Metode_metode dalam GeofisikaBumi sebagai tembat tingal manusia secara alami menyediankan sumberdaya alam yang berlimpaKekayaan sumberdaya alam Indonesia sangat melimpa. kita sebagai generasi penerus bangsa untuk harus berupaya untuk dapat memanfaatkan sumberdaya yang ada untuk kesejahtraan bangsa.Keterbatasan ilmu untuk mengolah sumberdaya alam tersebut menjadi kendala untuk melangkah lebih lanjut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau metode untuk memperoleh informasi tersebut dengan menggunakan metode survei geofisika

Bumi sebagai tembat tingal manusia secara alami menyediankan sumberdaya alam yang berlimpaKekayaan sumberdaya alam Indonesia sangat melimpa. kita sebagai generasi penerus bangsa untuk harus berupaya untuk dapat memanfaatkan sumberdaya yang ada untuk kesejahtraan bangsa.Keterbatasan ilmu untuk mengolah sumberdaya alam tersebut menjadi kendala untuk melangkah lebih lanjut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau metode untuk memperoleh informasi tersebut dengan menggunakan metode survei geofisika. Metode tersebut merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari bidang bumi khususnya perut bumi berdasarkan konsep fisika. Survei geofisika yang sering dilakukan selama ini antara lain Metode gravitasi (gayaberat), magnetik, seismik, geolistrik (resistivitas) dan elektromagnetik. Mari kita pelajari dimanakah perbedaan dan keunggulan dari tiap masing-masing metode geofisika tersebut.

1. Metode gravitasi (metode gayaberat)

dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling (r=gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain-lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Perpisahan anomali akibat rapat masa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Di pasaran sekarang didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( mgal ), dengan demikian anomali kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data, harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.Pengukuran ini dapat dilakukan dipermukaan bumi, di kapal maupun diudara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya. Metode gravitasi umumnya digunakan dalam eksplorasi jebakan minyak (oil trap). Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam eksplorasi mineral dan lainnya. Prinsip pada metode ini mempunyai kemampuan dalam membedakan rapat massa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya. Dengan demikian struktur bawah permukaan dapat diketahui. Pengetahuan tentang struktur bawah permukaan ini penting untuk perencanaan langkah-langkah eksplorasi baik minyak maupun meneral lainnya.

2. Metode Magnetik

dilakukan berdasarkan pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbadaan distribusi mineral ferromagnetic, paramagnetic, diamagnetic. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Dan metode ini juga sangat disukai pada studi geothermal karena mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal.Metode eksplorasi disukai karena data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki. Di pasaran banyak ditawarkan alat geomagnet dengan sensitifitas yang tinggi seperti potongan PROTON MAGNETOMETER dan lain-lainMetode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Metode magnetik memiliki kesamaan latar belakang fisika dengan metode gravitasi, kedua metode sama-sama berdasarkan kepada teori potensial, sehngga keduanya sering disebut sebagai metoda potensial. Namun demikian, ditinjau dari segi besaran fisika yang terlibat, keduanya mempunyai perbedaan yang mendasar. Dalam magnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi. sedangkan dalam gravitasi hanya ditinjau variasi besar vektor percepatan gravitasi. Data pengamatan magnetik lebih menunjukan sifat residual yang kompleks. Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh lebih besar. Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui darat, laut dan udara. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta serta bisa diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi.

3. Metode seismik

merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.Dalam metoda seismik pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik (ledakan, vibroseis dll). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan)Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi. Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut :a.Anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain :1. Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda.2. Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.b.Anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah :1. Panjang gelombang seismik 107 mUntuk interpretasi, hanya ini parameter yang digunakan.

Perumusan Dasar Geolistrik ResistivitasDalam metode geolistrik ini digunakan definisi-definisi :1. resistansi : R = V/I ohm, (1a)2. resistivitas : = E/J m, (1b)3. konduktivitas : = 1/ ( m) 1, (1c)dengan : V : beda potensial antara dua buah titikI : besar arus listrik yang mengalirE : medan listrikJ : rapat arus listrik (arus listrik persatuan luas)Untuk silinder konduktor dengan panjang L dengan luas penampang A

Medan Listrik E yang ditimbulkan oleh beda tegangan V dirumuskanE = V/L. Tahanan yang muncul dirumuskan dengan(2)Dari persamaan (2), diperoleh persamaan resistivitas yaitu(3)

Konfigurasi elektroda cara SchlumbergerM,N digunakan sebagai elektroda potensial dan A, B sebagai elektroda arus. Pada konfigurasi ini, nilai MN nilai AB. Perhatikan gambar berikut.Bila jarak elektroda AB dibuat 10 kali elektroda MN untuk tiap jarak pengukuran, diperoleh persamaan resistivitas metode Schlumberger yaitu,dengan . (4)Umumnya metode Schlumberger ini dilakukan dengan jarak elektrode AB dibuat 10 kali atau lebih terhadap jarak elektroda MN. Meskipun begitu metode ini dapat dilakukan dengan jarak elektrode AB < 10 MN asalkan L 4.

Konfigurasi elektroda cara WennerKonfigurasi Wenner digunakan jarak yang sama antara elektroda. Dalam konfiguasi ini AM = MN = NB = a. Perhatikan skema pada gambar 2. Persamaan resistivitasnya dirumuskan dengan, dimana . (5)

Pada konfigurasi ini, jarak elektroda a harus seragam untuk tiap survey. Bila jarak elektrode AB misalnya 10 m, maka jarak elektroda MN haruslah 3,3 m. Bila elektroda AB dibuat 12 m, maka MN haruslah 4 m dan demikian seterusnya.

Konsep Resistivitas SemuPada bagian awal telah disebutkan bahwa bumi diasumsikan bersifat homogen isotropik. Dengan asumsi ini, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak bergantung pada spasi elektroda. Pada kenyataanya, bumi terdiri dari lapisan-lapisan dengan yang berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan tersebut. Karenanya, harga resistivitas yang diukur seolah-olah merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja (terutama untuk spasi yang lebar). Resistivitas semu ini dirumuskan dengan,dimana :a : resistivitas semuK : faktor geometriV : beda potensial pada MNI : kuat arus

Pada kenyataannya, bumi merupakan medium berlapis dengan masing-masing lapisan mempunyai harga resistivitas yang berbeda. Resistivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau. Perhatikan gambar dibawah

Anggap medium berlapis yang ditinjau misalnya terdiri dari 2 lapis dan mempunyai resistivitas berbeda ( 1 dan 2 ). Dalam pengukuran, medium ini dianggap sebagai medium satu lapis homogen yang memiliki satu harga resistivitas yaitu resistivitas semu a. Konduktansi lapisan fiktif ini sama dengan jumlah konduktansi masing-masing lapisan yaitu a = 1 + 2 .

Metode Akuisisi Data LapanganAda tiga macam cara pengukuran resistivitas yang biasa dilakukan dalam akuisisi data di lapangan. Masing-masing memiliki fungsi yang berbeda, ketiga cara tersebut yaitu Lateral Maping, Vertikal Sounding, dan Mise-a-la-masse.

a. Lateral MapingCara ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan harga reisitivitas di suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik pengukuran. Ilustrasi cara ini dapat dilihat pada gambar 4.

Pada gambar 5 disajikan skema akuisisi data secara mapping (dalam hal ini konfigurasi yang digunakan adalah konfigurasi Wenner).Untuk group pertama (n=1), spasi dibuat bernilai a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektrode selanjutnya digeser ke kanan sejauh a (C1 dipindah ke P1, P1 dipindah ke P2, dan P2 ke C2) sampai jarak maksimum yang diinginkan.

b. Vertical Sounding (2D)Cara ini digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistivitas pada suatu titik target sounding di bawah permukaan bumi. Cara ini sering dinamakan Sounding 1D sebab resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertikal. Gambar 6 memberikan ilustrasi teknik pengukuran ini (dalam hal ini konfigurasi yang digunakan ialah Schlumberger).

Pada gambar 6, konfigurasi yang digunakan adalah Schlumberger. Pengukuran pertama dilakukan dengan membuat jarak spasi a. Dari pengukuran ini diperoleh satu titik pengukuran. Pengukuran kedua dilakukan dengan membuat jarak spasi antara C1 - P1 dan P2 C2 menjadi 2a dan diperoleh titik pengukuran berikutnya. Pengukuran terus dilakukan hingga area survey telah terlingkupi.

c. Resistivity 2DTeknik ini merupakan gabungan antar mapping dengan sounding. Dimana pengukuran sounding (1D) dilakukan setiap titik lintasan secara lateral atau lintasan mapping (1D) dilakukan setiap kedalaman (gambar 5). Pada Semester Break 2001 ini dilakukan metode ini. Pengolahan data resistivitas semu (hasil pengukuran) dengan menggunakan software Res2Dinv dimana permodelan dengan teknik inversi digunakan dalam software ini.

PROSEDUR AKUSISI DATAProsedur akusisi data dilapangan:1. Setting Lapangan SurveyProsedur setting lapangan bergantung dengan teknik akuisisi yang digunakan, pada SB 2001 ini digunakan vertical sounding 2D. Setelah melihat daerah survey (target kedalaman dan maksimum offset yang dapat digunakan atau jumlah patok), kita tentukan jarak tiap titik offset (47 patok dengan jarak tiap patok 2.5 m). Sehingga kita dapat menggambarkan konfigurasi elektroda (stacking chart) seperti pada gambar 6. Kemudian kita tentukan cara pengambilan data yang paling efektif (urutannya ditunjukkan oleh tanda panah).Gambar 7. Stacking Chart untuk Vertical Sounding 2D

2. Setelah itu kita buat form pengambilan data yang menggambarkan cara akusisi data dilapangan sesuai dengan prosedur 1.3. Kita lakukan pengambilan data sesuai dengan cara kerja alat yang kita gunakan. Data arus (I) dan Potensial (V) yang kita peroleh dicatat dalam form akusisi.4. Kemudian data yang kita peroleh kita lakukan pengolahan awal dengan menghitung resistivitas semu tiap datum point seperti pada persamaan 13, dengan harga k = *n*(n+1)*a. Kemudian data offset, n dan resistivitas semu tersebut kita masukkan ke notepad dan di save sesuai aturan yang telah ditentukan oleh software.

RES2DINVRes2Dinv adalah program komputer yang secara automatis menentukan model resistivity 2 dimensi (2-D) untuk bawah permukaan dari data hasil survey geolistrik (Griffiths and Barker 1993).Model 2-D menggunakan program inversi, yang terdiri dari sejumlah kotak persegi. Susunan dari kotak-kotak ini terikat oleh distribusi dari titik datum dalam pseudosection. Distribusi dan ukuran dari kotak secara automatis dihasilkan dari program maka jumlah kotak tidak akan melebihi jumlah datum point.Subroutine dari permodelan maju digunakan untuk menghitung nilai resistivitas semu, dan teknik optimasi least-squares non-linier digunakan untuk routine inversi. Program ini juga mendukung teknik forward modeling finite-difference dan finite-element. Program ini dapat digunakan untuk survei menggunakan Wenner, pole-pole, dipole-dipole, pole-dipole, Wenner-Schlumberger dan array dipole-dipole ekuator. Anda bisa memproses pseudosection hingga 650 electroda dan 6500 points pada satu waktu. Spasi elektroda terbesar hingga 36 kali spasi terkecil dalam satu set data. Selain survey normal dilakukan dengan elektroda-elektroda di permukaan tanah, program ini juga mendukung survey underwater dan cross-borehole.

