iiz faizah-fst.pdf
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
1/112
INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI
BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU
MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI
KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si.) pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.
Oleh :
IIZ FAIZAH
NIM: 106097003257
PROGRAM STUDI FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2010
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
2/112
INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI
BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU
MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI
KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH
Skripsi
Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi
untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Sains (S.Si.)
Oleh
IIZ FAIZAH
NIM: 106097003257
Pembimbing I, PembimbingII,
Tati Zera,M.Si. Arif Tjahjono, M.Si
NIP : 19690608 200501 2 002 NIP : 19751107 200701 1 015
Mengetahui,
Ketua Prodi Fisika
Drs. Sutrisno M.Si
NIP : 19590202 198203 1 005
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
3/112
PENGESAHAN UJIAN
Skripsi berjudul INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI
BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU
MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI
KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH telah diujikan dalam sidang
munaqasyah Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta pada
tanggal 30 Juni 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Sains ( S.Si ) pada Program Studi Fisika.
Jakarta, 30 Juni 2010
Sidang Munaqasyah
Penguji I, Penguji II,
Ambran Hartono, M.Si Drs. Sutrisno, M.Si
NIP : 19710408 200212 1 002 NIP : 19590202 198203 1 005
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Ketua Program Studi Fisika,
DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Drs. Sutrisno, M.Si
NIP : 19680117 200112 1 001 NIP : 19590202 198203 1 005
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
4/112
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa :
1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi
salah satu persyaratan memperoleh gelar Strata 1 di UIN Syarif Hidayatullah
Jakarta.
2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya cantumkan
sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3. Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya
atau merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya bersedia
menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Jakarta, Juni 2010
IIZ FAIZAH
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
5/112
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang interpretasi kualitatif medan gravitasiyang bertujuan untuk menghitung nilai anomali residu dengan metode
Pollynomial Fititng di daerah Karangsambung. Dengan menggunakan data yang
diambil dari 97 titik pengamatan di sekitar wilayah Karangsambung yang terletak
antara 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT, diperoleh hasil nilai
tertinggi Anomali bouger = 99.17 mgal dan nilai terendahnya = 89.21 mgal,
kemudian bila Anomali Residu (sisa) dihitung dengan cara mengurangi nilai
Z - Z hitung di setiap titik pengamatan, hasilnya diperoleh nilai tertinggi = 3.195
mgal dan nilai terendah = -3.475 mgal. Nilai anomali residu yang diperoleh dibuat
peta kontur anomali residu untuk selanjutnya diinterpretasikan secara kualitatif
yang diperjelas dengan interval warna.
Kata kunci : Polynomial Fitting , Anomali Bouger , Anomali Residu
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
6/112
ABSTRACT
Research have been done about qualitative interpretation of gravity field
that the aim is counting the value of residual anomaly by polynomial fitting
method at Karangsambung area. With use the result which is taken from
inspection of 97 points in around Karangsambung which is to lie locked up in
7.256 °S – 7.546°S and 109.662°E – 109.676°E, taken from high result bouger
anomaly = 99.17 mgal and lowest result = 89.21 mgal, and then if residual
anomaly counted with subcract Z – Z hitung in every inspection of points and the
high result = 3.195 mgal and lowest result = - 3.475 mgal. The obtained value of
residual anomaly created for qualitative interpreting that obvious with the intervalof colour.
Keywords : Pollynomial Fitting , Bouger Anomaly , Residual Anomaly
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
7/112
Motto : Motto : Motto : Motto :
“ Sesunguhnya Kami menurunkan Kepadamu Alkitab (Alquran)
untuk manusia dengan membawa kebenaran. Siapa yang mendapat
petunjuk maka (petunjuk) itu untuk dirinya sendiri dan siapa yang
sesat maka sesungguhnya dia semata-mata sesat buat (kerugian)
dirinya sendiri, maka kamu sekali-kali bukanlah orang yang
bertanggung jawab terhadap mereka”.
(Qs. Azzumar : 41 )
“Maka nikmat TUhan Yang manakah yang kamu dustakan?”
(Qs. Arrahman : 13)
“ Keberhasilan tanpa kegagalan dan usaha adalah keberuntungan
semata”
Teriring sembah sujud ku persembahkan skrispsi ini
Sebagai tanda bukti dan cintaku
Terhadap Emak dan Apa , Ibu , Mama dan Papa
Fia , Umi dan Abi Tazkia, Ibu dan Abah Talita, Ntat
dan Aa Alit , Ema, sibungsu Mif SeRta Keponakan Q
(Shofia , Syakira , Tazkia dan Talita), Teh Elah
Dan orang-orang yang selalu mendukung dan
mencintaiku dengan tulus karena Allah SWT., serta
yang selalu membuatku tersenyum dalam suka
maupun duka.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
8/112
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
9/112
iii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmaanirrahiim….
Alhamdulillah, Puji dan Syukur yang tidak terhingga, penulis panjatkan
kehadirat Allah SWT, karena atas berkat Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Dalam penyusunan, penulis tidak luput dari hambatan dan kesulitan. Namun,
berkat bantuan, motivasi dan dukungan dari semua pihak yang terkait dengan
penulis, alhamdulillah, skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibunda tersayang dan Ayahanda tercinta yang selalu mencurahkan kasih
dan sayang, untaian do’a, dukungan moril dan materil, semangat dan
rasa cintanya yang tak terhingga dan begitu mendalam yang selalu
dicurahkan sepanjang masa. Ibu,Kakak-kakak dan adik-adik ku yang
selalu kusayangi (Mama&Papa Fia,Umi&Abi Tazkia, Ibu&Abah Talita,
Ntat & K Tb, Ema, Miftah) dan keponakan tercinta Ratu Sofia
Nursarifah, Ratu Syakira Nursakinah, Ratu Tazkia Nuradiba dan Thalita
Ro’fatul Azizah yang selalu ceria menemaniku dengan segenap
keceriaan canda dan tawa.
2.
Ibu Tati Zera , M.Si selaku Pembimbing I yang telah menyempatkan dan
meluangkan waktunya untuk selalu menularkan ilmunya serta
memberikan dorongan dan bimbingan pada penulis.
3. Bapak Arif Tjahjono , M.Si selaku Pembimbing II yang dengan
kesabaran telah menyempatkan dirinya untuk membimbing penulis
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
10/112
iv
4. Bapak DR.Syopiansyah Jaya Putra , M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
5.
Bapak Drs. Sutrisno, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika
6.
Seluruh staf pengajar Prodi Fisika
7. Ibu Nunung Isnaini makasih atas bantuan dalam pembuatan kontur nya
8. Ka Novi makasih buat ilmu yang telah diberikan.
9. Teman-teman seperjuangan Fisika “06 UIN Jakarta (Geophysics-Team :
Iif, Cindi,Ida, Bahtiar, Agung, Chiko dan Kia ), (Instrument Physics-
Team : Iik, Putri, Shila, Dewi, Agus, Iwe, Dono, Karima), (Material
Physics-Team : Devi, Rinan, Rusman, Ana, Absory) . Makasih ya wat
kebersamaanya selama ini…Mizz U……
10. Rere ” kakek” makasih buat canda,tawa serta motivasinya..
11. Seseorang yang selalu menjadi motivasi dalam hidup ini “Ayyash al
Farhat “..maksih buat semuana…
Bagaimanapun penulis menyadari bahwa dalam karya tulis ini masih
banyak terdapat kekurangan-kekurangan. Akhirnya, hanya kepada Allah SWT
penulis memohon semoga bagi mereka dilimpahkan pahala yang berlipat ganda
atas segala batuan dan di catat sebagai pahala di sisi-Nya.
Jakarta, Juni 2010
Penulis
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
11/112
5
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
12/112
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................ i
ABSTRACT ......................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..... viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... ix
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................... 3
1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................... 4
1.5 Batasan Masalah ........................................................................ 4
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 4
BAB II. LANDASAN TEORI .......................................................................... 6
2.1 Teori Medan Gravitasi ............................................................... 6
2.2 Formula Gaya Gravitasi ............................................................. 10
2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur ............................... 14
2.3.1 Bola ............................................................................... 15
2.3.2 Silinder Horizontal ........................................................ 16
2.3.3 Silinder Vertikal ............................................................ 16
2.3.4 Prisma Siku-siku ............................................................ 17
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
13/112
vi
2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan ................................................ 17
2.4.1 Metoda Sampel .............................................................. 18
2.4.2 Metoda Nettleton Profile. .............................................. 18
2.4.3 Metoda Garis Lurus Parasnis ......................................... 20
2.4.4 Metoda Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan ......... 20
2.5 Reduksi dan Anomali Gravitasi ................................................. 21
2.5.1 Koreksi Apungan ( Drift Correction) ............................ 23
2.5.2 Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction)............. 24
2.5.3 Koreksi Koreksi Lintang ( Latitude Correction) ........... 25
2.5.4 Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction) ................. 26
2.5.5 Koreksi Bouguer ( Bouger Correction) .......................... 27
2.5.6 Koreksi Medan (Terrain Correction) ............................ 28
2.6 Anomali Bouguer ....................................................................... 30
2.7 Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal) .. 31
2.7.1 Metode Grafik ................................................................ 33
2.7.2 Metode Perataan Lokal .................................................. 34
2.7.3 Metode Pollynomial Fitting ........................................... 34
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 37
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................... 37
3.2 Alat dan Software Komputer ..................................................... 38
3.3. Tahapan Pengolahan Data .......................................................... 39
3.4 Metode Penelitian....................................................................... 41
3.5 Tahap Interpretasi Kualitatif ...................................................... 44
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
14/112
vii
3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian ............................................ 45
3.6.1 Lokasi Daerah Penelitian ............................................... 45
3.6.2 Geologi Umum Daerah Penelitian ................................. 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 53
BAB V PENUTUP ........................................................................................... 63
5.1 Kesimpulan ................................................................................ 63
5.2 Saran ........................................................................................... 63
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 64
LAMPIRAN
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
15/112
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gaya Gravitasi .................................................................................. 6
Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi ..................................................................... 12
Gambar 2.3 Titik Amat P dengan Ketinggian h terhadap Geoid ......................... 27
Gambar 2.4 Lempeng Bouger dengan ketebalan h .............................................. 28
Gambar 2.5 Topografi Disekitar titik Amat P mengakibatkan Pengurangan
Medan yang harus dikoreksi ............................................................ 30
Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran ...................................................................... 38
Gambar 3.2 Alur Pengolahan Data Gravitasi....................................................... 40
Gambar 3.3 Peta geologi daerah Karangsambung ............................................... 47
Gambar 4.1 Peta Kontur Topografi dan Posisi titik-titik Pengambilan Data....... 55
Gambar 4.2 Kontur Anomali Bouger Dengan Interval 0.3 mgal ......................... 57
Gambar 4.3 Kontur Anomali Regional Dengan Interval 0.3 mgal ...................... 59
Gambar 4.4 Kontur Anomali Residu (Sisa) Interval 0.5 mgal............................. 60
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
16/112
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Gravitasi Daerah Karangsambung ........................................... 68
Lampiran 2 Peta Geografis Karangsambung ....................................................... 71
Lampiran 3 Peta Geologi Daerah Karangsambung ............................................. 72
Lampiran 4 Peta Anomali Bouger Daerah Karangsambung ............................... 74
Lampiran 5 Menjalankan Software Surfer 8.0 ...................................................... 75
Lampiran 6 Menjalankan Software SPSS 16 ........................................................ 82
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
17/112
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini sangat banyak metode
geofisika terapan yang digunakan untuk mengamati berbagai fenomena yang ada
di bawah permukaan bumi, salah satu dari metode tersebut adalah metode
gravitasi. Metode ini memiliki keunggulan yaitu mampu mengidentifikasi adanya
jebakan mineral di dalam perut bumi melalui perbedaan rapat massa suatu bahan
terhadap lingkungan sekitarnya.
