Metode Geolistrik

Metode geolistrik merupakan metode dalam geofisika dan bersifat aktif karena menggunakan aliran listrik guna mendapatkan data resistivity batuan yang terdapat dalam permukaan bumi. Karena resistivity dalam batuan di bawah permukaan berbeda-beda maka dari itu akan didapatkan interpretasi geolistrik pada suatu penampang yang didapatkan menggunakan aplikasi komputer sehingga memudahkan geofisikiawan/wati menganalisa batuan atau perlapisan apa yang ada di bawah permukaan tersebut

Berdasarkan asal sumber arus listrik yang digunakan, metode resistivitas dapat dikelompokan kedalam dua kelompok yaitu (Prasetiawati, 2004):

1. Metode pasif

Metode ini menggunakan arus listrik alami yang terjadi di dalam tanah (batuan) yang timbul akibat adanya aktivitas elektrokimia dan elektromekanik dalam materi-materi penyusun batuan. Metode yang termasuk dalam kelompok ini diantaranya Potensial Diri/Self Potensial (SP) dan Magneto Teluric (MT).

2. Metode aktif

Yaitu bila arus listrik yang diinjeksikan (dialirkan) didalam batuan, kemudian efek potensial yang ditimbulkan arus buatan tersebut diukur di permukaan. Metode yang termasuk kedalam kelompok ini diantaranya metode resistivity dan Induced Polarization (IP).Teori utama dalam metoda resistivity sesuai dengan hokum Ohm yaitu arus yang mengalir (I) pada suatu medium sebanding dengan voltage (V) yang terukur dan berbanding terbalik dengan resistansi (R) médium, atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

V = I.R

Dimana R (Resistansi) sebanding dengan panjang medium yang dialiri (x), dan berbanding terbalik dengan luas bidang (A), yang sesuai dengan rumus :

R = x/A

Untuk mendapatkan pengukuran resistivity yang menghasilkan harga resistivitas semu ρapp (apparent resistivity) dirumuskan oleh :

ρ app = K array . V / I

Dalam pelaksanaan survey dikenal beberapa metoda pengambilan data sesuai dengan peletakan eloktroda yang dilakukan. Hal ini berpengaruh terhadap faktor geometri peneletian resistivity yang kita lakukan. Adapun aturan/metoda tersebut antara lain :

· Konfigurasi Wenner, pada konfigurasi ini jarak antara keempat elektroda sama yaitu a dengan dipole potensial P1P2 berada di tengah-tengah antara C1 dan C2.


· Konfigurasi Schlumberger, pada konfigurasi ini sering digunakan penamaan yang berbeda yaitu A dan B sebagai C1 dan C2, M dan N sebagai P1 dan P2. Konfigurasi ini dimaksudkan untuk mengukur gradient potensial sehingga jarak antar elektroda yang membentuk dipole potensial MN dibuat sangat kecil dan berada di tengah-tengah antara A dan B.

· Konfigurasi Double dipole, pada konfigurasi ini elektroda arus dan elektroda potensial masing-masing membentuk dipole yang disebut sebagai dipole arus C1C2 dan dipole potensial P1P2 dengan jarak a.

· Konfigurasi Pole Dipole, yaitu sumber arus tunggal tetapi pengukuran beda potensial dilakukan pada elektroda P1 dan P2 yang membentuk dipole (saling berdekatan) dengan jarak a. Konfigurasi Pole-Pole, yaitu merupakan konfigurasi elektroda elementer dimana terdapat satu titik sumber arus dan satu titik ukur potensial. Untuk itu salah satu elektroda arus C2 dan elektroda potensial P2 ditempatkan di tempat yang cukup jauh relatif terhadap C1 dan P1 sehingga pengaruhnya dapat diabaikan.

Gambar 2.1 Konfigurasi Elektroda

Umumnya, Metode geolistrik tahanan jenis/resistivitas lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, karena jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 300 m atau 450 m. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal.

