. Munculnya perbedaan ini tidak lain disebabkan adanya sedikit perbedaan nilai resistivitas (Rho) untuk setiap lapisan.
11
Berdasarkan hasil yang diperoleh, analisa software data pengolahan tampilan grafik sudah hampir mendekati kebenaran dengan RMS (Root Mean Square) yang cukup kecil yaitu sebesar 4.4658% sehingga interpretasi yang dilakukan dapat dikatakan mendekati kebenaran. Dengan menghubungkan antara nilai resistivitas yang telah didapatkan dari hasil pengolahan data maka dapat dilakukan analisa dengan membandingkan nilai resistivitas yang didapatkan dan referensi acuan yang ada (tabel resistivitas), dengan menggunakan bantuan tabel resistivitas mineral maka hasil pengolahan data dapat di interpretasikan sebagai berikut: Lapisan pertama didapatkan nilai resistivitas sebesar 29,17 β¦m pada kedalaman 0 m - 0,6m diinterpretasikan sebagai lapisan yang mengandung material lempung, pasir, alluvium dan air tanah, lapisan ini merupakan lapisan tanah penutup karena merupakan lapisan yang paling atas . Lapisan kedua didapatkan nilai resistivitas sebesar 191,66 β¦m pada kedalaman 0,6 m β 1,7 m, lapisan ini diinterpretasikan sebagai lapisan yang mengandung pasir, alluvium, lempung, kerikil yang menyimpan air tanah dalam jumlah banyak karena merupakan lapisan akuifer utama. Lapisan ketiga didapatkan nilai resistivitas sebesar 8,84 β¦m pada kedalaman 1,7 m β 3,9 m diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung/ tanah liat yang menyimpan air tanah. Lapisan keempat didapatkan nilai resistivitas sebesar 28,64 β¦m pada kedalaman 3,9 m β 5,8 m diinterpretasikan sebagai pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. Lapisan kelima didapatkan nilai resistivitas sebesar 35,82 β¦m pada kedalaman 5,8 m β 14,8 m diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. Lapisan keenam didapatkan nilai resistivitas sebesar 18,91 β¦m pada kedalaman lebih dari 14,8 m, lapisan ini diinterpretasikan sebagai lapisan pasir, lempung, alluvium yang mengandung air tanah. BAB IV PENUTUP 4.1
Kesimpulan Adapun kesimpulan dari penilitian ini adalah
1.
Semakin besar jarak eletroda arus maka nilai hambatan akan semakin kecil
12
2.
Perbedaan nilai resistivitas jenis dan faktor geometri antara percobaan lintasan satu dan lintasan dua hampir tidak ada perbedaan
4.2
Saran Sebaiknya sebelum melakukan praktikum ini ada baiknya peneliti
selanjutnya benar benar memahami prinsip kerja
metode konfigurasi
schlumberger untuk memnentukan nilai resistivitas tanah dan litologi batuan. Karena yang paling susah dari penelitian ini adalah memahami prinsip kerja dari metode konfigurasi Schlumberger.
DAFTAR PUSTAKA
Bahri. 2005. Hand Out Mata Kuliah Geofisika Lingkungan dengan Topik Metode Geolistrik Resistivitas. FMIPA ITS, Surabaya.
13
Kanata, B., & Zubaidah, T. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Tahanan Jenis Konfigurasi Wenner Schumberger untuk Suvei Pipa Bawah Permukaan. Teknologi Elektro, 84-91. Lowrie, W., 2007. Fundamentals Of Geophysics : Second Edition, Cambrisge University Press. USA. Telford, W. M., Geldart, L., P. And Sheriff, R.,E., 1990. Applied Geophysics: Second Edition, Cambrisge University Press. USA. Syamsulrizal, Cari & Darsono. 2013. Aplikasi Metoda Resistivitas untuk Indentifikasi Litologi Batuan sebagai Studi Awal Kegiatan Pembangunan Pondasi Gedung. Indonesian Journal Of Applied Physics, 3 (1) : 99 β 106. Vingoe, P. 1972. Electrical Resistivity Surveying. Geophysical Memorandum. Hakim, dkk. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Universitas Lampung: Lampung. Karunia, D. N., Darsono & Darmanto. 2012. Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah di Mudal, Pracimantoro dengan Metode Geolistrik. Indonesian Journal Of Applied Physics, 2 (2) : 91 β 110. Reynolds, J. M., 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons Ltd., Chichester : England.
14
