metode panas dan radioaktivitas bumi

8/10/2019 metode panas dan radioaktivitas bumi

1/18

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Panas dan radioaktivitas bumi merupakan mata kuliah yang mempelajari system

panas dan radioaktivitas pada bumi dengan pendekatan pendekatan fisika, dan

menggunakan metode metode geofisika. Sumber panas yang berada di bumi

diperkirakan ada dua sebeb menurut Eri Prasetyo dalam bukunya dasar Fisika Energi,

pertama disebabkan adanya tekanan yang begitu besar karena gravitasi bumi mencoba

mengkompres atau menekan materi sehingga bagian tengah menjadi paling terdesak dan

kepadatan bumi menjadi lebih besar disebelah dalam. Sebab kedua bahwa bumi

mengandung banyak bahan radioaktif seperti uranium-238, uranium-235, uranium-232.

Bahan bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi.

Panas bumi saat ini menjadi topik hangat, dikarenan akibat adanya gradien panas

yang dihasilkan mengakibatkan dapat dimanfaatkannya sebagai sumber energi

terbaharukan dan ramah lingkungan renewable. Untuk mengetahui persebaran panas

bumi dapat dilakukan dengan menggunakan metode metoge geofisika. Adapun fungsi

metode geofisika yakni untuk mencari persebaran panas bumi dan juga untukmemonitoring reservoir panas bumi yang sedang dalam proses eksploitasi. Metode

geofisika yang biasa digunakan untuk mencari panas bumi maupun monitoring reservoir

ini yakni metode Magnetotelluri, Gravity, microgravity, microseismik, dll.

Pada praktikum Panas dan Radioaktifitas bumi kali ini menggunakan metode

gravity. Panas didalam permukaan dapat mempengaruhi karakteristik dari batuan yang

berbeda ditempat tersebut, perubahan karateristik batuan menyebabkan perubahan nilai

densitas bawah permukaan yang menjadikan nilai gravitasi observasi terukurdipermukaan juga berbeda. Pada kasus panas bumi perbedaan densitas batuan merupakan

acuan dalam penyelidikan metode gravitasi. Dimana, daerah sumber panas dan

akumulasinya di bawah permukaan bumi dapat menyebabkan perbedaan densitas dengan

massa batuan disekitarnya. Pada lapangan panas bumi, massa reservoir dapat berubah

setiap waktu akibat perubahan dipermukaan yakni adanya perubahan topografi, ataupun

adannya dinamika fluida. Prinsip prinsip dari metode gravitasi adalah pencarian

perbedaan kecil medan gravitasi akibat adanya perbedaan nilai rapat massa material pada

bawah permukaan. Selain dipengaruhi oleh perbedaan nilai densitas bawah permukaan,


2/18

2

perbedaan nilai gravity juga dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain posisi bumi

dalam pergerakan tata surya, perbedaan lintang dipermukaan bumi, perbedaan ketinggian

permukaan bumi, dan efek topografi. Karena hal tersebut maka dalam pengolahan data

gravitasi diperlukan beberapa koreksi.

1.2. Rumusan Masalah

Pada praktikum Panas dan Radioktifitas Bumi yang dilakukan di Tiris, Probolinggo

memiliki beberapa batasan masalah dalam penjelasan laporan ini, yakni :

1. Bagaimana perkiraan densitas bawah permukaan berdasarkan metode gravitasi di

wilayah Tiris, Probolinggo ?

2. Bagaimana pola anomaly Bouger dilapangan survey di wilayah Tiris, Probolinggo ?

3. Bagaimana struktur geologi bawah permukaan dan potensi panas bumi di wilayah

Tiris, Probolinggo ?

4. Jenis batuan apa saja yang menyusun di wilayah Tiris, Probolinggo?

1.3. Tujuan

Praktikum panas dan radioaktivitas bumi dengan metode gravity memiliki tujuan

antara lain :

1. memperkirakan densitas bahwa permukaan bumi berdasarkan metode gravitasi

2. Menentukan pola anomaly bouger di lapangan survey dengan melakukan

pengolahan gravitasi

3. Mengetahui struktur geologi bawah permukaan serta panas bumi di daerah survey

4. mengetahui jenis batuan penyusun panas bumi daerah survey

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan dalam laporan panas dan radioaktivitas bumi

dengan metode gravity sebagai berikut :

1. Data pengukuran survey gravitasi didapatkan dari pengukuran lingkup wilayah

Tiris, Probolinggo

2. pengolahan data yang digunakan menggunakan Ms. Excel, tidelongmen, surver.


