Identifikasi Struktur Resistivitas Dangkal Menggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner [PDF]

Citation preview

IDENTIFIKASI STRUKTUR RESISTIVITAS DANGKAL MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER DI KAWASAN GUNUNG JABOI, KOTA SABANG



TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik



Oleh: MEILA PUSPITA 1204107010043



PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM, BANDA ACEH MEI, 2016 i



ii



ABSTRAK



Gunung api Jaboi terletak di Desa Jaboi Kecamatan Sukajaya Kota Sabang. Gunung api Jaboi diduga daerah yang memiliki prospek panas bumi (geothermal) terlihat dengan adanya kemunculan manifestasi berupa tanah uap, mudpool, fumarol, dan mata air panas. Telah dilakukan penelitian dengan menggunakan metode geolistrik resisitivitas konfigurasi Wenner-Schlumberger untuk mengetahui kondisi bawah permukaan berdasarkan nilai resistivitas batuan. Akuisisi data dilakukan pada 1 lintasan dengan panjang 240 meter dan spasi antar elektroda 15 meter. Berdasarkan pengolahan data menggunakan Software RES2DINV diperoleh model penampang 2-D struktur bawah permukaan dengan nilai resistivitas 0-723 Ωm. Berdasarkan model penampang 2-D tersebut diinterpretasikan bahwa nilai resistivitas batuan 0-10 Ωm pada kedalaman 2,8130,2 meter merupakan lapisan konduktif yang mengandung air dimana terjadinya proses aleterasi, 11- 50 Ωm pada kedalaman 2,81- 31 meter merupakan lapisan topsoil tanah lapukan, dan lempung berpasir yang diduga sebagai lapisan penudung, dan 53-723 Ωm pada kedalaman 25-48,4 meter terdapat batuan breksi vulkanik. Kata kunci : Gunung api Jaboi, geothermal , geolistrik, resistivitas, konfigurasi Wenner- Schlumberger, Res2dinv.



iii



ABSTRACT



Jaboi volcano which located in The Jaboi village of Sukajaya district, Sabang. has the geothermal prospect visible with the appearance of manifestation are land steam, mudpool, fumarole, and hot springs. A research has been done by using the geolelectrical method of resistivity Wenner- Schlumberger configuration to known condition of surface based the rocks resistivity value. Data acquisition was done in 1 line with length of line is 240 meters and spacing between the electrodes is 15 meters with resistivity value is 0- 723 Ωm. Based on the processing data using Software RES2DINV was obtained the 2-D surface structure model. The 2-D model interpreted that rock resistivity value are 0-10 Ωm with 2.81- 30.2 meters depth is conductive layer containing water where is doing alteration process, 1150 Ωm with 2.81-31 meters depth is weathering topsoil and sand clay as impermeable layer, and 53-723 Ωm wih 25-48.4 meters depth is brexi- volcanic rocks. Keywords : Jaboi volcano, geothermal, geoelectrical, resistivity, wennerschlumberger configuration, Res2dinv.



iv



KATA PENGANTAR



Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Identifikasi Struktur Resistivitas Dangkal Menggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner-Schlumberger



Di



Kawasan Gunung Jaboi, Kota Sabang”. Shalawat dan salam penulis sanjungkan kepada Nabi Besar Nabi Muhammad SAW. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Geofisika, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, baik secara moral maupun materil. Teristimewa kepada Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Tammat dan Ibunda Sarita Ningsih, A.Md Keb, S.ST yang telah mendidik penulis dari kecil hingga sekarang dengan seluruh pengorbanan, motivasi, dan doa yang selalu menyertai anakmu. Dengan tidak megurangi rasa hormat, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Mirza Irwansyah, MBA. MLA selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. 2. Bapak Marwan, S.Si.,M.T selaku Ketua Jurusan merangkap juga sebagai Dosen Pembimbing II serta Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing serta memberikan arahan kepada penulis dalam perkuliahan dan penyelesaian Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr. Didik Sugiyanto, S.Si. M.T selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing serta memberikan arahan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir Ini. 4. Ibu Zuhra, S.T, M.Sc, selaku Sekretaris Prodi Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala.



v



5. Bapak Dr. Muhammad Syukri, Bapak Asrillah, S.Si, M.Sc, dan bapak Zulfadhli, S.Si, M.Sc yang memberikan saran dan kritik pada



Tugas



Akhir saya. 6. Kepada adik saya Suci Handayani, Humaira Puteri dan Naufal terimakasih atas semangat, dan doanya selama ini. 7. Para dosen dan pegawai lingkup Prodi Teknik Geofisika, yang telah memberikan ilmu, nasehat, dan bantuan dari awal perkuliahan sampai saat ini. 8. Midia Hanum yang telah menjadi partner senasib seperjuangan, terimakasih atas bantuan dan kebersamaannya. 9. Rizka Hikmah, Rizni Wahyuni, Mas Verian, Annisa Bestari, Heru Hardian, Riski Andrian, Riva Daulica, Anggia Mulia Andhini, Helma Linda yang telah memberikan dukungan saya sehingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Para laboran Kak Syafrizal S.Si, dan Kak Badrul Munir S.Si yang telah menyempatkan diri untuk memberikan ilmu tentang hal-hal terkait dengan Tugas Akhir ini . 11. Kawan-kawan, abang dan kakak, serta adik-adik Teknik Geofisika Fakultas Teknik UNSYIAH terutama angkatan 2012 dan 2013, terimakasih doa, semangat, dan kebersamaannya selama ini. Penulis menyadari masih amat sangat banyak kekurangan dan kesalahan dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis membutuhkan kritik dan saran yang membangun untuk menjadi lebih baik. Akhir kata, penulis mohon maaf atas kesalahan dan kekurangan dalam penulisan ini. Penulis juga berharap semoga bahasan yang diuraikan dalam Tugas Akhir ini dapat bermanfaat kedepannya. Banda Aceh, Mei 2016



Meila Puspita



vi



DAFTAR ISI



Halaman Halaman Judul .................................................................................................... i Halaman Pengesahan .......................................................................................... ii Abstrak ................................................................................................................ iii Abstract ............................................................................................................... iv Kata Pengantar ................................................................................................... v Daftar Isi ............................................................................................................ vii Daftar Tabel ....................................................................................................... ix Daftar Gambar ..................................................................................................... x Daftar Lampiran ................................................................................................. xi



BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang................................................................................... 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................. 1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................. 1.4. Manfaat Penelitian .............................................................................



1 2 2 3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kondisi Umum Daerah Penelitian ...................................................... 2.1.1 Geologi Daerah Penelitian ...................................................... 2.1.2 Geomorfologi dan Statigrafi Daerah Penelitian ..................... 2.1.3 Topografi Daerah Penelitian .................................................. 2.2. Panas Bumi (Geothermal) ................................................................. 2.3. Hukum Ohm ....................................................................................... 2.4. Metode Geolistrik ............................................................................... 2.5. Metode Geolistrik Resistivitas ........................................................... 2.6. Konsep Resistivitas Semu .................................................................. 2.7. Sifat Kelistrikan Batuan ...................................................................... 2.8. Konfigurasi Wenner-Schlumberger .................................................... 2.8.1 Konfigurasi Wenner ............................................................... 2.8.2 Konfigurasi Schlumberger ...................................................... 2.9. Software Res2dinv ..............................................................................



4 4 6 7 7 10 11 13 14 15 16 16 17 18



BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1.Waktu Dan Tempat Penelitian ............................................................. 3.2. Peralatan Penelitian ........................................................................... 3.3. Prosedur Penelitian ............................................................................. 3.3.1 Pengambilan Data ...................................................................... 3.3.2 Pengolahan Dan Interpretasi Data ............................................ 3.4. Diagram Alir .......................................................................................



23 23 24 24 26 26



vii



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .................................................................................................... 28 4.2 Pembahasan ....................................................................................... 29 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 32 5.2 Saran ................................................................................................... 32 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 33 LAMPIRAN ....................................................................................... ............... 36



viii



DAFTAR TABEL



Table 2.1. Tabel 3.1. Tabel 3.2.