TeoriRoutine inversi digunakan berdasarkan metode least-squares smoothness-constrained. Implementasi dari metode least squares berdasarkan pada teknik optimisasi quasi-Newton. Teknik ini lebih cepat 10 kali daripada metode least-square konvensional untuk data set yang besar dan memerlukaan sedikit memory.Isi ProgramProgram ini mengandung file setup utama SETUP.EXE. Setelah menginstal file ini, file-file ini akan berada dalam program Res2Dinv.RES2DINV.EXE JACOBWIN.EXE LANDFILL.DAT GRUNDFOR.DATODARSLOV.DATROMO.DATDUFUYA.DATGLADOE2.DATBLOCKWEN.DATBLOCKDIP.DATCLAYSTG.DATBLOCKTWO.DATTAHCRO.DATPIPESCHL.DATWATER.DATMARINE.DATMODEL101.DATDIPOLEN5.DATWENSCHN5.DATPOLDPIN5.DATIPMODEL.DATIPSHAN.DATIPMAGUSI.DATIPKENN.DATBOREHOLE.DATBOREHIP.DATBORELANC.DATBORELANC.DATBOREDIFF.DATBORERES.DATSYSDRVR.EXERES2DINV.HLPRES2DINV.CNTRES2DINV.INIRES2DINVIN2README.TXTRESIS.BTHTeknik Menggunakan ProgramSetelah menjalankan program installasi SETUP.EXE dan program JACOBWIN.EXE, program utama RES2DINV.EXE dan file pendukung (GRADWEN, GRADTWO dan GRADDIP) dan contoh-contoh data harus berada dalam subdirectory yang sama dalam hard disc. Silahkan dicoba kondisi dari hard disk dengan menggunakan menggunakan CHKDSK dan SCANDISK, atau program yang dalam paket utility software seperti PC TOOLS atau Norton Utilities.Untuk menjalankan program inversi resistivitas, klik ikon RES2DINV. Program pertama akan mengecek sistem komputer untuk memastikan adanya resource yang penting. Program ini akan mengecek memori yang tersedia dan space hard disc. Jika program ini menunjukkan peringatan, anda harus menghentikan program dan melakukan perubahan. Setelah itu akan terlihat tampilan seperti:

File Edit Change Settings Inversion Display Topography Print Help Quit

FileMemiliki sub menu:Read data fileHarga resistivitas semu harus berbentuk file text. Anda bisa menggunakan text editor tertentu, seperti Notepad. Data disusun dalam ASCII dimana sebuah koma atau space kosong digunakan untuk memisahkan data numerik yang berbeda. Program ini membutuhkan data yang disusun dalam format tertentu. Jika ada masalah, kemungkinan disebabkan oleh kesalahan penyusunan format data. Sebagai contoh dari data input seperti pada file geolistrik.DAT. Data dalam file disusun dalam order berikut:Line 1 Nama dari garis surveyLine 2 Spasi elektroda terpendekLine 3 Tipe pengukuran (Wenner = 1, Pole-pole = 2, Dipole-dipole = 3, Pole- dipole = 4, Schlumberger = 7)Line 4 Jumlah total datum pointLine 5 Tipe dari lokasi x untuk datum points. Masukkan 0 bila letak elektroda pertama diketahui. 1 digunakan jika titik tengahnya diketahuiLine 6 1 untuk data IP (0 untuk data resistivitas)Line 7 Posisi x, spasi elektroda, (faktor pemisah elektroda, n, untuk dipole-dipole, pole-dipole dan Wenner-Schlumberger), dan harga resistivitas semu yang terukur untuk datum point pertama.Line 8 ` Lokasi x, spasi elektroda dan resistivitas semu yang terukur untuk datum point kedua.Dan seterusnya untuk datum point berikutnya. Sebagai catatan lokasi x dari datum point harus terus meningkat. Setelah itu harus diakhiri dengan empat kali 0.

Perintah Import data in berfungsi untuk memindahkan data dari alat dengan format yang tertera seperti AGI, CAMPUS, IRIS, ABEM LUND, ABEM SAS dan lainnya.

Run JACOBWIN.EXEProgram ini harus dijalankan setelah proses instalasi selesai, dan cukup sekali saja dijalankan.

Exit programKeluar dari RES2DINV.

Edit DataAnda dapat menggunakan option ini untuk mengubah data yang telah anda masukkan pada sub bab sebelumnya. Option ini dapat membuang datum point yang buruk, dan membagi data set yang sangat besar. Saat anda memilih option ini, akan terlihat sub menu berikut:

Exterminate bad datum points :Dalam option ini, nilai data resistivitas semu ditunjukkan dalam form profile untuk setiap level datum. Anda dapat menggunakan mouse untuk membuang beberapa datum point yang buruk. Alasan utama dari option ini adalah untuk menghilangkan datum point yang memiliki nilai resistivitas yang salah. Datum point yang jelek dapat diakibatkan oleh kesalahan letak elektroda, kontak elektroda yang buruk akibat tanah yang kering atau hubungan singkat melalui kabel karena kondisi tanah yang sangat basah. Datum point ini biasanya memiliki resistivitas semu yang terlalu besar atau serlalu kecil dibandingkan dengan data tetangganya.

Splice large data setsAnda dapat memilih penampang yang akan diinversi dari data seluruhnya (karena terlalu besar untuk diproses sekali). Setelah memilih option ini, distribusi dari datum points dalam sebuah pseudosection akan terlihat. Ada dapat memilih penampang dari data set dengan tombol arrow. Datum points yang dipilih akan ditandai dengan warna ungu, sisanya dengan warna hitam. Selain itu jika terlalu banyak datum point pada level yang rendah, anda dapat menguranginya dengan memilih hanya datum point yang ganjil atau genap saja.

Reverse pseudosectionOption ini akan membalikkan pseudosection secara horizontal dari kiri ke kanan. Hal ini menolong bila anda menggunakan survey paralel tetapi survey dimulai dari arah yang berbeda.

Change first electrode location Anda dapat mengganti lokasi dari elektroda pertama dalam satu garis survei. Perintah ini bertujuan pada plotting, sehingga garis survei akan bergeser semua kearah nilai yang kita berikan.

Edit data file Saat memilih option ini, text editor (dengan default notepad) akan muncul. Untuk kembali ke RES2DINV anda harus keluar dari program teks editor ini.Run another programAnda dapat menjalankan program lain dengan option ini, atau dengan menekan Ctrl + Esc untuk menjalankan aplikasi lainnya.Change program settingsSebelum melakukan proses inversi, setting awal harus ditentukan untuk faktor peredam dan variabel lainnya. Anda dapat memperoleh hasil terbaik dengan memodifikasi parameter yang mengontrol proses inversi. Saat anda memilih option Change Settings akan terlihat menu :

Damping factorsPada option ini, anda dapat menset nilai awal untuk faktor peredaman. Jika data memiliki banyak noise, anda harus menggunakan faktor damping yang relatif lebih besar (sebagai contoh: 0.3). Jika data anda memiliki noise yang kecil, gunakan faktor damping awal yang lebih kecil (sebagai contoh: 0.1). Proses inversi akan mengurangi faktor damping untuk iterasi berikutnya.

Change of damping factor with depthKarena resolusi dari metoda resistivitas menurun secara eksponensial setiap kedalaman, faktor peredaman digunakan dalam metode inversi least square yang juga akan meningkat tiap lapisan yang lebih dalam. Hal ini dilakukan untuk menstabilkan proses inversi. Biasanya faktor peredaman meningkat 1,2 kali untuk tiap lapis yang lebih dalam, tetapi anda dapat merubahnya.

Line searchProses inversi menentukan perubahan dalam model parameter. Biasanya hal ini kan menghasilkan model dengan RMS error yang lebih rendah. Tetapi terkadang RMS error meningkat, untuk kasus ini anda memiliki dua pilihan. Pilihan pertama adalah dengan mengambil sebuah pencarian garis menggunakan interpolasi untuk menemukan langkah optimal untuk perubahan dalam resistivitas dari tiap blok. Program akan mengurangi RMS error tetapi hal ini juga dapat menjebak ke nilai minimum local. Pilihan kedua adalah dengan membiarkannya dan berharap bahwa iterasi berikutnya akan menghasilkan RMS error yang lebih kecil. Hal ini dapat juga menyebabkan terjebak di minimum lokal, tetapi juga dapat menyebabkan peningkatan RMS error. Pilihan ketiga adalah dengan menggunakan pencarian garis pada tiap iterasi. Hal ini akan memberikan langkah yang optimum, tetapi akan membutuhkan sedikitnya sebuah komputasi kedepan tiap iterasi.

Percentage change for line searchMetode line search akan dapat memperkirakan perubahan yang telah diramalkan dalam RMS error resistivitas semu. Jika perubahan yang perkiraan dalam RMS error itu telalu kecil, mungkin tidak menguntungkan penggunaa line search untuk menentukan langkah optimal untuk perubahan model parameter. Biasanya nilainya berkisar antara 0.1 dan 1.0 %.

Convergence limitKita dapat menurunkan limit untuk perubahan relatif dalam RMS error antara 2 iterasi. Secara default, nilai yang digunakan adalah 5 %. Dalam program ini perubahan relatif dalam RMS error digunakan untuk menghasilkan data set yang berbeda dengan derajat noise yang berbeda.

Number of iterationsPerintah ini dapat digunakan untuk nilai maksimum dari iterasi untuk proses iterasi. Default maksimum iterasi telah diset 5 kali (untuk versi demo hanya dapat melakukan iterasi hingga 3 kali).

Vertical/Horizontal flatness filter ratioAnda dapat memilih perbandingan dari faktor peredaman untuk filter vertikal hingga filter horisontal. Secara default keduanya memiliki nilai yang sama.

Thickness of model layers increase Dengan menggunakan option ini anda dapat memilih model dimana ketebalan dari lapisan bertambah sekitar 10% hingga 25% tiap lapisan kedalaman.

Finite-difference grid size Anda dapat memilih option ini yang digunakan untuk forward modelling.Model resistivity values check Option ini akan menampilkan warning jika setelah iterasi didalam data set, model resistivitas menjadi sangat besar (biasanaya lebih dari 20 kali nilai resistivitas semu).

Include smoothing of model resistivity Dalam sebagian besar kasus, hal ini akan menghasilkan sebuah model dengan variasi smooth dalam model harga resistivitas.

Option for contour intervalsSecara default, program akan menggunakan interval kontour secara logaritma untuk pseudosection dan meodel sections saat menghasilkan hasil proses.

Reduce number of topographical datum pointsSecara default, program akan mencoba untuk mengurangi jumlah topograpi datum point setelah membaca data set.

2.9 Inversion of dataOption ini akan melakukan proses inversi dari data set yang telah anda baca menggunakan option File. Pemilihan option ini akan menampilkan menu:

Least-squares inversionOption ini akan melakukan proses inversi data set yang telah dibaca sebelumnya.

Change thickness of layers Anda dapat mengubah ketebalan dari model dimana ketebalannya akan meningkat 10% hingga 25% tiap lapis yang lebih dalam.

Display model blocks Option ini akan membagi subsurface kedalam sejumlah kotak persegi. Distribusi dari model block dan datum points akan ditampilkan.

Display blocks sensitivity Option ini akan menunjukkan plot dari sensitivitas block yang digunkaan dalam model inversi.

Jacobian matrix calculation Dalam program ini anda memiliki tiga option saat kalkulasi matrik Jacobian. Metode tercepat adalah menggunakan metode quasi-Newton.

Modify depths to layers Option ini mengijinkan anda untuk merubah kedalaman dari lapisan yang digunakan dalam model inversi. Anda dapat menambahkan kedalaman sehingga beberapa batas akan cocok dengan data kedalaman yang telah diketahui seperti borehole dan lainnya.

Use finite-element method Program ini mengijinkan anda untuk menggunakan baik metode finite difference atau finite element untuk proses inversi.