3/18

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam ilmu geofisika eksplorasi, metode gaya berat ( gravity ) memanfaatkan medan

yang telah ada di bumi tanpa harus membuat sumber sendiri atau sering disebut juga sebagai

metode geofisika pasif. Metode gaya berat pada prinsipnya adalah mengukur kecepatan

gravitasi karena gaya tarik-menarik antara dua benda. Besarnya gaya tarik-menarik antara alat

gravitimeter yang diletakkan di atas permukaan sangat bergantung pada kepadatan

(densitas/massa jenis) batuan di bawah permukaan bumi. Dengan demikian dapat dikatakan

bahwa nilai percepatan gravitasi di permukaan tanah berbeda di masing-masing tempat

sebagai akibat dari variasi densitas struktur bawah pemukaan.

Nilai rata-rata percepatan gravitasi di atas permukaan bumi adalah 9,8 m/s2. Namun

terdapat perbedaan nilai gravitasi akibat pengaruh batuan di bawahnya. Perbedaan tersebut

sangat kecil, sehingga untuk bisa memetakan kondisi bawah permukaan berdasar perbedaan

nilai percepatan gravitasi, diperlukan sebuah peralatan gravitimeter yang sangat sensitif. Saat

ini sudah ada peralatan gravitimeter yang sanggup mengukur perubahan nilai percepatan

gravitasi dalam orde 0,01-0,001 miliGal (mGal) dimana 1 Gal = 1 cm/s2.

Prinsip dari metode gaya berat didasarkan pada hukum Newton mengenai gravitasi.

Gaya gravitasi awalnya dikenalkan oleh Isaac Newton yang disebut dengan Hukum Newton

yang merupakan gaya yang terjadi antara dua partikel bermassa m1 dan m2 yang berbanding

lurus ke arah produk massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar massa tersebut

(Blakely, 1996).

Persamaan berikut menunjukkan hukum Newton mengenai gravitasi. F merupakan

gaya yang bekerja pada m2, r 1 merupakan vektor satuan dari m2 ke m1, r merupakan jarak

antara m1 dan m2, dan adalah nilai konstanta gravitasi yang bernilai 6,672 x 10-11 Nm 2/kg 2

dalam SI atau dan 6,672 x 10 -8 dyne cm 2/g2 dalam cgs.

Percepatan benda m2 karena adanya m1 dapat ditentukan dengan membagi F dengan m2 pada

persamaan diatas, sehingga diperoleh persamaan berikut.


4/18

4

Dalam akuisisi data gaya berat, pada data yang didapatkan, dilakukan beberapa

koreksi data untuk menghilangkan pengaruh yang bukan berasal dari objek geologi yang

diamati. Dalam Telford (1990), terdapat beberapa koreksi yang digunakan dalam pengolahan

data gaya berat, yaitu:

1. Koreksi Skala Pembacaan.

Harga pembacaan skala gravitimeter harus dikonversikan ke nilai satuan percepatan

gravitasi dalam satuan mGal. Perumusan dapat digunakan melakukan konversi pembacaan

skala adalah persamaan 3 berikut.

mGal = [{(bacaan counter ) x faktor i nterval} + mGal] x CCF

2. Koreksi Tidal (Pasang Surut).

Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan efek pengaruh pasang surut air laut akiba

benda-benda langit di sekitar bumi. Gaya pasang-surut akan maksimum bila bulan dan

matahari terletak pada satu arah dan berlawanan, dan akan minimum jika keduanya tegak

lurus. Selain itu, penarikan bulan dan matahari juga memberikan efek pasang-surut

terhadap benda-padat bumi. Gejala ini menjadi suatu ukuran tentang kekerasan bagian

dalam bumi. Menurut Heiland, komponen tegak gaya pasang-surut gTDL dirumuskan

pada persamaan berikut (Untung, M., 2001).