Halaman Nilai Resistivitas Batuan ................................................... 15 Alat dan Bahan Penelitian ................................................. 23 Tabel Data yang Digunakan Saat Akuisisi Data Lapangan…. 25



ix



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 2.9. Gambar 2.10. Gambar 2.11. Gambar 3.1. Gambar 3.2. Gambar 3.3. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3.



Halaman Citra Daerah Penelitian .................................................... 4 Peta Geologi Kota Sabang ................................................ 5 Peta Morfologi Daerah Jaboi ............................................ 6 Peta Topografi Kota Sabang ............................................. 7 Sistem Panas Bumi............................................................ 8 Rangkain silinder konduktif yang dialirkan arus................. 10 Titik arus tunggal di permukaan bumi yang homogen...... 12 Penjalaran arus ganda di permukaan bumi........................ 13 Skema Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner.................. 16 Skema Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger......... 17 Ilustrasi datum point pengukuran dengan konfigurasi Wenner-Schlumberger......................................................... 18 Desain Lokasi Penelitian ................................................... 24 Tahap Pengukuran Data Lapangan ................................... 25 Tahap Pengolahan Data..................................................... 27 Model penampang 2-D pegolahan data menggunakan Software Res2dinv ............................................................. 28 Model penampang 2-D bawah permukaan dengan Topografi ........................................................................... 29 Model penampang 2-D bawah permukaan penelitian ....... 30



x



DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3



Hasil Pemodelan Penampang Bawah Permukaan Menggunakan Software RES2DINV ................................. Foto- foto Kegiatan .......................................................... Biodata ..............................................................................



xi



36 37 38



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki gunung api yang



cukup banyak. Hal ini disebabkan Indonesia berada pada posisi pertemuan 3 lempeng tektonik yaitu lempeng Eurasia, lempeng Indo-Australia, dan lempeng Pasifik yang dijuluki Ring of fire. Aktivitas vulkanik dari gunung api tersebut menghasilkan energi panas bumi yang berlimpah. Energi panas bumi ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif mengingat kebutuhan manusia akan energi setiap tahun semakin meningkat sedangkan cadangan sumber energi terus berkurang. Di Indonesia untuk ekploitasi pemanfaatan sumber panas bumi sendiri masih kurang. Penentuan daerah sumber panas bumi dapat terlihat di permukaan tanah dengan adanya manifestasi seperti tanah beruap, tanah panas, geyser, mata air panas, dan fumarol. Dengan keberadaan manifestasi tersebut dapat dilakukan eksplorasi sumber energi panas bumi. Salah satu cara mengeksplorasikan energi panas bumi tersebut dapat dilakukan dengan metode geofisika diantaranya metode geolistrik. Dimana metode geolistrik digunakan untuk mengetahui kondisi atau struktur bawah permukaan berdasarkan sifat tahanan jenis (resistivitas) batuan. Prinsip metode geolistrik sendiri yaitu menginjeksikan arus ke bawah permukaan, dan menghasilkan nilai beda potensial yang terespon dari lapisan di bawah permukaan. Nilai beda potensial tersebut dapat menentukan variasi resistivitas masing-masing lapisan bawah permukaan di titik pengukuran. Di Provinsi Aceh, terdapat beberapa gunung api yang berpotensi sebagai sumber panas bumi salah satunya adalah Gunung Jaboi yang terletak di Desa Jaboi Kecamatan Suka Jaya Kota Sabang. Beberapa manifestasi yang dapat ditemukan di kawasan gunung ini berupa tanah beruap, sinter belerang, mata air panas, mud pool dan fumarol. Penelitian untuk mendapatkan potensi sumber panas bumi di Gunung Jaboi telah dilakukan oleh Dwipa dkk (2006) dalam bentuk peta kontur tahanan jenis, magnetik, gravitasi, distribusi mercuri, dan distribusi CO2. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Sumintadireja dkk (2010) memperoleh peta kontur gravitasi. 1



Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan metode geolistrik konfigurasi Wenner-Schlumberger untuk mengidentifikasi nilai resistivitas struktur bawah permukaan di kawasan Gunung Jaboi. Keuntungan menggunakan konfigurasi ini dibandingkan konfigurasi lain yaitu konfigurasi ini sensitif terhadap perubahan perlapisan secara vertikal maupun lateral. Penelitian ini bertujuan memperoleh model penampang 2 dimensi (2-D) nilai resistivitas yang mencerminkan karakteristik fisik batuan.



1.2



Rumusan Masalah Dari latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah dalam



penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana mengidentifikasi resistivitas struktur bawah permukaan dengan menggunakan metode geolistrik konfigurasi Wenner-Schlumberger di kawasan Gunung Jaboi, Kota Sabang. 2. Bagaimana memperoleh penampang 2D bawah permukaan berdasarkan nilai resistivitas batuan di kawasan Gunung Jaboi, Kota Sabang.



1.3



Tujuan Penelitian Dari rumusan masalah yang dipaparkan, penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mendapatkan model 2D struktur bawah permukaan berdasarkan nilai resistivitas di kawasan Panas Bumi Gunung Jaboi, Kota Sabang. 2. Mengidentifikasi struktur bawah permukaan pada kedalaman dangkal dapat berupa rekahan, manifestasi, atau aliran air. 3. Menginterpretasikan nilai resistivitas batuan di kawasan panas bumi Jaboi.



1.4



Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi mengenai kondisi bawah permukaan kawasan panas bumi Gunung Jaboi Kota Sabang. 2. Memberikan pemahaman tentang survei metode geolistrik tahanan jenis 2D dengan menggunakan konfigurasi Wenner-Schlumberger.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Kondisi Umum Daerah Penelitian Wilayah Kota Sabang berada pada 95°13'02" - 95°22'36" BT, dan



5°46'28"- 5°54'28" LU, dan berbatasan langsung dengan negara tetangga yaitu Malaysia, Thailand, dan India. Wilayah Kota Sabang dikelilingi oleh Selat Malaka di Utara, Samudera Hindia di Selatan, Selat Malaka di Timur dan Samudera Hindia di Barat. Gunung api Jaboi terletak di Desa Jaboi Kecamatan Sukajaya.



Gambar 2.1. Citra Daerah Penelitian (modifikasi gambar BPCB, 2014)



2.1.1



Geologi Daerah Penelitian Berdasarkan hasil pemetaan geologi dan interpretasi citra satelit, terdapat



beberapa struktur yang arah umumnya adalah Barat Laut – Tenggara dan Utara – Selatan. Pada area sekitar panas bumi Jaboi terdapat beberapa struktur yang memotong lokasi tersebut antara lain: a. Sesar Ceunohot berarah Barat Daya – Timur Laut yang memotong alterasi dan air panas.



4



b. Sesar Leumo Matee berarah Barat Laut- Tenggara yang membelah Gunung Leumo Matee. c. Sesar Labu Ba’u berarah Utara – Selatan yang menyusur dari arah Balohan sampai Desa Jaboi, dan d. Sesar Keuneukai berarah hampir Utara – Selatan yang melalui mata air panas Keuneukai.



Sesar Ceunohot dan Leumo Matee merupakan sesar normal yang paling muda berarah Timur laut-Barat daya dan Barat Laut-Tenggara dan membentuk lembah yang berposisi antara tubuh vulkanik Semeureuguh dan Leumo Matee. Struktur sesar ini sebagai sesar kontrol geologi serta pemunculan manifestasi panas bumi daerah Jaboi. Indikasi lain keberadaan sesar ini adalah di permukaan dinding gawir patahan, kekar gerus, topografi yang membentuk lembah dan meralisasi. Sesar Labu Ba’u juga termasuk sesar utama yang berposisi di sebelah timur yang membentuk suatu kelurusan pemunculan kerucut-kerucut vulkanik dan diperkirakan terbentuk akibat gejala tektonik regional pada zaman Tersier Atas sebagai kontrol pembentukan kerucut vulkanik muda Leumo Matee dan pemunculan menifestasi panas bumi Jaboi ( Widodo dan Suhanto, 2005).



Gambar 2.2. Peta Geologi Kota Sabang ( modifikasi gambar Dirasutisna, 2005)



5



2.1.2



Geomorfologi dan Statigrafi Daerah Penelitian Menurut Dirasutisma (2005), satuan morfologi daerah penelitian dibagi



menjadi 3(tiga) satuan yaitu : a. Satuan Morfologi Dataran Rendah, b. Satuan Morfologi Perbukitan Landai, dan c. Satuan Morfologi Perbukitan Terjal.



