metode geolistrik imaging konfigurasi di- pole … · untuk penjabaran rumus secara rin-ci dapat...
TRANSCRIPT
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 201046
penelitianmerupakandaerahbatugampingdenganciri-ciriberupaperbukitandenganpuncak-puncak kecil membulat (conicalhill)yangmempunyaialiransungaiberupasungaibawahtanahdanbanyakdijumpaiguadanluweng.LuwengyangterdapatdidaerahtersebutadalahluwengDawung.Keterdapatan kawasan karst yang umum-nyaberbatuangampingdengansifatmudahlarut,terutamadalamairyangbanyakmen-gandungkarbondioksida.Pelarutanterse-butyangmengakibatkanstrukturkekarnyamerupakan tempat terkonsentrasinya air.Adanyagerakanairtanahpadacelah-celahdiberbagai tempat tersebutmenyebabkanairtanahakanmunculdipermukaansebagai
METODE GEOLISTRIK IMAGING KONFIGURASI DI-POLE-DIPOLE DIGUNAKAN UNTUK PENELUSURAN
SISTEM SUNGAI BAWAH TANAH PADA KAWASAN KARST DI PACITAN, JAWA TIMUR
Satuti Andriyani1), Ari Handono Ramelan2), dan Sutarno 3)1) Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas
Maret Surakarta2)Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta3)Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitianmengenai penelusuran sistem sungai bawah tanahdenganmenggunakanmetodegeolistrikimagingdikawasankarstPacitan,JawaTimur.Hasilpenelitianinimenunjukkanbahwa:Hasilpengolahandatamappingmenunjukkanpolakonturadanyasistemsungaibawahtanah.Sistemtersebutadalahberupakantong-kantongair (waterpocket)maupunadanya rongga sungaibawah tanah..Hasilpengo-lahandata Imagingmenunjukkanpenampang lintasan1,2, dan 3 dapat didugabahwalapisanbatuankarbonatyangbersifatpembawaairinimembentuksepertilorongmerupa-kanronggadariluwengyangmerupakanjalurdarisungaibawahtanahluwengDawung.Batuankarbonatyangkedapairinimulaiterlihatpadakedalaman21.8meterdengannilairesistivitasberkisarantara1887Ohmmeter.
Kata kunci:kawasankarst,batuankarbonat,sistemsungaibawahtanah,geolistrik.
A. PENDAHULUANPada kawasan karst masalah yang palingutamaadalahmasalahkekeringandankrisisairbersih.Pemanfaatanairolehpenduduksekitarhanyadapatdilakukanpadatelagayang pada umumnya berlokasi jauh daripemukimandansulitdicapai.Padamusimpenghujanketersediaanairditelagacukupuntuk memenuhi kebutuhan masyarakatsekitar, sedangkan pada musim kemarautelagamengering.Halinilahyangmenjadipermasalahanyangsangatkompleksyangterjadipadakawasankarst.Padapenelitianiniakanmengambillokasidi daerahGedompol, kecamatanDonoro-jo,kabupatenPacitan,JawaTimur.Daerah
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 2010 47
potensialnyadiukurmelaluiduaelektrodapotensial,sehingganilairesistivitasnyada-pat dihitung. Resistivitas (tahanan jenis)merupakansuatubesaranyangmenunjuk-kantingkathambatanterhadaparuslistrikdarisuatubahan.Sifatkhasdarisuatumaterialadalahmemi-likiresistivitasyaitubesaranyangmenun-jukkantingkathambatanmaterialterhadaparus listrik. Pendekatan yang digunakanuntuk mendapatkan resistivitas setiapmediumdi bawahbumi permukaanbumiyaitudenganmengasumsikanbahwabumimerupakan suatumedium yang homogenisotropis.Dari hasil pengukuran arus dan beda po-tensial untuk setiap jarak elektroda ter-tentu,dapatditentukanvariasihargaham-batanjenismasing-masinlapisandibawahtitikukur(LilikHendrajayadanIdamArif,1990).Untukpenjabaranrumussecararin-cidapatdilihatpadatelford1976.