Mesh refinement Option ini mengijinkan anda untuk menggunakan finer mesh (dalam arah vertikal) untuk metode finite difference atau finite-element.

Batch modeDalam option ini, anda dapat menginversi sejumlah data set secara automatis. Nama dari input file data dan informasi lainnya, yang terdapat dalam suatu file.

DisplayPada option ini, anda dapat membaca baik didalam data maupun output data yang dihasilkan oleh proses inversi dan juga menampilkan measured dan calculated apparent resistivity pseudosection dan penampang model. Dalam option ini, anda dapat mengubah interval kontour yang digunakan untuk menggambarkan pseudo dan penampang model, sekala vertikal dari penampang, dan memasukkan topografi dalam penampang model. Anda juga dapat mengubah tampilan warna yang digunakan oleh program.

TopographyJika line survei kita memiliki topografi yang sanga berpengaruh, koreksi untuk efek topografi dapat digunakan jika koordinat horizontal dan vertikal dari jumlah titik sepanjang line diketahui. Pada saat program membaca dalam file terdapat data topografi, secara automatis metode finite-element akan dipilih. Menu yang terdapat didalamnya adalah:

PrintAnda dapat menyimpan data hasil inversi dalam format BMP atau PCX. Anda juga dapat langsung mencetak penampang dengan menggunakan perintah print ini.

HelpJika anda mengklik tombol help, window help program ini akan muncul.

Seismik Refleksi

PENDAHULUANMetode Seismik refleksi terdiri dari tiga tahapan utama yang masing-masing mempunyai aspek yang luas. Tiga tahapan utama dalam metode seismik refleksi itu adalah akusisi data, pengolahan data dan interpretasi data penampang seismik refleksi (misal : atribut seismik, seismik stratigrafi). Pertama kali data diperoleh dengan mengumpulkan data di lapangan (Akusisi data), kemudian data ini direkam dalam sebuah tape. Tape ini kemudian dibawa ke sebuah tempat pemrosesan data untuk diolah. Setelah tahap ini selesai berarti data siap untuk diinterpretasi.Tujuan utama dari survei seismik refleksi adalah melakukan pengukuran seismik untuk memperoleh rekaman seismik yang berkualiatas baik. Kualitas rekaman seismik dinilai dari perbandingan kandungan sinyal refleksi terhadap sinyal gangguan (S/N) dan keakuratan pengukuran waktu tempuh gelombang. Disamping itu, kualitas data seismik juga dilihat dari sejauh mana data seismik memberikan informasi mengenai geologi bawah permukaan. Informasi geologi bawah permukaan merupakan sasaran utama dalam suatu eksplorasi seismik.

Gelombang badan (body wave)Gelombang badan (body wave) adalah gelombang sinyal (utama/penting) dalam eksplorasi seismic. Gelombang ini merambat dalam batuan bawah permukaan dari hasil sumber kemudian merambat ke bawah permukaan dan terpantul saat gelombang menyentuh lapisan dengan kontras impedansi yang berbeda.Gelombang badan terdiri dari gelombang P dan S. Apabila gelombang P ini merambat tanpa ada gelombang S, disebu juga dengan gelombang akustik. Jika kedua gelombang P dan S merambat (diperhitungkan) maka gelombang ini disebut sebagai gelombang elastic.Sifat gelombang P adalah P sebagai berikut :1. P berarti primary wave, datang paling awal.2. P berarti pressure wave yang, gelombang yang cara bergeraknya dengan mendasarkan pada efek tekanan.Sedangkan gelombang S bersifat sebagai berikut :1. S berarti secondary wave, datang kedua setelah P.2. S berarti shear wave, gelombang yang cara bergeraknya mendasarkan pada geseran.Gelombang P dan S ini mempunyai karakteristik unik yang pada akhirnya akan menjadi play maker dalam keberhasilan sebuah survey seismic. Cara perambatan gelombang P dan S ini dapat dilihat pada gambar .

DESAIN AKUISISI DATA

Akuisisi data pada seismic pantul menempati urutan pertama dibandingkan processing dan interpretasi, pada tahap akuisisi inilah ujung tombak dari kualitas data. Hal ini akan sangat berpengaruh dalam pengambilan keputusan nanti untuk menentukan letak titik bor dan prediksi struktur maupun predeksi sifat bawah permukaan. Untuk dapat mengakuisisi data dengan baik perlu dilakukan desain arah penembakan, desain array, desain lintasan, dan desain kealaman titik bor untuk penembakan.Desain lintasan yang baik dalam explorasi seismic akan memperhatikan hal berikut ini :1. kedalaman target.2. Lokasi target.3. Posisi patahan yang nampak dipermukaan.

Lintasan 2-D diarahkan pada posisi dip sehingga bisa merepresentasikan kondisi bawah permukaan yang sebenarnya.Dalam perencanaan survey seorang harus mempertimbangkan tujuan dari survey :1. Memperoleh data yang mempresentasikan keadaan bawah permukaan.2. Memperoleh maksimum data dengan anggaran biaya dan waktu yang sesuai.

DESAIN PARAMETER PERALATAN PENGUKURAN

Parameter pengukuran menyangkut dengan setting peralatan pengukuran yang diperlukan untuk setting peralatan adalah :1. Laju pencuplikan ( sampling rate ).2. Panjang rekaman.3. Frekuensi Cut off4. Gain control.5. banyaknya stack.6. Jenis sumber.Mensetting peralatan pengukuran biasanya sudah disesuaikan dengan SOP dari proyek seismic refleksi.

PEREDAMAN GROUND-ROLLTeknik peredaman ground roll dapat dilaksanakan dengan menggunakan beberapa cara :1. Pengaturan near offset2. Menggunakan array geophone.3. Filter kecepatan.Dengan menjauhkan near offset akan dihasilkan penampang seismic yang bersih dari groun roll pada time window yang pendek. Hal ini dikarenakan kecepatan ground roll lebih keci dibanding kecepatan gelombang badan ( body wave ).Peredaman ground roll dapat dilakukan dengan array geophone. Array geophone ini adalah rangkaian seri dari geophone-geophone kemudian dihubungkan dengan salah satu channel di take out cable. Fungsi array geophone ini dapat meredam gelombang ground roll dan juga dapat memperkuat sinyal.

PROSEDUR PENEMBAKANProsedur penembakan untuk 2-D dapat dilakukan dengan beberapa macam cara : off end, split spread, dan lain-lain.Teknik penembakan untuk target dalam dapat dilakukan dengan off end.

PROCESSING DATAPemrosesan data bertujuan membuat citra seismic dapat menampilkan keadaan bawah permukaan bumi mendekati keadaan sesungguhnya. Tujuan khususnya adalah meninggikan rasio S/N ( sinyal terhadap noise ), mempertinggi kualitas data dan menghindari kesalahan pencitraan.

EdittingProses editing adalah proses untuk menghilangkan trace yang penuh dengan noise, kaena trace yang penuh dengan noise akan menimbulkan frekuensi tinggi pada sinyal seismic kita.

CMP SortingProses pengurutan CMP gather dilakukan karena data CMP merupakan data induk berbagai proses berikutnya seperti analisa kecepatan. Pada langkah ini input data adalah geometri penembakan dan data shootgather.Geometri penembakan diisi dengan :1. posisi titik tembak.2. Jarak near offset.3. Jarak antar channel.4. Jumlah channel atau trace.5. posisi masing-masing grup geophone.

Setelah proses CMP, maka akan menghasilkan keadaan Fold seperti gambar diatas. Jumlah fold ini menandakan jumlah kelipatan titik CMP terkena gelombang pantul.

DekonvolusiProses ini dilakukan untuk menghilangkan / mengurangi pengaruh ground roll, pemantulan ganda (multiple), reverberation, efek pemantulan permukaan (ghost) serta memperbaiki bentuk wavelet yang kompleks, akibat pengaruh noise. Proses ini merupakan penerapan dari invers filter karena konvolusi merupakan suatu filter. Bumi bertindak sebagai filter yaitu low pass filter, dimana sinyal impulsif dinamit berubah menjadi wavelet yang panjangnya sampai 100 ms. Wavelet yang terlalu panjang mengakibatkan resolusi seismik turun sebab kemampuan membedakan dua peristiwa refleksi berdekatan menjadi berkurang. Ada beberapa metoda dekonvolusi yang digunakan dalam processing yaitu Spike Deconvolution, Zero Offset Deconvolution, Prediktif Deconvolution dan Surface Consisten Deconvolution. Masing-masing mempunyai kegunaan tertentu.

FilteringAlasan utama dari filter frekuensi adalah untuk menghilangkan frekuensi tertentu (noise) dari data seismik dan untuk memloloskan data sisanya. Sebagai contoh adalah gelombang permukaan (ground roll), biasanya merupakan gelombang dengan frekuensi rendah dan amplitudo yang besar dan dapat difilter dengan menggunakan filter frekuensi ini.Noise adalah gangguan yang tidak diharapkan yang sering muncul pada saat rekaman seismik. Noise dan sinyal bisa dibedakan melalui sifat-sifatnya yang khas. Ciri-ciri sinyal pada rekaman seismik antara lain : Mempunyai kecepatan yang paling besar dibandingkan gelombang pada jenis lain. Amplitudo relatif lebih besar. Frekuensi yang relatif lebih besar dibanding dengan gelombang lain.

Analisa Kecepatan dan Koreksi NMOAnalisa kecepatan mempergunakan persamaan sebagai berikut :

Dengan mengurangi fungsi t (x) dari lapangan dengan fungsi koreksi waktu tNMO maka akan kurva waktu yang datar.

Gambar berikut adalah contoh koreksi NMO untuk analisa kecepatan, kurva waktu datar menunjukkan pemilihan harga kecepatan yang tepat.

NMO merupakan koreksi dinamik yang diterapkan untuk mengoreksi efek adanya jarak offset antara shot point dan geophone pada trace berasal dari satu CDP gather. Koreksi ini menghilangkan pengaruh offset sehingga seolah-olah gelombang pantul datang dalam arah vertikal (normal incident).Prinsip dasar analisa kecepatan pada proses stacking adalah mencari persamaan hiperbola yang tepat sehingga memberikan stack yang maksimum. Ada beberapa metoda analisa kecepatan yaitu :1. Metoda grafik2. Constant Velocity Stack3. Semblance Velocity atau Velocity Spectrum

StackingStacking adalah proses penjumlahan trace-trace dalam satu gather data yang bertujuan untuk mempertinggi signal to noise ratio (S/N), karena sinyal yang koheren akan saling memperkuat dan noise yang inkoheren akan saling menghilangkan. Selain tiu stacking ini akan mengurangi noise yang bersifat koheren, Stack dapat dilakukan berdasarkan Common Depth Point (CDP), Common Offset, Common Shot Point, tergantung dari tujuan stack itu sendiri. Biasanya proses stack dilakukan berdasarkan CDP dimana trace-trace yang tergabung pada satu CDP dan telah dikoreksi NMO dijumlahkan untuk mendapatkan satu trace yang lebih tajam dan bebas darinoise yang inkoheren. Pada pusat pengolahan data proses stack ini biasanya dilakukan bersamaan dengan proses CDP gather dan proses koreksi NMO satu tahapan pekerjaan.Ada beberapa proses stack yaitu initial stack, residual stack, dan final stack. Masing-masing proses tersebut pada prinsipnya adalah sama, hanya tingkat kualitas data yang distack yang berbeda-beda sesuai dengan tingkat pemrosesan.