Dan stratigrafi daerah penelitian tersusun dari 3 (kelompok) batuan yaitu : a. Batuan sedimen tersier tersusun oleh batu pasir tufaan, b. Batuan batuan lava tua Pulau Weh yang tersusun oleh satuan aliran lava andesitis – basaltis, satuan aliran piroklastika, satuan lava Labu Ba’u, satuan lava Iboih, satuan lava Kulam muda, aliran piroklastika Kulam, satuan lava Semeureuguh, satuan aliran piroklastika Semeureuguh, satuan lava Leumo Matee, satuan aliran piroklastika Leumo Matee, batu gamping terumbu, dan c. Endapan permukaan.



Peta morfologi daerah panas bumi gunung Jaboi dapat dilihat pada gambar 2.3.



Gambar 2.3. Peta Morfologi Daerah Jaboi ( modifikasi gambar Dirasutisna, 2005)



6



2.1.3



Topografi daerah penelitian Keadaan topografi Kota Sabang pada umumnya bergelombang, berbukit-



bukit sedang sampai curam dan disepanjang pantai penuh dengan batu- batuan. Pulau Weh merupakan sebuah pulau vulkanik, sebuah pulau atol (pulau karang) yang proses terjadinya mengalami pengangkatan dari permukaan laut. Untuk daerah Gunung Jaboi memiliki elevasi 90 mdpl sampai 540 mdpl. Peta topografi daerah penelitian dapat terlihat pada Gambar 2.4.



Daerah Penelitian



Gambar 2.4. Peta Topografi Kota Sabang ( PLPBK Kota Sabang 2014) 2.2



Panas Bumi (Geothermal) Secara bahasa, kata geothermal terbentuk dari dua kata yaitu geo yang



berarti bumi dan thermal yang artinya panas. Jadi istilah geothermal diartikan sebagai panas bumi. Geothermal juga dapat diartikan sebagai panas bumi yang terbentuk secara alami di bawah permukaan bumi ( Arifin, 2013). Panas bumi secara umum dapat diartikan



sebagai jumlah kandungan



panas yang tersimpan dalam bumi dan membentuk sistem panas bumi yang telah ada sejak bumi terbentuk. Sistem panas bumi tersebut mencakup sistem hidrothermal yang merupakan sistem tata air, proses pemanasan dan kondisi sistem dimana air yang terpanasi terkumpul sehingga sistem panas bumi



7



mempunyai persyaratan seperti harus tersedianya air, batuan pemanas, batuan sarang, dan batuan penutup (Alzwar dkk, 1987).



Air Hujan



Batuan Penutup Fase Uap Batuan Sarang Fase Cair Uap Batuan Kedap



Air Dingin Meteorik



Air Dingin Meteorik Terobosan magma Gambar 2.5. Sistem panas bumi (modifikasi gambar Alzwar dkk, 1987)



Sumber daya panas bumi pada umumnya berkaitan dengan mekanisme pembentukan magma dan kegiatan vulkanisme. Sistem panas bumi dengan suhu yang tinggi, umumnya terletak di sepanjang zona vulkanik punggungan pemekaran benua, di atas zona subduksi seperti di Indonesia, dan anomali pelelehan di dalam lempeng. Batas-batas pertemuan lempeng yang bergerak merupakan pusat lokasi untuk munculnya sistem hidrotermal magma. Transfer energi panas secara konduktif pada lingkungan tektonik lempeng diperbesar oleh gerakan magma dan sirkulasi hidrotermal. Adapun persyaratan utama untuk pembentukan sistem panas bumi (hidrotermal) adalah sumber panas yang besar (heat source), reservoir untuk mengakumulasi panas, dan lapisan penudung terakumulasinya panas (cap rock). Dalam sistem hidrotermal ini, panas dapat berpindah secara konduksi dan konveksi (Kasbani, 2009).



8



Pada daerah panas bumi, batuan dapat mengalami proses alterasi dimana Alterasi hidrotermal adalah suatu proses yang sangat kompleks yang melibatkan perubahan mineralogi, kimiawi, dan tekstur yang disebabkan oleh interaksi fluida panas dengan batuan yang dilaluinya di bawah kondisi evolusi fisio-kimia. Proses alterasi merupakan suatu bentuk metasomatisme, yaitu pertukaran komponen kimiawi antara cairan-cairan dengan batuan dinding ( Pirajno, 1992). Fenomena hidrotermal melibatkan pelepasan air dan uap yang hampir selalu berkaitan dengan batuan vulkanik dan cenderung terkonsentrasi di daerah yang terjadi gradien panas bumi yang besar. Dan juga, dengan implikasi akuifer yang memungkinkan untuk meresap pada kedalaman ( umumnya 1500-3000 m) air ini akan terpanaskan di bawah permukaan akibat terjadinya arus konveksi besar yang akan meningkatkan penyedian area hidrotermal (Todd,1980) . Batuan pada sistem hidrothermal umumnya merupakan batuan rekah alam. Apabila struktur geologi memungkinkan maka air tersebut akan mengalir melalui rekahan-rekahan dan atau batuan permeabel, dan kemudian muncul di permukaan. Perubahan fasa mungkin saja terjadi dalam perjalanannya ke permukaan, yaitu pada saat temperatur air telah mencapai temperatur saturasinya atau temperatur titik didihnya. Bila hal itu terjadi maka fluida akan berupa campuran uap-air atau mungkin berupa uap satu fasa saja. Hal ini menyebabkan jenis-jenis manifetasi panas bumi permukaan (geothermal surface manifestation) menjadi sangat beragam, ada mata air panas, geyser atau mata air panas yang menyembur ke permukaan hingga ketinggian mulai dari satu meter hingga beberapa puluh meter setiap selang waktu mulai dari beberapa menit hingga beberapa jam atau beberapa hari, kolam lumpur panas (mud pools), kolam air panas, serta manifestasi panas bumi lainnya yang masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda walaupun letaknya berdekatan (Basid dkk, 2014). Keanekaragaman sifat batuan dan intensitas panas menyebabkan sistem panas bumi mempunyai karakteristik yang unik, yaitu berbeda satu dengan lainnya, tidak hanya jenis-jenis manifestasi permukaan dan karakteristik reservoirnya, tetapi juga dari kandungan kimia dalam air dan gas. Air meteorik (permukaan) yang masuk ke bawah permukaan melalui daerah resapan, karena terpanaskan oleh sumber panas dapat berubah komposisinya. Disamping itu



9



batuan yang terpanaskan tentunya akan mengalami perubahan bila ada mineral batuan yang ikut larut bersama air yang melaluinya. Selain itu air panas dalam perjalanannya ke permukaan juga dapat mengalami perubahan fasa sehingga menjadi fluida dua fasa, yaitu campuran uap air. Fluida panas tersebut dapat juga bercampur dengan fluida lainnya, misalnya dengan fluida magmatik (termasuk gas-gas yang berasal dari magma) dan air dingin dari sumber lain. Komposisi fluida panas juga akan berubah akibat oksidasi di dekat permukaan (Lawless, 1995).



2.3



Hukum Ohm Hukum fisika yang mendasari resistivitas adalah hokum Ohm (Ω) dengan



perumusan pada persamaan 2.1. Besarnya nilai tegangan (V) yaitu hasil dari nilai hambatan (R) pada suatu medium yang dialiri arus (Telford et al, 1990). (2.1)



Dimana: V



= beda potensial (Volt) ,dan



I



= kuat arus melalui bahan (Ampere). V L I



A



Gambar 2.6. Arus yang mengalir pada rangkaian silinder konduktif (telford et al, 1990). Dengan mengasumsikan rangkaian silinder konduktif. Dimana pada rangkaian ini dialirkan arus (I) pada silinder dengan panjang sisi (L) dan luas bidang permukaan silinder (A) akan terjadi hambatan (R) pengaliran arus pada silinder tersebut sehingga mengakibatkan penurunan nilai potensial (V). (2.2)



10



Dari persamaan 2.2, nilai hambatan (R) sebanding panjang sisi (L) dan berbanding terbalik dengan luar permukaan (A). Jika panjang sisi silinder diperpanjang maka nilai hambatan juga bersar, namun jika luas bidang silinder diperbesar maka nilai hambatan semakin kecil. Mengingat nilai hambatan pada hukum Ohm adalah : .



