Gravimeter [PDF]

Citation preview

I.



Tinjauan Pustaka I.1.



Gravimeter Gravimeter merupakan suatu instrumen yang digunakan untuk mengukur variasi nilai gravitasi yang ada di permukaan bumi. Setiap massa memiliki potensial gravitasinya sendiri dan gradien potensial ini adalah gaya berupa gaya gravitasi yang diukur oleh gravimeter. Dalam gravimeter terdapat massa yang tergantung pada sebuah pegas. Jadi prinsipnya adalah neraca pegas yang membawa massa konstan. Variasi berat massa menyebabkan panjang pegas menjadi bervariasi dan memberikan ukuran perubahan gravitasi. Gravimeter dibagi menjadi dua, yaitu gravimeter stabil dan tak stabil. 1. Gravimeter stabil Gravimeter jenis ini menggunakan pegas utama untuk mengimbangkan gravitasi dengan daya yang berlawanan. Gravity dapat diketahui saat nilai gravitasi berubah-ubah sehingga berpengaruh terhadap pegas utama yang menyebabkan pegasnya memanjang atau memendek. Contoh gravimeter stabil yaitu : a. Gravimeter Scintrex CG-5 Prinsip kerja dari Scintrex CG-5 adalah menggunakan umpan balik pada sirkuitnya



untuk



mengontrol



arus



pada



lempeng



dan



sebagai



pengembalianmassa ke angka nol. Kelebihan dari scintrex CG-5 ini adalah hasil produksi lebih maksimal dan data yang didapat sangat tinggi meskipun keadaanlapangang tidak rata. Scintrex CG-5 ini telah dilengkapi dengan GPS internal dansangat presisi mengunci posisi koordinat ( dan ), alat ini juga dilengkapi dengan beberapa koreksi bumi seperti koreksi udara bebeas, koreksi Bouger, on off, koreksi langsung daerah sekitar dilapangan.



1



Gambar 1. Prinsip Kerja Gravimeter Sintrex CG-5 b. Boliden Gravimeter Boliden gravimeter menggunakan prinsip dari kapasitansi secara parallel, piringan kapasitor dapat berganti dengan dipisahkan dengan piringan, massa yang terdapat dalam boliden dengan sebuah piringan tergantung antara dua plat kapasitor. Perubahan kapasitansi antara atasan plat pergerakan itu dapat di deteksi secara mudah dengan menggunakan listrik bolak balik. c. Askana Gravimeter Prinsip kerja dari gravity meter askana adalah berkas cahaya berputar padadaerah pegas. Sebuah massa memantulkan berkas cahaya ke fotoelektrik sel.Pembelokan berkas cahaya oleh massa tersebut memindahkan Pegas juga



sinar



dan



berubahmenjadi voltase di



dilengkapi sebuah



tensioning



dalam sirkuit.



yang berfungsi



sebagai



pengembalian sinar ke angka nol.



2



Gambar 2. Prinsip Kerja Gravimeter Askana.



2. Gravimeter tak stabil Pada gravimeter stabil, sekali sistem diganggu, maka ia akan kembali ke posisi semula, sedangkan sebuah gravimeter tak stabil akan bergerak jauh dari posisi aslinya. Tujuan dari ketidakstabilan ini adalah untuk memperbesar setiap pergerakan sehingga lebih mudah untuk diukur. a. LaCoste & Romberg Gravity meter LaCoste & Romberg menggunakan prinsip kerja jatuhan bebas, yaitu suatu objek dijatuhkan ke dalam ruang vakum. Objek yang akan diamati dengan menggunakan laser interferometer yang memliki akurasi tinggi. Arah jatuhnya benda yang digunakan dalam prinsip jatuhan bebas adalah menunjuk sepenuhnya kepada spring yang aktif dan disebut juga 1 superspring. Jika massa yang akan diberikan terlalu besar maka lebih baik jika dilakukan kalibrasi.