mataair(spring)ataurembesan(seepage).Untuk kawasan ini pemunculan airtanahmempunyai debit yang bervariasi. Debityangrelatifbesardisebabkanolehadanyarongga-rongga yang saling berhubunganmembentuk saluran sungai bawah tanahpadatempat-tempattertentu.Seiringmeningkatnyakebutuhanakanairbersih di kawasan karst, maka dapat di-lakukanupayauntukpencariansumberda-yaair baruuntukmemenuhiketersediaansumberdayaair.Penelusuransungaibawahtanah secara langsungdenganmenelusurigua/luweng ternyata banyak mengalamikesulitan. Untuk itu dilakukan penelitiansecara tidak langsung, yaitu penelusuransungai bawah tanah dengan metode ge-olistrik. Metode geolistrik yang akan di-gunakan menggunakan metode geolistrikkonfigurasi dipole-dipole. Metode ini di-dasarkan pada keadaan yang ditimbulkanjika arus listrik dialirkan ke dalam tanahmelalui elektroda-elektroda, dimana padasetiap perubahan konduktivitas di bawahpermukaanakanmengubahaliranarusda-lambumiyangakanmempengaruhidistri-busi potensial listrik. Besarnya pengaruhiniterhadappotensialdipermukaandipen-garuhi oleh ukuran, lokasi, bentuk, dankonduktivitas materi yang ada di bawahpermukaan bumi. Dengan cara ini makaakandiperolehinformasitentangdistribusibawah permukaan dengan mengukur po-tensiallistrikdipermukaan.
B. METODERESISTIVITASMetode tahanan jenis (resistivitas) adalahsalahsatudarikelompokmetodegeofisikayaitu metode geolistrik yang digunakanuntukmempelajarikeadaanbawahpermu-kaandengancaramempelajarisifataliranlistrik di dalam batuan di bawah permu-kaan bumi berdasarkan perbedaan resis-tivitasbatuan.Prinsipkerjadarimetode resistivitasada-lahmengalirkanaruslistrikkedalambumimelaluiduaelektrodaarus,kemudianbeda
Harga faktor geometri berdasarkan kon-figurasiyangdipakai.
MetodePengukuranResistivitasKonfigu-rasiElektrodaDipole-dipolePadakonfigurasidipole-dipole,keduaelek-trodaarusdanelektrodapotensialterpisahdengan jaraka.Sedangkanelektrodaarusdan elektrodapotensial bagiandalam ter-pisahsejauhna,dengannadalahbilanganbulat(Waluyo,2005).Variasindigunakanuntuk mendapatkan berbagai kedalaman
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 201048
adanvariasin(Loke,1999).Skemakon-figurasi dipole-dipole dapat dilihat padagambar2.4:
tertentu,semakinbesarnmakakedalamanyangdiperoleh juga semakinbesar.Ting-katsensitivitasjangkauanpadakonfigurasidipole-dipole dipengaruhi oleh besarnya
B A M N
a a na
Gambar1 Konfigurasidipole-dipole
Faktorgeometripadakonfigurasielektrodadipole-dipole:
Tujuan dari penelitian ini adalah metoderesistivitasimagingjugabiasadikenalse-bagai resistivitas mapping-sounding. Halini terjadi karena pada metode ini bertu-juanuntukmempelajarivariasiresistivitasdibawahpermukaanbumisecaravertikalmaupun secara horizontal. Metode resis-tivitas imaging yang terkenal adalahme-toderesistivitaskonfigurasiDipole-dipole,Wenner,Pole-dipole,danPole-pole. C. KAWASANKARSTIstilah kars diambil dari bahasa SloveniaKrs yang berarti batuan. Daerah denganciri bebatuan tersebut selanjutnya disebutCarso yang terletak di perbatasan antaraItalia dan Yugoslavia. Kars didefinisikansebagaibentangalamyangterbentukoleh