Maka untuk memperoleh nilai resistivitas (ρ) yang digunakan dalam metode geolistrik dapat dirumuskan seperti yang terlihat pada persamaan 2.3. (2.3)



Resistivitas berbeda dengan resistansi, resistansi adalah besar nilai hambatan yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir, sedangkan resistivitas adalah kemampuan suatu bahan untuk menghambat arus listrik yang diberikan kepada bahan tersebut.



2.4



Metode Geolistrik Metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang



mempelajari sifat kelistrikan pada batuan. Metode ini digunakan untuk mengetahui perubahan resistivitas lapisan batuan dengan cara diinjeksikan arus listrik DC (Direct Current) dimana arus ini akan menjalar di bawah permukaan tanah kemudian akan terespon tegangan listrik di permukaan tanah. Menurut Effendi (2005) beda tegangan yang terukur merefleksikan keadaan di bawah permukaan. Untuk mengetahui keadaan bawah permukaan maka spasi masingmasing elektroda ditambah secara bertahap. Semakin besar spasi antar elektroda, maka efek penembusan arus di bawah permukaan akan semakin dalam. Pada metode geolistrik, pembahas mengenai aliran listrik dalam bumi didasarkan pada asumsi bahwa bumi merupakan medium homogen isotropis. Dengan asumsi ini tahanan jenis yang terukur merupakan tahanan jenis sebenarnya yang tidak tergantung pada spasi elektroda (Kuswanto dan Sudinda, 2001).



11



Menurut Telford et al (1990), jika terdapat dua elektroda arus yang disusun dalam jarak tertentu, maka potensial yang



berada pada titik dekat



permukaan akan dipengaruhi oleh kedua arud elektroda tersebut. Titik arus di permukaan bumi dapat dilihat pada Gambar 2.7. Diasumsikan bumi homogen, yang memiliki resistivitas yang seragam. Injeksik arus I pada titik C1, dimana arus akan mengalir di dalam bumi secara radial setengah bola yang disebut dengan bidang equipotensial, sehingga equipotensial ini akan dipusatkan di titik C1. Titik arus Permukaan



C1



I



C2



equiepotensial Arah arus



Gambar 2.7. Titik arus tunggal di permukaan bumi yang homogen (modifikasi gambar Telford et al, 1990) Injeksi arus listrik menggunakan 2 elektroda arus A dan B yang ditancapkan ke dalam tanah dengan jarak tertentu. Semakin panjang penjalaran elektroda AB akan menyebabkan aliran arus listrik bisa menembus lapisan batuan lebih dalam. Dengan adanya aliran listrik tersebut maka akan menimbulkan tegangan listrik di dalam tanah. Tegangan listrik yang terjadi di permukaan tanah diukur dengan menggunakan multimeter yang terhubung melalui 2 buah elektroda teganngan M dan N yang jarak nya lebih kecil dibandingkan jarak elekroda AB. Bila posisi jarak elektroda AB diubah menjadi lebih besar maka tegangan listrik yang terjadi pada elektroda MN ikut berubah sesuai informasi jenis batuan yang ikut diinjeksi arus listrik pada kedalaman yang lebih besar. (Todd, 1980). Dengan prinsip-prinsip penjalaran arus tersebut, struktur geologi yang dapat dideteksi dengan metode ini terutama adalah yang mempunyai kontras tahanan jenis yang cukup jelas terhadap sekitarnya, misalnya untuk keperluan eksplorasi air tanah, mineral, geothermal (panasbumi). Prinsip pelaksanaan survei tahanan jenis adalah dengan menginjeksikan arus listrik melalui elektroda arus



12



dan mengukur responnya (tegangan) pada elektroda potensial dalam suatu susunan (konfigurasi) tertentu (Hochstein,1982).



Gambar 2.8. Penjalaran arus ganda di permukaan bumi homogen (Todd, 1980).



2.5



Metode Geolistrik Resistivitas Metode geolistrik resistivitas dapat dibagi menjadi beberapa kelompok,



antara lain : 1. Metode resitivitas mapping Mapping atau profiling digunakan untuk mengetahui variasi horizontal atau lateral tahanan jenis batuan pada kedalaman tertentu. Jarak antar elektroda dibuat tetap sesuai dengan kedalaman daya penetrasi yang diinginkan, Selanjutnya seluruh susunan elektroda dipindahkan menurut suatu lintasan tertentu (Koefoed, 1979). 2. Metode resistivitas Sounding Sounding dimaksudkan untuk mengetahui variasi tahanan jenis batuan terhadap kedalaman (secara vertikal). Jarak antar elektroda diperbesar dalam suatu arah bentangan pada suatu titik tertentu (Koefoed, 1979). 3. Gabungan sounding dan profiling Gabungan sounding dan profiling disebut resistivity imanging. Resistivity imaging ini akan menghasilkan penampang resistivitas dalam 2 dimensi secara vertikal maupun lateral. 4. Electrical Resistivity Tomography (ERT) Identifikasi struktur bedding pada bentuk lahan dengan jumlah singkapan batuan yang terbatas dapat dilakukan dengan Electrical Resistivity



13



Tomography (ERT). ERT merupakan metode geolistrik multi elektroda yang dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang kondisi material di bawah permukaan bumi berdasarkan pola distribusi dari nilai resistivitas material di bawah permukaan bumi (Lowrie, 2007).



2.6



Konsep Resistivitas Semu Pengukuran geolistrik dilakukan dengan menginjeksikan arus listrik ke



bumi, kemudian mengamati pengaruhnya di permukaan bumi Pengukuran geolistrik ini menggunakan metode resistivitas. Pada metode resistivitas, arus yang masuk dapat diasumsikan bahwa bumi homogen isotropis. Asumsi tersebut dapat memberikan gambaran pada saat pengukuran, besaran resistivitas menunjukan besaran resistivitas yang tidak bergantung pada jarak elektroda potensial yang dipakai. Pengukuran tersebut tidak berlaku pada kondisi bumi yang sesungguhnya, pada kondisi bumi yang sesungguhnya bumi terdiri atas lapisanlapisan dengan resitivitas yang berbeda – beda, perbedaan lapisan bumi tersebut menyebabkan



resistivitas terukur bergantung pada jarak elektroda potensial.



Besar resistivitas yang terukur merupakan resitivitas semu (Todd, 1980). Resisitivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau. Resistivitas semu ρa dirumuskan dengan : ρa



V



(2.4)



Dimana: K V I



= faktor geometri susunan elektroda yang berdimensi panjang, = beda potensial ,dan = kuat arus Harga resistivitas semu ini bergantung pada resitivitas lapisan – lapisan



pembentuk formasi dan konfigurasi elektroda yang digunakan. Resitivitas semu dapat diubah menjadi resistivitas sebenarnya, misalnya medium yang berlapis ditinjau terdiri dari dua lapisan yang mempunyai resistivitas yang berbeda (ρ1 dan ρ2). Dalam pengukuran geolistrik, medium ini dianggap sebagai medium satu



14



lapis homogen yang memiliki satu nilai resistivitas yaitu resisvitas semu ρa = ρ1 + ρ2 (Indriana dan Hernowo, 2006).



2.7



Sifat Kelistrikan Batuan Bumi tersusun atas lapisan – lapisan batuan yang mempunyai karakter



tersendiri tak terkecuali dengan sifat kelistrikannya. Salah satu sifat batuan yang paling penting dan berguna dari batuan yaitu sifat resistivitas (tahanan jenis) yang berbeda antar lapisan batuan yang satu dengan yang lain. Resistivitas menunjukan kemampuan suatu batuan dalam menghantar arus listrik. Semakin besar nilai resistivitas suatu bahan, maka semakin sulit bahan tersebut menghantar arus listrik begitu pula sebaliknya (Telford et al, 1990). Menurut Telford et al (1990), Resistivitas batuan yang mengandung air secara umum tergantung pada banyaknya parameter fisik seperti porositas, salanitas, temperatur, konduktivitas batuan dan perubahan termal. Adapun ketergantungan dari harga resistivitas pada batuan adalah sebagai berikut : 1. Semakin tinggi kandungan air maka semakin rendah nilai resistivitasnya. 2. Semakin tinggi sifat salinitas maka semakin rendah nilai resistivitasnya. 3. Semakin tinggi temperatur maka semakin rendah nilai resistivitasnya. 4. Semakin tinggi porositas maka semakin rendah nilai resistivitasnya. 5. Semakin tinggi tingkat sifat kandungan lempung maka semakin rendah nilai resistivitasnya. 6. Semakin tinggi kandungan mineral- mineral logam maka semakin rendah nilai resistivitasnya.