3. Koreksi Apungan (Drift Correction).

Nilai pengukuran gayaberat pada suatu titik dan diulang kembali pengukurannya

secara teoritis nilai gayaberat akan tetap atau konstan. Namun dalam kenyataannya

nilainya akan berubah. Selain diakibatkan kondisi pasang surut, perubahan tersebut juga

dapat dipengaruhi oleh mekanisme alat. Goncangan pada saat transportasi dapat

mempengaruhi mekanisme alat, ini disebut dengan apungan (Hadipandoyo, S., 2004)

4. Koreksi Lintang (Normal Correction).

Bumi berotasi pada porosnya, sehingga menyebabkan sebaran massa bumi berbeda.

Sebaran massa bumi tidak sempurna, tetapi massa bumi terkumpul pada porosnya.

Sehingga nilai perkiraan gayaberat rata-rata diberikan oleh fungsi lintang. Terdapat

rumusan untuk mencari koreksi lintang antara lain Potsdam 1930, ISGN 1971

(International Standardizaton Geodetic Network 1971) dan yang terbaru WGS 84 (Word


5/18

5

Geodetic System 1984). WGS 84 dituliskan pada persamaan berikut (Hadipandoyo, S.,

2004)

5. Koreksi Udara Bebas (Free Air Correction).

Pengukuran gayaberat di mean sea level dan di ketinggian tertentu pasti memiliki hasil

yang berbeda. Setiap perubahan ketinggian terhadap mean sea level nilai gayaberatnya

akan berubah. Rata-rata perubahan gayaberat terhadap ketinggian sebesar 0.3086 mGal/m

(Sleep and Fujita, 1997). Titik pengamatan tidak selamanya berada pada mean sea level,

sehingga perlu dilakukan koreksi. Koreksi ini disebut dengan koreksi udara bebas.

Menurut Reynolds (1997) nilai yang didapatkan untuk koreksi udara bebas adalah :

F AC = 0,3086 x h

Gambar 2.1 Koreksi Udara Bebas (Reynolds, 1997)

Sedangkan anomali udara bebasnya atau Free Air Anomaly (FAA), dapat dituliskan

sebagai berikut :

FAA = g g + 0.3086 h

6. Koreksi BougerBouguer seorang Perancis pada tahun 1749 melakukan pengamatan di pegunungan

Andes, Peru. Dia menyadari adanya ketergantungan ketinggian dan rapat massa. Dia

menemukan hubungan analitis rapat massa di pegunungan Andes dan rapat massa rata-rata.

Sehingga koreksi Bouguer dapat dirumuskan pada persamaan berikut (Untung, M., 2001.)

KB 0.1491 h


6/18

6

Gambar 2.2 Koreksi Bouger (a) di Plateau dan (b) di stasiun bawah tanah (Telford, 1990)

7. Koreksi Terrain (Koreksi Medan)

Adanya efek medan akibat terdapat bukit ataupun lembah disekitar titik pengukuran

yang dapat menyebabkan efek penambahan ataupun pengurangan nilai gayaberat

pengukuran. Oleh karena itu dilakukan koreksi medan. Koreksi medan didapatkan denganHammer Chart (Telford, 1990). Maka dari itu, koreksi terrain diperlukan dalam

pengukuran dengan perumusan yang diberikan oleh persamaan berikut:

dimana R1 merupakan jari-jari bagian dalam, R2 merupakan jari- jari bagian luar, dan h

merupakan beda ketinggian dari titik pengamatan.

Gambar 2.3 Koreksi Topografi (Zhou, 1990)


7/18

7

BAB III

METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Metode Panas dan Radiasi Bumi tentang pengolahan data graviti, praktikanmenggunakan data yang didapat dari praktikum sebelumnya pada daerah Tiris. Praktikan

mengolah data pada tanggal 26 november 2014 di ruang S-2, gedung Biomol, FMIPA,

Universitas Brawijaya maupun rumah praktikan.