3



Gambar 3. Prinsip kerja gravimeter LaCoste & Romberg. b. Worden gravimeter Gravimeter Worden terbuat dari pegas, kaca kuarsa, balok dan serat. Konstruksi kuarsa membuatnya lebih mudah mengurangi efek termal. Karena pegas tidak bisa dijepit, gravimeter worden peka terhadap getaran dan harus dipindahkan dengan sangat hati-hati. Jangkauan alat ini adalah sekitar 2000 mgal dengan akurasi 0,1-0,2 gu. Adapun bagian-bagian gravimeter LaCoste & Romberg adalah :



Gambar 4. Bagian-Bagian Gravitimeter Jenis Lacoste & Romberg 4



1. Thermo Start Lampu indikator sebagai penunjuk bahwa alat telah siap digunakan. Pada suhu mencapai 55 derajat celcius lampu akan menyala dan saat suhu berkurang lampu akan mati. 2. Levelling Berfungsi untuk mengatur sifat datar alat terhadap bumi. Digunakan dengan cara diputar. Terdapat cross level adjust dan long level adjust. 3. Light Switch Ungkai aktifasi alat. Berfungsi untuk mengaktifkan alat. Terdiri dari dua tungkai. Tungkai sebelah kanan berfungsi menyalakan lampu yang terdapat pada alat dan tungkai sebelah kiri sebagai tungkai aktifasi alat. Jika telah On maka alat bisa digunakan. 4. Lock Pada posisi lock, maka lock diputar ke arah kanan, sedangkan untuk membukanya diputar ke arah kiri berlawanan arah jarum jam. 5. Reading Value Layar yang berisikan data-data hasil pembacaan alat, berupa temperatur alat, nilai pembacaan standar alat dan arus pada alat. 6. Tabung Levelling Berfungsi sebagai indikator leveling alat terhadap permukaan. Bagian ini menggunakan prinsip kerja dari waterpass. 7. Aki Sebagai sumber energi untuk alat. 8. Teropong pembacaan Berfungsi sebagai teropong pembacaan alat secara manual. Pembacaan dilakukan dengan membaca benang halus hingga berada di tengah-tengah kolom pembacaan.



5



9. Pemutar halus Penggerak standar pembacaan alat yang ditunjukkan dengan angka, yang bergerak bersamaan dengan pergerakan dari pemutar halus ini. 10. Jarum leveling Jarum penunjuk tingkat kedataran alat dengan permukaan yang akan bergerak sama dengan tabung leveling. 11. Kolom pembacaan alat Nilai yang menunjukkan besarnya pembacaan pada alat yang didapat dari standar nilai alat.



Gambar 5. Gravitimeter Lacoste & Romberg Bagian-bagian pokok dari gravitimeter Lacoste & Romberg adalah: 



Zero-length springs Pegas yang digunakan untuk menahan massa. Dipakai pada keadaan dimana gaya pegas berbanding langsung dengan jarak antar titik ikat pegas dan titik tempat gaya bekerja.



6







Massa dan Beam Berlaku sebagai massa yang berpengaruh atau berubah posisi jika terjadi variasi medan gravitasi.







Hinge atau engsel Sebagai per atau pegas peredam guncangan.







Micrometer Digunakan untuk mengembalikan posisi massa ke posisi semula setelah massa terpengaruh oleh medan gravitasi.







Long and Short lever Tuas untuk menghubungkan micrometer dengan zero-length springs.







Nulling Dial Digunakan untuk menggerakkan counter dengan mengacu crosshair reading line. Prinsip Gravimeter adalah untuk mengukur percepatan gravitasi bumi berdasarkan pegas yang diberi massa seperti pendulum, perbedaan massa seperti pendulum, perbedaan massa benda menyebabkan perbedaan percepataan gravitasi



semakin



kontras



dan



tersebutlah yang sederhana hingga yang lebihcanggih



perbedaan



maka



akurasi



dan



kesalaha pembacaan alat dapat diminimalisir. Pada alat gravity meter didalamnya terdapat pegas yang diberi pemberat dan sangat sensitif sehingga jjika terjadi perubahan percepatan nilai gravitasi dapat diukur dengan alatini. Namun, gravity meter memeiliki kelemahan pada pegasnya yang apabila alatnya sudah



lama



dipakai,



maka



pegas



pada



gravity



meter semakin melar dan tingkatkelelahannya semakin berkurang. Ada beberapa macam gravity meter dengan prinsipkerja yang berbeda, antara lain  I.2.