MigrasiKedudukan reflektor yang tergambar pada penampang seismik hasil stack belumlah mencerminkan kedudukan yang sebenarnya (masih semu), karena rekaman normal incident belum tentu tegak lurus terhadap bidang permukaan, terutama untuk bidang reflektor miring. Untuk mendapatkan kedudukan reflektor yang sebenarnya perlu dilakukan pemindahan posisi dan waktu pantul yang sebenarnya berdasarkan lintasan gelombangnya. Proses inilah yang disebut proses migrasi. Selain itu, migrasi juga dapat menghilangkan pengaruh difraksi gelombang yang muncul akibat adanya struktur-struktur tertentu (patahan, lipatan).Proses migrasi parsial sebelum stack bertujuan untuk mendapatkan hasil stack yang lebih baik, pada pemantul yang miring. Biasanya proses ini hanya diterapkan pada daerah yang kompleks.Proses migrasi setelah stack bertujuan untuk mengkoreksi data rekaman seismik, yaitu untuk menentukan letak pemantul sebenarnya dibwah permukaan bumi, serta untuk menggagalkan efek difraksi.

posted by asrim @12:31 PM5 commentsPENGANTAR GEOFISIKAsecara umum geofisika dapat diartikan sebagai suatu kajian yang terstruktur tentang fenomena alam, pengukuran dan karakterisasinya serta penggunaannya untuk pencarian sumber daya alam, khususnya ditinjau dari aspek-aspek fisika. Untuk memahami geofisika secara baik, diperlukan dasar-dasar yang kuat dalam fisika, geologi dan matematika. Perkembangan keilmuan yang pesat, terkadang memerlukan pula kemampuan dalam bidang komputasi dan instrumentasi.Dalam pelaksanaannya, geofisika acapkali dirujuk sebagai suatu kajian (misalnya kajian mengenai struktur dalam bumi, perubahan medan magnetik bumi, geodinamika dan kajian lainnya), tetapi seringkali geofisika juga dianggap sebagai sekumpulan alat atau tools (misalnya metoda-metoda untuk eksplorasi, metoda-metoda untuk peramalan dan metoda lainnya). Bidang-bidang yang dicakup dalam geofisika (dalam artian yang paling luas) antara lain:

Fisika Interior Bumi Sains IonosferSeismologi Sains MagnetosferVulkanologi Sains PlaneterHidrologi Geofisika EksplorasiOseanografi Geofisika LingkunganGeomagnetisme Geofisika untuk RekayasaGeodesi Metoda GeofisikaGeodinamika Instrumentasi GeofisikaSains Atmosfer Pengolahan Data Geofisika

Meskipun manusia telah mencoba untuk memahami fenomena alam sejak lama, sebagai geofisika sebagai ilmu baru berkembang beberapa ratus tahun yang lalu. Pemahaman bahwa Bumi mengelilingi Matahari (dan bukan sebaliknya) yang dipelopori oleh Copernicus, barangkali dapat dianggap sebagai salah satu tonggak awal pertumbuhan geofisika. Pada tahun 1600, William Gilbert menyimpulkan bahwa Bumi adalah sebuah magnet yang besar. Dengan kesimpulan ini, salah satu sifat dasar dari Bumi mulai dikenali. Beberapa waktu kemudian, Newton menggagas tentang gravitasi yang juga menjadi sifat dasar dari Bumi sebagai suatu kumpulan massa. Geofisika tumbuh menjadi kajian yang lebih menarik lagi setelah para ilmuwan mulai mempelajari gempabumi dan rekamannya. Rekaman gempabumi dari berbagai lokasi ternyata dapat digunakan untuk mempelajari struktur perlapisan di dalam Bumi. Berdasarkan proses penjalaran gelombang mekanik di dalam Bumi, para ahli seismologi kemudian membagi Bumi menjadi kerak, mantel, inti bagian luar dan inti bagian dalam.Dari segi teknologi pengukuran, geofisika juga berkembang sangat pesat, terutama pada masa-masa Perang Dunia I dan Perang Dunia II. Teknologi perekaman seismik, metoda magnetik, serta teknologi radar, misalnya, justru berkembang dari kebutuhan-kebutuhan militer. Setelah Perang Dunia II, kebutuhan akan hidrokarbon meningkat secara tajam. Kegiatan eksplorasi kemudian menjadi sangat penting. Pada saat itu, metoda-metoda geofisika menjadi suatu kebutuhan dan berkembang dengan sangat pesat. Teknologi instrumentasi dan komputasi menjadi hal yang tidak terpisahkan dari geofisika.Kembali ke segi keilmuan, lahirnya teori tektonik lempeng pada tahun 1960-an menjadi tonggak perkembangan yang sangat penting. Melalui teori ini, berbagai fenomena seperti gunungapi, kegempaan dan terjadinya pegunungan, dapat dijelaskan secara terpadu dan elegan. Perkembangan tomografi seismik di tahun 1980-an merangsang perkembangan yang lebih maju lagi, karena metoda ini mampu memetakan bagian interior Bumi dengan lebih baik lagi.Saat ini geofisika telah menjadi suatu bidang ilmu yang sangat luas. Teknologi satelit, misalnya, telah mendorong banyak penelitian dalam bidang positioning, pemetaan serta geodinamika. Sementara itu kekhawatiran manusia akan perubahan iklim telah memacu banyak penelitian tidak saja dalam bidang sains atmosfer, tetapi juga pada bidang-bidang lain termasuk oseanografi dan eksplorasi laut dalam. Para ahli geofisika saat ini sadar bahwa Bumi adalah suatu sistim yang terintegrasi di mana komponen-komponennya saling berinteraksi dan saling mempengaruhi.Jika kita berbicara tentang metoda-metoda geofisika, biasanya kita mengacu pada metoda-metoda berikutMetoda seismik (bias, pantul, down-hole dan metoda lainnya)Metoda elektromagnetik atau EM (MT, Turam, CSAMT, VLF, GPR dan metoda lainnya)Metoda medan potensial (gravity, magnetik)Metoda geolistrik (tahanan jenis, IP, SP dan metoda lainnya)Pada pelaksanaanya, metoda-metoda di atas dapat digunakan baik secara mandiri maupun dalam suatu kombinasi, misalnya pengukuran pada sumuran (well-logging).Jika kita tinjau metoda-metoda geofisika, sebagian besar berdasar pada prinsip-prinsip fisika yang sangat sederhana. Contohnya, metoda geolistrik tahanan jenis yang didasari oleh hukum Ohm atau metoda seismik yang didasari oleh prinsip penjalaran gelombang. Kerumitan pada metoda-metoda geofisika, mulai muncul jika kita mulai melihat atau mempertimbangkan hal-hal berikut: Akurasi (beberapa pengukuran geofisika bekerja dengan orde waktu yang sangat kecil, misalnya seperseribu detik, atau dengan sinyal yang sangat lemah, misalnya seperseribu volt) Ambiguity (pada beberapa pengukuran geofisika, data yang sama dapat dihasilkan oleh objek yang berbeda; ingat objek terletak di dalam Bumi) Anisotropy (pada medium atau objek yang diamati, nilai parameter fisis sangat mungkin bervariasi terhadap arah) Dimensi (beberapa metoda geofisika mempunyai daerah pengukuran yang ordenya beberapa kilometer dengan variasi topografi yang mungkin sangat ekstrim) Data (beberapa metoda geofisika menghasilkan data yang besarnya berorde gigabyte sehingga memerlukan penanganan khusus; beberapa pengukuran juga menghasilkan data dalam bentuk variabel yang sangat beragam) Instrumentasi dan komputasi (karena penggunaan di lapangan, selain masalah akurasi, peralatan geofisika juga harus handal, kompak dan terpercaya; masalah komputasi juga menjadi penting karena data biasanya perlu diproses lebih lanjut sebelum bisa digunakan untuk interpretasi) Variasi terhadap waktu (dalam beberapa kasus pengukuran geofisika berkaitan dengan fenomena yang melibatkan waktu yang sangat singkat, misalkan gempabumi, atau fenomena yang melibatkan waktu yang sangat lama, misalkan variasi medan magnetik Bumi) Metoda geofisika pada umumnya bukan pengukuran langsung (perlu kombinasi metoda serta data-data lain dalam penafsiran)Saat ini, selain kesempatan, banyak juga tantangan bagi geofisikawan. Tantangan tersebut muncul dari adanya perkembangan teknologi dan pengetahuan yang cepat sehingga dituntut adanya kemauan dan kemampuan untuk belajar secara berkesinambungan. Perkembangan di atas juga mendorong ilmuwan dan praktisi untuk bekerja dengan ahli-ahli pada bidang lain. Interdependensi atau saling keterkaitan menjadi suatu keharusan. Berbeda dengan geofisikawan di masa lampau, geofisikawan saat ini mempunyai data yang berlimpah. Di satu sisi ini hal yang baik, tetapi di sisi lain ini juga terkadang dapat mengaburkan informasi yang diperlukan. Geofisikawan saat ini juga dihadapkan pada pilihan apakah akan menjadi spesialis pada bidang yang sempit atau memilih pengetahuan dasar yang luas.Di masa datang, tantangan lain bagi geofisikawan adalah bergesernya eksplorasi dari sumber energi dan mineral ke eksplorasi air. Dalam skala yang lebih luas, eksploitasi sumber daya yang merupakan domain utama dari geofisikawan sudah mulai berkembang ke arah masalah-masalah lingkungan. Bencana alam, baik dalam skala lokal maupun global, juga akan menjadi hal yang harus dikaji dan diperhatikan.

Bahan-bahan bacaan yang dianjurkan LILLIE, R. J., Whole Earth Geophysics, Prentice Hall, 1999 LOWRIE, W., Fundamentals of Geophysics, Cambridge University Press, 1997. REYNOLDS, J. M., An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons, 1997. TELFORD, W. M., GELDART, L. P., SHERIFF, R. E., Applied Geophysics, 2nd edition, Cambridge University Press, 1990. SLEEP, N. H., FUJITA, K., Principles of Geophysics, Blackwell Science, 1997.

METODA GROUND PENETRATING RADAR (GPR)

PENDAHULUANPerkembangan teknologi elektronika dalam kurun waktu beberapa tahun ini, telah melahirkan sebuah metoda baru dalam bidang ilmu kebumian/ eksplorasi geofisika yaitu Metoda Ground Penentrating Radar, dimana pulsa elekromagnetik dipancarkan ke dalam bumi dan direkam oleh antena di permukaan. Pulsa radar diteruskan, dipantulkan dan dihamburkan oleh strukur permukaan dan anomaly di bawah permukaan. Gelombang EM yang dipantulkan dan dihamburkan diterima oleh antenna penerima di permukaan bumi.Hubungan antara radiasi gelombang EM dengan media dapat diperoleh dari peramaan Maxwell. Karakteristik radiasi gelombang EM pada struktur bumi ditentukan parameter fisika : permiabilitas (), permitifitas listrik (),dan konduktifitas ().Kunggulan yang dimiliki metoda ini antara lain keakuratan dalam mendeteksi struktur bawah permukaan seperti air tanah, fosil arkeologi, eksplorasi bahan-bahan mineral,dan sebagainya.Pola refleksi yang diamati pada radargram dapat bersifat unik, artinya bahwa reflektor yang sama dapat disebabkan oleh objek yang berbeda. Refleksi yang sangat kuat merupakan ciri kas dari bahan metal, water table, dan lapisan lempung. Bahan metal seperti pipa akan memberikan respon seperti hiperbola dengan amplitudo besar pada radargram. Akan tetepi bahan-bahan dari kabel, bolder dan pipi terbuat dari beton dapat juga memperlihatkan pola radargram yangserupa. Radargram dari water-table dan lapisan lempung memiliki cirikas amplitudo besar tapi relatif datar.

