Arti Geofisika Beserta Metode Nya - Hallo sahabat Geofisika, Pada Artikel yang anda baca kali ini dengan judul Arti Geofisika Beserta Metode Nya, kami telah mempersiapkan artikel ini dengan baik untuk anda baca dan ambil informasi didalamnya. mudah-mudahan isi postingan Artikel Geofisika, yang kami tulis ini dapat anda pahami. baiklah, selamat membaca.

Judul : Arti Geofisika Beserta Metode Nya
link : Arti Geofisika Beserta Metode Nya

Arti Geofisika Beserta Metode Nya

GEOFISIKA

Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.

Bumi sebagai tempat tinggal manusia secara alami menyediakan sumber daya alam yang berlimpah. Kekayaan sumber daya alam Indonesia sangat melimpah, sehingga kita sebagai generasi penerus bangsa harus berupaya untuk dapat memanfaatkan sumber daya yang ada tersebut untuk kesejahteraan bangsa. Keterbatasan ilmu untuk mengolah sumberdaya alam tersebut memang menjadi kendala bagi kita untukmelakukan eksplorasi terhadap kekayaan alam yang kita miliki tersebut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau metode untuk memperoleh informasi tersebut adalah dengan menggunakan metode survei geofisika. Survei geofisika yang sering dilakukan selama ini antara lain

1.  Metode Geolistrik

2.  Metode Seismik

3.  Metode GPR

4.  Metode Gravity

5.  Metode Magnetik

1. Metode Geolistrik (metode resistivity/tahanan jenis)

Metoda ini 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.

Dalam metoda geolistrik terdapat beberapa spesifikasi  yaitu :

a. Self potensial (SP) –> Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang terdapat di alam.

b. Induced potential (IP) –> Metode ini memanfaatkan potensial listrik yang kita induksikan sendiri kedalam tanah.

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 ρ_app(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 :

1. Metoda Wenner
2. Metoda Gradien
3. Metoda Schlumberger
4. Metoda Dipole-dipole
5. Metoda Pole-dipole

Teknik akusisi data resistivity :

- Peralatan yang dibutuhkan :

1. Sepasang elektroda arus dan elektroda potensial

2. Accu (biasanya 12 v, 1 A)

3. Peralatan elektronik pengukuran (spt: Mc-Ohm, Phoenix Technology, Abem Terrameter dll)

- Tennik Pengukuran :

1. Sounding : untuk informasi bawah permukaan secara vertikal (model bumi berlapis)

2. Profilling : untuk informasi bawah permukaan secara mendatar (variasi lateral)

3. Offset Sounding : untuk informasi bawah permukaan profil sounding yang kontinyu secara lateral

- Tahapan akusisi :

1. Tentukan konfigurasi elektroda yang ingin dipakai

2. Pasang elektroda sesuai dengan konfigurasi yang dipilih

3. Ukur besar resistivity semunya

4. Catat hal-hal penting : posisi dan elevasi elektroda, arus dan potensial yang digunakan tiap pengukuran, resistivity semu yang didapat di alat, kondisi geologi dilapangan secara umum

5. Plot pada kurva bi-log antara jarak AB/2 vs resistivity semu yang didapat

Setiap metode mempunyai Keunggulan dan Kekurangan , keunggulan dan kekurangan metode geolistrik adalah sebagai berikut

Tabel Kelebihan dan Kekurangan Metode Geolistrik dengan Metode Geofisika lainya 

Kelebihan	Kekurangan
Harga peralatan murah	Tidak efektif untuk pemakaian di kawasan karst
Biaya survei relatif murah	Untuk mendeteksi air tidak bisa diketahui berapa jumlah volume pasti air tersebut
Peralatan relatif kecil dan ringan	Tidak bisa membedakan air mengalir dan yang statis
Waktu yang dibutuhkan relatif cepat, bisa mendapatkan 4 titik dalam sehari	Tidak bisa menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bum

2. Metode Seismik 

Metode seismik merupakan salah satu bagian dari seismologi eksplorasi yang dikelompokkan dalam metode geofisika aktif, dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan ‘sumber’ seismik (palu, ledakan,dll). Setelah usikan diberikan, terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk lapisan/struktur di dalam tanah.