Dalam aplikasinya metode ini banyak digunakan dalam kegiatan
eksplorasi minyak bumi terutama untuk menemukan batuan dasar / bed rock yang
merupakan tempat terjadinya jebakan minyak bumi / oiltrap, disamping ini
metode ini termasuk metode yang cepat dan murah dalam operasi pengambilan
data di lapangan sehingga sangat baik digunakan sebagai metode untuk survey
awal.
Metode gravitasi merupakan metode geofisika yang didasarkan pada
pengukuran variasi medan gravitasi bumi akibat sebaran massa di kerak bumi.
Metode ini merupakan metode yang sangat baik untuk pemetaan struktur bawah
permukaan berdasarkan pada perbedaan massa jenis (ρ ) batuan penyusunnya. Hal
inilah yang akan menyebabkan anomali gravitasi (∆g) di permukaan.
Besaran yang diukur dalam metode ini adalah percepatan gravitasi,
dimana nilai besarannya sangat tergantung dari posisi pengukurannya.Dari
pengukuran percepatan gravitasi tersebut akan diperoleh distribusi percepatan di
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
18/112
2
permukaan dan percepatan gravitasi ini berbanding lurus dengan densitasnya.
Distribusi densitas akan memberikan informasi tentang kontras densitas, yang
selanjutnya dapat digunakan untuk menginterpretasikan kondisi di bawah
permukaan suatu area.
Diantara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam
batuan dengan batuan yang lainnya adalah massa jenis batuannya. Distribusi
massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusun kulit bumi ini akan
memberikan variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi.
Penyebaran lateral dan vertikal dari rapat massa bumi dapat ditentukan
dari data gravitasi melalui suatu sebaran yang disebut Anomali Bouguer. Anomali
tersebut merupakan gambaran kumpulan massa batuan yang dapat diduga sebagai
bentuk struktur atau geometri bawah permukaan, sehingga dapat menggambarkan
cekungan di suatu area. Sedangkan untuk mengetahui penyebaran rapat massa
dalam skala lokal diperlukan data anomali residunya (sisa).
Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada
daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Oleh karenanya sangat
menarik untuk dilakukan penelitian tentang interpretasi anomali residu di daerah
Karangsambung,Kebumen.
1.2 Rumusan Masalah
Salah satu metode gravitasi yang dapat dipergunakan untuk interpretasi
hasil pengolahan data gravitasi adalah dengan menggunakan pemetaan kontur
anomali bouger. Pengambilan data gravitasi dilakukan selama tiga hari pada
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
19/112
3
tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah Karangsambung bagian Selatan dengan
97 titik pengamatn. Daerah yang diamati berada pada koordinat 7.256º LS –
7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT.
Hasil anomali bouger ini merupakan superposisi dari dua penyebab utama
anomali yaitu anomali regional dan anomali residu (sisa), sehingga perlu adanya
pemisahan anomali.
Banyak metode yang dapat digunakan untuk menghitung anomali sisa
tersebut, tetapi dalam penulisan ini perhitungan anomali sisa dilakukan dengan
cara (metode) analitik. Setelah didapatkan nilai anomali residu, yang dapat
menunjukan ada tidaknya jebakan massa, maka dibuat konturnya. Dari kontur
inilah interpretasi suatu daerah dapat dilakukan.
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :
1. Mengetahui nilai anomali residu dengan menggunakan Metode
Polynomial Fitting
2. Menginterpretasikan secara kualitatif area tersebut untuk mengetahui
adanya suatu konsenterasi massa yang dilakukan dengan pemetaan kontur
anomali bouger dan anomali residu (sisa).
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
20/112
4
1.4
Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi tentang struktur batuan daerah penelitian kepada
pihak perusahaan yang bergerak dibidang eksplorasi dan pertambangan,
dan kepada pemerintah sesuai dengan penafsiran yang diperoleh dari
penelitian.
2. Jika terdapat kandungan mineral dan hidrologi yang cukup banyak maka
dapat dijadikan sebagai acuan bagi penelitian berikutnya serta bagi
pengembangan eksplorasi.
1.5 Batasan Masalah
Dalam Penelitian ini, penulis membatasi masalah pada:
1. Data yang digunakan diambil pada tanggal 20 Juni sampai 22 Juni 2008
untuk 97 titik pengamatan, yang terletak di daerah Karangsambung pada
koordinat 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT).
2. Perhitungan nilai harga densitas rata-rata dilakukan dengan menggunakan
metode Nettleton.
3. Interpretasi yang dilakukan hanya interpretasi kualitatif
1.6 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan skripsi ini terbagi dalam 5 bagian, dengan perincian sebagai
berikut:
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
21/112
5
1. BAB I. PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penelitian, batasan masalah, sistematika penulisan.
2. BAB II. LANDASAN TEORI
Pada bab ini berisi tentang teori dan prinsip gaya berat, teori pengolahan
data gravitasi, dan tinjauan geologi daerah penelitian.
3. BAB III. METODE PENELITIAN
Pada bab ini berisi tentang tahap pengambilan data, alat dan software,
tahap pengambilan data, tahap pengolahan data, dan tahap interpretasi
data.
4. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi tentang pengolahan data dan interpretasinya sehingga
didapatkan hasil penelitian yang telah dilakukan.
5. BAB V. KESIMPULAN
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian yang
dilakukan.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
22/112
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Medan Gravitasi
Teori dasar dalam penelitian gravitasi didasarkan pada hukum Newton
tentang gravitasi yang dipublikasikan oleh Newton pada tahun 1687 dengan judul
“Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, menyatakan besar gaya
gravitasi antar dua massa sebanding dengan perkalian massa keduanya dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar kedua pusat massa. Pada gambar
2.1 gaya yang ditimbulkan antara partikel dengan massa m yang berpusat pada
titik Q (x’, y’, z’) dan partikel mo pada titik P(x, y, z) persamaan matematisnya
sebagai berikut:
(Gambar 2.1 Gaya Gravitasi)
F = G
……………………………………………….. (2.1)
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
23/112
7
Massa m1 dan m2 mengalami gaya gravitasi bersama yang sebanding
dengan m1, m2 dan r2
, dimana :
m1 = massa bumi
m2 = massa benda
r = jarak antara m1 dan m2
G = konstanta gravitasi Newton (6,672 x 10–11
m3 /Kgs
2)
Harga gravitasi yang dialami oleh suatu titik di bumi adalah akibat dari
pengaruh resultan semua gaya yang bekerja pada titik itu. Harga gaya berat rata-
rata pada permukaan bumi dalam satuan SI adalah 9.8 m/s2
. Satuan yang lebih
kecil dinyatakan dalam mikrometer/s2
atau g u ( gravity unit ). Di dalam satuan
CGS gayaberat dinyatakan dengan cm/s2
atau dipakai juga satuan dyne, millidyne.
Semenjak 1986 oleh Von Oetingen ( Jerman ) diperkenalkan satuan gal sebagai
pengganti satuan cm/s2
untuk menghormati nama Galileo yang telah banyak
berjasa. Untuk harga yang biasanya dijumpai dalam pengukuran gaya berat
digunakan satuan miligal ( 1 mgal ), setara dengan 10 gravity unit.
1 mgal = 10-3
gal = 10-3
cm/s2
Besaran yang diukur dalam metode gaya berat adalah percepatan gaya
berat yang dialami suatu massa benda akibat tarikan massa bumi M yang
merupakan gaya per satuan massa yang dinyatakan sebagai berikut :
g =
= - G
…………………………………………….. (2.2)
Percepatan tersebut menyatakan ukuran dari medan gaya berat bumi yang
bekerja pada suatu titik, dan untuk keperluan geofisika lebih dikenal satuan mgal.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
24/112
8
Untuk suatu besaran fisis yang hanya bergantung pada posisinya ( jarak )
terhadap suatu pusat referensi tertentu seperti intensitas medan gaya berat bumi,
medan magnet atau medan listrik sering diformulasikan dalam konsep atau teori
potensial. Potensial pada suatu titik dalam medan gaya berat didefinisikan sebagai
energi yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan massa benda dari suatu
titik asal sembarang ( biasanya diambil di titik tak hingga ) kesuatu titik tertentu
yang dimaksud. Sedangkan kerja yang dilakukan tidak tergantung pada
lintasannya, melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhirnya
saja sehingga medan gravitasi adalah suatu medan konservatif yang dapat
dinyatakan sebagai gradient skalar :
g() = () ………………………………………… (2.3)
U() = . = −
………………………... (2.4)
U() =
…………………………………………. (2.5)
Pernyataan besarnya potensial sebagai fungsi dari jarak untuk suatu
distribusi massa sebarang dengan rapat massa konstan, dapat dituliskan dalam
bentuk integral volume dari persamaan ( 2.5 ) . Pernyataan tersebut masing-
masing dalam koordinat kartesian, koordinat silinder dan koordinat bola adalah
sebagai berukut :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
25/112
9
Percepatan gravitasi komponen vertikal (z) merupakan besaran yang terukur
oleh alat ukur gravitasi (gravimeter) didapatkan dengan mendeferensiasikan
persamaan (2.6),(2.7) dan (2.8) masing-masing terhadap z sehingga
menghasilkan:
Persamaan ( 2.9 ) ,( 2.10 ) dan ( 2.11 ) tersebut merupakan persamaan yang
cukup penting dalam metoda gravitasi, antara lain dapat digunakan sebagai dasar
pada permasalahan :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
26/112
10
• Perhitungan efek dari percepatan gravitasi pada suatu titik akibat suatu
distribusi massa tertentu terutama untuk pemodelan benda anomali pada
masalah interpretasi.