TEORI DASAR

Prinsip Dasar GPRGPR terdiri dari sebuah pembangkit sinyal, antenatransmitter dan receiver sebagai pendeteksi gelombang EM yang dipantulkan. Signal radar ditransmisikan sebagai pulsa-pulsa yang tidak dengan frekuensi tinggi. Antenna receiver menerima pulsa yang tidak terabsorbsi oleh bumi tetapi dipantulkan dalam domain waktu tertentu.Mode konfigurasi antenna transmitter dan receiver pada GPR terdiri dari mode monostatik dan bistatik. Mode monostatikyaitu bila transmitter dan receiver digabung dalam satu antenna sedangkan mode bistatik bila kedua antenna memiliki jarak pemisah.Transmitter membangkitkan pulsa gelombang EM pada frekuensi tertentu sesuai dengan karakteristik antenna tersebut (10 Mhz-4Ghz).Receiver diset untuk melakukan scan yang secara normal mencapai 32 512 scan per detik. Setiap hasil scan ditampilkan pada layar monitor sebagai fungsi waktu two-way time travel time, yaitu waktu tempuh gelombang EM menjalar dari tranmitter target receiver. Tampilan ini disebut dengan radargram.

Gelombang ElektromagnetMetoda GPR didasarkan atas persamaan Maxwell yang merupakan perumusan matematis untuk hukum-hukum alam yang mendasari semua fenomena electromagnet. Persamaan Maxwell untuk medium isotropic heterogen dirumuskan sbb:H =

dengan hubungan , ,dimana , E : medan listrik, H : medan magnet, J : rapat arus listrik, : konduktifitas, : permitifitas listrik dan : tahanan jenis.Dengan menerapkan operasi curl pada persamaan Maxwell maka diperoleh :

Dengan menggunakan persamaan Maxwell diatas, dapat diturunkan persamaan gelombang elektromagnetik sbb :

Kecepatan gelombang EM pada berbagai medium bergantung pada kecepatan cahaya, konstanta relatif dielektrik ( ) dan pemeabilitas magnetic ( = 1 untuk materi non magnetic ). Untuk selengkapnya bisa dilihat pada persamaan : Kecepatan gelombang radio pada sebuah medium :

dimana : c : kecepatan cahaya: konstanta relatif dielektrik: permeabilitas relatif magneticP : loss factor =: konduktivitas : frekuensi sudut =f : frekuensi: permitivitas: permitivitas diruang hampa untuk materi dengan loss factor rendah P 0 :

Hubungan antara konstanta relatif dielektrik dan porositas adalah :

dimana : : porositas: konstanta relatif dielektrik untuk matriks batuan: konstanta relatif dielektrik untuk fluida

Koefisien refleksiKoefisien refleksi (R) didefinisikan sebagai perbandingan energi yang di pantulkan dan yang datang , dituliskan dalam persamaan sbb :Atau

dimana dan konstanta dielekrtik relatif lapisan 1 dan lapian 2, adalah ukuran kapasitas dari sebuah material dalam hal melewatkan muatan saat medan elektromagnetik melewatinya. Contoh dari kontanta ini disuun pada table 1.

Material K ( mS/m ) V ( m/ns ) A (dB/m )UdaraAir murniAir lautPasir keringPasir basah ( aquifer)LimetoneLempung padatGranitRock saltslate 1808042565-35565-15 00.01

0.010.1-10.5-20.050.1-10.1-10.03 0.30.330.010.150.060.120.060.130.130.09 0

0.10.010.030.041-3000.010.011-100

Skin depthSkin depth adalah kedalaman dimana sinyal telah berkurang menjadi 1/e (ca.37%) dari nilai awal. Skin depth ( ) dirumuskan pada peramaan berikut :

Kedalaman penetrasi dibatasi oleh konduktivitas yang rendah ( atau resistivitas yang tinggi ) dari tanah. Signal teratenuasi oleh lempung yang konduktif hingga kedalaman 0.2 meter. Tetapi pada garam, es atau granit kering penetrasi dapat mencapai lebih dari 300 meter.Karena air memiliki konstanta dielektrik yang tinggi (=80), perubahan kelembaban tanah dan batuan sangat mnempengaruhi responradar. Hal yang sama juga berllaku untuk konduktivitas dari lempung yang mengandung tanah secara selang-seling akan mempengaruhi kedalaman refleksi. Oleh sebab itu, perhitungan radar sebelum dan sesudah hujan akan menghasilkan nnilai yang berbeda. Interpretasi dari ground radar ( dengan kebatasan ini ) jika mungkin dibandingkan dengan metode lainnya.Signal yang dipantulkan oleh ketidakkontinuan ecara horizontal, dicatat setelah travel time tertentu, yang bergantung pada urvei material. Metoda ini tidak hanya seperti seismic refleksi, tetapi juga mungkin untuk menggunakan software untuk mengolah data seismic yang diadopsi untuk menginterpretasikan pengukuran ground radar. Seperti pada seismic, kedalaman dari reflector dapat diperoleh jika kecepatan diketahui.Pengukuran radar merupakan metode yang tepat untuk mendeteksi benda kecil dekat permukaan bumi ( 0.1 hingga 3 meter ) dengan resolusi yang tinggi. Survei harus dilakukan pada tanah yang kering dan hampir homogen pada reitivitas elektrik yang tinggi ( kontanta dielektrik rendah ).Georadar telah diakui mampu menentukan pipi metal dan non-metal, kabel, anomaly bahan tambang dan lubang dibawah permukaan sperti terowongan dan gua ( bunker). Metoda ini dapat pula menemukan logam dan bahan non-logam dengan baik, juga cocok untuk melacak ranjau dan daerah bekas perang, dimana kontaminasi sering terjadi pada kedalaman yang dangkal.Untuk memperoleh penetrasi yang lebih dalam, frekuensi transmisi harus rendah, walaupun frekuensi yang lebih rendah(< 200 MHz ) mengurangi resolusinya. Frekuensi haru dipilih dengan mempertimbangkan baik penetrasi kedalaman yang mungkin dan resolusi yang diinginkan. Sebagai tambahan, sifat listrik dari daerah survei dan target dari pelacakan haru di pertimbangkan.Survei georadar menghasilkan hampir seluruhnya refleksi yang berkenaan dengan perubahan kecil dalam tekstur dan struktur dari dasar-dasar tanah. Sebagai asumsi awal untuk menginterpretasikan bentuksebagai indikasi dari kontaminasi sampah; evaluasi dan penaksiran dari data radar harus dikerjakan dengan cara khusus dan hati-hati.

Akuisisi Data GPRTerdapat tiga cara penggunaan sistem radar yakni : reflection profiling ( antenna monostatik ataupun bistatik ); wide angle reflection and refraction (WARR) atau Common Mid Point (CMP) sounding; dan tranillumination atau radar tomography.1. Radar Reflection ProfilingCara ini dilakukan dengan membawa antenna radar bergerak bersamaan diatas permukaan tanahdimana nantinya hasil tampilan pada radargram merupakan kumpulan tiap titik pengamatan. Metode inilah yang akan digunakan pada praktikum semester break kali ini.

2. Wide Agle Reflection and Refraction (WARR) atau Common Mid PointCara WARR ounding inidilakukan dengan menaruh transmitter pada posisi yang tetap dan receiver dibawa pada area penyelidikan. WARR sounding diterapkan pada kasus dimana bidang reflector relatif datar atau memiliki kemiringan yang rendah, karena asumsi ini tidak selalu benar pada kebanyakan kasus maka digunakan CMP sounding untuk mengatasi kelemahan tersebut. Pada CMP sounding kedua antenna bergerak menjauhi satu sama lainnya dengan titik tengah pada posisi yang tetap.

3. Transillumination atau Radar TomographyMetoda ini dilakukan dengan cara menempatkan transmitter dan receiver pada posisi yang berlawanan. Sebaggai contoh jika transmitter diletakan pada satu satu sisi, maka receiver diletakan pada sisi yang lain dan saling berhadapan. Umumya metoda ini digunakan pada kasus non-destructive testing (NDT) dengan menggunakan frekuensi antenna yang tinggi sekitar 900 MHz.

Deskripsi RAMAC / GPR

Control UnitsControl Unit adalah pengatur pengumpulan data. Computer (32-bit processor) memberikan informasi lengkap bagaimana prosedur yang harus dilakukan, dan saat sistem diaktifkan, control unit mengatur transmitter dan receiver. Selain itu juga menyimpan track dari tiap posisi dan waktu. Biasanya waktu yang digunakan untuk mengambil sebuah trace sangat singkat sehingga tidak perlu dihentikan tiap titik pengukuran. Selain itu, pengumpulan data dapat pula dilakukan dengan berjalan sepanjang garis. Control unit menyimpan data mentah dalam sebuah buffer sementara dan saat dibutuhkan, dapat diambil dan ditransfer ke komputer.Unit ini memiliki D-sub connector untuk komputer, kotak trigger dan roda pengukuran yang persis dengan connector optik untuk transmitter dan receiver. Juga ada connector untuk kotak battery da tombol On-Off. Tidak ada kontrol luar yang dibutuhkan sebelum unit ini berfungsi.Control unit menentukan interval sampling dari data pada tiap pengambilan trace. Secara teknis, control unit terdiri dari sebuah power supply unit, sebuah bagian analog yang menghasilkan sinyal terkontrol dan sebuah compter yang didesain khusus. Control unit saat di hidupkan tidak memerlukan waktu sehingga dapat langsung dilakukan pengukuran.

TransmitterUnit ini menghasilkan energi EM dan mengirimnya pada daerah sekitar, khususnya kedalam medium yang akan diobservasi. Energi dalam bentuk pulsa pada amplitudo tinggi (370 V) yang dipindahkan ke bagian antenna. Dalam bagian antenna, pulsa ditransform dan di perkuat bergantung pada frekuensi antenna. Pulsa ditransmisikan setiap saat ketika control signal diterima melalui optical fibre.Unit ini memiliki penghubung optik untuk control unit, penghubung untuk kotak battery dan sebuah tombol on-off.Catatan : Tombol on-off harus diposisikan on dan baterry yang dihubungkan ke transmitter mulai mengeluarkan pulsa. Disarankan antenna dihidupkan beberapa menit sebelum pengambilan data dimulai sebagai warming-up.Aturan yang cukup penting yaitu menghidupkan transmitter dahulu sebelum di lakukan survey.

ReceiverReceiver mengkonversi signal yang di terima antenna kebenuk nlai integer, sebagai contoh, antara 32768 dan -32767 (16 bit). Ada dua konektor optik pada unit ini, pertama digunakan untuk mentransfer control signal daricontrol unit ( yang bertanda R ) dan lainnya mengirim data yang diperoleh ke control unit ( yang bertanda D ). Selain itu juga ada penghubung untuk kotak baterry dan sebuah tombol on-off.

PETUNJUK PENGOPERASIAN RAMAC / GPRPada saat memulai survey, anda harus selalu memiliki keputusan tentang penampang kedalaman/waktu yang akan diobservasi. Tidak hanya menentukan penampang kedalaman waktu yang akan direkam tetapi juga menentukan pilihan frekuensi antenna untuk survey. Sebuah antenna dapat digunakan untuk survey kedalaman tertentu tetapi mungkin tidak memiliki resolusi maksimum yang diinginkan dalam survey. Range yang cukup dapat dilakukan, tetapi hal ini memerlukan frekuensi rendah yang akan mengurangi resolusi. Range didefinisikan sebagai jarak dimana target dapat dideteksi. Resolusi sebaliknya didefinisikan sebagai ukuran terkecil dari objek yang dapat di deteksi.Memulai pengerjaan survey merupakan hal yang mudah dengan RAMAC. Untuk mempercepat dimulainya survey, sebelumnya parameter survey harus disiapkan. Dengan cara ini, pengambilan data dapat dilakukan dengan sedikit masukan pada keyboard. Bila di asumsikan anda telah menset semua parameter, maka pengambilan data dapat dilakukan dengan menekan ;F3 + (F2-F8) + F6 + F8 , yang berarti :F3 mengukurF2 F8 melanjutkan atau memilih frekuensi antennaF6 mencari signalF8 StartPada saat pengumpula data berlangsung, anda dapat memodifikasi fungsi display, screen colors, gain settings tanpa mempengaruhi start parameter. Sehingga pada saat anda memulai lagi, akan diperoleh niali start parameter yang sama (default).

