Metode Geolistrik Tahanan Jenis

A. Pengertian Metode Geolistrik Tahanan Jenis

Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi.

Metode resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 – 500 m. Prinsip dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektrode arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektrode potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

B. Teori Dasar Metode Geolistrik Tahanan Jenis

Teori utama dalam metoda resistivity sesuai dengan hokum Ohm yaitu arus yang mengalir (I) pada suatu medium sebanding dengan voltage (V) yang terukur dan berbanding terbalik dengan resistansi (R) médium, atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dimana R (Resistansi) sebanding dengan panjang medium yang dialiri (x), dan berbanding terbalik dengan luas bidang (A), yang sesuai dengan rumus :

Untuk mendapatkan pengukuran resistivity yang menghasilkan harga resistivitas semu ρ_app (apparent resistivity) dirumuskan oleh :

Dalam pelaksanaan survey dikenal beberapa metoda pengambilan data sesuai dengan peletakan eloktroda yang dilakukan. Hal ini berpengaruh terhadap faktor geometri peneletian resistivity yang kita lakukan.

C. Akuisisi Data pada Metode Geolistrik Tahanan Jenis

1.      Peralatan yang dibutuhkan :

A.    Sepasang elektroda arus dan elektroda potensial

B.     Accu (biasanya 12 v, 1 A)

C.     Peralatan elektronik pengukuran (ares dan supersting R8/R1)

GAMBAR 3.1 ARES

2.      Tennik Pengukuran :

A.  Sounding : untuk informasi bawah permukaan secara vertikal (model bumi berlapis)

B.  Profilling : untuk informasi bawah permukaan secara mendatar (variasi lateral)

C.  Offset Sounding : untuk informasi bawah permukaan profil sounding yang kontinyu secara lateral

3.      Tahapan akusisi :

A.    Tentukan konfigurasi elektroda yang ingin dipakai

B.     Pasang elektroda sesuai dengan konfigurasi yang dipilih

C.     Ukur besar resistivity semunya

D.    Catat hal-hal penting : posisi dan elevasi elektroda, arus dan potensial yang digunakan tiap pengukuran, resistivity semu yang didapat di alat, kondisi geologi dilapangan secara umum

E.     Plot pada kurva bi-log antara jarak AB/2 vs resistivity semu yang didapat

D.. Konfigurasi-Konfigurasi dalam Metode Geolistrik Tahanan Jenis

Metoda geolistrik terdiri dari beberapa konfigurasi, misalnya yang ke 4 buah elektrodanya terletak dalam satu garis lurus dengan posisi elektroda AB dan MN yang simetris terhadap titik pusat pada kedua sisi yaitu konfigurasi Wenner dan Schlumberger. Setiap konfigurasi mempunyai metoda perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan dan tahanan jenis batuan di bawah permukaan. Metoda geolistrik konfigurasi Schlumberger merupakan metoda favorit yang banyak digunakan untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan dengan biaya survei yang relatif murah.

Umumnya lapisan batuan tidak mempunyai sifat homogen sempurna, seperti yang dipersyaratkan pada pengukuran geolistrik. Untuk posisi lapisan batuan yang terletak dekat dengan permukaan tanah akan sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran tegangan dan ini akan membuat data geolistrik menjadi menyimpang dari nilai sebenarnya. Yang dapat mempengaruhi homogenitas lapisan batuan adalah fragmen batuan lain yang menyisip pada lapisan, faktor ketidakseragaman dari pelapukan batuan induk, material yang terkandung pada jalan, genangan air setempat, perpipaan dari bahan logam yang bisa menghantar arus listrik, pagar kawat yang terhubung ke tanah dsbnya.

‘Spontaneous Potential’ yaitu tegangan listrik alami yang umumnya terdapat pada lapisan batuan disebabkan oleh adanya larutan penghantar yang secara kimiawi menimbulkan perbedaan tegangan pada mineral-mineral dari lapisan batuan yang berbeda juga akan menyebabkan ketidak-homogenan lapisan batuan. Perbedaan tegangan listrik ini umumnya relatif kecil, tetapi bila digunakan konfigurasi Schlumberger dengan jarak elektroda AB yang panjang dan jarak MN yang relatif pendek, maka ada kemungkinan tegangan listrik alami tersebut ikut menyumbang pada hasil pengukuran tegangan listrik pada elektroda MN, sehingga data yang terukur menjadi kurang benar.

Untuk mengatasi adanya tegangan listrik alami ini hendaknya sebelum dilakukan pengaliran arus listrik, multimeter diset pada tegangan listrik alami tersebut dan kedudukan awal dari multimeter dibuat menjadi nol. Dengan demikian alat ukur multimeter akan menunjukkan tegangan listrik yang benar-benar diakibatkan oleh pengiriman arus pada elektroda AB. Multimeter yang mempunyai fasilitas seperti ini hanya terdapat pada multimeter dengan akurasi tinggi. 

1.      Konfigurasi Wenner

GAMBAR 3.2 KONFIGURASI WENNER

Keunggulan dari konfigurasi Wenner ini adalah ketelitian pembacaan tegangan pada elektroda MN lebih baik dengan angka yang relatif besar karena elektroda MN yang relatif dekat dengan elektroda AB. Disini bisa digunakan alat ukur multimeter dengan impedansi yang relatif lebih kecil.