• Perumusan untuk mengetahui kecenderungan /gradien gravitasi baik arah
vertikal maupun horizontal.
• Penentuan proyeksi medan potensial gravitasi ke suatu permukaan /
bidang yang diinginkan ( kontinuasi ).
• Dan permasalahan lain yang berhubungan dengan persamaan medan
potensial gravitasi dengan mengembalikannya ke bentuk persamaan
medan potensial paling umum .
2.2 Formula Gaya Gravitasi
Geopotensial total merupakan penjumlahan atau gabungan antara potensial
akibat massa bumi ( potensial gaya berat ) dan potensial akibat adanya perputaran
bumi pada sumbunya ( potensial rotasi ). Untuk kondisi ideal dimana tidak ada
variasi lateral rapat massa maka terdapat suatu permukaan ekipotensial yang
merupakan hasil kesetimbangan antara kedua potensial tersebut diatas, permukaan
ini disebut speroid.
Pada kenyataannya bumi tidaklah ideal, bentuk bumi sebenarnya tidaklah
seperti bola homogen sempurna, melainkan lebih mendekati ellipsoida. Hal ini
menyebabkan harga percepatan gravitasi tidaklah konstan di seluruh permukaan
bumi. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya percepatan gravitasi adalah :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
27/112
11
1. Posisi lintang, dimana perubahan gravitasi dari ekuator ke kutub adalah
sekitar 5 gal atau 5% dari harga rata-rata g (sekitar 980 gal).
2. Ketinggian, bisa mencapai 0.1 gal atau 0.01% dari harga g.
3. Variasi densitas, yang berhubungan dengan eksplorasi gravitasi antara lain:
• Eksplorasi minyak sekitar 10 gal atau 0.001%.
• Eksplorasi mineral sekitar 1 gal.
4. Pasang surut bumi
5. Topografi
Dua yang terakhir besarnya lebih kecil dari efek yang disebabkan oleh variasi
densitas. Sehubungan dengan keadaan tersebut maka dibutuhkan suatu datum
referensi untuk keseragaman dalam pengukuran densitas di permukaan bumi.
Bumi berbentuk elipsoid. Dari hasil pengukuran dengan metode geodesi
dan dari pengamatan satelit, diketahui bentuk bumi adalah mendekati sferoid yang
cembung di ekuator dan datar (pipih) di kedua kutubnya. Sferoid adalah bentuk
oblate ellipsoid yang merupakan permukaan laut rata-rata dengan menghilangkan
daratan di atasnya.. Pemipihan bumi tersebut adalah sekitar 1/298.25 yaitu
diperoleh dari {(Re-Rk)/Re} yang biasa disebut dengan parameter pepatan.
Bentuk ini tidak lain disebabkan oleh perputaran bumi pada porosnya ( rotasi ),
sehingga bentuk bumi menjadi tidak bulat benar, melainkan memipih dikedua
kutubnya.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
28/112
12
(Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi )
Pemipihan bumi biasanya dalam bentuk parameter bumi ( pemepatan ),
dan dapat dituliskan dalam notasi matematika sebagai berikut :
f =
………………………………………… (2.12)
Dengan :
Re= jari-jari ekuator
Rk
= jari-jari kutub
Karena bentuk bumi tersebut, menyebabkan percepatan gravitasi bumi
memiliki nilai maksimum di kutub dan minimum di equator. Perbedaan aktual
antara percepatan di kutub dan di equator adalah sebesar ± 5.3 gal atau 5300 mgal.
Karena geoid dipengaruhi oleh tarikan massa maka di daratan geoid akan
tertarik ke atas dan berada lebih tinggi daripada sferoid, sebaliknya di lautan akan
tertarik ke bawah sehingga lebih rendah. Deviasi antara kedua permukaan tersebut
mencapai 100 meter ( Kahn, 1983 ). Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya
bahwa medan gravitasi dipengaruhi oleh beberapa faktor ( lintang, ketinggian,
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
29/112
13
densitas, pasangsurut dan topografi ). Maka setiap pembacaan gravitasi observasi
haruslah dikoreksi untuk mereduksi pembacaan tersebut, supaya sesuai dengan
harga pada datum referensi permukaan ekuipotensial yaitu geoid atau setiap
permukaan yang sejajar dengannya.
Permukaan bumi dapat didefinisikan dalam bentuk matematis yang
dinyatakan dalam harga-harga gaya berat di semua titik pada permukaan bumi.
Bentuk ini dikenal sebagai speroid referensi yang berhubungan dengan tinggi
muka laut rata-rata.
Percepatan gravitasi yang didapat adalah nilai pada permukaan laut yang
telah di smooth pada bentuk bumi spheroid yang memberikan penetapan terbaik
berbentuk aktualnya dan memiliki rapat massa seragam ke arah lateral. Harga
gaya berat normal atau teoritis pada permukaan laut rata-rata sebagai fungsi dari
lintang geografi tempat pengamatan yang dilakukan, dapat ditentukan dengan
rumus :
gΦ = g E (1 + β sin2Φ - ε sin 2 2Φ) mgal ……………………… (2.13)
Dengan :
gE
= harga gaya berat di ekuator
Ф = lintang tempat pengamatan
β dan ε = konstanta yang berhubungan dengan parameter bumi
Persamaan tersebut dikenal sebagai formula gaya berat Internasional
(International Gravity Formula ) yang ditetapkan oleh International Union of
Geodesy and Geophysics ( IUGG, 1930 ). Pada rumusan gaya berat Internasional
tahun 1930 tersebut digunakan data parameter bumi ( pepatan ) sebesar 1/297
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
30/112
14
(Hayford, 1910 ) dan radius ekuator = 6378388 meter serta harga gaya berat di
ekuator g E = 978.049 gal ( hasil international assosiation tahun 1924 ). Dari data
tersebut, harga gaya berat teoritis pada lintang tempat pengamatan dapat
dinyatakan sebagai berikut :
gΦ = 978.0491 (1 + 0.0052884 sin2Φ – 0.0000059 sin2 2Φ)gal ………… (2.14)
Perkembangan satelit telah menghasilkan data parameter-parameter bumi
yang lebih teliti. Pada International Association of Geodesy tahun 1967 dihasilkan
rumusan gaya berat sebagai berikut :
gΦ = 978.031846 (1 + 0.005278895 sin2Φ – 0.0000023462 sin2 2Φ)gal …. (2.15)
Perbaikan-perbaikan parameter bumi terus dilakukan sehingga rumusan
gaya berat teoritis dapat terus berubah. Dari tahun ketahun sejak Helmert ( 1901 ),
Bowie ( 1917 ), Heiskanen ( 1938 ), Heiskanen dan Outila ( 1957 ), IUGG (1980 )
dan seterusnya sampai sekarang mengalami perbaikan data parameter bumi.
Tahun 1980 International Union of Geodesy and Geophysics ( IUGG )
menentukan sistem referensi geodesi dengan parameter pepatan bumi = 1/298.247
dan jari-jari ekuator = 6378135 meter. Rumusan gaya berat teoritis hasilnya yaitu:
gΦ = 978.0318 (1 + 0.0053024 sin2Φ – 0.0000059 sin2 2Φ)gal ………… (2.16)
2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur
Benda terkubur dengan bentuk tertentu bila rapat massanya ( ρ B
) = rapat
massa lingkungannya ( ρ L
) sukar diinterpretasi, tetapi bila ( ρ B
) berbeda dengan
( ρ L
) baru akan menghasilkan anomali gravitasi dengan ketentuan :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
31/112
15
1. ρ L
> ρ B→ anomali negatif
2. ρ L
< ρ B→ anomali positif
Dengan :
ρ L
= rapat massa lingkungan
ρ B
= rapat massa benda terkubur
ρ = ρ B
- ρ L
= density contrast ( digunakan dalam perhitungan )
Perhitungan efek gaya berat dari model-model benda berbentuk sederhana
dapat digunakan sebagai pendekatan dalam koreksi dan interpretasi gaya berat.
Dibawah ini akan diuraikan beberapa efek gaya berat diantara model benda
sederhana yang penting :
2.3.1 Bola
Komponen vertikal gaya berat suatu bola dapat dianggap bahwa seluruh
massa bola terkumpul pada titik pusatnya. Suatu bola bermassa M dengan rapat
massa ρ yang jari-jari nya R, akan memberikan percepatan gravitasi :
gz =
3 .............................................................................. (2.17)
karena : M = 43 π R3 ρ → r = x2 + z21/2
Maka : gz =
π R3 G ρ
()/ .......................................... (2.18)
Dengan :
gz
= dalam miligal
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
32/112
16
ρ = dalam gram/cm3
R, x, z = dalam ribuan feet
2.3.2 Silinder Horizontal
Efek gaya berat silinder horizontal dengan penampang berupa lingkaran
homogen tak hingga dapat diperlakukan sebagai model benda dua dimensi,
dianggap seluruh massa silinder terkumpul pada sumbu utamanya.
gz =2
3 ........................................................................ (2.19)
Dimana M adalah massa persatuan panjang sumbu utama, sehingga :
m = π R2 ρ
gz = 2 π R2 ρ
(2+ 2)................................................... (2.20)
2.3.3 Silinder Vertikal
Secara umum efek gaya berat terhadap benda silinder vertikal yang
terletak pada sumbu utamanya adalah :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
33/112
17
2.3.4 Prisma Siku-siku
Untuk suatu prisma siku-siku horizontal sampai tak hingga sehingga
penampangnya berbentuk persegi panjang, efek gaya beratnya dinyatakan oleh :
gz = 2 Gρ {x ln14
23 + b.ln
21
+ D (Φ2 + Φ4) – d (Φ1 – Φ3}………… (2.23)
Model prisma siku-siku dapat dikembangkan untuk mewakili model-
model lain dengan menggunakan variasi atau susunan beberapa prisma, antara lain
step model untuk interpretasi sesar.