Pemilihan frekuensi antennaPemilihan frekuensi antenna ditentukan oleh tujuan survey yaitu menentukan kedalaman/resolusi yang dibutuhkan. Penetrasi kedalaman dengan frekuensi antenna berbeda sangat bervariasi bergantung pada kondisi material setempat.

Pemilihan metode triggingRAMAC/GPR dapat dilakukan trigging dengan cara yang berbeda pada saat melakukan survey. Pemilihan metoda trigging bergantung pada beberapa factor yaitu :1. Tujuan survey2. Pemilihan antenna3. Keperluan untuk proses data lebih lanjut4. Peralatan yang mendukung

RAMAC/GPR memberikan 4 macam cara yang berbeda dalam pengambilan data, yaitu :1. Dengan menggunakan alat pengukur panjang ( Hip Chain atau Measuring Wheel)2. Melalui keyboard PC external (denganmenekan tombol SPACE)3. Dengan menggunakan kotak trig4. Dengan pembacaan pada interval waktu tertentuPemilihan parameter komunikasiAnda dapat memilih serial atau parallel data transfer antara control unit dan external PC. Mode parallel mentransfer data paling cepat. Untuk hal ini anda dapat memilih antar kecepatan standar atau mode Bi-Directional dimana control unit secara automatis akan mencari PC anda untuk diset pada mode ini.

Seting parameter displayParameter display berhubungan dengan penampilan warna dan gain selama pengambilan data. Data anda tidak akan dipengaruhi oleh setting ini, hanya penampilan layer yang berubah. Selain warna dan gain, anda dapat juga memilih setting skala vertical untuk pengambilan data. Baik skala time atau depth dapat dipilih untuk display. Oleh sebab itu penting untuk menentukan posisi start dari skala vertical pada posisi yang benar. Hal ini mengacu pada jumlah sample data. Posisi signal vertical dapat dipilih oleh operator dan posisi start dari skala vertical harus cocok dengan setting ini.

Pengambilan dataBila semua parameter telah diset, maka pengambilan data telah siap. Untuk memulai proses ini, tekan F8. pengambilan data akan dimulai oleh metode triggering yang telah dipilih.Jika telah terhubung, kotak trig akan menunjukkan kecepatan survey dengan menyalakan lampu LED. Pada saat mendekati harga maksimum dari lampu LED, anda harus memperlambat kecepatan survey agar beberapa data tidak hilang. Ketika lampu LED telah menyala, LED terakhir akan berwarna merah. Anda harus berhenti beberapa saat lalu melanjutkan saat PC memperlihatkan semua trace pada layar. Jika anda melanjutkan melampaui semua lampu LED,anda akan kehilangan trace yang diakibatkan buffer trace yang penuh dalam control unit.Selama survey anda dapat mengintrupsi pengambilan data dengan menekan F5 (Comment) yang akan menyediakan tempat sebanyak 60 karakter sebagai catatan. Untuk melanjutkan pengambilan data, cukup tekan F8 (Continue). Menginterupsi survey dengan alasan seperti mengganti display atau gain dilakukan dengan cara yang sama.Image yang tergambar pada layar merupakan kumpulan dari trace. Layar akan memperlihatkan trace-trace yang berjalan sepotong-sepotong. Secara vertical layar dapat memperlihatkan 480 data sample.Untuk menyelesaikan survey tergantung pada metode triggering yang sedikit berbeda. Tekan tombol ESC untuk keluar dari pekerjaan pengambilan data. Setelah semua selesai, anda kembali pada program GPR.EXE. Dari software itu dapat dpilih exit, filter data yang terekam untuk proses selanjutnya atau memilih survey untuk profile lain.

Referensi RAMAC / GPR software Manual Vogelsang D, 1994 : environmental geophysics, Springer- Verlag, Hannover, Germany. Modul Kursus Lanjut Metoda Geolistrik, Seismik Refleksi, Magnetik, dan GPR. Semester Break 2001, Laboratorium Fisika Bumi. Pasasa, L. 1999, Modeling Of Ground- Penetrating Radar Data, PIT HAGI ke-24, Surabaya, 3-4 Oktober 1999 Reynold, JM., An Introduction to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons, p.681-749.

GEOLISTRIK (RESISTIVITAS)

PendahuluanGeolistrik ialah salah satu metode dalam geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi. Pendeteksian di atas permukaan meliputi pengukuran medan potensial, arus, dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat penginjeksian arus ke dalam bumi. Metode geolistrik yang terkenal antara lain : metode potensial diri (SP), arus telluric, magnetotelluric, elektromagnetik, IP (induced polarization), dan resistivitas (tahanan jenis). Dalam praktikum ini, pembahasan dikhususkan pada metode geolistrik tahanan jenis.Pada metode geolistrik tahanan jenis, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus (terletak diluar konfigurasi). Beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial yang berada didalam konfigurasi. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda tertentu, dapat ditentukan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan di bawah titik ukur (titik sounding).Umumnya, metode resistivitas ini hanya baik untuk eksplorasi dangkal, sekitar 100 m. Jika kedalaman lapisan lebih dari harga tersebut, informasi yang diperoleh kurang akurat, hal ini disebabkan melemahnya arus listrik untuk jarak bentangan yang semakin besar. Karena itu, metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi dalam. Sebagai contoh eksplorasi minyak. Metode resistivitas ini lebih banyak digunakan dalam bidang enginering geology (seperti penentuan kedalaman batuan dasar), pencarian reservoir air, pendeteksian intrusi air laut, dan pencarian ladang geothermal.Berdasarkan letak (konfigurasi) elektoda potensial dan elektroda arus, dikenal beberapa jenis konfigurasi metode resistivitas tahanan jenis yaitu1. Konfigurasi Schlumberger2. Konfigurasi Wenner3. Konfigurasi Double Dipole4. Konfigurasi Pole-dipole (three point)5. Konfigurasi Pole-pole

Teknik pengambilan data dalam metode resistivitas dibagi atas :1. Vertikal Sounding2. Lateral Mapping3. Mise-a-la-masse

TEORI DASAR

Sifat Listrik BatuanAliran konduksi arus listrik di dalam batuan/mineral digolongkan atas tiga macam yaitu konduksi dielektrik, konduksi elektrolitik, dan konduksi elektronik . Konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik (terjadi polarisasi muatan saat bahan dialiri listrik). Konduksi elektrolitik terjadi jika batuan/mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi cairan-cairan elektrolitik. Pada kondisi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolit. Konduksi elektronik terjadi jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas sehingga arus listrik dialirkan dalam batuan/mineral oleh elektron bebas. Berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan/mineral digolongkan menjadi tiga yaitu :- konduktor baik : 10-6 < < 1 m- konduktor buruk : 1 < < 107 m- isolator : > 107 mUntuk interpretasi, hanya ini parameter yang digunakan.

Perumusan Dasar Geolistrik ResistivitasDalam metode geolistrik ini digunakan definisi-definisi :1. resistansi : R = V/I ohm, (1a)2. resistivitas : = E/J m, (1b)3. konduktivitas : = 1/ ( m) 1, (1c)dengan : V : beda potensial antara dua buah titikI : besar arus listrik yang mengalirE : medan listrikJ : rapat arus listrik (arus listrik persatuan luas)Untuk silinder konduktor dengan panjang L dengan luas penampang A

Medan Listrik E yang ditimbulkan oleh beda tegangan V dirumuskanE = V/L. Tahanan yang muncul dirumuskan dengan(2)Dari persamaan (2), diperoleh persamaan resistivitas yaitu(3)

Konfigurasi elektroda cara SchlumbergerM,N digunakan sebagai elektroda potensial dan A, B sebagai elektroda arus. Pada konfigurasi ini, nilai MN nilai AB. Perhatikan gambar berikut.Bila jarak elektroda AB dibuat 10 kali elektroda MN untuk tiap jarak pengukuran, diperoleh persamaan resistivitas metode Schlumberger yaitu,dengan . (4)Umumnya metode Schlumberger ini dilakukan dengan jarak elektrode AB dibuat 10 kali atau lebih terhadap jarak elektroda MN. Meskipun begitu metode ini dapat dilakukan dengan jarak elektrode AB < 10 MN asalkan L 4.

Konfigurasi elektroda cara WennerKonfigurasi Wenner digunakan jarak yang sama antara elektroda. Dalam konfiguasi ini AM = MN = NB = a. Perhatikan skema pada gambar 2. Persamaan resistivitasnya dirumuskan dengan, dimana . (5)

Pada konfigurasi ini, jarak elektroda a harus seragam untuk tiap survey. Bila jarak elektrode AB misalnya 10 m, maka jarak elektroda MN haruslah 3,3 m. Bila elektroda AB dibuat 12 m, maka MN haruslah 4 m dan demikian seterusnya.

Konsep Resistivitas SemuPada bagian awal telah disebutkan bahwa bumi diasumsikan bersifat homogen isotropik. Dengan asumsi ini, resistivitas yang terukur merupakan resistivitas sebenarnya dan tidak bergantung pada spasi elektroda. Pada kenyataanya, bumi terdiri dari lapisan-lapisan dengan yang berbeda-beda, sehingga potensial yang terukur merupakan pengaruh dari lapisan-lapisan tersebut. Karenanya, harga resistivitas yang diukur seolah-olah merupakan harga resistivitas untuk satu lapisan saja (terutama untuk spasi yang lebar). Resistivitas semu ini dirumuskan dengan,dimana :a : resistivitas semuK : faktor geometriV : beda potensial pada MNI : kuat arus

Pada kenyataannya, bumi merupakan medium berlapis dengan masing-masing lapisan mempunyai harga resistivitas yang berbeda. Resistivitas semu merupakan resistivitas dari suatu medium fiktif homogen yang ekivalen dengan medium berlapis yang ditinjau. Perhatikan gambar dibawah

Anggap medium berlapis yang ditinjau misalnya terdiri dari 2 lapis dan mempunyai resistivitas berbeda ( 1 dan 2 ). Dalam pengukuran, medium ini dianggap sebagai medium satu lapis homogen yang memiliki satu harga resistivitas yaitu resistivitas semu a. Konduktansi lapisan fiktif ini sama dengan jumlah konduktansi masing-masing lapisan yaitu a = 1 + 2 .

Metode Akuisisi Data LapanganAda tiga macam cara pengukuran resistivitas yang biasa dilakukan dalam akuisisi data di lapangan. Masing-masing memiliki fungsi yang berbeda, ketiga cara tersebut yaitu Lateral Maping, Vertikal Sounding, dan Mise-a-la-masse.

a. Lateral MapingCara ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan harga reisitivitas di suatu areal tertentu. Setiap titik target akan dilalui beberapa titik pengukuran. Ilustrasi cara ini dapat dilihat pada gambar 4.