pelarutan air yang mengalir pada batugamping, dolomit, atau batuan lain yangmudahmengalamipelarutan.Karsmerupakansalahsatujenismorfologiatau bentuklahan (landform). Pada mor-fologitersebuthidupdanberkembangber-bagai jenis floramaupun fauna, sehinggakars dipandang sebagai ekosistem. Eko-sistemkawasankarsmerupakangabungandari ekosistem endokars dan ekosistem eksokars. Endokars merupakan semuafenomenayangdijumpaidibawahpermu-kaantanahkawasankars,yangpalingser-ingdijumpaiadalahgua,saluranterowon-gan, dan sungai bawah tanah. Eksokarsadalah semua fenomena yang dijumpaidi atas permukaan tanah kars, antara lainkubah-kubahdenganberbagai bentukdo-line,uvala,danpolje.Kawasan kars bisa diartikan sebagai ka-wasan yang mempunyai bentang alamkhasyangdibentukolehprosespelarutanbatuan. Batuan tersebut umumnya adalahbatu gamping dan dolomit. Di Indonesiayangumumdijumpaiadalahbatugampingataupun metamorfosanya yaitu marmer.Pembentukankars ditentukanolehprosespelarutan batuan, sehingga ditemukanoleh derajat kelarutan dari batuan ataubatugampingyangada(jenisbatugamp-ing), iklim (curah hujan), dan umur batu
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 2010 49
gamping atau lamanya proses pelarutan.Prosespelarutanbatugampingyangmeru-pakanprosesterpentingpembentukankarsbisadijelaskanmenurutreaksikimiabatugamping dengan air dan kandungan gasCO2 terlarut sebagai berikut (Samodra,2001):CaCO3+CO2+H2OCa2-+2HCO3-Kandungan gas CO2 terlarut yang mem-pengaruhi proses pelarutan batu gampingtersebut terutama bersumber dari CO2 diatmosfer yang dapat diperkaa oleh faktorbiologis dan kegiatan gunung api. Selan-jutnya variasi faktor jenis batu gamping,strukturgeologi,faktorbiologi(vegetasi),suhuudara,angin,curahhujan,menghasil-kanberbagaivariasibentangalamkarsdialam.
D. SISTEMSUNGAIBAWAHTA-NAH Sungaibawahtanahdaerahkarsttropikberasaldarialiranpermukaanpadawaktu musim hujan yang masuk melaluicelah-celahbatugamping,kadang-kadangsungai tersebuthilangsebagianatauselu-ruhnya ke dalam tanah melalui rekahan-rekahandanataudepresi-depresi.Depresitersebut menstransfer sejumlah besar airpermukaanmenjadi air bawah tanah.Airbawah tanah merembes melalui celah-celah (crack)menurutkemiringan lapisanbatuan (dip) hingga menjadi aliran airbawah tanah.Aliran air akan berfluktuasimenurutmusimdanmengalirmelaluises-ar, retakan,kekar, dan celah antar bidangperlapisan. Selanjutnya akan membentuksaluran bawah tanah (lorong gua) yangdialiri air selama kurun waktu tertentu.Lorongguadenganaliranairdapatdisebutdengansungaibawahtanah.Sungaibawahtanahdapatdijumpaidikawasankarstden-ganadanyaguadansistemperguaan.
waktu musim hujan yang masuk melaluicelah-celahbatugamping,kadang-kadangsungai tersebuthilangsebagianatauselu-ruhnya ke dalam tanah melalui rekahan-
E. METODOLOGIPENELITIAN
rekahandanataudepresi-depresi.Depresitersebut menstransfer sejumlah besar airpermukaanmenjadi air bawah tanah.Airbawah tanah merembes melalui celah-celah (crack)menurutkemiringan lapisanbatuan (dip) hingga menjadi aliran airbawah tanah.Aliran air akan berfluktuasimenurutmusimdanmengalirmelaluises-ar, retakan,kekar, dan celah antar bidangperlapisan. Selanjutnya akan membentuksaluran bawah tanah (lorong gua) yangdialiri air selama kurun waktu tertentu.Lorongguadenganaliranairdapatdisebutdengansungaibawahtanah.Sungaibawahtanahdapatdijumpaidikawasankarstden-ganadanyaguadansistemperguaan.
Gambar2 Peralatan PengambilanData
Peralatan yang digunakan dalam peneli-tianiniadalahresistivitimeterOYOmodel2119C.Alat inimerupakan alat portabeldengan sistempengoperasianyang cukupsederhana.Resistivitimetermodel2119Ciniterdiridari2unityaituunitkomutatoresebagaipemancarsekaliguspenerimadanunit potensiometer untukmengukur bedapotensial.Unit komutatorberfungsi seba-gaisebagaipengubaharussearahmenjadiarusbolak-balikdenganbantuanduabuahtransistor bertegangan tinggi dan sebagaipenyearah mekanis dari arus bolak-balikyang diterima oleh elektroda potensial.Unitpotensiometerberfungsisebagaipen-gatur tegangan searah dengan sistem po-
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 201050
tensiometer. Unit ini dilengkapi dengangalvanometeryangsangatpekadanpoten-siometertegangansearah.