2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan
Dalam eksplorasi geofisika dengan metode gaya berat dimana besaran
yang menjadi sasaran utama adalah rapat massa atau kontras rapat massa maka
perlu diketahui distribusi harga rapat massa batuan, baik untuk pengolahan data
maupun interpretasi.
Rapat massa batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah
rapat massa butir atau matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida
yang terdapat dalam pori-porinya. Namun demikian terdapat banyak faktor lain
yang ikut mempengaruhi rapat massa batuan diantaranya adalah proses
pembentukan, pemadatan ( kompaksi ), akibat tekanan dan kedalaman serta
derajat pelapukan yang telah dialami batuan tersebut. Dengan demikian harga
rapat massa batuan tidak dapat ditentukan secara tunggal atau unik hanya
berdasarkan jenis batuannya saja, melainkan meliputi suatu distribusi harga
tertentu. Dengan tambahan informasi mengenai sifat-sifat fisik dan kondisi
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
34/112
18
sekitarnya maka harga-harga rapat massa batuan dapat ditentukan secara lebih
spesifik.
Untuk keperluan pengolahan / reduksi data gravitasi terlebih dahulu perlu
ditentukan harga rapat massa batuan rata-rata yang mewakili daerah penelitian.
Rapat massa batuan rata-rata dapat ditentukan dengan metoda antara lain :
2.4.1 Metode Sampel.
Metoda sampel ( cuplikan ) didasarkan atas hasil pengukuran di
Laboratorium dari beberapa sampel batuan permukaan. Cara ini mungkin akan
memberikan hasil yang bervariasi bergantung pada distribusi dan banyaknya
pengambilan sampel tersebut dan juga kondisi geologi/ litologi setempat
mengingat faktor-faktor seperti dijelaskan diatas.
2.4.2 Metode Nettleton Profile.
Anomali Bouguer pada titik-titik pengamatan dalam suatu lintasan
tertentu dihitung dengan menggunakan harga rapat massa batuan yang berbeda
misalnya 1.9;2.0;2.1;2.2;2.3;2.4................gram/cm. Lintasan tersebut diusahakan
dapat mewakili seluruh daerah penyelidikan yang terdiri dari suatu bukit dengan
kedalaman lembah dikedua sisinya relatif hampir sama. Profil anomali Bouguer
kedalaman lembah dikedua sisinya relatip hampir sama. Profil anomali Bouguer
yang paling sedikit dipengaruhi / terkorelasi dengan perubahan kondisi topografi
adalah anomali yang telah dihitung dengan harga rapat massa batuan rata-rata
yang paling tepat.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
35/112
19
Metode tersebut tampaknya bersifat grafis-empiris namun sebenarnya
dapat diturunkan berdasarkan perumusan matematis, yaitu dengan membuat
koefisien korelasi antara anomali Bouguer dengan ketinggian ( h ) sama dengan
nol. Artinya jika anomali Bouguer telah dihitung menggunakan harga rapat massa
batuan rata-rata yang tepat maka harga anomali tersebut tidak akan banyak
dipengaruhi oleh perubahan topografi.
Rapat massa batuan rata-rata diperoleh dari harga rapat massa yang
diasumsikan (ρo) ditambah dengan suatu faktor ‘ koreksi ‘ berdasarkan persamaa
)(04191.0
)()(0
T T
relrel
gghh
hhgg
∆−∆+−∑
−∆−∆∑+= ρ ρ ………………………………….. (2.24)
Dengan :
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
36/112
20
2.4.3 Metode Garis Lurus Parasnis.
Parasnis mengusulkan cara lain yang dinamakan metoda garis lurus.
Misalkan anomali Bouguer ( =∆gcorr) merupakan kesalahan acak ( random ),
maka anomali Bouguer pada stasiun disepanjang garis adalah nol atau secara
matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
∆gcorr = ∆gobs - ∆gφ + 0.3086h – 0.04191h.ρ + T.ρ ……………………… (2.25)
∆gobs - ∆gφ = (0.04191h + T)ρ - 0.3086h …………………………… (2.26)
Persamaan tersebut dapat dipandang sebagai suatu hubungan linier
seperti persamaan y = mx + b. Jika kita plot harga-harga (∆gobs - ∆gφ ) + 0.3086h
maka akan membentuk garis lurus dengan kemiringan ρ . Biasanya semua titik-
titik tidak terletak pada pada garis lurus tersebut, sehingga dalam beberapa
keadaan dapat dipergunakan cara kuadrat terkecil ( least square ).
2.4.4 Metode Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan.
Metode ini adalah dengan cara pengukuran gravitasi bawah permukaan.
Perbedaan antara dua pengukuran adalah :
δg = (0.094 – 0.02554ρ)h + Σ T…………………………… (2.27)
dengan :
h = jarak tegak stasiun gravitasi pengamatan dan stasiun dibawahnya.
ΣT = Beda koreksi Terrain .
rapat massa rata-rata adalah :
ρ =(. )
. ……………………………………… .. (2.28)
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
37/112
21
Cara pendekatan ini kurang baik jika pengukuran hanya dibeberapa
tempat untuk daerah penyelidikan ( survey ) gravitasi yang cukup luas.
Tabel 2.1 : Densitas Batuan
Tipe Batuan Rentang Densitas
( gr / cm3)
Rata-rata
( gr / cm3)
Batuan Sedimen
Overburden
Soil
Clay
Gravel
Sand
Sandstone
Shale
Limestone
Dolomite
Batuan beku
Rhyolite
Andesite
Granite
Granodiorite
Porphyry
Quartz diorite
-
1.20 – 2.40
1.63 – 2.60
1.70 – 2.40
1.70 – 2.30
1.61 – 2.76
1.77 – 3.20
1.93 – 2.90
2.28 – 2.90
2.35 – 2.70
2.40 – 2.80
2.50 – 2.81
2.67 – 2.79
2.60 – 2.89
2.62 – 2.96
1.92
1.92
2.21
2.00
2.00
2.35
2.40
2.55
2.70
2.52
2.61
2.64
2.73
2.74
2.79
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
38/112
22
Diorite
Lavas
Diabase
Basalt
Gabbro
Peridotite
Acid igneous
Basic igneous
Batuan Metamorf
Quartzite
Schists
Graywacke
Marble
Serpentine
Slate
Gneiss
Amphibolite
Eclogite
Metamorpic
2.72 – 2.99
2.80 – 3.00
2.50 – 3.20
2.70 – 3.30
2.70 – 3.50
2.78 – 3.37
2.30 – 3.11
2.09 – 3.17
2.50 – 2.70
2.39 – 2.90
2.60 – 2.70
2.60 – 2.90
2.40 – 3.10
2.70 – 2.90
2.59 – 3.00
2.90 – 3.04
3.20 – 3.54
2.40 – 3.10
2.85
2.90
2.91
2.99
3.03
3.15
2.61
2.79
2.60
2.64
2.65
2.75
2.78
2.79
2.80
2.96
3.37
2.74
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
39/112
23
2.5
Reduksi dan Anomali Gravitasi
Harga gaya berat tergantung pada tempat pengukuran terhadap jaraknya
ke pusat bumi, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi jika terdapat perbedaan
kondisi titik pada pengamatan terhadap kondisi teoritis tersebut dan untuk
memperhitungkan akibat pengaruh alat.
Pembacaan gravitasi secara umum dipengaruhi oleh beberapa faktor
sehingga dilakukan koreksi untuk mengurangi kesalahan pembacaan gravitasi ke
nilai gravitasi permukaan datum ekuipotensial seperti geoid (permukaan bumi
dimanapun yang paralel dengan geoid).Menetapkan hasil pengukuran di suatu
tempat di permukaan bumi (Mean Sea Level) haruslah dikoreksi dengan berbagai
reduksi, antara lain :
2.5.1 Koreksi Apungan ( Drift Correction)
Alat gravimeter umumnya dirancang dengan sistem pegas setimbang, dan
dilengkapi dengan massa (beban yang tergantung di ujungnya). Karena pegas
tidak elastis sempurna maka akibatnya sistem pegas tidak kembali ke kedudukan
semula. Hal ini mengakibatkan perubahan penunjukkan harga pengukuran
gravitasi pada setiap saat di suatu tempat pengukuran yang sama. Koreksi drift
dapat diartikan sebagai koreksi yang disebabkan oleh sifat alat gravimeter yang
selalu menunjukkan perubahan harga setiap waktu. Selain itu drift dapat juga
disebabkan oleh gangguan alat selama transportasi atau selama pengukuran di
lapangan.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
40/112
24
Kesalahan drift di lapangan dapat dihitung pada setiap kisi pengamatan
dengan sistem pengukuran tertutup atau sistem back to back stasiun. Secara
matematis koreksi drift dapat dinyatakan sebagai berikut:
= −
− ( − ) . . . (2.29)
dengan :
DC B = koreksi drift pada stasiun B
gA = harga gravitasi di base stasiun A pada waktu t A
′ = harga gravitasi di base stasiun B pada waktu ′ (saat penutupan)
= waktu pengukuran di stasiun A (pada awal pengukuran)
′ = waktu pengukuran di stasiun A saat penutupan
= waktu pengukuran di stasiun B
2.5.2
Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction)
Perubahan harga gaya berat suatu tempat terhadap waktu juga disebabkan
oleh pasang surut bumi akibat tarikan benda-benda angkasa khususnya matahari
dan bulan. Perubahan tersebut bersifat periodik sesuai dengan posisi relatif bumi-
bulan-matahari. Koreksi pasang surut dinyatakan oleh hubungan berikut :
C = P +N cosφ(cosφ + sinφ) + S cosφ(cosφ - sinφ) …………………….. (2.30)
Dimana P adalah suku yang hanya diperlukan waktu koreksi kutub, N dan
S adalah parameter yang bergantung waktu dan biasanya telah ditabelkan untuk
tiap jam, tanggal dan tahun serta tempat tertentu. Koreksi dilakukan dengan
membuat kurva-kurva koreksi pada interval waktu pengamatan setiap hari dan
harga koreksi diinterpolasi dari kurva-kurva tersebut.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
41/112
25
2.5.3
Koreksi Lintang ( Latitude Correction)
Koreksi lintang digunakan untuk mengkoreksi gayaberat di setiap lintang
geografis karena gayaberat tersebut berbeda, yang disebabkan oleh adanya gaya
sentrifugal dan bentuk ellipsoide. Dari koreksi ini akan diperoleh anomali medan
gayaberat. Medan anomali tersebut merupakan selisih antara medan gayaberat
observasi dengan medan gayaberat teoritis (gayaberat normal).