Pada gambar 5 disajikan skema akuisisi data secara mapping (dalam hal ini konfigurasi yang digunakan adalah konfigurasi Wenner).Untuk group pertama (n=1), spasi dibuat bernilai a. Setelah pengukuran pertama dilakukan, elektrode selanjutnya digeser ke kanan sejauh a (C1 dipindah ke P1, P1 dipindah ke P2, dan P2 ke C2) sampai jarak maksimum yang diinginkan.

b. Vertical Sounding (2D)Cara ini digunakan untuk mengetahui distribusi harga resistivitas pada suatu titik target sounding di bawah permukaan bumi. Cara ini sering dinamakan Sounding 1D sebab resolusi yang dihasilkan hanya bersifat vertikal. Gambar 6 memberikan ilustrasi teknik pengukuran ini (dalam hal ini konfigurasi yang digunakan ialah Schlumberger).

Pada gambar 6, konfigurasi yang digunakan adalah Schlumberger. Pengukuran pertama dilakukan dengan membuat jarak spasi a. Dari pengukuran ini diperoleh satu titik pengukuran. Pengukuran kedua dilakukan dengan membuat jarak spasi antara C1 - P1 dan P2 C2 menjadi 2a dan diperoleh titik pengukuran berikutnya. Pengukuran terus dilakukan hingga area survey telah terlingkupi.

c. Resistivity 2DTeknik ini merupakan gabungan antar mapping dengan sounding. Dimana pengukuran sounding (1D) dilakukan setiap titik lintasan secara lateral atau lintasan mapping (1D) dilakukan setiap kedalaman (gambar 5). Pada Semester Break 2001 ini dilakukan metode ini. Pengolahan data resistivitas semu (hasil pengukuran) dengan menggunakan software Res2Dinv dimana permodelan dengan teknik inversi digunakan dalam software ini.

PROSEDUR AKUSISI DATAProsedur akusisi data dilapangan:1. Setting Lapangan SurveyProsedur setting lapangan bergantung dengan teknik akuisisi yang digunakan, pada SB 2001 ini digunakan vertical sounding 2D. Setelah melihat daerah survey (target kedalaman dan maksimum offset yang dapat digunakan atau jumlah patok), kita tentukan jarak tiap titik offset (47 patok dengan jarak tiap patok 2.5 m). Sehingga kita dapat menggambarkan konfigurasi elektroda (stacking chart) seperti pada gambar 6. Kemudian kita tentukan cara pengambilan data yang paling efektif (urutannya ditunjukkan oleh tanda panah).Gambar 7. Stacking Chart untuk Vertical Sounding 2D

2. Setelah itu kita buat form pengambilan data yang menggambarkan cara akusisi data dilapangan sesuai dengan prosedur 1.3. Kita lakukan pengambilan data sesuai dengan cara kerja alat yang kita gunakan. Data arus (I) dan Potensial (V) yang kita peroleh dicatat dalam form akusisi.4. Kemudian data yang kita peroleh kita lakukan pengolahan awal dengan menghitung resistivitas semu tiap datum point seperti pada persamaan 13, dengan harga k = *n*(n+1)*a. Kemudian data offset, n dan resistivitas semu tersebut kita masukkan ke notepad dan di save sesuai aturan yang telah ditentukan oleh software.

RES2DINVRes2Dinv adalah program komputer yang secara automatis menentukan model resistivity 2 dimensi (2-D) untuk bawah permukaan dari data hasil survey geolistrik (Griffiths and Barker 1993).Model 2-D menggunakan program inversi, yang terdiri dari sejumlah kotak persegi. Susunan dari kotak-kotak ini terikat oleh distribusi dari titik datum dalam pseudosection. Distribusi dan ukuran dari kotak secara automatis dihasilkan dari program maka jumlah kotak tidak akan melebihi jumlah datum point.Subroutine dari permodelan maju digunakan untuk menghitung nilai resistivitas semu, dan teknik optimasi least-squares non-linier digunakan untuk routine inversi. Program ini juga mendukung teknik forward modeling finite-difference dan finite-element. Program ini dapat digunakan untuk survei menggunakan Wenner, pole-pole, dipole-dipole, pole-dipole, Wenner-Schlumberger dan array dipole-dipole ekuator. Anda bisa memproses pseudosection hingga 650 electroda dan 6500 points pada satu waktu. Spasi elektroda terbesar hingga 36 kali spasi terkecil dalam satu set data. Selain survey normal dilakukan dengan elektroda-elektroda di permukaan tanah, program ini juga mendukung survey underwater dan cross-borehole.

TeoriRoutine inversi digunakan berdasarkan metode least-squares smoothness-constrained. Implementasi dari metode least squares berdasarkan pada teknik optimisasi quasi-Newton. Teknik ini lebih cepat 10 kali daripada metode least-square konvensional untuk data set yang besar dan memerlukaan sedikit memory.Isi ProgramProgram ini mengandung file setup utama SETUP.EXE. Setelah menginstal file ini, file-file ini akan berada dalam program Res2Dinv.RES2DINV.EXE JACOBWIN.EXE LANDFILL.DAT GRUNDFOR.DATODARSLOV.DATROMO.DATDUFUYA.DATGLADOE2.DATBLOCKWEN.DATBLOCKDIP.DATCLAYSTG.DATBLOCKTWO.DATTAHCRO.DATPIPESCHL.DATWATER.DATMARINE.DATMODEL101.DATDIPOLEN5.DATWENSCHN5.DATPOLDPIN5.DATIPMODEL.DATIPSHAN.DATIPMAGUSI.DATIPKENN.DATBOREHOLE.DATBOREHIP.DATBORELANC.DATBORELANC.DATBOREDIFF.DATBORERES.DATSYSDRVR.EXERES2DINV.HLPRES2DINV.CNTRES2DINV.INIRES2DINVIN2README.TXTRESIS.BTHTeknik Menggunakan ProgramSetelah menjalankan program installasi SETUP.EXE dan program JACOBWIN.EXE, program utama RES2DINV.EXE dan file pendukung (GRADWEN, GRADTWO dan GRADDIP) dan contoh-contoh data harus berada dalam subdirectory yang sama dalam hard disc. Silahkan dicoba kondisi dari hard disk dengan menggunakan menggunakan CHKDSK dan SCANDISK, atau program yang dalam paket utility software seperti PC TOOLS atau Norton Utilities.Untuk menjalankan program inversi resistivitas, klik ikon RES2DINV. Program pertama akan mengecek sistem komputer untuk memastikan adanya resource yang penting. Program ini akan mengecek memori yang tersedia dan space hard disc. Jika program ini menunjukkan peringatan, anda harus menghentikan program dan melakukan perubahan. Setelah itu akan terlihat tampilan seperti:

File Edit Change Settings Inversion Display Topography Print Help Quit

FileMemiliki sub menu:Read data fileHarga resistivitas semu harus berbentuk file text. Anda bisa menggunakan text editor tertentu, seperti Notepad. Data disusun dalam ASCII dimana sebuah koma atau space kosong digunakan untuk memisahkan data numerik yang berbeda. Program ini membutuhkan data yang disusun dalam format tertentu. Jika ada masalah, kemungkinan disebabkan oleh kesalahan penyusunan format data. Sebagai contoh dari data input seperti pada file geolistrik.DAT. Data dalam file disusun dalam order berikut:Line 1 Nama dari garis surveyLine 2 Spasi elektroda terpendekLine 3 Tipe pengukuran (Wenner = 1, Pole-pole = 2, Dipole-dipole = 3, Pole- dipole = 4, Schlumberger = 7)Line 4 Jumlah total datum pointLine 5 Tipe dari lokasi x untuk datum points. Masukkan 0 bila letak elektroda pertama diketahui. 1 digunakan jika titik tengahnya diketahuiLine 6 1 untuk data IP (0 untuk data resistivitas)Line 7 Posisi x, spasi elektroda, (faktor pemisah elektroda, n, untuk dipole-dipole, pole-dipole dan Wenner-Schlumberger), dan harga resistivitas semu yang terukur untuk datum point pertama.Line 8 ` Lokasi x, spasi elektroda dan resistivitas semu yang terukur untuk datum point kedua.Dan seterusnya untuk datum point berikutnya. Sebagai catatan lokasi x dari datum point harus terus meningkat. Setelah itu harus diakhiri dengan empat kali 0.

Perintah Import data in berfungsi untuk memindahkan data dari alat dengan format yang tertera seperti AGI, CAMPUS, IRIS, ABEM LUND, ABEM SAS dan lainnya.

Run JACOBWIN.EXEProgram ini harus dijalankan setelah proses instalasi selesai, dan cukup sekali saja dijalankan.

Exit programKeluar dari RES2DINV.

Edit DataAnda dapat menggunakan option ini untuk mengubah data yang telah anda masukkan pada sub bab sebelumnya. Option ini dapat membuang datum point yang buruk, dan membagi data set yang sangat besar. Saat anda memilih option ini, akan terlihat sub menu berikut:

Exterminate bad datum points :Dalam option ini, nilai data resistivitas semu ditunjukkan dalam form profile untuk setiap level datum. Anda dapat menggunakan mouse untuk membuang beberapa datum point yang buruk. Alasan utama dari option ini adalah untuk menghilangkan datum point yang memiliki nilai resistivitas yang salah. Datum point yang jelek dapat diakibatkan oleh kesalahan letak elektroda, kontak elektroda yang buruk akibat tanah yang kering atau hubungan singkat melalui kabel karena kondisi tanah yang sangat basah. Datum point ini biasanya memiliki resistivitas semu yang terlalu besar atau serlalu kecil dibandingkan dengan data tetangganya.

Splice large data setsAnda dapat memilih penampang yang akan diinversi dari data seluruhnya (karena terlalu besar untuk diproses sekali). Setelah memilih option ini, distribusi dari datum points dalam sebuah pseudosection akan terlihat. Ada dapat memilih penampang dari data set dengan tombol arrow. Datum points yang dipilih akan ditandai dengan warna ungu, sisanya dengan warna hitam. Selain itu jika terlalu banyak datum point pada level yang rendah, anda dapat menguranginya dengan memilih hanya datum point yang ganjil atau genap saja.

Reverse pseudosectionOption ini akan membalikkan pseudosection secara horizontal dari kiri ke kanan. Hal ini menolong bila anda menggunakan survey paralel tetapi survey dimulai dari arah yang berbeda.

Change first electrode location Anda dapat mengganti lokasi dari elektroda pertama dalam satu garis survei. Perintah ini bertujuan pada plotting, sehingga garis survei akan bergeser semua kearah nilai yang kita berikan.

Edit data file Saat memilih option ini, text editor (dengan default notepad) akan muncul. Untuk kembali ke RES2DINV anda harus keluar dari program teks editor ini.Run another programAnda dapat menjalankan program lain dengan option ini, atau dengan menekan Ctrl + Esc untuk menjalankan aplikasi lainnya.Change program settingsSebelum melakukan proses inversi, setting awal harus ditentukan untuk faktor peredam dan variabel lainnya. Anda dapat memperoleh hasil terbaik dengan memodifikasi parameter yang mengontrol proses inversi. Saat anda memilih option Change Settings akan terlihat menu :

Damping factorsPada option ini, anda dapat menset nilai awal untuk faktor peredaman. Jika data memiliki banyak noise, anda harus menggunakan faktor damping yang relatif lebih besar (sebagai contoh: 0.3). Jika data anda memiliki noise yang kecil, gunakan faktor damping awal yang lebih kecil (sebagai contoh: 0.1). Proses inversi akan mengurangi faktor damping untuk iterasi berikutnya.

Change of damping factor with depthKarena resolusi dari metoda resistivitas menurun secara eksponensial setiap kedalaman, faktor peredaman digunakan dalam metode inversi least square yang juga akan meningkat tiap lapisan yang lebih dalam. Hal ini dilakukan untuk menstabilkan proses inversi. Biasanya faktor peredaman meningkat 1,2 kali untuk tiap lapis yang lebih dalam, tetapi anda dapat merubahnya.

