EKSPLORASI GEOLISTRIK

RESISTIVITY 2

Metode GeolistrikMetode geolistrik merupakan metode yang menggunakan prinsip aliran arus listrik dalam menyelidiki struktur bawah permukaan bumi.

Aliran arus listrik yang mengalir di dalam tanah melalui batuan sangat dipengaruhi oleh adanya air tanah dan garam yang terkandung di dalam batuan serta hadirnya mineral logam maupun panas yang tinggi.

Contoh Pengambilan Data GeolistrikMetode geolistrik dapat digunakan pada penyelidikan hidrogeologi seperti penentuan aquifer dan adanya kontaminasi, penyelidikan mineral, survei arkeologi dan deteksi hot rocks pada penyelidikanpanas bumi.

Berdasarkan asal sumber arus listrik yang digunakan, metode resistivitas dapat dikelompokan ke dalam dua kelompok yaitu metode pasif dan metode aktif.

(A) Fault detection from microseismic data, (B) 2D section geoelectric inversionFault

Coal Application from geoelectric dataMetode pasif. Metode ini menggunakan arus listrik alami yang terjadi di dalam tanah (batuan) yang timbul akibat adanya aktivitas elektrokimia dan elektromekanik dalam materi-materi penyusun batuan.

Metode yang termasuk dalam kelompok ini diantaranya Potensial Diri/Self Potensial (SP) dan Magneto Teluric (MT)Metode aktif. Yaitu arus listrik diinjeksikan (dialirkan) didalam batuan, kemudian efek potensial yang ditimbulkan arus buatan tersebut diukur di permukaan.

Metode yang termasuk ke dalam kelompok ini diantaranya metode resistivity dan Induced Polarization (IP)Geolistrik Tahanan JenisMetode resistivitas pada dasarnya adalah pengukuran harga resistivitas (tahanan jenis) batuan. Prinsip kerja metode ini adalah dengan menginjeksikan arus ke bawah permukaan bumi sehingga diperoleh beda potensial, yang kemudian akan didapat informasi mengenai tahanan jenis batuan.

Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan keempat elektroda yang disusun sebaris, salah satu dari dua buah elektroda yang berbeda muatan digunakan untuk mengalirkan arus ke dalam tanah, dan dua elektroda lainnya digunakan untuk mengukur tegangan yang ditimbulkan oleh aliran arus tadi, sehingga resistivitas bawah permukaan dapat diketahui

Resistivitas batuan adalah fungsi dari konfigurasi elektroda dan parameter-parameter listrik batuan.

Arus yang dialirkan didalam tanah dapat berupa arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC) berfrekuensi rendah.

Resistivitas SemuPengukuran resistivitas dilakukan terhadap permukaan bumi yang dianggap sebagai suatu medium yang homogen isotropis.

Pada kenyataannya, bumi tersusun atas komposisi batuan yang bersifat heterogen baik ke arah vertikal maupun horisontal.

Akibatnya objek batuan yang tidakhomogen dan beragam akan memberikan harga resistivitas yang beragam pula. Sehingga resistivitas yang diukur adalah resistivitas semu.

Harga tahanan jenis semu ini tergantung pada tahanan jenis lapisan-lapisan pembentuk formasi dan konfigurasi elektroda yang digunakan.Beberapa hal yang mempengaruhi nilai resistivitas semu adalah sebagai berikut :Ukuran butir penyusun batuan, semakin kecil besar butir maka kelolosan arus akan semakinbaik, sehingga mereduksi nilai tahanan jenis.Komposisi mineral dari batuan, semakin meningkat kandungan mineral clay akanmengakibatkan menurunnya nilai resisivitas.Kandungan air, air tanah atau air permukaan merupakan media yang mereduksi nilai tahananjenis.Kelarutan garam dalam air di dalam batuan, akan mengakibatkan meningkatnya kandungan ion dalam air sehingga berfungsi sebagai konduktor.Kepadatan, semakin padat batuan akan meningkatkan nilai resistivitasPenyelidikan GeolistrikHorizontal Profilling (Mapping). Ini dilakukan untuk mengetahui kecenderungan harga resistivitas di suatu areal tertentu. Tujuannya adalah untuk mempelajari gambaran tentang variasi permukaan dari harga resistivitas secara lateral yang dapat diasosiasikan dengan struktur patahan (fault), intrusi, dike, dsb.

C1P1 G P2 C2Pengambilan Data Mapping GeolistrikHasil Data Mapping GeolistrikVertical Sounding (Depth Sounding). Ini dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang kedalaman atau ketebalan lapisan batuan dari harga resistivitasnya secara vertikal, guna mendapatkan gambaran geologi yang lengkap dibawah permukaan.

Adanya perbedaan resisitivitas akan tampak dengan jelas pada penentuan kedalaman lapisan batuan yang mempunyai tahanan jenis berbeda-beda

Hasil Data Sounding ResistivityKonfigurasi Elektroda Metode Tahanan JenisAda beberapa cara pengaturan elektroda ini yaitu dengan konfigurasi Wenner, Pole-pole, Pole-dipole, Dipole-dipole dan Schlumberger.

Metode Geolistrik Konfigurasi WennerMetode konfigurasi wenner biasanya digunakan untuk horizontal profiling (mapping) dengan hasil akhir hanya diperoleh profil secara horizontal (mendatar).