Adapun nilai resistivitas tiap batuan bervariasi dapat dilihat pada tabel 2.1



Table 2.1. Nilai Resistivitas Batuan Batuan/material Nilai resistivitas (mΩ) Granite porphyry 4,5 ×103 (wet) – 1,3× 106 (dry) Syenite 102-106 Andesite 4.5 × 104 (wet) - l.7 × 102 (dry) Diabase (various) 20 - 5×107 Lavas 102 - 5 × 104 Basalt 10-1.3× 107 (dry) Shales 20 - 2 × 103



15



10- 8 × 102 1- 6.4 ×108 50-107 20 3 – 70 1 – 100 4- 800 30- 500 10- 100 10-150 >1 ≈ 0,2



Argillites Sandstones Limestones wet clay Marls Clays Oil sands Surface water (ign. Rocks) Surface water (sediments) Natural water (ign. Rocks) Natural water (sediments) Sea water Sumber : Telford et al, 1990 2.8



Konfigurasi Wenner-Schlumberger



2.8.1



Konfigurasi Wenner Konfigurasi Wenner yaitu konfigurasi dimana diletakan elektroda dalam



suatu lintasan secara simetris dimana jarak antar elektroda selalu tetap. Konfigurasi ini digunakan utuk memperlihatkan penampang resistivitas secara lateral. Skema metode geolistrik konfigurasi Wenner terlihat pada Gambar 2.8. Menurut Telford et al (1990), jarak elektroda MN pada konfigurasi Wenner selalu sepertiga jarak A. Bila jarak AB doperbesar, maka jarak MN harus diubah sehingga jarak MN tetap sepertiga jarak AB. Dalam konfigurasi ini AM=MN=NB= a, maka faktor geometri konfigurasi Wenner, yaitu :



(2.5)



Dimana K yaitu faktor geometri konfigurasi dan



adalah spasi antar



elektroda baik elektroda arus maupun elektroda potensial. I V A



a



M



a



N a



B



Medium bawah permukaan



Gambar 2.9. Skema metode geolistrik konfigurasi Wenner.



16



2.8.2



Konfigurasi schlumberger Konfigurasi schlumberger dipakai untuk mengetahui nilai resistivitas



batuan secara vertikal. Kelebihan konfigurasi ini yaitu gambar penampang 1 dimensi yang akan dihasilkan lebih dalam dibandingkan dengan konfigurasi lain. Hal ini dikarekan oleh susunan elektroda arus dan elektroda potensial yang bervariasi. Menurut Telford et al (1990), prinsip metode geolistrik dengan konfigurasi Schlumberger yaitu dengan menginjeksikan arus melalui elektroda AB, dan pengukuran beda potensial dilakukan pada elektroda MN, dimana jarak melektroda arus (AB) jauh lebih besar dari jarak elektroda tegangan (MN) Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecil-kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya diubah. I A



V na



M



a



N



B na



Medium bawah permukaan Gambar 2.10. Skema metode geolistrik konfigurasi schlumberger



Konfigurasi Schlumberger mempunyai ciri jarak antar elektroda arus (a) lebih besar dibandingkan jarak elektroda potensial (na), sehingga faktor geometri untuk konfigurasi Schlumberger diperoleh sebagai berikut: n(



)a



(2.6)



Dalam penelitian ini, pengukuran metode geolistrik resistivitas akan menggunakan konfigurasi Wenner-Schlumberger. Konfigurasi ini merupakan gabungan antara konfigurasi Wenner (penggukuran mapping) dengan konfigurasi Schlumberger (penggukuran sounding). Sehingga konfigurasi ini sensitif terhadap perubahan lapisan bawah permukan baik secara lateral dan vertikal. Pada



17



pengukuran menggunakan konfigurasi ini, datum level data pengukura n=1 merupakan konfigurasi Wenner sedangkan n=2 seterusnya merupakan konfigurasi Schlumberger. Adapun skema datum point dan pengukuran menggunakan konfigurasi ini terlihat pada Gambar 2.11.



P1



C1



P2



C2



C1 P 1 P 2 C2 a



n



a



a



Schlumberger Wenner



a



1 2 3 4 5 6 7



Gambar 2.11. Ilutrasi datum point pengukuran dengan konfigurasi WennerSchlumberger. 2.9



Software Res2dinv Dalam geofisika, data yang diperoleh saat pengukuran lapangan



mencerminkan kondisi dan sifat fisis batuan. Untuk memperoleh model mengenai kondisi bawah permukaan dapat dilakukan proses inversi (inverse modelling). Proses inversi adalah suatu proses pengolahan data lapangan yang melibatkan teknik penyelesaian matematika dan statistik untuk memperoleh informasi yang berguna mengenai distribusi sifat fisis bawah permukaan. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengestimasi parameter fisis batuan yang tidak diketahui sebelumnya (unknown parameter) (Supriyanto, 2007). Prinsip metode geolistrik yaitu mengganggap bumi sebagai medium homogen isotropik dimana semua perlapisan dianggap sama. Namum, pada kenyataaannya bumi merupakan medium berlapisan yang memiliki nilai resistivitas yang berbeda. Saat akuisisi data yang dilakukan nilai resistivitas yang terukur merupakan nilai resistivitas semu. Untuk memperoleh nilai resistivitas



18



yang sebenarnya maka perlu dilakukan inversi data. Dalam hal ini inversi data dilakukan menggunakan software Res2dinv. Pada saat inversi data digunakan least square inversion. Menurut Griffiths dan Barker (1993), Res2dinv adalah program komputer yang secara otomatis akan menentukan model resistivitas dua dimensi (2-D) di bawah permukaan untuk data yang diperoleh dari survei geolistrik. Program ini bekerja dalam platform Windows system (95,98, mellenium, XP). Model 2-D ini menggunakan program inversi yang terdiri dari sejumlah kotak-kotak persegi. Susunan kotak – kotak ini terikat oleh distribusi dari titik – titik pada datum point. Distribusi dan ukuran kotak secara otomatis dihasilkan dari program, sehingga jumlah kotak tersebut tidak melebihi jumlah datum point. Program ini dapat digunakan untuk survei geolistrik konfigurasi WennerSchlumberger dan bisa memproses hingga 650 elektroda dan 6500 point dalam sekali melakukan pengukuran (Loke, 2004). Program Res2dinv ini menyediakan pilihan menggunakan teknik nonlinier finite different forward modelling dan fitine elemen forward modelling, dan support terhadap konfigurasi elektroda Wenner, Pole- pole, Dipole- dipole, Schlumberger dan equatorial Dipole- dipole array. Proses dalam inverse modeling pada program ini hanya 2 yaitu inversi secara otomatis dan menghilangkan efek yang jauh dari datum (titik hasil pengukuran yang tidak sesuai) (Loke, 1990). Model penampang yang diperoleh dalam software Res2dinv berupa 3 gambar yaitu gambar Meansured Apparent Resistivity Pseudesection yaitu model yang di peroleh dari dari data saat pengukuran, gambar Calculated Apparent Resistivity Pseudesection yaitu model perhitungan yang dilakukan oleh software, dan gambar Inverse Model Resistivity Section yaitu model yang menggabungkan antara model yang di peroleh pada saat pengukuran dengan model perhitungan software. Model yang diperoleh akan memiliki nilai RMS error. Dimana RMS error yaitu Root Means Square Error yang menunjukan tingkat perbedaan antar model pengukuran dengan model perhitungan.



19



Secara umum, persamaan RMS Error terlihat pada persamaan 2.7. Dimana ̂ adalah nilai yang diprediksikan,



adalah nilai yang diamati, dan n adalah



jumlah sampel yang diwakili dengan grid (Holmes, 2000).