Eksperimen seismik aktif pertama kali dilakukan padatahun 1845 oleh Robert Mallet, yang oleh kebanyakan orang dikenal sebagai bapak seismologi instrumentasi. Mallet mengukur waktu transmisi gelombang seismik,yang dikenal sebagai gelombang permukaan, yang dibangkitkan oleh sebuah ledakan. Mallet meletakkan sebuah wadah kecil berisi merkuri pada beberapa jarak dari sumber ledakan dan mencatat waktu yang diperlukan oleh merkuri untuk be-riak. Pada tahun 1909, Andrija Mohorovicic menggunakan waktu jalar dari sumber gempa bumi untuk eksperimennya dan menemukan keberadaan bidang batas antara mantel dan kerak bumi yang sekarang disebut sebagai Moho.

Hukum Fisika Gelombang Seismik

Gelombang seismik mempunyai kelakuan yang sama dengan kelakuan gelombang cahaya, sehingga hukum-hukum yang berlaku untuk gelombang cahaya berlaku juga untuk gelombang seismik. Hukum-hukum tersebut antara lain:

1. Huygens mengatakan bahwa gelombang menyebar dari sebuah titik sumber gelombang ke segala arah dengan bentuk bola.
2. Hukum snellius menyatakan bahwa bila suatu gelombang jatuh diatas bidang batas dua medium yang mempunyai perbedaan densitas, maka gelombang tersebut akan dibiaskan jika sudut datang gelombang lebih kecil atau sama dengan sudut kritisnya. Gelombang akan dipantulkan jika sudut datangnya lebih besar dari sudut kritisnya. Gelombang datang, gelombang bias, gelombang pantul terletak pada suatu bidang datar.

Di dalam eksplorasi seismik dikenal 2 macam metode, yaitu:

A. Metode seismik bias (refraksi)

Seismik refraksi dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada tanah/batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah gangguan pertama (first break) diabaikan,sehingga sebenarnya hanya data first break saja yang dibutuhkan. Parameter jarak (offset) dan waktu jalar dihubungkan oleh cepat rambat gelombang dalam medium. Kecepatan tersebut dikontrol oleh sekelompok konstanta fisis yang ada di dalam material dan dikenal sebagaiparameter elastisitas batuan.

B. Metode seismik pantul (refleksi)

Sedangkan dalam seismik refleksi, analisis dikonsentrasikan pada energi yang diterima setelah getaran awal diterapkan. Secara umum, sinyal yang dicari adalah gelombang-gelombang yang terpantulkan dari semua interface antar lapisan di bawah permukaan. Analisis yang dipergunakan dapat disamakan dengan ‘echo sounding’ pada teknologi bawah air, kapal, dan sistem radar. Informasi tentang medium juga dapat diekstrak dari bentuk dan amplitudo gelombang refleksi yang direkam.Struktur bawah permukaan dapat cukup kompleks, tetapi analisis yang dilakukan masih sama dengan seismik refraksi, yaitu analisis berdasar kontras parameter elastisitas medium.

Tabel Kelebihan dan Kekurangan Metode Seismik dengan Metode Geofisika lainya

Kelebihan	Kekurangan
Dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik.	Banyaknya data yang dikumpulkan dalam sebuah survei akan sangat besar jika diinginkan data yang baik
Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di bawah permukaan	Perolehan data sangat mahal baik akuisisi dan logistik dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.
Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan.	Reduksi dan prosesing membutuhkan banyak waktu, membutuhkan komputer mahal dan ahli-ahli yang banyak.
Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik.	Peralatan yang diperlukan dalam akuisisi umumnya lebih mahal dari metode geofisika lainnya.
Memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap keberadaan hidrokarbon	Deteksi langsung terhadap kontaminan, misalnya pembuangan limbah, tidak dapat dilakukan.

