Metode-metode dalam survei Geofisika

Bumi sebagai tempat tinggal manusia secara alami menyediakan sumber daya alam yang berlimpah. Kekayaan sumber daya alam Indonesia sangat melimpah, sehingga kita sebagai generasi penerus bangsa harus berupaya untuk dapat memanfaatkan 

sumber yang ada tersebut untuk kesejahteraan bangsa. Keterbatasan ilmu untuk mengolah sumberdaya alam tersebut memang menjadi kendala bagi kita untukmelakukan eksplorasi terhadap kekayaan alam yang kita miliki tersebut. Sehingga kita merasa perlu untuk mempelajari cara atau metode untuk mengungkap suatu informasi yang terdapat di dalam perut bumi. Salah satu cara atau metode untuk memperoleh informasi tersebut adalah dengan menggunakan metode survei geofisika. Survei geofisika yang sering dilakukan selama ini antara lain metode gravitasi (gayaberat), magnetik, seismik, geolistrik (resistivitas) dan elektromagnetik.

1. Metode Gravitasi ( gaya berat )

Metode ini dilakukan untuk menyelidiki keadaan di bawah permukaan bumi 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 massa batuan, shaft terpendam dan lain-lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Perpisahan anomali akibat rapat massa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Pada saat ini,di pasaran telah dapat diperoleh alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi ( mgal ), sehingga kita tidak akan kesulitan untuk manganalisa anomali yang berukuran kecil. Hanya saja dalam metode pengukuran data, tetap harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.

Pengukuran ini dapat dilakukan di permukaan bumi, di kapal maupun dari udara. 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 mineral lainnya.

2. Metode Magnetik

Metode dilakukan dengan berdasarkan pada hasil pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah di sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetic, paramagnetic, dan 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 potensi 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 magmetometer dan lainnya.

Metode 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

Metode ini 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 jarak tertentu, gerakan partikel tersebut direkam 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 digunakan untuk medium di bawah pemukaan bumi :

? Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda.

? Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.

b. Anggapan yang dipakai untuk medium penjalaran gelombang seismik adalah :

? Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan setiap lapisan bumi akan terditeksi.

? Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum Snellius dan prinsip Huygens.

? Pada batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan di bawahnya.

? Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Metode seismik sering digunakan dalam eksplorasi hidrokarbon, batubara, pencarian airtanah ( ground water ),kedalaman serta karakterisasi permukaan batuan dasar ( characterization bedrock surface ), pemetaan patahan dan stratigrafi lainnya dbawah permukaan dan aplikasi geoteknik.

4. Metode Geolistrik ( resistivas )

Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetoteluric, elektromagnetik, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lain-lain. Dalam bahasan ini dibahas khusus metode geolistrik tahanan jenis. Pada metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus.Kemudian beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan di bawah titik ukur (sounding point). Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi munyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metode resistivitas tahanan jenis, antara lain :

a. Metode Schumberger

b. Metode Wenner

c. Metode Dipole – dipole

5. Metode Elektromagnetik

Salah satu metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geofisika adalah metode elektromagnetik. Metode elektromagnetik ini biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja, seperti dengan membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, pengukuran semacam ini disebut teknik pengukuran aktif. Contoh metode ini adalah Turam elektromagnetik. Metode ini kurang praktis dan daerah observasi dibatasi oleh besarnya sumber yang dibuat. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif, yaitu dengan memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak secara sengaja dibangkitkan di sekitar daerah pengamatan. Gelombang elektromagnetik seperti ini berasal dari alam dan dari pemancar frekuensi rendah (15-30 Khz) yang digunakan untuk kepentingan navigasi kapal selam. Teknik ini lebih praktis dan mempunyai jangkauan daerah pengamatan yang luas.

6. Metode GPR ( Ground Penetrating Radar )

Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut georadar. Berasal dari dua kata yaitu geo yang berarti bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging. Jadi, arti harfiahnya adalah alat pelacak bumi menggunakan gelombang radio. GPR baik digunakan untuk eksplorasi dangkal (nearsurface) dengan ketelitian (resolusi) yang amat tinggi, sehingga mampu mendeteksi benda sasaran bawah permukaan hingga benda yang berdimensi beberapa sentimeter sekali pun.

GPR merupakan salah satu metode geofisika yang menggunakan sumber gelombang elektromagnetik. Karena itu, GPR tergolong metode geofisika tidak merusak (nondestructive). Kelebihan lain GPR adalah biaya operasionalnya yang rendah, prosedur pengerjaan mudah, dan ketelitian sangat tinggi (resolusi tinggi). Kelemahannya, penetrasinya tidak terlalu dalam atau daya tembus metode ini hanya sampai puluhan meter (± 100 meter).

Itu sebabnya, metode ini bisa dikatakan cocok untuk pencarian situs (atau harta karun). Dengan catatan: tempat itu benar-benar diyakini atau barang tambang yang tempatnya tidak terlalu dalam. Karena panjang gelombang itu mencerminkan ukuran minimum benda yang dapat terdeteksi. Makin tinggi frekuensi makin kecil panjang gelombang, sehingga makin kecil ukuran benda yang dapat terdeteksi (makin tinggi pula ketelitiannya). Hasil pencitraan GPR bisa memunculkan informasi semacam ketebalan permukaan aspal jalan, jalur pipa bawah tanah untuk mencari bedrock yang pas guna pondasi bangunan hingga mencari mayat hilang dan fosil arkeologis. Seperti dijelaskan di awal, radar memancarkan semacam gelombang elektromagnet yang kemudian ditangkap balik oleh sensor alat. Spektrum frekuensi yang digunakan disesuaikan kebutuhan pengukurannya. Gelombang yang dipancarkan adalah gelombang pendek (mikro) agar bisa terpenetrasi ke bawah permukaan bumi. Respons data yang diterima, diolah berdasarkan hukum pantulan (refleksi) dan pembiasaan (gelombang). Tentu saja banyak hal yang mempengaruhi penjalaran (propagasi) gelombang.

Secara keseluruhan, alat GPR berbobot tidak lebih dari lima kilogram, sehingga sangat leluasa bergerak. Alat ini bekerja dengan dua antena. Satu berfungsi sebagai transmiter, yaitu bertugas memancarkan gelombang radar. Lainnya sebagai receiver, bertugas menerima gelombang radar yang dipantulkan bahan di sekelilingnya kemudian diolah grafiknya ke dalam komputer. Pada prinsipnya, metode georadar dengan metode seismik sama yaitu membangkitkan gelombang buatan ke dalam bumi. Perbedaannya hanya pada jenis gelombang yang digunakan. Sekian semoga bermanfaat.