Kalibrasi Alat (+CCF)



7



Sebelum melakukan pengambilan data, Gravity Meter harus dikalibrasi terlebih dahulu. Kalibrasi gravity meter dilakukan karena keadaan komponenkomponen alat ukur tersebut setiap saat dapat berubah dari keadaan baku. Perubahan tersebut bisa disebabkan oleh temperatur, tekanan udara atau penyebab mekanisme lainnya. Kalibrasi gravity meter dilakukan untuk menera kembali koefisien pegas yang berubah sehingga mengakibatkan perubahan skala. Peneraan dilakukan dengan membaca gravity meter melalui suatu jalur kalibrasi dengan titik-titik yangmempunyai nilai gravity baku. Dengan cara membandingkan nilai bacaan gravity rdari pengukuran dengan nilai gravity baku sehingga diperoleh faktor skala. Kalibrasi dapat dilakukan dengan 2 cara , yaitu : 1. Cara Laboratorium Dilakukan untuk menentukan nilai-nilai konversi bacaan alat ukur ke dalam mgal. Hal ini telah dilakukan oleh pabrik dan diterbitkan dalam bentuk tabel. 2. Cara Lapangan Cara lapangan bertujuan untuk menguji nilai skala Gravity Meter, yaitu dengan menentukan nilai skala baru untuk kemudian dibandingkan terhadap nilai padatabel konversi. Dengan demikian dapat diketahui apakah nilai skala masih sesuai atau perlu dikoreksi. Nilai kalibrasi CCF dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: CCF=



g1−g2 r 1−r 2



Dengan : g1, g2 ialah nilai gravity yang telah diketahui pada stasiun 1 dan 2. r1, r2 ialah nilai bacaan Gravity meter yang telah dikonversi dalam mgal pada stasiun 1 dan 2 setelah dikoreksi pasang surut dan apungan(drift). Apabila nilai konversi dari pabrik masih benar, maka nilai CCF ( Correctin Calibration Factor) harus mendekati satu. Bila nilai CCF setelah diuji dengan pengukuran berulang ulang, ternyata menyimpang terlalu jauh dari satu, makanilai konversi tersebut tidak sesuai lagi.



8



Dalam pembuatan jalur kalibrasi, diperlukan pemilihan stasiun yang tepat sesuaidengan beberapa persyaratan sebagai berikut: 1. Jalur



kalibrasi



harus



mempunyai



jarak



yang



relatif



pendek,



dengan bedaketinggian yang cukup besar. 2. Apabila jalur kalibrasi terdiri dari beberapa stasiun, maka beda gravity antarstasiun kalibrasi sebaiknya 50-60 mgal. 3. Lokasi stasiun sebaiknya mudah dicapai dengan kendaraan pada setiap saat, bebas dari getaran ataupun gangguan lainnya. 4. Stasiun harus permanen dan stabil. 5. Pembuatan jalur kalibrasi minimal menggunakan tiga alat. 6. Pembuatan jalur kalibrasi yang baru hendaknya dilaporkan pada Komite Gaya Berat Nasional. I.3.



Prosedur Penggunaan Gravimeter a. Posisi pengamat terhadap alat gravimeter Posisi pengamat berpengaruh besar agar mendapatkan harga pembacaan yang teliti dan tepat. Yang perlu dilakukan yaitu letakan piringan pada titik pengamatan, kemudian letakan kotak pembawa gravimeter di titik pengamatan, usahakan membelakangi matahari, perhatikan arah angin agar tidak mengganggu pembacaan nivo, dan jangan banyak gerakan saat melakukan pengamatan. b. Menegakkan alat ukur gravimeter Gravimeter ditegakkan diatas piringan pada titik pengamatan. Dilakukan dengan cara mengatur posisi nivo memanjang dan nivo melintang menjadi seimbang dengan memutar sekrup penegak. c. Pembacaan skala Setelah itu, pembacaan skala gravimeter dapat dilakukan. Langkahlangkahnya :



9







Putar sekrup kunci berlawanan arah jarum jam sampai habis







Amati posisi benang bacaan pada lensa pengamatan atau pada galvanometer. Perhatikan posisi setelah berhenti bergerak, berada di kiri atau kanan garis bacaan.