Perbandingan Seismik Refraksi – Seismik Refleksi

Metode Seismik Refraksi (Bias)	Metode Seismik Refleksi (Pantul)
Keunggulan	Kelemahan
Pengamatan refraksi membutuhkan lokasi sumber dan penerima yang kecil, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya	Karena lokasi sumber dan penerima yang cukup lebar untuk memberikan citra bawah permukaan yang lebih baik, maka biaya akuisisi menjadi lebih mahal.
Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan kecuali proses filtering untuk memperkuat sinyal first berak yang dibaca.	Prosesing seismik refleksi memerluakn komputer yang lebih mahal, dan sistem data base yang jauh lebih handal.
Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil, maka pengembangan model untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan seperti metode geofisika lainnya	Karena banyaknya data yang direkam, pengetahuan terhadap database harus kuat, diperlukan juga beberapa asumsi tentang model yang kompleks dan interpretasi membutuhkan personal yang cukup ahli.
Kelemahan	Keunggulan
Dalam pengukuran yang regional , Seismik refraksi membutuhkan offset yang lebih lebar.	Pengukuran seismik pantul menggunakan offset yang lebih kecil
Seismik bias hanya bekerja jika kecepatan gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman.	Seismik pantul dapat bekerja bagaimanapun perubahan kecepatan sebagai fungsi kedalaman
Seismik bias biasanya diinterpretasikan dalam bentuk lapisan-lapisan. Masing-masing lapisan memiliki dip dan topografi	Seismik pantul lebih mampu melihat struktur yang lebih kompleks
Seismik bias hanya menggunakan waktu tiba sebagai fungsi jarak (offset)	Seismik pantul merekan dan menggunakan semua medan gelombang yang terekam.
Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan waktu jalar teramati.	Bawah permukaan dapat tergambar secara langsung dari data terukur

C. Metode GPR (Ground Penetrating Radar)

Metode ground penetrating radar atau georadar merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari kondisi bawah permukaan berdasarkan sifat elektromagnetik dengan menggunakan gelombang radio dengan frekuensi antara 1-1000 MHz. Georadar menggunakan gelombang elektromagnet dan memanfaatkan sifat radiasinya yang memperlihatkan refleksi seperti pada metode seismik refleksi.

Pengukuran dengan menggunakan GPR ini merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda benda kecil yang berada di dekat permukaan bumi (0,1-3 meter) dengan resolusi yang tinggi yang artinya konstanta dielektriknya menjadi rendah.

Ada tiga jenis pengukuran yaitu refleksi, velocity sounding, dan transiluminasi. Pengukuran refleksi biasa disebut Continuous Reflection Profiling (CRP). Pengukuran velocity Sounding disebut Common Mid Point (CMP) untuk mementukan kecepatan versus kedalaman, dan transiluminasi disebut juga GPR Tomografi.

Teori Dasar

GPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antena transmitter dan receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu. Mode konfigurasi antena transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatik yaitu bila transmitter dan receiver digabung dalam satu antena. sedangkan moded bistatik bila kedua antena memiliki jarak pemisah.

Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karaketristik antena tersebut (10 MHz – 4 GHz). Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mancapi 32-512 scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor (real-time) sebagai fungsi waktu two-way traveltime, yaitu waktu yang dibutuhkan gelombang EM menjalar dari transmitter, target dan  ke receiver. Tampilan ini disebut radargram.

Fenomena elektromagnetik dapat dijelaskan dengan persamaan Maxwell. Persamaan ini terdiri dari 4 persamaan medan dan untuk tiap-tiap persamaan merupakan hubungan antara medan dengan distribusi sumber yang bersangkutan.

Persamaan yang menghubungkan sifat fisik medium dengan medan yang timbul pada medium tersebut dapat dinyatakan dengan :

Keterangan :

H = intensitas medan magnet (ampere/m)

D = perpindahan listrik (coulomb/m²)

? = permitivitas listrik (farad/m)

σ = konduktivitas (1/ohm-m)

Untuk menyederhanakan masalah, sifat fisik medium diasumsikan tidak bervariasi terhadap waktu dan posisi (homogen isotropi). Maka persamaan Maxwell dapat ditulis sebagai berikut :

Persamaan Maxwel ini adalah landasan berpikir dari perambatan gelombang elektromagnet. Pada material dielektrik murni suseptibilitas magnetik (μ) dan permitivitas listrik (?) adalah konstan dan tidak terdapat atenuasi dalam perambatan gelombang. Tidak sama halnya jika berhadapan dengan material dielektrik yang ada.

Sifat-sifat dari material bumi bergantung dari komposisi dan kandungan air material tersebut. Keduanya ini mempengaruhi cepat rambat perambatan gelombang dan atenuasi gelombang elektromagnet.