Prinsip kerja geolistrik

Asumsikan bumi homogen, yang memiliki resistivitas yang seragam (ρ). Misalkan kemudian diinjeksikan arus +I pada titik C1 , yang akan mengalir secara radial setengah bola di dalam bumi. Sehingga equipotensial di belahan tadi akan dipusatkan di titik C1 perhatikan gambar berikut :

Potensial diantara belahan bumi adalah

Dimana integrasi diberikan potensial V pada jarak r dari sumber arus +I

Bernilai tetap, pada integrasi bernilai nol ketika V=0 pada r=~.


Jika ada dua elektroda arus dipermukaan sumber +I di titik C1 dan –I dititik C2 (gambar 1.2) memungkinkan jumlah distribusi potensial dari kombinasi sumber masukan ditemukan disetiap tempat.


Potensial titik P1 diberikan :

Suatu rencana penelitian pada permukaan bumi ditunjukkan oleh empat buah elektroda

Potensial dititik P2 diberikan:

Potensial diantara P1 dan P2 kemudian menjadi:

Sehingga diperoleh resistivitas rho meter (Ώm) ditulis:

Dengan

Dimana K adalah faktor geometri yang bergantung pada susunan empat elektroda. Secara umum resistivitimeter memberikan nilai resistivitas dengan, R=V/I, sehingga nilai apparent resistivity dihitung dengan

ρa = K . R

Nilai resistivitas yang dihitung belum merupakan nilai resistivitas bawah permukaan sesungguhnya tetapi nilai semu yang merupakan nilai resistivitas permukaan homogen yang memberikan nilai resistivitas yang seragam untuk susunan elektroda yang sama. Hubungan antara resistivitas semu dan resistivitas sesungguhnya ini sangat rumit. Untuk menentukan resistivitas bawah permukaan yang sesungguhnya, digunakan program komputer untuk menghitung inversi nilai resistivitas semu yang terukur.

Kelebihan dan kekurangan

TABEL 1. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN TIAP KONFIGURASI GEOLISTRIK HASIL PENGAMATAN.

Konfigurasi	Kelebihan	Kekurangan
Wenner	§ Teknis lapangan mudah § Pengolahan data mudah § Sensitif pada perubahan lateral	§ Harus dilakukan pada dataran yang  luas § Tahapan  intepretasi  perlu memperhatikan  kondisi  lokal  daerah pengukuran
Schlumberger	§ Teknis lapangan mudah § Pengolahan data mudah § Baik untuk studi regional	§ Harus dilakukan pada dataran yang luas § Kurang sensitif pada perubahan lateral
Bristow (studi gua)	§ Tidak harus dilakukan pada dataran § Akurat pada posisi rongga/gua § Dapat mengestimasi dimensi rongga	§ Teknis pengukuran tidak praktis § Noise pengukuran besar § Sukar mengetahui anomali dalam gua
Mise ala masse	§ Tidak harus dilakukan pada dataran § Akurat pada estimasi pengukuran lateral	§ Teknis pengukuran sulit § Dimensi anomali sulit diestimasi

Penggunaan metode geolistrik yang dapat digunakan pada keseluruhan tipologi akifer yang ada adalah electricl logging. Penggunaan metode ini dilakukan pasca pemboran dan sangat membantu dalam penentuan konstruksi sumur bor dan pembuatan model hidrodinamika airtanah. Penggunaan metode dan konfigurasi geolistrik yang ideal pada tiap tipologi sistem akifer airtanah dapat disintesakan sebagai berikut :

TABEL 2. PENGGUNAAN METODE DAN KONFIGURASI GEOLISTRIK YANG IDEAL

JENIS METODE	ELECTRICAL LOGGING		TAHANAN JENIS (RESISTIVITY)
DATARAN OANTAI	X	X	X *	X	-	-
DATARAN SUNGAI	X	X	(X)	(X)	-	-
DATARAN ANTAR PEGUNUNGAN	X	X	X	X	-	-
DAERAH GUNUNG API	X	X	X	(X)	O	X
PEGUNUNGAN KARBONAT/KARST	X	X	-	-	O	X
PEGUNUNGAN TERSIER DAN LIPATAN	X	X	(X)	-	-	X
ENDAPAN GLASIAL	T	T	T	T	T	T

KETERANGAN X = Metode yang ideal digunakan (X) = Dapat digunakan apabila kondisi lapangan memungkinkan X * = Dapat juga digunakan untuk kasus intrusi air laut

- = Tidak disarankan O = Digunakan untuk kasus identifikasi mata air/ sungai bawah tanah T = Belum dilakukan penelitian.