Menurut (Sunardy, A.C., 2005) gayaberat normal adalah harga gayaberat
teoritis yang mengacu pada permukaan laut rata-rata sebagai titik awal ketinggian
dan merupakan fungsi dari lintang geografi. Medan gayaberat teoritis diperoleh
berdasarkan rumusan-rumusan secara teoritis, maka untuk koreksi ini
menggunakan rumusan medan gayaberat teoris pada speroid referensi (z = 0) yang
ditetapkan oleh The International of Geodesy (IAG) yang diberi nama Geodetic
Reference System 1967 (GRS 67) sebagai fungsi lintang ( Burger, 1992).
Berdasarkan hukum Newton dapat ditunjukan bahwa harga potensial
gaya berat tergantung pada jaraknya (fungsi jarak). Makin besar harga r makin
kecil efek gaya berat yang ditimbulkan. Karena bumi berbentuk speroid maka
harga gaya berat naik sebanding dengan naiknya lintang tempat, makin ke kutub
makin besar efek gaya beratnya.
Pengaruh rotasi dan penggembungan bumi di ekuator menghasilkan
peningkatan gravitasi terhadap lintang. Percepatan sentrifugal yang disebabkan
oleh rotasi bumi bernilai maksimum di ekuator dan nol pada kedua kutub;
percepatan sentrifugal berlawanan terhadap percepatan gravitasi. Sementara itu
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
42/112
26
pemipihan kutub meningkatkan gravitasi pada kutub karena geoid lebih dekat ke
pusat massa bumi.
Koreksi ditambah atau dikurangkan pada stasiun gaya berat yang diamati
adalah tergantung dari letak stasiun tersebut lebih tinggi atau lebih rendah. Pada
umumnya koreksi lintang ini digunakan untuk mendapatkan harga gaya berat
teoritis jika jarak pengukuran berorde 1 – 2 km. Jika pengukuran orde kedua dari
suku – suku yang lebih tinggi dapat diabaikan.
gϕ = gE (1 + β sin2 ϕ – ε sin 2 2ϕ ) mgal
=
=
gE (β sin 2ϕ – 2ε sin 4ϕ)
W = 1.307 sin2 2 sin
2 ϕ mgal/mil
= 0.8122 sin2 2 sin
2 ϕ mgal/km ................................................ (2.31)
Dengan :
Rϕ = jari-jari ekuator
= W = koreksi Lintang
2.5.4 Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction)
Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian
sebesar h dengan mengabaikan adanya massa yang terletak diantara titik amat
dengan sferoid referensi. Koreksi ini dilakukan untuk mendapatkan anomali
medan gayaberat di topografi. Untuk mendapat anomali medan gayaberat di
topografi maka medan gayaberat teoritis dan medan gayaberat observasi harus
sama-sama berada di topografi, sehingga koreksi ini perlu dilakukan.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
43/112
27
Gravitasi bervariasi terhadap kuadrat jarak, sehingga diperlukan koreksi
untuk perubahan elevasi antara stasiun untuk mengurangi pembacaan gravitasi ke
permukaan datum. Koreksi udara bebas tidak memperhitungkan material yang
terdapat di antara stasiun dan permukaan datum. Bila g diukur di permukaan bumi
pada h tertentu, diatas permukaan laut, maka harus dikoreksi terhadap ketinggian
sebelum dibandingkan dengan go.
FAC = g – go = 2
ℎ ≈ 0.9406 ℎ (ℎ )
≈ 0.3086 h ( h dalam meter) ............ (2.32)
Koreksi udara bebas ditambahkan dalam pembacaan gravitasi untuk
stasiun yang berbeda di atas bidang datum dan dikurangi jika stasiun berada di
bawahnya.
(Gambar 2.3 Titik amat P dengan ketinggian h terhadap geoid)
2.5.5
Koreksi Bouguer
Koreksi ini memperhitungkan pengaruh lempengan massa ( slab ) yang
dianggap tak terhingga dengan tebal h ( meter ) dan rapat massa ρ ( gram/cm3
).
Yang dimaksud koreksi bouguer adalah koreksi yang disebabkan adanya gaya
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
44/112
28
tarik material antara stasiun pengamatan dengan datum referensi, yang diabaikan
pada koreksi udara bebas ( seperti terlihat pada gambar 2.4).
Dengan menganggap bahwa stasiun pengamat pada pusat silinder tegak
yang tingginya h dengan jari-jari tak hingga ( lapisan atau slab dengan ketinggian
h ), mempunyai rapat massa yang sama. Slab tersebut terletak diatas datum
referensi. Perbedaan harga gaya berat pengamat di stasiun P dengan referensi
adalah :
BC = 2 π G ρ h
= 0.04188 ρ h ....................................................... ( 2.33)
Dengan :
BC = Koreksi Bouger ( mgal )
ρ = rapat massa
h = ketinggian stasiun pengamatan
(Gambar 2.4 Lempeng Bouguer dengan ketebalan h)
2.5.6 Koreksi Medan (Terrain Correction)
Pada koreksi Bouger dianggap bahwa topografi adalah rata.
Kenyataanya di lapangan tidak demikian melainkan berlembah dan bergunung-
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
45/112
29
gunung, sehingga mempengaruhi harga gayaberat pengamatan. Akibat adanya
gaya tarik massa gunung atau kekurangan massa pada lembah menyebabkan efek
gayaberat pengamatan menjadi berkurang, sehingga akan mengurangi harga
koreksi bouguer.
Untuk mempermudah koreksi di lapangan telah dibuat hammer chart
yaitu dengan membagi daerah penelitian menjadi daerah-daerah dibatasi oleh
lengkungan ( kompartemen ). Kompartemen ini kemudian disebut terrain chart.
Tinggi stasiun yang dimaksud dalam tabel adalah perbedaan tinggi pada setiap
kompartemen. Efek gaya berat pada suatu sektor dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
+−++−= )()()( 22
22
112 zr zr r r GKT ρθ
Dengan :
KT = Koreksi Terrain
G = Konstanta Universal
ρ = Rapat massa batuan
θ = Sudut yang dibentuk oleh kompartemen
r1
= Jari-jari lingkaran dalam
r2
= Jari-jari lingkaran luar
z = Ketinggian bukit / kedalaman lembah
= zstasiun pengamatan
– zrata-rata
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
46/112
30
(Gambar 2.5 Topografi sekitar titik amat P mengakibatkan
pengurangan medan yang harus dikoreksi)
2.6 Anomali Bouguer
Data hasil observasi lapangan atau disebut data mentah tidak dapat
langsung digunakan untuk interpretasi kondisi bawah permukaan suatu daerah.
Dengan menerapkan koreksi-koreksi gravitasi ( gaya berat ) yang telah disebutkan
sebelumnya pada harga pembacaan gaya berat observasi, maka diperoleh data
jadi.
Hasil pengukuran atau pembacaan gaya berat di lapangan yang telah
direduksi terhadap efek pasang surut dan koreksi driff untuk pengamatan suatu
lintasan tertutup ( kembali ke titik basis ), menghasilkan harga yang terkorelasi
terhadap keadaan sekitar ( struktur geologi ) di bawah permukaan yang disebut
Anomali Gravitasi. Sebenarnya harga anomali ini merupakan penyimpangan dari
nilai teoritis, anomali yang didapat disebut Bouguer Anomali.
Pada dasarnya Anomali Bouger adalah selisih antara harga gaya berat
pengamatan dengan harga gaya berat teoritis yang seharusnya terukur untuk titik
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
47/112
31
pengamatan tersebut. Yang dimaksud harga gaya berat teoritis adalah harga gaya
berat normal pada titik pengamatan yang telah dikoreksi dengan koreksi udara
bebas, koreksi bouguer dan koreksi medan. Dengan demikian, secara matematis
rumus untuk mendapatkan nilai anomali bouguer di suatu titik pengamatan, dapat
dituliskan pada persamaan berikut ;
BA = gobs
– ( gФ – FAC + BC – TC )
= gobs – gФ + FAC - BC + TC ..................................................... ( 2.35)
Dimana :
BA = Bouguer Anomali
gobs
= Harga gaya berat pengamatan yang sudah dikoreksi dengan
koreksi pasang surut dan koreksi drift.
gФ = Harga gaya berat teoritis di tempat pengamatan
FAC = Free Air Correction ( Koreksi Udara Bebas )
BC = Bouger Correction ( Koreksi Bouger )
TC = Terrain Correction ( Koreksi Medan )
2.7 Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal)
Secara umum anomali gravitasi disebabkan oleh dua bagian, yaitu :
anomali regional dan anomali residu (lokal). Bagian dari anomali gravitasi yang
mempunyai panjang gelombang lebih panjang biasanya disebut anomali regional,
sedangkan yang lebih pendek panjang gelombangnya disebut anomali residu.
Anomali regional bersifat smooth dan biasanya disebabkan oleh batuan-batuan
dangkal.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
48/112
32
Peta anomali bouguer memberikan gambaran menyeluruh mengenai massa
penyebab anomali, karena merupakan gabungan dari berbagai variasi rapat massa
yang terdistribusi baik secara vertikal maupun horizontal. Bisa juga dikatakan
bahwa anomali bouguer merupakan superposisi dari massa penyebab lokal dan
regional. Jika massa penyebab makin dalam, anomali menjadi lebih menyebar dan
amplitudonya menurun. Panjang gelombang anomali juga proporsional dengan
kedalaman dari perubahan densitas arah lateral.