Keberhasilan dari metoda GPR bergantung pada variasi bawah permukaan yang dapat menyebabkan gelombang tertransmisikan. Perbandingan energi yang direfleksikan disebut koefisien refleksi (R) yang ditentukan oleh perbedaan cepat rambat gelombang elektromagnet dan lebih mendasar lagi adalah perbedaan dari konstanta dielektrik relatif dari media yang berdekatan. Hal ini dapat terlihat pada persamaan berikut :

Keterangan :

V₁ = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 1

V₂ = cepat rambat geombang elektromagnet pada lapisan 2 , dan V₁ < V₂

?₁ dan ?₂ = konstanta dielektrik relatif lapisan 1 dan lapisan 2

Dalam semua kasus, besarnya R terletak antara -1 dan 1. bagian dari energi yang ditransmisikan sama dengan 1-R. Persamaan diatas daplikasikan untuk keadaan normal pada permukaan bidang datar. Dengan asumsi tidak ada sinyal yang hilang sehubungan dengan amplitudo sinyal.

Jejak yang terdapat pada rekaman georadar merupakan konvolusi dari koefisien refleksi dan impulse georadar ditunjukkan oleh persamaan :

Keterangan :

r(t)  = koefisien refleksi

A(t) = amplitudo rekaman georadar

F(t) = impulse radar

n(t) = noise radar

Besar amplitudo rekaman georadar r(t) akan tampak pada penampang rekaman georadar berupa variasi warna. Refleksi atau transmisi di sekitar batas lapisan menyebabkan energi hilang. Jika kemudian ditemukan benda yang memiliki dimensi yang sama dengan panjang gelombang dari sinyal gelombang elektromagnet maka benda ini menyebabkan penyebaran energi secara acak. Absorbsi ( mengubah energi elektromagnet menjadi energi panas ) dapat menyebabkan energi hilang. Penyebab yang paling utama hilangnya energi karena atenuasi fungsi kompleks dari sifat lstrik dan dielektrika media yang dilalui sinyal radar. Atenuasi (α) tergantung dari konduktifitas (σ), peermeabilitas magnetik (μ), dan permitivity (?) dari media yang dilalui oleh sinyal dan frekuensi dari sinyal itu sendir (2πf). Sifat bulk dari material ditentukan oleh sifat fisik dari unsur pokok yang ada dan komposisinya.

Tabel Kelebihan dan Kekurangan Metode GPR dengan Metode Geofisika lainya 

Kelebihan	Kekurangan
Biaya operasional lebih murah	tidak bisa melakukan penetrasi / deteksi sedalam gelombang bunyi.
resolusi yang sangat tinggi karena menggunakan frekuensi tinggi (broadbandatau wideband)	Kemampuan radar hanya puluhan meter (kurang lebi 100 meter)
Pengoperasian yang cukup mudah	Antena GPR umum hanya untuk durasi pulsa tertentu
merupakan metoda non destructivesehingga aman digunakan.

D. Metode Gravity

Metode Gravity adalah salah satu metode eksplorasi dalam geofisika, yang memenfaatkan sifat daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface.

Adapun tahapan dari metode ini yaitu :

1. Pengambilan data dari lapangan

Pengambilan data dilapangan dapat menggunakan alat gravimeter, (contoh kasus : LaCoste & Romberg Model G-525). pada alat ini terdapat 3 komponen besar (gravimeter, dudukan cembung dan power supply -accu-),

Tahapan menggunakan alat ini yaitu dudukan cembung di posisikan pada titik pengukuran, taruh gravimeter diatasnya, sentring kestabilan alat terhadap permukaan, buka kunci bandul, baca perhitungan alat, catat datanya, tutup kunci bandul dan selesai.

E. Metode Magnetik

Survey magnetik merupakan metoda eksplorasi geofisika yang mengukur medan magnet bumi di setiap titik yang ada di muka bumi. Penggunaan metode magnetik berdasarkan pada adanya anomali medan magnetik bumi yang diakibatkan oleh adanya perbedaan sifat kemagnetan dari berbagai macam batuan. Dalam kegiatan eksplorasi, survei magnetik dapat dilakukan di darat, laut maupun udara.

Demikianlah Artikel Arti Geofisika Beserta Metode Nya

Sekianlah artikel Arti Geofisika Beserta Metode Nya kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.

Anda sekarang membaca artikel Arti Geofisika Beserta Metode Nya dengan alamat link https://geofisikafmipa.blogspot.com/2016/10/arti-geofisika-beserta-metode-nya.html

Tweet