∑



√



(̂



)



(2.7)



Menurut Nostrand (1996), semakin besar nilai RMS error maka model yang diperoleh dari hasil proses invesi akan semakin halus. Model yang halus dengan nilai RMS error yang tinggi cenderung semakin tidak mewakili kondisi sebenarnya di lapangan. Interpretasi model distribusi nilai resistivitas material permukaan



dilakukan



dengan



mempertimbangkan



faktor-faktor



yang



mempengaruhi nilai resistivitas dan pola distribusinya. Fakto-faktor tersebut antara lain jenis batuan, komposisi, dan kondisi alam. Metode optimasi pada dasarnya mecoba untuk mengurangi perbedaan RMS error antara nilai-nilai tahanan jenis semu yang dihitung dan yang diukur dengan menyesuaikan resistivitas blok model. Namun model dengan serendah mungkin kesalahan RMS terkadang dapat menunjukan variasi yang besar dan tidak realistis nilai-nilai resistivitas. Nilai RMS besar juga tidak selalu menjadi model terbaik dalam perspektif geologi. Secara umum pendekatan yang dapat dilakukan adalah memilih model pada iterasi setelah kesalahan RMS tidak berubah secara signifikan. Iterasi biasanya terjadi antara 3 atau 5 (Loke, 2004) Pengolahan data untuk mengoptimalkan



nilai RMS error yang cukup



besar dapat dilakukan dengan beberapa tahap. Tahap pertama, melakukan proses iterasi yaitu suatu proses perhitungan ulang dari data yang diinput dalam perhitungan sehingga memperoleh hasil yang diinginkan. Tahap kedua, melakukan inversi dengan menggunakan menu inversion yang terdapat pada software Res2dinv kita dapat menggunakan select robust inversion, choose logarithm of apparent resistivity, dan Jacobian matrix calculation. Tahap ketiga, dapat dilakukan penghapusan datum untuk titik data yang buruk. Titik-titik data yang buruk dapat terlihat dengan nilai resistivitas yang jelas terlalu besar atau terlalu kecil dibandingkan dengan titik data sekitarnya.



20



Pada menu inversion yang terdapat pada software Res2dinv peneliti menggunakan option, antara lain : 1.



Select Robust Inversion. Option ini digunakan ketika adanya sharp boundary. Menurut Ellis dan Oldenburg (1994), metode pengoptimalan ini cenderung menghasilkan model yang piecewise konstan. Sehingga memungkinkan lebih konsisten dengan geologi dalam beberapa kasus.



2.



Choose Logarithm Of Apparent Resistivity. Secara defalut, program akan menggunakan logaritma dari nilai resistivitas semu sebagai data parameter ketika melakukan inversi. Untuk kebanyakan kasus merupakan hasil yang bagus. Namun beberapa kasus, misalnya dengan resisitivitas semu nol atau negatif, hal ini tidak mungkin. Option ini memungkinkan nilai resisivitas semu dengan sendirinya diguakan pada situasi tersebut (Loke, 2004).



3.



Jacobian matrix calculation. Pada optoin ini menyediakan 3 pilihan metode yang digunakan untuk menentukan nilai matriks jacobian. Dalam metode Newton-Quasi, matrik jacobian untuk model bumi homogen (yang dapat dihitung analitis) digunakan untuk iterasi pertama dan metode update yang digunakan untuk memperkirakan nilai matriks jacobian untuk iterasi selanjutnya. Metode ini cepat dan bekerja dengan baii untuk kontras resistivitas rendah, dan memungkinkan berguna dalam perkiraan model dengan kontras lebih besar (Loke dan Dahlin, 2002)



Software Res2dinv ini juga merupakan program berbasis Windows dan printer didukung secara otomatis. Telah diuji dengan layar modus video dari 1.600 hingga 1.200 pixcel dan 256 warna. Program ini dirancang untuk membelikan kumpulan data besar (sekitar 200 – 6.500 data) dikumpulkan dengan system. Program ini bisa digunakan untuk survei menggunakan Wenner, PolePole, Dipole- Dipole, Pole- Dipole, Wenner- Schlumberger dan susunan DipoleDipole Ekuatorial (persegi panjang). Selain susunan yang umum ini, program ini juga mendukung susunan yang tidak biasa dengan jumlah yang tidak terbatas dari



21



konfigurasi elektroda yang mungkin proses pseudosection dengan elektroda hingga 1.800 dan titik data hinggga 6.500 pada satu waktu. Jarak elektroda tersebar dapat mencapai 36 kali jarak terkecil digunakan dalam satu set data.



22



BAB III METODE PENELITIAN 3.1



Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam 5 (lima) tahap, yaitu studi literatur, tinjauan



lokasi, akuisisi atau pengambilan data di lapangan, pengolahan data, dan yang terakhir penginterpretasi hasil pengolahan data. Akuisisi data dilakukan pada 2324 November 2015 di kawah 3 kawasan Gunung Jaboi yang berada di Desa Jaboi Kecamatan Sukajaya Kota Sabang. Sedangkan pengolahan data akan dilakukan di Laboratorium Geofisika Program Studi Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala. Penelitian ini berlangsung selama 6 (enam) bulan.



3.2



Peralatan Penelitian Peralatan penelitian yang digunakan pada saat pengambilan data lapangan



dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.



NO



Table 3.1. Alat Dan Bahan Penelitian Nama Alat Jumlah



1. Ares Resistivity Meter



1 set



2. Elektroda



22 buah



3. Palu



3 buah



4. Kabel 200 m



4 gulungan



5. Baterai



1 buah



6. Kabel penghubung ke baterai kering



2 buah



7. GPS



1 buah



8. Tool Box



1 set



9. Walky Talky



4 buah



10. Kompas



1 buah



11. Meteran 100 m



2 buah



12. Alat tulis



Seperlunya



23



3.3



Prosedur Penelitian Prosedur penelitian dibagi dalam dua tahap, yaitu :



3.3.1



Pengambilan Data Dalam tahap pengambilan data di lapangan hal yang dilakukan



sebelumnya yaitu peninjauan awal dan pembuatan lintasan, dimana untuk lintasan tersebut harus lurus berarah Timur Laut- Barat Daya dengan spasi antar elektroda 15 meter dengan panjang lintasan 240 meter meter dimulai titik 0 meter pada koordinat 5˚48’1,68” LU 95˚19’36,49” BT sampai titik 240 meter pada koordinat 5˚47’57,88” LU 95˚19’30,81”BT. Pengukuran dilakukan menggunakan metode geolistrik resistivitas dengan konfigurasi Wenner-Schlumberger. Untuk pengambilan data posisi dilakukan menggunakan GPS. Gambar desain pengukuran dapat dilihat pada Gambar 3.1. Lintasan ini berada di kawah 3 yaitu diantara kawah 2 dan kawah 4, dimana pengambilan lintasan tegak lurus terhadap kawah 4 dan kawah untuk mendapatkan anomali seperti lapisan pembawa air dari kawah 4 menuju kawah 2.



LINE 1



Gambar 3.1 Desain Lokasi Penelitian



Adapun beberapa langkah kerja yang dilakukan saat pengambilan data dilapangan adalah sebagai berikut : 1. Membuat lintasan pengukuran berarah Timur Laut-Barat Daya dengan panjang lintasan 240 meter dan spasi antar elektroda 15 meter.



24



2. Pengukuran menggunakan 17 elektroda dan 4 gulungan kabel 200 meter dengan warna yang berbeda agar mudah membedakan elektroda untuk elektroda arus (C1-C2) dan elektroda potensial (P1-P2). 3. Dihubungkan Automatic Resistivity System (ARES) ke Baterai 12 V. Kemudian memasangkan kabel gulungan sesuai elektroda yang akan digunakan. 4. Proses pengukuran dilakukan dengan memindahkan kabel pada jarak elektroda yang disusun sesuai dengan konfigurasi Wenner-Schlumberger. 5. Data yang diperoleh akan disimpan di Automatic Resistivity System (ARES) dan dicatat di notebook dengan pengulangan sebanyak 2 kali. Adapun tabel yang digunakan dalam notebook dapat terlihat pada Tabel 3.2.