3.2 Data Sekunder dan Software

Praktikum pengolahan data gravity ini menggunakan data sekunder survei gravity di

daerah Tiris, Probolinggo (terlampir), serta beberapa software sebagai berikut:1. Microsoft Excel

Software awal untuk mencatat data akuisisi yang diperoleh. Selain itu digunakan untuk

menghitung koreksi-koreksi pada pengolahan data gravity.

2. Tidelongman

Untuk mengetahui nilai koreksi pasang-surut (tidal) .

3. Surfer

Digunakan untuk membuat peta kontur dua/ tiga dimensi. Peta yang diperoleh dari

pengolahan berupa peta kontur untuk anomali Bouguer lengkap.

3.3 Pengolahan Data

Pengolahan data adalah langkah untuk mengolah data yang telah diperoleh melalui

akuisisi data menjadi informasi keluaran berupa barang jadi. Pengolahan data software

membutuhkan perangkat lunak dalam pemrosesannya. Software yang digunakan pada

praktikum ini telah disebutkan sebelumnya (Ms. Excel, Tidelongman, dan Surfer). Data

sekunder yang digunakan sudah dalam bentuk Ms. Excel. Kemudian, dibuat beberapa tabel

keterangan tentang koreksi yang digunakan pada pengolahan tersebut, seperti koreksi tidal ,

drift , nilai g absolut, koreksi udara bebas, anomali udara bebas, Bouguer sederhana hingga

lengkap.

Langkah selanjutnya, mengisi tiap-tiap kolom dengan rumus pada Ms. Excel sesuai

koreksi yang dilakukan. Konversi pembacaan merupakan hal utama untuk penanganan awal

dalam pengolahan data. Perhitungan konversi tersebut menggunakan tabel konversi mGal

(terlampir). Kemudian, dilakukan koreksi tidal yang mana membutuhkan software

Tidelongman. Berikut adalah tampilan awal dari software Tidelongman:


8/18

8

Gambar 3.3.1. Tampilan awal software Tidelongman

Pada software ini, diperlukan beberapa informasi sebagai input data. Data tersebut yakni

nama teks file, selisih waktu survei gravity dengan GMT (jam), koordinat garis lintang dan

bujur dalam satuan derajat, waktu awal serta akhir survei dilakukan. Apabila posisi survei

berada di bawah garis ekuator (derajat lintang selatan), maka pada pengetikan koordinat harus

diberi tanda negatif (-). Berikut ini adalah tampilan pada saat melakukan input, sebagai contoh

koreksi tidal pada tanggal 22 Maret 2014, pukul 06.00 hingga 06.30:

Gambar 3.3.2 Peng- input -an data pada software Tidelongman

Output yang diperoleh dari software ini akan tersimpan satu file dengan software

tersebut, dan sesuai dengan nama yang diketik (pada gambar di atas, nama teks file adalah


9/18

9

F1). Kemudian, teks file tersebut dibuka dengan aplikasi notepad sehingga diperoleh tampilan

sebagai berikut:

Gambar 3.3.3 Contoh data output software Tidelongman

Pada gambar di atas, tampak variasi nilai koreksi tidal terhadap variasi waktu pula.

Akan tetapi, kita hanya memilih salah satu nilai koreksi tidal sesuai kapan pengambilan data

dilakukan. Sebagai contoh, praktikan melakukan pengambilan data pertama tepat pukul 06.19.

Sehingga nilai koreksi tidal -nya yakni 0.024 mGal. Apabila pada output data tersebut tidak

mencantumkan waktu pengambilan data, maka waktu yang dipilih harus lebih dekat dengan

waktu tersebut. Setelah dimasukkan nilai koreksi tidal untuk masing-masing data, dilakukan

perhitungan berikutnya. Pada tahapan koreksi lintang, koordinat yang diperlukan yakni

radian. Sehingga koordinat awal (derajat) harus diubah ke radian dengan menggunakan

formula Ms. Excel, yakni ketik =RADIANS ( ) pada kolom tersebut.

Pengolahan data untuk perhitungan seluruh koreksi gravity dapat dilakukan dengan

software Ms. Excel karena telah tersedianya berbagai formula untuk mempermudah

perhitungan yang rumit. Perhitungan koreksi ini dilakukan hingga memperoleh nilai anomali

Bouguer lengkap.