Line searchProses inversi menentukan perubahan dalam model parameter. Biasanya hal ini kan menghasilkan model dengan RMS error yang lebih rendah. Tetapi terkadang RMS error meningkat, untuk kasus ini anda memiliki dua pilihan. Pilihan pertama adalah dengan mengambil sebuah pencarian garis menggunakan interpolasi untuk menemukan langkah optimal untuk perubahan dalam resistivitas dari tiap blok. Program akan mengurangi RMS error tetapi hal ini juga dapat menjebak ke nilai minimum local. Pilihan kedua adalah dengan membiarkannya dan berharap bahwa iterasi berikutnya akan menghasilkan RMS error yang lebih kecil. Hal ini dapat juga menyebabkan terjebak di minimum lokal, tetapi juga dapat menyebabkan peningkatan RMS error. Pilihan ketiga adalah dengan menggunakan pencarian garis pada tiap iterasi. Hal ini akan memberikan langkah yang optimum, tetapi akan membutuhkan sedikitnya sebuah komputasi kedepan tiap iterasi.

Percentage change for line searchMetode line search akan dapat memperkirakan perubahan yang telah diramalkan dalam RMS error resistivitas semu. Jika perubahan yang perkiraan dalam RMS error itu telalu kecil, mungkin tidak menguntungkan penggunaa line search untuk menentukan langkah optimal untuk perubahan model parameter. Biasanya nilainya berkisar antara 0.1 dan 1.0 %.

Convergence limitKita dapat menurunkan limit untuk perubahan relatif dalam RMS error antara 2 iterasi. Secara default, nilai yang digunakan adalah 5 %. Dalam program ini perubahan relatif dalam RMS error digunakan untuk menghasilkan data set yang berbeda dengan derajat noise yang berbeda.

Number of iterationsPerintah ini dapat digunakan untuk nilai maksimum dari iterasi untuk proses iterasi. Default maksimum iterasi telah diset 5 kali (untuk versi demo hanya dapat melakukan iterasi hingga 3 kali).

Vertical/Horizontal flatness filter ratioAnda dapat memilih perbandingan dari faktor peredaman untuk filter vertikal hingga filter horisontal. Secara default keduanya memiliki nilai yang sama.

Thickness of model layers increase Dengan menggunakan option ini anda dapat memilih model dimana ketebalan dari lapisan bertambah sekitar 10% hingga 25% tiap lapisan kedalaman.

Finite-difference grid size Anda dapat memilih option ini yang digunakan untuk forward modelling.Model resistivity values check Option ini akan menampilkan warning jika setelah iterasi didalam data set, model resistivitas menjadi sangat besar (biasanaya lebih dari 20 kali nilai resistivitas semu).

Include smoothing of model resistivity Dalam sebagian besar kasus, hal ini akan menghasilkan sebuah model dengan variasi smooth dalam model harga resistivitas.

Option for contour intervalsSecara default, program akan menggunakan interval kontour secara logaritma untuk pseudosection dan meodel sections saat menghasilkan hasil proses.

Reduce number of topographical datum pointsSecara default, program akan mencoba untuk mengurangi jumlah topograpi datum point setelah membaca data set.

2.9 Inversion of dataOption ini akan melakukan proses inversi dari data set yang telah anda baca menggunakan option File. Pemilihan option ini akan menampilkan menu:

Least-squares inversionOption ini akan melakukan proses inversi data set yang telah dibaca sebelumnya.

Change thickness of layers Anda dapat mengubah ketebalan dari model dimana ketebalannya akan meningkat 10% hingga 25% tiap lapis yang lebih dalam.

Display model blocks Option ini akan membagi subsurface kedalam sejumlah kotak persegi. Distribusi dari model block dan datum points akan ditampilkan.

Display blocks sensitivity Option ini akan menunjukkan plot dari sensitivitas block yang digunkaan dalam model inversi.

Jacobian matrix calculation Dalam program ini anda memiliki tiga option saat kalkulasi matrik Jacobian. Metode tercepat adalah menggunakan metode quasi-Newton.

Modify depths to layers Option ini mengijinkan anda untuk merubah kedalaman dari lapisan yang digunakan dalam model inversi. Anda dapat menambahkan kedalaman sehingga beberapa batas akan cocok dengan data kedalaman yang telah diketahui seperti borehole dan lainnya.

Use finite-element method Program ini mengijinkan anda untuk menggunakan baik metode finite difference atau finite element untuk proses inversi.

Mesh refinement Option ini mengijinkan anda untuk menggunakan finer mesh (dalam arah vertikal) untuk metode finite difference atau finite-element.

Batch modeDalam option ini, anda dapat menginversi sejumlah data set secara automatis. Nama dari input file data dan informasi lainnya, yang terdapat dalam suatu file.

DisplayPada option ini, anda dapat membaca baik didalam data maupun output data yang dihasilkan oleh proses inversi dan juga menampilkan measured dan calculated apparent resistivity pseudosection dan penampang model. Dalam option ini, anda dapat mengubah interval kontour yang digunakan untuk menggambarkan pseudo dan penampang model, sekala vertikal dari penampang, dan memasukkan topografi dalam penampang model. Anda juga dapat mengubah tampilan warna yang digunakan oleh program.

TopographyJika line survei kita memiliki topografi yang sanga berpengaruh, koreksi untuk efek topografi dapat digunakan jika koordinat horizontal dan vertikal dari jumlah titik sepanjang line diketahui. Pada saat program membaca dalam file terdapat data topografi, secara automatis metode finite-element akan dipilih. Menu yang terdapat didalamnya adalah:

PrintAnda dapat menyimpan data hasil inversi dalam format BMP atau PCX. Anda juga dapat langsung mencetak penampang dengan menggunakan perintah print ini.

HelpJika anda mengklik tombol help, window help program ini akan muncul.

Seismik Refleksi

PENDAHULUANMetode Seismik refleksi terdiri dari tiga tahapan utama yang masing-masing mempunyai aspek yang luas. Tiga tahapan utama dalam metode seismik refleksi itu adalah akusisi data, pengolahan data dan interpretasi data penampang seismik refleksi (misal : atribut seismik, seismik stratigrafi). Pertama kali data diperoleh dengan mengumpulkan data di lapangan (Akusisi data), kemudian data ini direkam dalam sebuah tape. Tape ini kemudian dibawa ke sebuah tempat pemrosesan data untuk diolah. Setelah tahap ini selesai berarti data siap untuk diinterpretasi.Tujuan utama dari survei seismik refleksi adalah melakukan pengukuran seismik untuk memperoleh rekaman seismik yang berkualiatas baik. Kualitas rekaman seismik dinilai dari perbandingan kandungan sinyal refleksi terhadap sinyal gangguan (S/N) dan keakuratan pengukuran waktu tempuh gelombang. Disamping itu, kualitas data seismik juga dilihat dari sejauh mana data seismik memberikan informasi mengenai geologi bawah permukaan. Informasi geologi bawah permukaan merupakan sasaran utama dalam suatu eksplorasi seismik.

Gelombang badan (body wave)Gelombang badan (body wave) adalah gelombang sinyal (utama/penting) dalam eksplorasi seismic. Gelombang ini merambat dalam batuan bawah permukaan dari hasil sumber kemudian merambat ke bawah permukaan dan terpantul saat gelombang menyentuh lapisan dengan kontras impedansi yang berbeda.Gelombang badan terdiri dari gelombang P dan S. Apabila gelombang P ini merambat tanpa ada gelombang S, disebu juga dengan gelombang akustik. Jika kedua gelombang P dan S merambat (diperhitungkan) maka gelombang ini disebut sebagai gelombang elastic.Sifat gelombang P adalah P sebagai berikut :1. P berarti primary wave, datang paling awal.2. P berarti pressure wave yang, gelombang yang cara bergeraknya dengan mendasarkan pada efek tekanan.Sedangkan gelombang S bersifat sebagai berikut :1. S berarti secondary wave, datang kedua setelah P.2. S berarti shear wave, gelombang yang cara bergeraknya mendasarkan pada geseran.Gelombang P dan S ini mempunyai karakteristik unik yang pada akhirnya akan menjadi play maker dalam keberhasilan sebuah survey seismic. Cara perambatan gelombang P dan S ini dapat dilihat pada gambar .

DESAIN AKUISISI DATA

Akuisisi data pada seismic pantul menempati urutan pertama dibandingkan processing dan interpretasi, pada tahap akuisisi inilah ujung tombak dari kualitas data. Hal ini akan sangat berpengaruh dalam pengambilan keputusan nanti untuk menentukan letak titik bor dan prediksi struktur maupun predeksi sifat bawah permukaan. Untuk dapat mengakuisisi data dengan baik perlu dilakukan desain arah penembakan, desain array, desain lintasan, dan desain kealaman titik bor untuk penembakan.Desain lintasan yang baik dalam explorasi seismic akan memperhatikan hal berikut ini :1. kedalaman target.2. Lokasi target.3. Posisi patahan yang nampak dipermukaan.

Lintasan 2-D diarahkan pada posisi dip sehingga bisa merepresentasikan kondisi bawah permukaan yang sebenarnya.Dalam perencanaan survey seorang harus mempertimbangkan tujuan dari survey :1. Memperoleh data yang mempresentasikan keadaan bawah permukaan.2. Memperoleh maksimum data dengan anggaran biaya dan waktu yang sesuai.

DESAIN PARAMETER PERALATAN PENGUKURAN

Parameter pengukuran menyangkut dengan setting peralatan pengukuran yang diperlukan untuk setting peralatan adalah :1. Laju pencuplikan ( sampling rate ).2. Panjang rekaman.3. Frekuensi Cut off4. Gain control.5. banyaknya stack.6. Jenis sumber.Mensetting peralatan pengukuran biasanya sudah disesuaikan dengan SOP dari proyek seismic refleksi.

PEREDAMAN GROUND-ROLLTeknik peredaman ground roll dapat dilaksanakan dengan menggunakan beberapa cara :1. Pengaturan near offset2. Menggunakan array geophone.3. Filter kecepatan.Dengan menjauhkan near offset akan dihasilkan penampang seismic yang bersih dari groun roll pada time window yang pendek. Hal ini dikarenakan kecepatan ground roll lebih keci dibanding kecepatan gelombang badan ( body wave ).Peredaman ground roll dapat dilakukan dengan array geophone. Array geophone ini adalah rangkaian seri dari geophone-geophone kemudian dihubungkan dengan salah satu channel di take out cable. Fungsi array geophone ini dapat meredam gelombang ground roll dan juga dapat memperkuat sinyal.

PROSEDUR PENEMBAKANProsedur penembakan untuk 2-D dapat dilakukan dengan beberapa macam cara : off end, split spread, dan lain-lain.Teknik penembakan untuk target dalam dapat dilakukan dengan off end.

PROCESSING DATAPemrosesan data bertujuan membuat citra seismic dapat menampilkan keadaan bawah permukaan bumi mendekati keadaan sesungguhnya. Tujuan khususnya adalah meninggikan rasio S/N ( sinyal terhadap noise ), mempertinggi kualitas data dan menghindari kesalahan pencitraan.

EdittingProses editing adalah proses untuk menghilangkan trace yang penuh dengan noise, kaena trace yang penuh dengan noise akan menimbulkan frekuensi tinggi pada sinyal seismic kita.

CMP SortingProses pengurutan CMP gather dilakukan karena data CMP merupakan data induk berbagai proses berikutnya seperti analisa kecepatan. Pada langkah ini input data adalah geometri penembakan dan data shootgather.Geometri penembakan diisi dengan :1. posisi titik tembak.2. Jarak near offset.3. Jarak antar channel.4. Jumlah channel