Tabel 3.2. Tabel data yang digunakan saat akuisisi data lapangan No



Posisi Elektroda C1 C2 P1 P2



V



Resistivitas I ρ1



ρ2



Keterangan



1 2 3 Adapun Skema susunan elektroda saat pengambilan data di lapangan dapat terlihat pada Gambar 3.2.



P2 C1



C2



elektroda



P1



ARES Baterai Kabel



25



Gambar 3.2. Skema susunan elektroda saat pengukuran data lapangan. 3.3.2



Pengolahan dan Interpretasi Data Pengolahan data resistivitas dalam penelitian ini terdiri dari :



1. Data yang diambil menggunakan Automatic Resistivity System (ARES) didownload ke laptop dengan menggunakan software ARES. Data tersebut diperoleh dalam format .dat yang terdiri dari beberapa informasi berupa posisi jarak data pada lintasan pengukuran (x), jarak spasi antara elektroda (a), datum level data pengukuran (n) dan nilai resistivitas (ρ). 2. Data dalam format dat tersebut diolah menggunakan program Res2dinv, program ini dapat memproses data dan menentukan model penampang bawah permukaan 2-D. Berikut ini merupakan langkah- langkah yang dilakukan menggunakan program res2dinv :  Dialankan program Res2dinv  Dipilih File >>> Read data File dan klik, kemudian ketika muncul pernyataan klik OK.  Kemudian pada di Display >> klik least squares Inversion, maka dilayar akan ditampilkan profil lapisan bawah permukaan. 3. Untuk memperoleh model profil dengan topografi dilakukan langkahlangkah sebagai berikut :  Setelah mendapatkan profil lapisan bawah permukaan. Dipilih menu display >>> klik show inversion results.  Dipilih menu display section >>> klik include topography in model display , kemudian terlihat profil model dengan topografinya.



3.4



Diagram Alir Penelitian Adapun diagram alir dalam penelitian ini adalah terdiri dari 2 diagram alir



penelitian yaitu diagram alir akusisi data lapangan dan diagram alir pengolahan data. Seperti terlihat pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4.



26



mulai Survei Lapangan Akuisisi data lapangan Pengolahan data lapangan Interpretasi data



Tidak



Ya Selesai Gambar 3.3. Tahap Pengukuran Data Lapangan.



mulai



Input data



Run inversi (x, a, n ,ρ)



Tidak RMS Ya Model penampang resistivitas



Interpretasi Data



Selesai Gambar 3.4. Tahap Pengolahan Data



27



BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1



Hasil Berdasarkan pengolahan data dengan menggunakan software Res2dinv



diperoleh model penampang 2-D yang diperoleh terlihat pada gambar 4.1. RMS error yang diperoleh dalam penelitian ini sebesar 27,6% pada iterasi ke-7 dengan nilai resistivitas berkisar 0- 723 Ωm mulai pada kedalaman 0- 48,4 meter.



Gambar 4.1 Model penampang 2-D pengolahan data menggunakan software Res2dinv.



28



Model penampang 2-D bawah permukaan dengan adanya topografi lapangan dapat terlihat pada Gambar 4.2



Gambar 4.2 Model penampang 2-D bawah permukaan dengan topografi.



4.2 Pembahasan Dalam penelitian ini menginterpretasikan data dilakukan dengan pembacaan model penampang 2 dimensi bawah permukaan dan mengkorelasikan nilai resistivitas pada model penampang dengan tabel nilai resistvitas batuan yang dikemukakan oleh telford (1995). Sehingga kita dapat menentukan kondisi resistivitas bawah permukaan yang terdapat pada lokasi pengukuran . Berdasarkan kondisi di lapangan, lintasan pengukuran berada dekat dengan beberapa kawah yaitu kawah 2 dibagian tenggara, dan kawah 4 dibagian barat laut. Pada kawah tersebut dapat terlihat adanya manifestasi mata air panas, mudpool, tanah beruap, belerang, tanah topsoil , tanah gambut, batuan yang diduga mengalami alterasi (andesit, breksi-tufa) serta adanya beberapa tumbuhan yang hidup di sekitar kawah tersebut. Menurut Bennet et al (1981), geologi daerah gunung jaboi yaitu batuan gunung api Pulau Weh yang terdiri dari andesit, tufa, dan aglomerat. Sedangkan menurut Dirasutrisna dkk (2005) kawasan gunung jaboi terdapat batuan jenis breksi-tufa yang mengandung batuapung, gelas, berwarna abu-abu terang, relatif agak lapuk.



29



Lapisan konduktif yang mengandung air



Lempung berpasir



Breksi vulkanik



Gambar 4.3. model penampang 2D bawah permukaan penelitian



Pada Gambar 4.3 dapat terlihat bahwa nilai resistivitas batuan berkisaran antara 1- 723 Ωm dengan kedalaman 0- 48,4 meter. Pada gambar terlihat terdapat 3 posisi lapisan yang diduga mengandung air tanah pada lapisan batuan dengan memiliki nilai resistivitas sekitar 1- 10 Ωm pada jarak 22,5-32,5 meter dengan kedalaman 2,81- 15,2 meter, jarak 75-108 meter dengan kedalaman 2,81- 30,2 meter, serta pada jarak 135-210 meter dengan kedalaman 2,81- 20 meter. Berdasarkan kondisi lapangan, lintasan pengukuran dekat dengan beberapa kawah yang diduga terdapat



batuan diatas permukaannya berupa jenis breksi-tufa.



Lapisan ini juga diduga merupakan daerah terjadinya proses alterasi pada batuan dimana dapat terlihat pada gambar lapisan ini merupakan lapisan konduktif. Pada lapisan yang memiliki nilai resistivitas sekitar 11- 50 Ωm diduga merupakan lapisan topsoil tanah pelapukan, dan lempung berpasir pada kedalaman yang 0-31 meter. Sedangkan Pada jarak 67,5- 180 meter dengan kedalaman 25- 48,4 meter, memiliki nilai resistivitas 53-723 Ωm diduga merupakan lapisan breksi vulkanik. Terdapatnya jenis batuan breksi-tufa yang berada disekitar permukaan diduga mengalami proses alterasi dengan adanya air yang mengalir di bawah permukaan batuan tersebut. Sehingga nilai resistivitas pada lapisan ini menjadi rendah dan telihat sebagai lapisan yang konduktif. Lapisan konduktif ini diduga sebagai lapisan pembawa air panas. Pada interpretasi model penampang diperoleh pendugaan adanya lapisan lembung berpasir. Dimana lapisan ini dapat diindikasikan sebagai batuan



30



penudung. Karena batuan ini bersifat kedap atau memiliki permeabilitas rendah. Sehingga dapat mencegah keluar atau bocornya fluida panas dari reservoir. Pada suatu sistem panas bumi, lapisan ini umumnya terdiri dari mineral lempung yang mengalami alterasi.



31



BAB V PENUTUP



5.1



Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai



berikut : 1. Diperoleh model penampang 2 dimensi bawah permukaan di kawasan gunung api jaboi dengan nilai resisitivitas 0-723 Ωm. 2. Berdasarkan hasil interpretasi, kondisi bawah permukaan di daerah penelitian diduga mengandung batu breksi-tufa yang mengalami alterasi akibat adanya aliran air panas dibawah lapisan tersebut, dan adanya lapisan topsoil lapukan, lapisan lempung berpasir, serta lapisan breksi vulkanik. 3. Lapisan konduktif yang memiliki nilai resistivitas rendah 0-10 Ωm diduga sebagai lapisan pembawa air panas. 4. Lapisan lempung berpasir yang memiliki nilai resistivitas 11-50 Ωm diduga sebagai lapisan batuan penudung.



5.2



Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut disekitar daerah pengukuran baik menggunakan metode yang sama maupun metode-metode geofisika yang lain agar dapat dilakukan perbandingan sehingga memperoleh gambaran kondisi bawah permukaan yang lebih baik. 2. Diperlukan ketelitian saat melakukan akuisisi data lapangan maupun pengolahan data untuk memperoleh model yang baik.