Anomali lokal atau residu mencerminkan kondisi geologi daerah
penelitian yang bersifat lokal dan dangkal, yang dicirikan oleh anomali yang
mempunyai frekuensi tinggi. Anomali regional dilain pihak, memberikan
gambaran kondisi geologi secara lebih luas ( regional ) pada daerah yang dalam
dengan dicirikan oleh anomali yang berfrekuensi rendah
Sifat-sifat demikian dapat dipakai sebagai bahan bantu saat melakukan
interpretasi guna memperoleh informasi mengenai kondisi, jenis, maupun bentuk
geometri dan letak ( kedalaman ) dari massa batuan penyebab anomali. Hal ini
berarti bahwa anomali bouguer terlebih dahulu harus dipisahkan menjadi anomali
residu ( lokal ).
Masalah utama dalam interpretasi gravitasi adalah bagaimana memisahkan
anomali dari efek tumpang tindih oleh penyebab lain. Pemisahan umumnya tidak
lengkap, keduanya baik anomali regional maupun residu saling terdistorsi oleh
efeknya masing-masing. Karena kedua anomali tersebut mempunyai fungsi yang
berlainan, maka keduanya harus dipisahkan untuk mendapatkan manfaatnya
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
49/112
33
secara optimum. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk memisahkan
anomali regional dan anomali lokal, terdapat dua cara antara lain :
1. Metode Grafis
Yang termasuk metode ini antara lain : Metode Penghalusan ( Smoothing),
Metode Kontur, Metode Griffin.
2. Metode Analitik
Yang termasuk metode ini antara lain : Perhitungan Langsung dengan
Metode Titik Pusat & Cincin, Metode Turunan Vertikal Kedua, Metode
Polynomial Fitting.
Metode pemisahan dapat ditentukan untuk mendapatkan anomali yang
berasosiasi dengan kondisi geologi yang menarik/ diinginkan serta metode lain
yang dipergunakan untuk meningkatkan daya pisah ( resolusi ) sebelum di
interpretasi secara kuantitatif sesuai dengan tujuan penelitian.
Banyak metode dan tehnik yang dapat di pergunakan untuk penentuan dan
pemisahan anomali antara lain :
2.7.1 Metode Grafik.
Pada peta gaya berat Bouguer dibuat potongan melintang pada jaringan
( profil), kemudian pada setiap jaringan di estimasi efek regional dengan
meratakan ( smoothing ) profil, yaitu ditarik garis lurus yang sebaik mungkin yang
menghubungkan ujung-ujung profil.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
50/112
34
Profil residu dapat dicari dengan harga estimasi regional dikurangi dengan
anomali Bouguer pada semua titik di sepanjang profil. Metoda profil tidak dapat
dipergunakan dalam hal-hal sebagai berikut :
a.1. Lapangan yang disurvei sangat berbukit-bukit dan material permukaan
tidak homogen, sehingga rapat anomali Bouguer berubah-ubah.
a.2. Trend regional sangat kuat sehingga anomali residu mudah hilang.
a.3. Anomali residu sangat besar sehingga trend regional sulit dipisahkan
2.7.2 Metode Perataan Lokal.
Dalam metoda ini harga regional disuatu tempat diestimasi dengan harga
rata-rata lokal ( moving average ) . Harga rata-rata anomali gaya berat disuatu
tempat dihitung dari harga rata-rata gaya berat Bouguer pada lingkaran berjari-jari
satu satuan mengeliligi titik tersebut. Harga anomali residu dititik tersebut adalah
selisih harga regional dengan anomali Bouguer di titik tersebut.
2.7.3 Metode Pollynomial Fitting
Dalam metode polynomial fitting, anomali regional dianggap dapat
digambarkan oleh suatu permukaan anomali dalam fungsi matematis. Permukaan
tersebut diperoleh dengan meminimumkan selisih anomali Bouguer dengan
anomali regional hasil perhitungan dengan cara kuadrat terkecil ( least square ).
Fungsi matematis yang digunakan pada umumnya adalah polynomial orthogonal
atau non orthogonal.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
51/112
35
Secara umum permukaan anomali regional dapat dinyatakan dalam bentuk
suatu polinomial berorde p sebagai berikut :
Jika i menyatakan indeks data ( i = 1,2,3, ...............m ) maka selisih antara
anomali Bouguer dan anomali regional hasil perhitungan menggunakan
polinomial adalah :
L (xi , yi ) = B (xi , yi ) - R (xi , yi ) ……………….. (2.37)
Dimana :
L (xi , yi ) = harga anomali residu
R (xi , yi ) = harga anomali regional
B (xi , yi ) = harga anomali Bouger
Prinsip dasar dari metode kuadrat terkecil adalah meminimumkan jumlah
kuadrat dari selisih tersebut.
Metode ini, pada dasarnya merupakan suatu pendekatan matematis untuk
menentukan orde optimum kuadrat terkecil dari komponen regionalnya, sehingga
apabila dikurangkan dari data anomali medan gravitasi Bouger yang sudah berada
pada bidang datar akan meminimasi distorsi pada komponen lokalnya.
Orde polynomial Z (xi , yi ) yang lebih tinggi memungkinkan adanya
bagian residual yang masuk ke dalam regional yang digambarkan. Ketika orde
semakin tinggi, maka residual menjadi tajam dan lebih kecil (Nettleton, 1976).
Orde yang lebih besar menegaskan noise dan error dalam data pengamatan, yang
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
52/112
36
memungkinkan adanya bagian residual yang tergambar pada regional. Sebaliknya
orde polynomial yang apling rendah memungkinkan adanya bagian regional yang
tergambar pada residual.
Dalam penulisan skripsi ini, metode yang digunakan penulis untuk
memisahkan anomali regional dan anomali lokal adalah Metode Analitik dengan
cara Polynomoal Fitting. Cara lain untuk menentukan anomali sisa, dapat
dilakukan dengan Metode Pollynomial Fitting dengan cara “kuadrat terkecil”
(least-square). Permukaan dipandang sebagai regional gravity dan anomaly sisa
adalah beda antara medan gravitasi dan peta aktual (nilai gravitasi pada bidang/
permukaan regional). Secara matematis, permukaan regional dinyatakan dalam
bentuk :
Z = Ax + By + C………………………………………………… (2.38)
Dan anomali sisa dihitung dengan :
R = G – Z
= G – (Ax + By + C)
Dengan :
R = anomali sisa
G = Nilai gravitasi pengamatan
Z = Anomali Regional
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
53/112
37
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
54/112
38
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
55/112
39
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
56/112
40
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
57/112
41
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
58/112
42
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
59/112
43
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
60/112
44
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
61/112
45
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
62/112
37
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Data penelitian ini merupakan data sekunder, yaitu data yang berupa nilai
anomali Bougernya, dimana data tersebut telah dikoreksi dengan koreksi Drift,
koreksi Pasang Surut, koreksi Lintang, koreksi Udara Bebas dan koreksi Medan.
Data ini di ambil selama tiga hari pada tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah
Karangsambung bagian Selatan. Daerah yang diamati berada pada koordinat
7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT. Pengolahan data dan
interpretasi data sekunder ini dilakukan di Sub.Bidang Gravitasi dan Tanda Waktu
Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Jl. Angkasa 1 No: 2,
Kemayoran, Jakarta Pusat.
Daerah penelitian ini meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Ada 97
titik pengamatan dalam pengukuran nilai gravitasi ini, dimana nilai densitas rata-
rata lingkungan yang telah di hitung menggunakan metode Nettleton sebesar 2.74
gr/cm3.
Dalam penentuan anomali residu (sisa) diperlukan data-data sebagai
berikut :
1. Koordinat titik pengamatan (Bujur dan Lintang)
2. Elevasi / ketinggian tempat pengukuran (h)
3. Percepatan gravitasi observasi (gobs)
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
63/112
38
(Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran)
3.2 Alat dan Software Komputer
Pada pengolahan dari anomali Bouger Lengkap sampai perhitungan anomaly
residu (sisa), penulis menggunakan beberapa software komputer, yaitu:
1. MS. Excel 2007 ;
2. Surfer 8.0 ;
3. SPSS 16
109.662 109.664 109.666 109.668 109.67 109.672 109.674 109.676
-7.546
-7.544
-7.542
-7.54
-7.538
-7.536
-7.534
-7.532
-7.53
-7.528
-7.526
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
64/112
39
3.3. Tahapan Pengolahan Data
Penelitian dilakukan secara bertahap dengan proses awal dilakukan
pengumpulan terhadap data-data penunjang dalam penelitian. Setelah data
terkumpul, tahap penelitian dilanjutkan dengan pengolahan data. Pengolahan data
dilakukan dengan pengecekan ulang reduksi data gravitasi yang telah dihitung
oleh peneliti terdahulu sampai diperoleh anomali bouguer.
Data anomali Bouger dalam bentuk MS. Excel 2007 kemudian dibuat
suatu konturnya menggunakan Surfer 8.0 sehingga kelihatan distribusi nilai
anomali pada daerah pengamatan. Hal ini untuk membantu dalam interpretasi
kualitatif.
Pada penelitian ini data sekunder berupa nilai anomali Bouger dipisahkan
antara anomali regional dan lokalnya. Anomali bouger merupakan superposisi
dari anomali lokal dan regional, maka untuk mendapatkan anomali lokal yang
merupakan anomali dari benda terkubur yang dicari, anomali bouger harus diolah
untuk dipisahkan antara anomali lokal dan anomali regionalnya. Untuk
memisahkan anomali lokal dan regional, penulis menggunakan metode Trend
Surface Analysis (TSA). Hasil pemisahan anomali dengan metoda ini sangat
bergantung pada pemilihan orde polinomial yang dipergunakan.
Setelah mendapatkan nilai anomali regional dan lokal dari pemilihan orde
polinomial yang tepat, kemudian di buat peta kontur dari masing-masing anomali.
Hal tersebut berguna untuk mendukung interpretasi terhadap data yang digunakan.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
65/112
40
Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.2 : Alur Pengolahan Data gravitasi
g observasi
Koreksi g Normal
Koreksi Udara Bebas
Koreksi Bou er
Anomali Bouger Lengkap
Anomali Regional Anomali residu
Interpretasi Kualitatif
Kesimpulan
Data Lapangan yang telah telah
dikoreksi dengan koreksi pasut,
koreksi drift, koreksi tinggi alat
Analisis
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
66/112
41
3.4 Metode Penelitian
Untuk memenuhi tujuan dan menemukan solusi dari permasalahan,
perhitungan gravitasi yang dilakukan menggunakan pendekatan hukum Newton
tentang gravitasi dan persamaan bidang kecenderungan dihitung dengan
menggunakan metode kuadrat terkecil (Least Square).