F. WILAYAH PENGAMBILAN DATA
Lokasi Penelitian
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 2010 51
G. HASILDANPEMBAHASANPengolahan data resistivitas imaging yang diperoleh dari hasil pengukuran dilakukandenganmenggunakansoftwareRes2Dinv.Korelasinilairesistivitasbatuanadalahseba-gaiberikut:
TabelKorelasiNilaiResistivitasBatuandanLitologi
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 201052
Hasil penampang tersebut dapat diasum-sikan bahwa lapisan batuan karbonat inimembentukanomalibatuanyangkedapairyangberbentukseperti lorong.Hal inidi-dugabatuaniniadalahsebagaibatuanpe-nudungataubatuancapsrockdaristruktursungaibawah tanah.Sehinggapendugaanlapisan di bawah ini merupakan ronggadari luweng yang merupakan jalur darisungaibawahtanahluwengDawung.
A. Lintasan1
Gambar3 Penampangmodelinversi2dimensidatalintasan1
Batuan karbonat mulai dijumpai padakedalaman dangkal sekitar 15 meter daripermukaantanah,yangberjarak40-50me-terdaripusatbentangan.Batuankarbonatyangsifatnyapambawaairpadahasilpe-nampangkeduadijumpaipadakedalaman40meter.Lapisanbatuankarbonatiniber-jarak 150 – 240meter dari pusat bentan-gan.Anomalibatuankarbonatinimempu-nyainilairesistivitasberkisarantara4495Ohmmeter.B. Lintasan2
Gambar4Penampangmodelinversi2dimensidatalintasan2
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 2010 53
Batuandolomitinimulaidijumpaipadaja-rak150meterdaripusat lintasan,denganketebalan lapisan antara 30meter sampaikedalam 62.3meter. Lapisan batuan kar-bonatyangditunjukkanwarnaungupadapenampangdijumpaipadajarak160metersampai300meterdaripusatlintasan.Kete-balan lapisan ini mulai pada kedalaman32.8metersampai62.3meter.Lapisanbat-uankarbonatininilairesistivitasnyaadalahsekitar9848Ohmmeter.
Pada penampang 2 dimensi lintasan 2denganmasukanarus120mA ini lapisanbatuanlempunganjugamendominasiper-mukaan keseluruhan panjangnya lintasansampai pada kedalaman sekitar 20meter.Lapisanbatuanpasiranmelapisidibawah-nya lapisan batuan lempungan. Lapisanbatuan pasiran ini dijumpai pada keda-laman mulai sekitar 20 meter sampai kebawah. Tetapi pada jarak 150 meter daripusat lintasan batuan pasiran ini menjadiperalihanbatuanmenjadibatuandolomit.
C. Lintasan3
Gambar5Penampangmodelinversi2dimensidatalintasan3
Lapisanbatuanlempunganjugamendomi-nasi permukaan keseluruhan panjangnyalintasan sampai pada kedalaman sekitar12.7meter.Lapisanbatuanpasiranmelapi-sidibawahnyalapisanbatuanlempungan.Lapisan batuan pasiran ini dijumpai padakedalamanmulaisekitar12.7meterdenganketebalan antara 1 meter. Batuan pasirandijumpailagipadajarak150metersampai200meter,mulai terlihatpadakedalaman53.9-62.3meter.Dibawahlapisanbatuanpasiraninididugamerupakanbatuanlem-pungan. Lapisan batuan dolomitmelapisibatuanpasirandibawahnyasampaikeda-laman62.3meter.Batuandolomitinimu-laidijumpaidisepanjanglintasan3denganketebalan lapisanantara13.7meter.Padajarak 170-200meter lapisan batuan dolo-mitinimenyuramlapisannyahinggasam-paikedalam62.3meter.