Aplikasi metode geolistrik

Penggunaan geolistrik saat ini sudah sangat berkembang penggunaannya baik dalam eksplorasi air hingga minyak dan gas bumi. Metode geolistrik merupakan metode geofisika yang menggunakan medan potensial listrik bawah permukaan sebagai objek pengamatan utamanya. Kontras resistivity yang ada pada batuan akan mengubah potensial listrik bawah permukaan tersebut sehingga bisa kita dapatkan suatu bentuk anomali dari daerah yang kita amati.

Aplikasi Geolistrik untuk eksplorasi hidrologi
Penyelidikan geolistrik menyangkut pendeteksian besarnya medan potensial, medan elektromagnet dan arus listrik yang mengalir di dalam bumi baik secara alamiah (metoda pasif) maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi (metoda aktif) dari permukaan. Ada beberapa cara yang digunakan antara lain:


· Resistivitas (Tahanan Jenis)


· Self Potensial (Potensial Diri)


· Induced Polarization (IP)


· Very Low Frequency (VLF)


· Magnetotelluric


· Arus Telluric (AT)


· Elektromagnetik, dan lain-lain.

Aplikasi Geolistrik dalam eksplorasi Hidrogeologi digunakan untuk mengidentifikasi muka air tanah, akuifer, intrusi air asin dan lain-lain.

Pada eksplorasi Hidrogeologi adanya variasi nilai aliran listrik digunakan untuk membedakan lapisan berdasarkan Variasi kedalaman dari lapisan akifer yang berbeda (multi akifer), Perubahan horisontal dari lapisan akifer (menebal/menipisnya suatu lapisan akifer), Ketidakmenerusan akifer akibat perbedaan kondisi geologi setempat (intrusi, patahan, lensa), Ketebalan dari lapisan akifer dan lapisan impermeabel, Nilai porositas dan permeabilitas suatu lapisan, Derajat salinitas dari airtanah (kandungan garam dari airtanah)

Metode yang umum digunakan di Indonesia adalah electrical logging dan metode tahanan jenis (resistivity), sedangkan metode geolistrik lainnya, seperti metodepengukuran resistivity 2D dan 3D, VLF (Very Low Frequency), Georadar, IP (Induced Polarization) dan magnetotelurik belum terlalu berkembang dan lebih sering digunakan untuk suatu studi khusus, sebagai contoh studi intrusi airlaut.

Aplikasi Geolistrik untuk menentukan zona intrusi laut (kab: Semarang)

Interpretasi mengenai penyebaran air asin untuk mengetahui zona intrusi air laut ini dilakukan pada kecamatan Genuk Kota Semarang dengan metode tahanan jenis menggunakan konfigurasi elektroda schlumberger.


Akuisisi data lapangan diolah dengan menggunakan program Ipi2win yang hasilnya digunakan untuk menggambarkan penampang tahanan jenis daerah penelitian. Penampang tahanan jenis dikombinasikan dengan sebaran keasinan air tanah dari pendekatan nilai daya hantar listrik untuk menentukan zonasi intrusi air laut di daerah penelitian.

Metode penelitian yang digunakan

1. Survey awal

Pencarian data dilakukan pada sumur-sumur penduduk berdasarkan nilaii hantaran listrik sehingga dapat diketahui batas-batas dari zona air tawar dan air asin

2. Pengambilan data

Menempatkan elektroda-elektroda arus dan tegangan dengan konfigurasi schlumberger untuk sebaran keasinan air tanah dilakukan observasi nilai daya hantaran listrik pada sumur gali di daerah penelitian.

3. Pemodelan data pengukuran

· Penampang tahanan jenis

Dari hasil Ip2win diperoleh harga tahanan jenis sesungguhnya dari tiap kedalaman, penampang geolistrik dibuat berupa sayatan penampang pagar, setiap titik sounding dalam satu lintasan digambar dalam satu garis lurus, kemudian diplotkan harga tahanan jenis tiap-tiap kedalaman, interval harga tahanan jenis tertentu dihubungkan, penampang ditasirkan, analisis data dengan melihat penampang tahanan jenis dari masing-masing pengukuran dan dibandingkan dengan harga normal tahanan jenis batuan

· Kontur daya tahan listrik

Menentukan posisi vertikal dan horizontal tiap titik-titik daya hantar listrik, lalu memasukkan data ke dalam software surfer

4. Hasil dan pembahasan

Didapatkan hasil berupa penampang melintang isoresistivitas, sebarang zona air tanah yang asin, dan peta zona intrusi air laut.