Parameter-parameter yang mempengaruhi harga gaya berat tersebut dapat
ditentukan dengan cara melakukan pengukuran koordinat, pengukuran ketinggian
tempat, penentuan rapat massa batuan dan perhitungan koreksi medan (terrain
correction). Setelah proses perhitungan selesai dilakukan, pembuatan peta kontur
anomali bouger dan anomali residu dilakukan dengan menggunakan program
Surfer 8.0 .
Salah satu metode analitik yang paling mudah untuk menentukan nilai
anomali sisa adalah metode Pollynomial Fitting. Data hasil penelitian yang
digunakan untuk menghitung, biasanya menggunakan persamaan Least Squares.
Secara matematis dapat digambarkan bahwa bidang yang dinyatakan
sebagai garis linier adalah perkiraan regional trend (anomali regional) dan
anomali sisanya adalah perbedaan (selisih) antara nilai gravitasi di lapangan
(gravity field) dengan nilai anomali regional (regional field).
Dalam penerapannya, bidang yang dinyatakan secara matematis sebagai
Polynomial 2 dimensi sangat tergantung pada permukaan struktur geologi suatu
daerah yang kompleks. Jika suatu daerah memiliki struktur geologi yang
cenderung datar/ simple, metode Polynomial Fitting yang digunakan adalah
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
67/112
42
Persamaan Orde Satu. Secara matematis rumusnya dapat dituliskan sebagai
berikut :
Z=Ax + By + C ………………………………………………. (3.1)
Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa penggunaan metode ini untuk
struktur geologi suatu daerah yang cenderung datar. Maka untuk mendapatkan
anomali residu, secara matematis persamaannya adalah :
R = G – Z = G – (Ax + By +C )………………………………… (3.2)
Dengan :
R = Anomali Residu
G = Nilai Gravitasi pengamatan
Z = Anomali Regional
Dengan menggunakan persamaan, diperlukan perhitungan anomali
Konstanta A, B dan C. Untuk memudahkan dalam proses penentuan ketiga
konstanta tersebut, penulis menggunakan fasilitas program SPSS 16. Dengan
memasukan variabel Z sebagai variabel Dependent, serta variabel x dan y sebagai
variabel Independent, sehingga dapat diperoleh nilai konstanta A,B,dan C.
Kemudian dapat dibuat kontur dengan menggunakan fasilitas program surfer.
Tahap pengolahan data dalam menetukan anomali residu (sisa), mengikuti
langkah-langkah :
1. Menghitung nilai gravitasi normal (teoritis) menggunakan persamaan (2.16 )
2. Menghitung nilai koreksi udara bebas menggunakan persamaan (2.32 )
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
68/112
43
3. Untuk menghitung nilai koreksi bouger menggunakan persamaan (2.33),
penulis menggunakan data pendekatan nilai rapat massa batuan yang
didapatkan melalui Metode Nettleton yang telah di hitung oleh ITB.
4. Menghitung nilai anomali bouger menggunakan persamaan (2.35)
5. Menghitung nilai konstanta A, B, dan C dengan menggunakan program SPSS
6. Menghitung nialai anomali residu (sisa) di setiap titik pengamatan menggunakan
persamaan (2.38)
7. Membuat peta kontur anomali bouger dan anomali sisa dengan menggunakan
program surfer.
8. Menginterpretasi hasil peta kontur anomali residu (sisa)
Untuk melihat hasil dari proses pengolahan data gravitasi sampai
mendapatkan nilai anomali residu (sisa), dapat dilihat pada table (lampiran 1 ).
Selanjutnya untuk melihat hasil kontur anomali bouger dan anomali residu dapat
dilihat gambar (lampiran 2 dan 3).
Metode yang digunakan cukup praktis dan sederhana, yaitu menggunakan
metode Polynomial Fitting orde satu, serta dalam proses mendapatkan nilai
konstanta A,B dan C menggunakan fasilitas program SPSS. Dengan adanya hasil
akhir nilai konstanta A,B dan C dengan standar eror 24.609 maka dapat diperoleh
nilai Z hitung menggunakan rumus (2.38) dimana nilai A =- 430.796 , B = 203.079 ,
C = 48869.593, x dan y adalah bujur dan lintang titik pengamatan.
Hal ini menghasilkan nilai anomali residu yang diperoleh dengan cara
mengurangi nilai anomali bouger ( Z ) dengan Z hitung disetiap titik pengamatan.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
69/112
44
3.5 Tahap Interpretasi Kualitatif
Hasil pengolahan data gravitasi, baik dalam bentuk anomali Bouguer atau
anomali sisa yang dihasilkan dari pemisahan anomali, akan dipresentasikan dalam
bentuk peta anomali gravitasi. Selanjutnya, obyektif interpretasi data gravitasi
yang dilakukan adalah untuk mendapatkan gambaran benda bawah permukaan
penyebab anomali, baik secara 2 atau 3-dimensi yang tidak hanya mencerminkan
efek gravitasi pengamatan, tetapai juga memenuhi pengamatan kondisi geologi
ataupun pengamatan geofisika lainnya. Pada prinsipnya, interpretasi dapat
dilakukan secara kualitatif atau secara kuantitatif.
Interpretasi kualitatif dilakukan hanya dengan menilai seberapa banyak
informasi bawah permukaan yang dapat ditafsirkan dengan melakukan
perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan gambaran bawah permukaan benda
penyebab anomali.
Data anomali gravitasi yang dipresentasikan dalam bentuk penampang
ataupun dalam bentuk peta, dapat diinterpretasikan secara kualitatif dengan
melihat bentuk penampang ataupun dengan melihat pola penyebaran garis-garis
kontur anomali. Istilah yang dipakai dalam interpretasi kualitatif adalah
diperkirakan, kelihatannya, kemungkinannya atau kata-kata lain yang
mengandung ketidak-pastian, tetapi menjanjikan karena didukung oleh data.
Interpretasi kualitatif dilakukan dengan mengamati data gravitasi berupa Anomali
Bouguer. Anomali tersebut akan memberikan hasil secara global yang masih
mempunyai anomali regional dan residual. Hasil interpretasi dapat menafsirkan
pengaruh anomali terhadap bentuk benda, tetapi tidak sampai memperoleh
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
70/112
45
besaran matematisnya. Misal pada peta kontur anomali Bouguer diperoleh bentuk
kontur tertutup maka dapat ditafsirkan sebagai struktur batuan berupa lipatan
(sinklin atau antiklin). Dengan interpretasi ini dapat dilihat arah penyebaran
anomali atau nilai anomali yang dihasilkan .
Pada tahap interpretasi data ini meliputi interpretasi kualitatif. Untuk
interpretasi kualitatif dapat kita tafsirkan dari nilai dan kontur anomali bouger
lengkap. Pada tahap interpretasi selain melihat data nilai anomalinya, harus
diperhatikan juga mengenai geologi daerah penelitian tersebut. Hal ini
dimaksudkan untuk menguatkan pendugaan terhadap kondisi bawah permukaan
daerah penelitian. Sehingga penafsiran model benda gravitasi sesuai dengan
geologi daerah tersebut.
3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian
3.6.1 Lokasi Daerah Penelitian
Daerah penelitian berada di Desa Karangsambung Kabupaten Kebumen
Jawa Tengah, berada pada koordinat 7.42º – 7.60º LS dan 109.58º – 109.68º BT.
Kawasan ini terletak 19 km di sebelah Utara kota Kebumen. Daerah penelitian ini
meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Kawasan ini merupakan kawasan
geologi terlengkap di Indonesia, jenis batuan beku, batuan sedimen dan batuan
metamorf dapat di jumpai di kawasan ini. Karangsambung mempunyai tiga tipe
morfologi yaitu bentuk lahan bentukan asal proses struktural ( patahan / sesar dan
lipatan ), bentuk lahan bentukan proses denudasional ( perbukitan sisa, terisolir ),
dan bentuk lahan bentukan asal proses fluvial ( dataran banjir, daerah
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
71/112
46
pengendapan, poin bar, danau tapal kuda, gosong sungai ). Di daerah
Karangsambung terdapat beberapa sesar, diantaranya terdapat di Kali Mandala
yang merupakan salah satu anak sungai Kali Luk Ulo dan mengalir ke sungai Luk
Ulo mengikuti zona sesar berarah Timurlaut-Baratdaya. Selain itu di daerah Bukit
Sipako terdapat singkapan Blok Rijang-Batugamping Merah yang menunjukan
kontak sesar dengan Fillit di bagian Selatan dengan Greywacke di bagian Utara.
3.6.2 Geologi Umum Daerah Penelitian
Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada
daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Karangsambung
mempunyai topografi miring hingga bergelombang mempunyai aliran permukaan
yang sedang. Bagian utara kawasan geologi Karangsambung merupakan bagian
dari Lajur Pegunungan Serayu Selatan. Pada umumnya daerah ini terdiri atas
dataran rendah hingga perbukitan menggelombang dan perbukitan tak teratur
yang mencapai ketinggian hingga 520 m.
Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa rangkaian gunung
teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan Perahu, tersusun
oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang berumur Miosen
awal ( 15 juta tahun ). Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa
rangkaian gunung teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan
Perahu, tersusun oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang
berumur Miosen awal ( 15 juta tahun ).
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
72/112
47
Gambar 3.3 : Peta geologi daerah Karangsambung
Di daerah Wagirsambeng yang terletak di puncak punggung Gunung
Wagirsambeng, Bila pandangan diarahkan ke utara akan terlihat morfologi
menawan dari batuan-batuan tectonic melange. Sedangkan jika pandangan
diarahkan ke arah timur, maka akan terlihat morfologi berbentuk tapal kuda dari
rangkaian Gunung Paras dan Gunung Prahu ( di bagian Utara ), Gunung Dliwang,
Gunung Pagerori, Gunung Pranggong, dan Gunung Waturanda ( di bagian
Selatan). Di tengah morfologi ini terlihat lembah dengan Kali Welaran yang
merupakan lembah antiklin, sedangkan pada puncak Gunung Paras terlihat lipatan
batuan sedimen cekung ke atas yang merupakan sinklin. Kenampakan morfologi
semacam ini sering disebut sebagai morfologi amphiteater yang terjadi karena
adanya proses pembalikan topografi di mana puncak lipatan sekarang berupa
lembah, sedangkan lembah sinklin berubah menjadi puncak gunung. Sedangkan
di Waturanda, menampakkan tebing lereng yang vertikal yang terdiri dari
perselingan batu pasir dengan breksi. Pada bagian tengah batuan ini ditemukan
sekitar 23 siklus sedimentasi dari total formasi Waturanda yang setebal 1.000
meter.