32



DAFTAR PUSTAKA



Alzwar, M., Samodra, H.,Tarigan., JJ. 1987. Pengantar dasar Ilmu Gunungapi, Bandung. Arifin, S. 2013. Interpretasi Geologi Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas Bumi Lombang Senenep Berdasakan Pemodelan ERT. Skripsi. UIN Malang, Surabaya. Basid, A., Adrini, N., Ningsih, S.A. 2014. Pendugaan Reservoir Sistem Panas Bumi Dengan Menggunakan Survey Geolistrik Resistivitas Dan Potensial. Jurnal. UIN Maulana Malik Ibrahim. Vol. 7 No.1. Bennett, J.D., Bridge, D.McC., Cameron, N.R., Djunuddin, A., Ghazali S.A., Jeffery, D.H., Kartawa, W., Keats, W., Rocks, N.M.S., Thompson, S.J., & Whandoyo, R., 1981. Geologic Map 1:250,000 of Banda Aceh Quadrangle, Sumatra. Pusat Sumberdaya Geologi. Bandung. Dirasutisna, S., dan Hasan, A.R. 2005. Geologi Panas Bumi Jaboi, Sabang, Provinsi Aceh Nanggroe Darussalam. Subdirektorat Panas Bumi Direktorat Iventarisasi Sumber Daya Mineral. Dwipa,S., Widodo, S., Suhanto, E., Kusnadi, D. 2006. Intergrated Geological, Geochemical, And Geophysical Survey In Jaboy Geothermal Field,Indonesia. Proceedings Of The 7th Asian Geothermal Symposium. Hal 121-125. Ellis,R.G., and Oldenburg, D.W. 1994. Applied Geophysical Inversion. Geophysical journal international. 116. Page 5-11. Griffths, D.H, and Barker, R.D. 2003. Two Dimensional Resistivity Imaging and Modeling in Areas of Complex Geologi. Journal of Applied Geophysich. Vol.29: p.211-226. Hochstein, M. P. 1982. Introduction to Geothermal Prospecting. Geothermal Institut. University of Auckland. Holmes, S. 2000.RMS error diakses pada 19 mei 2016 pukul 10: 11 WIB dari situs http://statweb.stanford.edu/~susan/courses/s60/split/node60.html Indriana, R. D., dan Herwono, D. 2006. Uji Nilai Tahanan Jenis Polutan Air Laut dengan Metode Ohmik dan Geolistrik Tahanan Jenis Skala Laboraturium. Jurnal. Berkala Fisika. Vol.9 No.3: hal.145-149. Kasbani. 2009. Tipe Sistem Panas Bumi Di Indonesia Dan Estimasi Potensi Energinya. Jurnal PMG-Badan Geologi.



33



Koefoed, O. 1979. Geosounding Principles : Resistivity Sounding Measurement. Elsevier Journal. Kuswanto,A., dan Sudinda, T.W. 2001. Penerapan Metoda Resistivity Dan Persamaan Archie Untuk Kajian Potensi Akuifer Di Pulau Natuna.Jurnal Teknologi Lingkungan. Vol 2(3): hal 214-254. Lawless, J.V., White, P.J., and Bogie, I. 1995. Tectonic Features Of Sumatra And New Zealand In Relation To Active And Fossil Hidrotermal Systems: A Comparison. Proceedings International Congress On Earth Science, Exploration And Mining Around Pacifi C Rim. AIMM. p.311-1316. Loke, M. H. 2004. RES2DINV vers. 3.54 for windows 98/Me/2000/XP. Penang. Malaysia Loke, M. H., and Dahlin, T. 2002. A Comparation Of The Gaus-Newton And Quasi- Newton Method In Resistivity Imaging. Journal Of Applied Geophyisics. Vol 49. Page 149-162 Loke, M. H. 2000. Electrical imaging survey For Enviromental and engineering studies: A Practical Guide to 2-D surveys. Paper. Page: 3-15. Loke, M,H., dan Barker, R.D. 1996. Practical Technique for 3D Resistivity Survey and Data Inversion Geophysical Prospecing. Jurnal. No.44 : 499523. Lowrie, W. 2007. Fundamentals of Geophysics, Second Edition: Cambridge University Press, Cambridge. Mulyaningsih, E., Khumaedi., Supriyadi. 2014. Aplikasi Metode Geolistrik Untuk Mendeteksi Bunker Kuno Di RSUP Dr. Kariadi Semarang. Unnes Physics Journal. ISSN 2252- 6978. Nostrand. 1996. Interpretation Of Resistivity Data. Geological Surver. Washington. Pemerintah Kota Sabang. 2009. Rencana Tata Ruang Wilayah Kota Sabang Tahun 2009- 2029. Banda Aceh. Prijanto, F. 1992. Hydrothermal Mineral Deposit Principle and Fundamental Cincepts For The Exploration Geologist. Spring-Verlag. New York. Reynolds, J. M. 1997. An Introdoction to Applied and Enviromental Geophysics. John Geophysics sin Hidrogeological and Wiley and Sons Ltd, New York. Sumintadireja, P., Kasbani., Suhanto, E. 2010. Jaboi geothermal field boundary , nanggroe aceh darussalam, based on geology and geophysics exploration data. jurnal geoaplika. vol 5 no. 1:11-15.



34



Supriyanto. 2007. Analisis data geofisika edisi I. Universitas Indonesia. Depok Suparno, S. 2009. Energi Panas Bumi. Buku. Univeritas Indonesia. Jakarta Telford ,W. M., Geldart, L. P., Sheriff, L P. 1990. Applied Geophysics-Second Edition. Cambridge and Hall, New York. Todd, D. K. 1980. Groundwater Hydology- Second Edition. Jhon Willey and Sons inc, New York. Widodo, S., dan Suhanto, E. 2005. Penyelidikan Head On di Daerah Panas Bumi Jaboi Wilayah Kota Sabang - Provinsi Nangroe Aceh Darussalam. Subdit Panas Bumi - Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral Badan Geologi.



35



LAMPIRAN 1 HASIL PEMODELAN PENAMPANG MENGGUNAKAN SOTFWARE RE2DINV



BAWAH



PERMUKAAN



36



LAMPIRAN 2 FOTO-FOTO KEGIATAN PENELITIAN



Tim Survei Lapangan Panas Bumi Gunung Jaboi – Sabang



Peralatan yang digunakan saat pengukuran atau akuisisi data di lapangan



Lintasan Pengukuran dan proses pengambilan data menggunakan alat ARES



37



Manifestasi yang terdapat di Gunung Jaboi



38



BIODATA



1. Nama



: Meila Puspita



2. Tempat & Tanggal lahir



: Takengon, 16 Mei 1995



3. Alamat



: Desa Paya Tumpi, Kecamatan Kebayakan, Kabupaten Aceh Tengah Darussalam



4. Nama ayah



: Tammat



5. Pekerjaan Ayah



: PNS



6. Nama Ibu



: Sarita Ningsih, Amd.Keb, S.ST



7. Pekerjaan Ibu



: PNS



8. Alamat orang tua



: Desa Paya Tumpi, Kecamatan Kebayakan, Kabupaten Aceh Tengah Darussalam



9. Riwayat pendidikan Jenjang



Nama Sekolah



Bidang Studi



Tempat



Tahun Ijazah



SD



SDN 8 Lut Tawar



-



Takengon



2006



SMP



SMPN 1 Takengon



-



Takengon



2009



SMA



SMAN 4 Takengon



IPA



Takengon



2012



10. Karya Tulis No.



Judul



Tahun



Penerbit



1.



Penyelidikan Struktur Pondasi Jembatan Lamnyong Menggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi Wenner-Schlumberger Mengukur Kekuatan Struktur Bawah Permukaan Area Landfill Dengan Menggunakan Metode Geolistrik Tahanan Jenis Di TPA Blang Bintang, Aceh Besar Survey Metode Geolistrik Resistivitas Untuk Analisa Penyebaran Intrusi Air Laut Dalam Sistem Air Tanah Di Hutan Kota Bni, Banda Aceh Identifikasi Bidang Gelincing Menggunakan Metode Geolistrik Di Kawasan Jalan Lintas Takengon-



2014



DIKTI



2014



DIKTI



2014



DIKTI



2015



DIKTI



2.



3.



4.



39



5.



Benermeriah Aceh Tengah Penyelidikan Kualitas Tanah Untuk Pertanian Di Desa Teureubeh, Kota Jantho Aceh Besar Menggunakan Metode Conductivity Meter Depth (CMD)



2015



DIKTI



Banda Aceh, Mei 2016



Meila Puspita NIM. 1204107010043



40