Aplikasi metode geolistrik untuk analisa pencemaran air tanah

Salah satu metode yang banyak dipakai dalam studi pencemaran tanah adalah metode geolistrik. Metode ini melibatkan pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi secara alamiah maupun akibat injeksi arus. Salah satu jenis metode geolistrik yaitu geolistrik tahanan jenis atau yang sering disebut metode resistivity (Soininen, 1985).

Metode penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen di lapangan yaitu di TPA Muara Fajar dengan menggunakan metode geolistrik aturan Schlumberger. Metode geolistrik yang digunakan dalam penelitian ini adalah susunan elektroda schlumberger dilakukan di lapangan dimana data yang diperoleh merupakan hasil pengukuran langsung di lapangan. Pengukuran dilakukan dengan menentukan 5 titik yakni sebelah utara, selatan, barat,timur dan tengah pembuangan sampah. Kelima titik ini akan diketahui daerah mana yang memiliki anomali polutan paling besar dan terkecil yaitu dengan melihat perbedaan nilai resistivitas yang dihasilkan alat geolistrik tersebut dengan nilai resistivitas air bersih yaitu antara 10-100 ohm-m, jadi berdasarkan nilai ini dapat ditentukan titik daerah mana yang anomali polutannya besar atau kecil dan arah pergerakan air lindi

Cara Pengukuran Pengambilan Data Geolistrik Schlumberger
Alat dihubungkan pada elektroda-elektroda yang dipancangkan dengan meletakkan alat resistivitas di tengah-tengah pengaturan elektroda arus dan elektroda potensial seperti pada pengaturan elektroda schlumberger. Susunan elektroda schlumberger dalam pelaksanaan di lapangan adalah dengan mengatur jarak antara masing-masing elektroda, dimana elektroda potensial MN selalu ditempatkan di antara elektroda arus AB demikian seterusnya sampai titik pengukuran pengambilan data pada line A-B berkisar ±90 meter. Spasi elektroda MN 0,5 meter akan dilakukan pengukuran ±90 meter dimulai dari jarak AB 2 meter dengan perpindahan 5 meter, selanjutnya dilakukan pengukuran dengan spasi 1m, 1,5m, 2m, 2,5m, 3m, 3,5m, 4m, 4,5m, 5m, juga dengan perpindahan 5 meter.

Besarnya arus dan tegangan untuk setiap perubahan jarak elektroda arus dan elektroda potensial dicatat untuk berbagai pengukuran. Hasil yang diperoleh diproses dengan komputer menggunakan program res2dinv selanjutnya diinterpretasikan untuk memperoleh arah pergerakan air lindi di sekitar TPA sampah Muara Fajar Rumbai Pekanbaru.

Referensi

Juandi M, 2009, “Analisa pencemaran air tanah berdasarkan metode geolistrik studi kasus tempat pembuangan sampah muara fajar kecamatan Rumbai”, FMIPA Universitas Riau. Indonesia

Nisa Khoirun dkk, 2012, “Aplikasi metode geolistrik tahanan jenis untuk menentukan zona intrusi air laut di kecamatan genuk Semarang, FMIPA UNDIP, Semarang, Indonesia.

Purnomi Heri dkk, 2011, “Aplikasi metode geolistrik kenfigurasi wenner-schlumberger pada survey gerakan tanah di Bajawa”, Pusat vulkanologi dan mitigasi bencana, Bandung, Indonesia.

Yunirwan, 2013, “Metode Geolistrik”,

,http://yunirwangeography.blogspot.com/2013/04/nirwan-geolistrik.html

No name, 2013, “Metode Geolistrik (resistivitas)”;

http://www.echogeo.net/2013/11/metode-geolistrik-resistivitas.html