Secara umum stratigrafi Karangsambung meliputi:
1. Batuan Pra Tersier/Luk ulo Melange Kompleks
Merupakan batuan tertua yang tersingkap di zone pegunungan serayu
selatan yang berumur kapur tengah-paloecene ( Asikin,1974 ). Kelompok batuan
ini disimpulkan sebagai kompleks melange yang terdiri dari graywacky, schist,
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
73/112
48
lava basalt ( pillow lava ), gabro, batugampingmerah, rijang, lempung hitam yang
bersifat serpihan. Semuanya merupakan campuran yang bersifat Tektonik.
2. Formasi Karangsambung
Merupakan kumpulan endapan olisthostrom, terjadi akibat pelongsoran
karena gaya berat dibawah permukaan laut, melibatkan endapan sedimen yang
belum mampat, berlangsung pada lereng parit dibawah pengaruh endapan turbidit.
Merupakan sedimen Pond dan diendapkan diatas Bancuh Lukulo. Terdiri dari
konglomerat polimik, lempung abu-abu, serpih dan beberapa lensa batugamping
foraminifera besar. Hubungan tidak selaras dengan batuan Pra Tersier, berumur
Eocene-Oligocene.
Batu lempung merupakan masa dasar,berwarna kelabu sampai kelabu
kehitaman. Dibeberapa tempat tampak bentuk longsoran atau perlapisan samar-
samar sedimen turbidit tanpa cirri yang tegas. Bagian bawah batu lempung kelabu
kehitaman, tidak berlapis dan mengandung bongkahan beraneka ragam. Dibagian
tengah, batu lempung terabak kurang kuat,makin banyak perlapisan dan
bersisipan batulanau atau batupasir. Bagian atas,perlapisan tampak jelas dan batu
lempungnya tidak terabak. Bagian ini terdiri dari perselingan batulempeng,napal
dan tuf,berlapis baik.
3. Formasi Totogan
Litologi berupa breksi dengan komponen batulempung, batupasir,
batugamping, napal dan tufa. Berumur Oligocene-Miocene awal dan diendapka
selaras diatas Formasi Karangsambung. Harloff ( 1933 ) dan Tjia HD ( 1966 )
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
74/112
49
menamakan sebagai Tufa Napalan I, sedangkan Suyanto & Roskamil ( 1974 )
menyebutnya dengan lempung breksi.
Bagian bawah satuan terdiri dari campuran dan perulangan secara tidak
teratur dari breksi, batu lempung tufan dan napal, gejala longsoran umum
terdapat; lebih ke atas dicirikan oleh batupasir dan breksi dengan sebaran
kepingan atau komponen yang searah dengan perlapisan.
Bagian tengah dikuasai oleh breksi. Selain komponen batu lempung,
batupasir,batugamping dan napal seperti di bagian bawah, juga terdapat
konglomerat berkomponen batuan beku basal.
Bagian atas terdiri dari perselingan batulempung, batupasir dan tuf. Dalam
batulempung di jumpai kepingan batulempung ungu dan kuarsa. Warna lapukan
biasanya putih kecokletan.
Formasi Totogan merupakan endapan oilstrostom yang terjadi oleh
longsoran akibat gaya berat. Pengendapannya di pengaruhi oleh pengangkatan dan
pengikisan batuan sumbernya yang nisbi cepat. Formasi Totogan dapat
disebandingkan dengan batuan sedimen berumur Eosen – Miosen.
4. Formasi Waturanda
Litologi berupa batupasir vulkanik dan breksi vulkanik yang berumur
Miocene awal-Miocene tengah, selaras diatas Formasi Totogan. Formasi ini
mempunyai anggota Tuff, dimana Harloff ( 1933 ) menyebutnya sebagai Eerste
Merger Tuff Horizon.
Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna hitam kecokletan,
pejal atau berlapis setebal 2 – 100 cm, berbutir kasar dan kerikilan. Kompone
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
75/112
50
terdiri dari felspar , piroksen , lempung dan kepingan batuan , piroksen cukup
menonjol.
Dibagian lebih atas, breksi gunung api dengan sisipan batupasir wake, tuf
gampingan dan batu lempung. Breksi berkomponen andesit dan basal. Komponen
warna kelabu tersusun oleh plagioklas, horeenblenda dan mika. Satuan ini
tersebar di bagian utara dan selalu membentuk morfologi tinggi, dengan
puncaknya Gunung Watutumpang, Gunung Tugel, Gunung Paras ,Gunung Prahu.
5. Formasi Penosogan
Diendapkan selaras diatas Formasi Waturanda, litologi terdiri dari
perselingan batupasir, batulempung, tufa, napal, kalkarenit. Berumur Miocene
Awal-Miocene Tengah.
Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna kelabu kecokletan,
setempat gampingan, berbutir kasar sampai halus. Komponen terdiri dari
kepingan batuan, feldspar, piroksen atau mineral dan kaca. Makin ke atas terdapat
komponen batulempung, batupasir dan pecahan koral berukuran kerikil.
Bagian tengah terdiri dari napal dan kalkarenit dengan sisipan tuf.
Komponen kalkarenit pada umumnya berupa kepingan cangkang foraminifera dan
koral, menyudut sampai membundar tangungterekat oleh kalsit. Dibagian ini
masih terdapat sisipan batupasir kasar dan kerikilan; makin ke atas lapisannya
berangsur menipis.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
76/112
51
Bagian atas terdiri dari tuf kaca berselingan dengan napal tufan. Sisipan
tipis kalkarenit banyak terdapat di bagian lebih ke atas. Formasi Penosongan dapat
disebandingkan dengan batuan sedimen.
6. Formasi Halang
Menindih selaras diatas Formasi Penosogan, Litologi terdiri dari
perselingan batupasir, batulempung, napal, tufa dan sisipan breksi. Merupakan
kumpulan sedimen turbidit bersifat distal sampai proksimal, pada bagian bawah
dan tengah kipas bawah laut, berumur Miocene ahkir-Pliocene.
Bagian bawah terdiri dari batupasir gampingan dengan sisipan napal dan
breksi. Batupasir, berwarna kelabu, kekuningan, kecokletan,padat,berlapis.
Bagian tengah terdiri dari perselingan batupasir gampingan dan napal, dengan
sisipan breksi, kalkarenit dan tuf. Bagian atas satuan dikuasai oleh batupasir
gampingan, bersisipan tuf, batupasir breksian/ konglomeratan, batulanau dan
napal. Formasi haling dapat disebandingkan dengan batuan sedimen bagian atas
atau Formasi Sentolo.
7. Formasi Peniron
Diendapkan selaras diatas Formasi Halang, litologi terdiri dari breksi
polimik dengan komponen andesit, batulempung, batupasir dengan masa dasar
batupasir sisipan tufa, batupasir, napal dan batulempung, berumur pliocene.
Dibagian bawah , breksi berwarna kelabu tua kehitaman,padat,komponen
umumnya terdiri dari andesit berukuran kerikil sampai berangkal, terpilah buruk,
menyudut sampai menyudut tunggung. Lebih ke atas komponen breksi berkurang,
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
77/112
52
berukuran kerikil sampai bongkah. Bagian atas formasi ini disebandingkan
dengan batuan gunung api.
8. Batuan Vulkanik Muda
Tidak selaras dengan yang dibawahnya, Litologi terdiri dari breksi dengan
sisipan batupasir tufan, dengan komponen andesit dan batupasir. Oleh karena itu
para geolog menyebut lapangan geologi Karangsambung sebagai lapangan
geologi terlengkap di dunia. Ia merupakan jejak-jejak tumbukan dua lempeng
bumi yang terjadi 140 juta tahun-90 juta tahun. Ia juga merupakan pertemuan
lempeng Asia dengan lempeng Hindia. Daerah Lok Ulo merupakan lapisan
pratersier tertua yang umurnya diperkirakan sudah 140 juta tahun.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
78/112
47
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
79/112
53
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Survey gravitasi pada dasarnya adalah untuk mencari variasi medan
gravitasi dari satu titik ke titik lain di suatu tempat yang disebabkan oleh distribusi
massa (struktur geologi) yang terdapat di bawah permukaan daerah penelitian.
Akan tetapi medan gravitasi yang terukur oleh gravitymeter tidak hanya
disebabkan oleh struktur-struktur geologi tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-
faktor non geologi. Adapun faktor-faktor non geologis yaitu bentuk topografi
yang tidak teratur, waktu pengambilan data yang tidak serentak, perbedaan tinggi
alat terhadap posisi titik-titik ukur yang berbeda-beda .Oleh karena itu dalam
pengolahan data medan gravitasi dilakukan reduksi terhadap faktor-faktor yang
tidak berhubungan dengan struktur geologi penyebab anomali tersebut.
Interpretasi gravitasi bertujuan untuk menentukan beberapa karakteristik
anomali, lokasi dan bentuk struktur bawah permukaan yang menghasilkan
gangguan gravitasi. Oleh karena itu data harus dianalisa dengan teknik interpretasi
yang cocok.
Untuk menghasilkan interpretasi yang baik juga diperlukan informasi lain
selain data gravitasi, misalnya harga densitas dan kedalaman yang mungkin dari
suatu target. Selain itu seiring pula diperlukan intuisi geologi dalam berbagai
kasus. Lebih jauh, jika ada kontrol bebas seperti yang diperoleh dari data dengan
metoda lain, juga akan sangat bermanfaat dalam menghasilkan suatu interpretasi
yang memiliki validitas yang berguna.
-
8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf
80/112
54
Interpretasi kualitatif berdasarkan pada peta kontur anomali Bouguer,
anomali regional dan anomali residu yang dibuat dengan menggunakan software
surfer 8.0. Peta-peta kontur tersebut dibuat berdasarkan perhitungan dengan
menggunakan metode polynomial fitting.
Data yang dianalisis merupakan data sekunder dimana lokasi penelitiannya
terletak antara 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT. Selang
pengukuran dari setiap titik baik dalam lintang maupun bujur tidak ditentukan
besarnya, karena pada saat pengambilan data dengan menggunakan GPS (Global
Positioni