Amati dan gerakan benang bacaan dengan memutar sekrup pembacaan secara perlahan. Hentikan putaran saat benang berhimpit garis baca.







Untuk mendapatkan harga pembacaan baik, putaran pembacaan disarankan dari arah kiri ke kanan. Bila benang bacaan terletak di kanan garis baca, maka putar sekrup berlawanan arah jarum jam.







Matikan lampu gravimeter secara perlahan, jangan membuat gerakan yang mengejutkan terhadap alat.







Putar sekrup pengunci searah jarum jam sampai habis untuk mengunci pegas.







Baca hasil pengukuran pada skala pembacaan.



d. Pengetesan dan adjustment Sebelum dioperasikan, terlebih dahulu dilakukan pengetesan, adjustment dan kalibrasi. Tujuannya adalah untuk mengetahui sensitivitas alat, mengkoreksi benang baca, mengkoreksi nivo, pengetesan galvanometer. I.4.



Penentuan base dan pemasangan benchmark 



Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal







Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta







Lokasi titik pengukuran harus mudah dijangkau serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, dll.







Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa penghalang



10



I.5.



Syarat titik pengukuran Ada beberapa parameter yang dibutuhkan dalam penentuan base station, lintasan pengukuran, dan titik ikat, yaitu : 



Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal







Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta







Lokasi titik pengukuran harus mudah dijangkau serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, dll.







Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa penghalang Pengambilan data lapangan dilakukan secara looping, yaitu dimulai pada



suatu titik yang ditentukan dan berakhir di sana juga. Tujuan looping adalah agar dapat diperoleh nilai koreksi apungan alat (drift) yang disebabkan oleh adanya perubahan pembacaan akibat gangguan berupa guncangan alat selama perjalanan. I.6.



Teknik akuisisi Gravity Tujuan dari akuisisi data metode gravity adalah untuk memperoleh pengukuran besar nilai densitas batuan di suatu daerah untuk mengetahui struktur bawah permukaannya. Akuisisi data gravity dibagi menjadi dua, yaitu 1. Pengukuran secara absolut Dilakukan dengan mengukur langsung besar medan gravitasi yang mempengaruhi titik pengukuran. 2. Pengukuran secara relatif Dilakukan dengan membandingkan medan gravitasi pada suatu titik terhadap satu titik acuan. Pengukuran ini biasa digunakan dalam penentuan struktur dalam eksplorasi. Adanya looping pengukuran di



11



base. Untuk base nilai gravity referensinya harus diketahui sehingga digunakan untuk meminimalisir kesalahan akuisisi data. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam akuisisi data yaitu : 



Mencari informasi literature daerah pengukuran.







Mencari informasi mengenai kondisi struktur geologi. Misalnya peta geologi.







Tentukan tujuan akuisisi data.







Dibuat desain survey dengan menyesuaikan kondisi lapangan.







Tentukan konfigurasi yang akan diterapkan di lapangan serta source yang akan digunakan.



Prosedur Akuisisi data Gravity : 1. Luas daerah survey 2. Peralatan yang digunakan 3. Penentuan lokasi pengukuran (peta geografi dan topografi) 4. Pembuatan base station 5. Format data lapangan



12



Daftar Pustaka 1) Endarto, D. 2005. Pengantar Geologi Dasar. Surakarta: LPP UNS UPT Penerbitan dan UNS Press. 2) Jaenudin. 2012. Mengindentifikasi keaktifan gunung berapi berdasarkan pergerakan magma dengan menggunakan metode gravitasi. Skripsi. Jatinangor: Universitas Padjadjaran. 3) Notosiswoyo Sudarto. 2010. Teknik Eksplorasi. Prodi Pertambangan Institut Teknologi Bandung 4) Sukma, Fathoni, H. 2011. Penyelidikan Gaya Berat Untuk Pemetaan Struktur Bawah Permukaan di Daerah Karanganyar Bagian Barat. Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Skripsi. 5) Telford, W.M., Geldart L.P and Sheriff R.E. 1990. Applied Geophysics Second



Edition. Cambridge University Press, Cambridge.



13