10/18

10

Apabila telah diperoleh nilai anomali Boguer lengkap, langkah selanjutnya membuat

peta kontur anomali Bouguer lengkap dengan menggunakan software Surfer. Berikut adalah

tampilan awal dari software Surfer:

Gambar 3.3.4 Tampilan awal software Surfer

Kemudian, pilih menu File New Worksheet . Pada menu akan tampak tabel dengan

keterangan A( x) , B( y) dan C( z ). Masukkan koordinat garis bujur berupa derajat (jam) pada

kolom x, garis lintang pada kolom y, dan nilai anomali Bouguer lengkap pada kolom z .

Berikut tampilan dari worksheet tersebut:

Gambar 3.3.5 Tampilan worksheet pada software Surfer

Kemudian, dilakukan gridding terhadap data worksheet tersebut yakni dengan cara klik

menu Grid Data, lalu pilih data worksheet yang telah disimpan sebelumnya. Apabila telah

dilakukan, tampilkan peta kontur 2D untuk data tesebut, dengan cara klik menu Map New


11/18

11

Countur Map , lalu pilih data hasil gridding dengan format/ ekstensi .grd. Dan untuk

menampilkan peta kontur yang 3D maka pilih menu Map New 3D Surface. Sehingga

diperoleh peta kontur sebagai berikut:

Gambar 3.3.6 Peta kontur anomali Bouguer lengkap 2D

Gambar 3.3.7 Peta kontur anomali Bouguer lengkap 3D


12/18

12

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Hasil

Dari nilai akuisisi data yang didapat dimana data awal yang di dapat berupa waktu,

elevasi, longitude latitude, nilai terain dan nilai gravitasi awal. Seperta pada gambar 4.1

dibawah ini.

Gambar 4.1 data akuisisi

Koreksi yang pertama kali dilakukan merupakan koreksi tidal dimana koreksi ini

dilakukan karena koreksi ini berhubungan dengan time atau waktu pengukuran. Lalu

dilakukan koreksi-koreksi yang lainnya. Dan berikut merupakan nilai hasil setelah melalui

berbagai macam koreksi, dari koreksi tidal, hingga koreksi Bouger pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 data hasil perhitungan nilai koreksi

Data table diatas merupakan nilai data pengolahan yang dilakukan pada processing

data secara bersama pada praktikum akhir. Dimana nilai CBA bernilai negative dan nilai CBA


13/18

13

di tiap laporan tidak pernah ditemukan nilai negatif. Namun, setelah penulis berdiskusi

dengan beberapa teman, penulis merasa bahwa nilai CBA yang negative mungkin disebabkan

karena nilai lintang dalam bentuk radian yang berbeda. Atau yang ada penyebab yang lainnya.

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa nilai koreksi tidalnya berkisar antara 1630

hingga 1650. Sedangkan untuk nilai koreksi drift berkisar antara 0 hingga 0,3. Hingga datayang dicari terakhir yaitu nilai anomali Bouguer lengkap diperoleh nilai yang tidak menentu,

dari nilai -5511 hingga 5513. Dari hasil pengolahan Surfer diperoleh hasil permodelan kontur

anomali Bouguer secara 2D. Permodelan kontur anomali Bouguer secara 2D dapat dilihat

pada gambar 4.3. Dari gambar tersebut terlihat bahwa terdapat garis kontur yang rapat dan

yang renggang. Dimana jika garis konturnya renggang maka persebaran nilai anomali

Bouguer cukup luas. Dimana itu memungkinkan bahwa terdapat persebaran tipe lapisan

batuan yang sama. Dan juga dapat menggambarkan kecenderungan wilayah manivestasi panas bumi yang nilai CBA ini dapat digunakan untuk analisa tipe batuan di wilayah

manivestasi panas bumi maupun patahannya. Berikut data hasil surfer 2D.

Gambar 4.3 Hasil kontur dari Surfer

Pada gambar 4.4 dimana merupakan gambar hasil pengolahan dalam bentuk 3D


14/18

14

Gambar 4.4 Hasil kontur dari Surfer

Dari data atau hasil intepretasi data nilai CBA dengan menggunakan surfer, pada

gambar 4.5 merupakan gambar perbandingan nilai CBA dengan nilai elevasi pada koordinat

dan luasan yang sama.