Sedangkan kelemahannya adalah tidak bisa mendeteksi homogenitas batuan di dekat permukaan yang bisa berpengaruh terhadap hasil perhitungan. Data yang didapat dari cara konfigurasi Wenner, sangat sulit untuk menghilangkan factor non homogenitas batuan, sehingga hasil perhitungan menjadi kurang akurat.

2.      Konfigurasi Schlumberger

Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecil-kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak lebih besar dari 1/5 jarak AB.

GAMBAR 3.3 KONFIGURASI SCHLUMBERGER

Kelemahan dari konfigurasi Schlumberger ini adalah pembacaan tegangan pada elektroda MN adalah lebih kecil terutama ketika jarak AB yang relatif jauh, sehingga diperlukan alat ukur multimeter yang mempunyai karakteristik ‘high impedance’ dengan akurasi tinggi yaitu yang bisa mendisplay tegangan minimal 4 digit atau 2 digit di belakang koma. Atau dengan cara lain diperlukan peralatan pengirim arus yang mempunyai tegangan listrik DC yang sangat tinggi.

Sedangkan keunggulan konfigurasi Schlumberger ini adalah kemampuan untuk mendeteksi adanya non-homogenitas lapisan batuan pada permukaan, yaitu dengan membandingkan nilai resistivitas semu ketika terjadi perubahan jarak elektroda MN/2.

Agar pembacaan tegangan pada elektroda MN bisa dipercaya, maka ketika jarak AB relatif besar hendaknya jarak elektroda MN juga diperbesar. Pertimbangan perubahan jarak elektroda MN terhadap jarak elektroda AB yaitu ketika pembacaan tegangan listrik pada multimeter sudah demikian kecil, misalnya 1.0 milliVolt.

Umumnya perubahan jarak MN bisa dilakukan bila telah tercapai perbandingan antara jarak MN berbanding jarak AB = 1 : 20. Perbandingan yang lebih kecil misalnya 1 : 50 bisa dilakukan bila mempunyai alat utama pengirim arus yang mempunyai keluaran tegangan listrik DC sangat besar, katakanlah 1000 Volt atau lebih, sehingga beda tegangan yang terukur pada elektroda MN tidak lebih kecil dari 1.0 milliVolt.

Parameter yang diukur :

1.      Jarak antara stasiun dengan elektroda-elektroda (AB/2 dan MN/2)

2.      Arus (I)

3.      Beda Potensial (∆ V)

Parameter yang dihitung :

1.  Tahanan jenis (R)

2.  Faktor geometrik (K)

3.  Tahanan jenis semu (ρ )

Cara intepretasi Schlumberger adalah dengan metode penyamaan kuva (kurva matching). Ada 3 (tiga) macam kurva yang perlu diperhatikan dalam intepretasi Schlumberger dengan metode penyamaan kurva, yaitu :

1.       Kurva Baku

2.       Kurva Bantu, terdiri dari tipe H, A, K dan Q

3.       Kurva Lapangan

Untuk mengetahui jenis kurva bantu yang akan dipakai, perlu diketahui bentuk umum masing-masing kurva lapangannya.

1.         Kurva bantu H, menunjukan harga ρ minimum dan adanya variasi 3 lapisan dengan ρ₁ > ρ₂ < ρ₃.

2.         Kurva bantu A, menunjukkan pertambahan harga ρ dan variasi lapisan dengan ρ₁ < ρ₂ < ρ_3.

3.         Kurva bantu, K menunjukan harga ρ maksimum dan variasi lapisan dengan ρ₁ < ρ₂ > ρ₃.

4.         Kurva bantu Q, menunjukan penurunan harga ρ yang seragam : ρ₁ > ρ₂ > ρ₃

GAMBAR 3.4 KURVA-KURVA BANTU DALAM METODE PENYAMAAN KURVA SCHLUMBERGER

3.      Konfigurasi Dipole-dipole

Selain konfigurasi Wenner dan Wenner-Schlumberger, konfigurasi yang dapat digunakan adalah Pole-pole, Pole-dipole dan Dipole-dipole. Pada konfigurasi Pole-pole, hanya digunakan satu elektrode untuk arus dan satu elektrode untuk potensial. Sedangkan elektrode yang lain ditempatkan pada sekitar lokasi penelitian dengan jarak minimum 20 kali spasi terpanjang C1-P1 terhadap lintasan pengukuran. Sedangkan untuk konfigurasi Pole-dipole digunakan satu elektrode arus dan dua elektrode potensial. Untuk elektrode arus C2 ditempatkan pada sekitar lokasi penelitian dengan jarak minimum 5 kali spasi terpanjang C1-P1. Sehingga untuk penelitian skala laboratorium yang mungkin digunakan adalah konfigurasi Dipole-dipole.

Pada konfigurasi Dipole-dipole, dua elektrode arus dan dua elektrode potensial ditempatkan terpisah dengan jarak na, sedangkan spasi masing-masing elektrode a. Pengukuran dilakukan dengan memindahkan elektrode potensial pada suatu penampang dengan elektrode arus tetap, kemudian pemindahan elektrode arus pada spasi n berikutnya diikuti oleh pemindahan elektrode potensial sepanjang lintasan seterusnya hingga pengukuran elektrode arus pada titik terakhir di lintasan itu.

GAMBAR 3.5 KONFIGURASI DIPOLE-DIPOLE