Lapisan batuan karbonat yang ditunjuk-kanwarnaungupadapenampangterdapat2 anomali batuan karbonat.Anomali per-tamadijumpaipadajarak40metersampai150meterdaripusatlintasan,denganked-alaman anomalimulai 18.3meter sampai62.3meterkebawah.Anomaliyangkeduadijumpai pada jarak 210 meter sampaipangkal lintasan 3 ini.Kedalaman anom-alilapisanbatuankarbonatyangkeduainimulai 21.8 meter sampai 62.3 meter ke-bawah.Nilairesistivitasnyaadalahsekitar1887Ohmmeter.Sehinggadimungkinkanpada perlapisan ini merupakan anomalibatuankarbonatyangbersifatsebagaipem-bawaair.Lapisaninidiindikasikanadanyasistemsungaibawahtanahberuparongga/lorong sungai bawah tanah. Pendugaanlaindari anomali ini adalah sebuahwater
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno
Jurnal EKOSAINS | Vol. II | No. 1 | Maret 201054
pocketyangmerupakansatuandarisistemsungaibawahtanah.Airyangterdapatpadasistembawah tanah inimelalui jalur ataurekahan-rekahankemudianmenujutempatyangkosongdankemudianterbentukkan-tong-kantong air (water pocket). Pendug-aanadanyakantongairinilebihbesardaripadayangterdapatpadalintasan2,dilihatdaribesarnyalapisanpenudungnya.Secarakeseluruhan hasil pengolahan data imag-inglintasan1,2dan3kontursistemsungaibawahtanahsalingberhubungan.
H. KESIMPULANDarihasilpengolahandataresistivitasim-aging,dapatdisimpulkanbahwa:1. Di daerah penelitian tersebut di-indikasikan/diduga terdapat sistem sungaibawahtanahdibawahpermukaantanah.2. Secara imaging menunjukkankedalamananomalilapisanbatuankarbon-atmulai21.8metersampai62.3meterke-bawah.Nilairesistivitasnyaadalahsekitar1887Ohmmeter.Sehinggadimungkinkanpada perlapisan ini merupakan anomalibatuankarbonatyangbersifatsebagaipem-bawaair.Lapisaninidiindikasikanadanyasistemsungaibawahtanahberuparongga/lorongsungaibawahtanah.
DAFTARPUSTAKA1. Bahargiarti,Sari.K.2004.Menge-nalHidrogeologiKarst,Yogyakarta:PusatStudiKarstLembagaPenelitiandanPeng-abdiankepadaMasyarakat,UPNVETER-ANYOGYAKARTA.2. HexaSevana,Mareta.2003.Studi
Geologi Lingkungan Untuk PengkelasanKarsDanPengembanganWilayahDaerahGunungSewu,KabupatenGunungKidul,DIY,Yogyakarta:JurusanTeknikGeologiFakultasGeologiUGM3. Kusumayudha, Sari.B. 2005.HidrogeologiKarstDanGeometriFraktalDi Daerah Gunung Sewu, Yogyakarta :Adicita.4. Lilik Hendrajaya, Idam Arif.1990.GeolistrikTahananJenis,Bandung:LaboratoriumFisikaBumiITB.5. Sehat, Sukman. 2005. Pendug-aan Struktur Bawah Permukaan DaerahPerbukitan Jiwo, Bayat, Klaten DenganMetodeResistivitasMappingdanSound-ing.Yogyakarta :Tesis JurusanGeofisikaUGM.6. Suherman. 2000. Penyelidi-kan Sungai Bawah Tanah dan PenentuanKedalaman Titik Bor Dengan Menggu-nakan Metode Mise-Ala-Masse, di Desabalok, KecamatanKujang, Barat KupangNTT.Yogyakarta:Skripsi,JurusanFisikaUGM.7. Samodra, Hanang. 2001. NilaiStrategis Kawasan Kars Di Indonesia.Bandung :PusatPenelitianDanPengem-banganGeologi.8. Telford, W.M., Geldart, L.P.,Sheriff, R.E., Keys, D.A.. 1976.AppliedGeophisics, Edisi I, Cambridge : Cam-bridgeUniversityPress.9. WaluyodanEdyHartantyo.2000.Teori Dan Aplikasi Metode Resistivitas,Yogyakarta:LaboratoriumGeofisika,Pro-gramStudiGeofisika,JurusanFisikaFMI-PAUGM.
Metode Geolistrik Imaging Konfigurasi Dipole-Dipole Satuti, Ari dan Sutarno