Gambar 4.5 gambar A adalah kontur elevasi data Tiris, gambar B adalah gambar kontur nilai

CBA atau gravitasi data Tiris.

Gambar diatas memperlihatkan bahwa pengaruh elevasi tidak berpengaruh dengan

nilai CBA, dimana pada ketinggian yang relatif sama, terdapat perbedaan nilai anomali

bouger atau nilai CBA yang berbeda, jadi dapat disimpulkan bahwa nilai CBA dipengaruhi

oleh ketinggian.


15/18

15

Gambar 4.6 Gambar 3D dari elevasi di daerah Tiris

Gambar 4.7 Gambar 3D persebaran gravity

Lebih jelas terlihat bahwa pada anomali gravity pada gambar 4.7 dan dikorelasikan

dengan gembar 4.6 pada ketinggian yang relatif besar, nilai anomalinya semakin kecil karena

pada keadaan daerah yang tinggi, secara otomatis jauh dengan permukaan bumi sehingga nilaigravitasi menjadi lebih kecil dan nilai panas bumi pun semakin kecil. Dari hasil kontur di


16/18

16

atas, ada tiga pola yang terdapat di lokasi penelitian, yaitu pola tinggian, pola rendahan dan

pola sedang. Pola sedang dan tinggian berada di utara-barat lokasi penelitian, sedangkan pola

rendahan ada di arah selatan-tenggara lokasi penelitian. Dari kontur tersebut pola cekungan

dan tinggian dapat kita lihat dari warna nila (cekungan) dan merah hingga putih untuk

tinggian.Dapat diindikasikan manifestasi air panas di daerah tiris ini tersebar di bagian kanan

atas pada peta kontur 2D dan 3D nya. Artinya tidak semua bagian pada daerah penelitian yang

merupakan sumber air panas yang bisa dimanifestasikan.

BAB VPENUTUP


17/18

17

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengolahan data dan interpretasi yang telah dilakukan, berdasarkan

penampang 3D Software Surfer 10 terdapat suatu bentuk anomali seperti bentuk bukit, hal ini

dikarenakan nilai anomali bouger yang besar. Sedangkan, nilai anomali bouger yang kecil, pada penampang 3D Software Surfer 10 terlihat dengan adanya bentuk suatu cekungan.

Berdasarkan hasil pemodelan horizontal, perbedaan nilai anomali bouger dikarenakan

perbedaan jenis penyusun batuan pada lokasi akuisisi. Nilai anomali berdasarkan hasil

pengolahan seluruhnya menunjukkan nilai negative, dan nilai negative yang kecil (cenderung

ke positif) dikarenakan adanya tingkat temperature yang lebih tinggi pada daerah tersebut.

5.2 SaranSebaiknya para asisten menerangkan lebih detail tentang cara pengolahan data, dan

menerangkan dengan cara yang mudah dipahami agar praktikan dapat mengetahui maksud

dan tujuan dari setiap langkah dan rumus-rumus yang digunakan dalam pengolahan data

melalui Ms. Excel.


18/18

18

DAFTAR PUSTAKA

Blakely, Richard J. 1996. Potential Theory in Gravity and Magnetic Application . UK:

Cambridge University Press.

Hadipandoyo, S., 2004. In House Training Gravity. Departemen Energi dan Sumber DayaMineral Pusdiklat Migas Cepu. Blora

Reynold, J. M., 1997, An Introduction to Applied and Environmental Geophysics , John Wiley

and Sons Inc., England.

Sleep, N.H. and Fujita, K., 1997. Principles of Geophysics . Blackwell Science, Inc. USA

Telford, W. 1990. Applied Geophysics Second Edition. Cambridge: Cambridge University

Press.

Untung, M., 2001. D asar - Dasar Magnet dan Gayaberat Serta Beberapa Penerapannya(Seri Geofisika). Himpunan Ahli Geofisika Indonesia.

Zhou X., Zhong B., Li X., 1990, Gravimetric Terrain Correction by Triangular Element

Method, Geophysics , vol. 55, pp. 232-238

metode panas dan radioaktivitas bumi

Documents