Di mana;Rangkaian Elektrode Wenner

Hasil Pengukuran WennerMetode Geolistrik Konfigurasi SchlumbergerKonfigurasi ini dipakai untuk pengukuran dengan variasi harga resistivitas terhadap kedalaman. Adapun susunan elekrode untuk metode Sclumberger yaitu antara elekrode arus dan potensial adalah sebagai berikut :

Rangkaian Elektroda SchlumbergerHasil Pengukuran Geolistrik Schlumberger

Metode Geolistrik Konfigurasi Dipol - DipolKonfigurasi dipol-dipol lebih banyak digunakan dalam eksplorasi mineral-mineral sulfida dan bahan-bahan tambang dengan kedalaman yang relatif dangkal. Hasil akhir dipol-dipol berupa profil baik secara horizontal maupun secara vertikal.

Rangkaian Elektroda Dipol - Dipol

Hasil Pengukuran Geolistrik Dipol - Dipol

Metode Geolistrik Konfigurasi Pole - PoleKonfigurasi ini bertujuan mencatat gradien potensial atau intensitas medan listrik dengan menggunakan pasangan elektroda, di mana salah satu elektroda diletakkan jauh dari elektroda yang lainnya.

Rangkaian Elektroda Pole - Pole

Hasil Pengukuran Geolistrik Pole - PoleMetode Induksi Polarisasi (IP)Metode Induksi polarisasi merupakan salah satu metode yang relatif baru dalam eksplorasi geolistrik. Sesuai dengan namanya metode IP mengukur adanya polarisasi di dalam medium karena pengaruh dari arus listrik yang melaluinya.

Polarisasi banyak terjadi pada medium yang banyak mengandung mineral (misalnya senyawa sulfida logam), sehingga metode ini banyak digunakan dalam eksplorasi mineral (base metal), jarang sekali digunakan untuk eksplorasi air tanah.Efek polarisasi terinduksi merupakan elemen dasar yang terjadi pada metode IP, dimana gejala polarisasi terinduksi dapat diilustrasikan sebagai berikut, jika suatu pengukuran tahanan jenis dengan konfigiurasi empat elektroda (standar), dimana pada elektroda arus (C1 dan C2) dialiri arus searah (DC) maka pada elektroda potensial (P1 dan P2) akan terukur beda potensial (V).

Ketika aliran arus pada elektroda (C1 dan C2) dimatikan, pada waktu t0 maka nilai beda potensial tidak langsung kembali menjadi nol, melainkan secara perlahan mengalami penurunan beda potensial menuju nol.

Efek Polarisasi TerinduksiSumber Efek PolarisasiFenomena suatu proses polarisasi dan mekanisme elektrokimia yang terjadi didalam suatu batuan sangat kompleks. Namun demikian polarisasi yang terjadi pada batuan dan soils melingkupi penyebaran atau difusi ion-ion menuju mineral-mineral logam dan pergerakan ion-ion didalam pore-filling elektrolit.

Mekanisme utama yang terjadi dalam suatu proses polarisasi adalah polarisasi elektroda dan polarisasi membrane.Polarisasi Elektroda

Mekanisme Polarisasi ElektrodaPada bagian A menggambarkan arus yang mengalir pada seluruh ruang pori-pori yang terisi larutan tanpa adanya sumbatan butiran mineral. Terlihat ion-ion positif dan negatif menyebar berdasar arus yang melewatinya, dimana elektrolit positif (+) mengalir searah dengan arah arus sedangkan elektrolit negatif (-) mengalir berlawanan dengan arah arus. Sedangkan pada bagian B menggambarkan mineral logam yang mempunyai jaring pembatas yang saling berlawanan. Peristiwa ini dinamakan elektrolisis dimana ketika arus mengalir dan sebuah elektron berpindah tempat di antara logam dan larutan ion-ion pada bidang batas, dalam proses kimiafisika efek tersebut dinamakan polarisasi elektroda atau electrode polarization.Polarisasi Membran

Mekanisme Polarisasi MembranPolarisasi membran sering terjadi pada mineral lempung yang mana mempunyai pori-pori yang kecil, selain itu polarisasi membran juga terjadi karena adanya kontak permukaan antara mineral lempung dengan air dalam medium.

Karakteristik mineral lempung adalah memiliki muatan negatif murni yang cukup besar di permukaan sehingga menyebabkan berkumpulnya awan ion positif disekitar permukaan mineral lempung dan meluas pada larutan.Penumpukan muatan ini akan menghambat jalannya arus listrik yang melaluinya sehingga terjadilah hambatan di sepanjang pori-pori batuan yang mengandung mineral.

Dengan terbentuknya hambatan-hambatan yang berupa membran-membran, maka mobilitas ion akan berkurang sehingga terbentuklah gradient konsentrasi ion-ion yang berlawanan dengan arus listrik yang melaluinya. Dimana gejala tersebut disebabkan oleh polarisasi membran.Hasil Pengukuran Metode Resistivity & IP

Metode Self Potensial (SP)Metode SP merupakan metode yang paling sederhana dilakukan, karena hanya memerlukan alat ukur tegangan (milivoltmeter) dengan menggunakan elektroda porous pot.

Metode SP merupakan metode pasif dalam metode geolistrik, karena untuk mendapatkan informasi bawah permukaan melalui pengukuran tanpa penginjeksian arus listrik melalui perrmukaan.

Contoh alat milivoltmeter

Elektroda porous potPotensial diri dapat terjadi karena adanya proses elektrokimia di bawah permukaan yang disebabkan oleh kandungan mineral mineral tertentu.

Pada saat pengukuran metode SP harus dihindarkan dari sumber arus listrik, karena injeksi arus listrik akan mengganggu respon SP alami.Vertical Electrical Sounding (VES)Mengetahui perubahan konduktivitas/resistivitas secara vertikal.

Model yg digunakan 1D (arah z), biasanya dikenal sbg model lapisan

VESModel GeologiModel VESRho >>SoilBatupasirAkuiferAndesitForwardInversi

Hasil Vertical Electrical Sounding