METODE TAHANAN JENIS KONFIGURASI WENNER

Siti Nurhasanah, Pipit Fitriani, Dewi Kusuma Pratiwi, Ahmad Haris Muhtar, Iwan Nurfahrudin, Fanni Suyuti

10209067, 10209105, 10209106, 10209002, 10209047, 10209077

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

E-mail:  sinu_uneh@yahoo.co.id

Asisten: (Sandro Y. N/10208037)

(Almas Hilman Muhtadi/ 10208068)

Tanggal Praktikum: (25 -02- 2012)

Abstrak

 Untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan dapat digunakan metode geolistrik. Salah satu metode dari geolistrik adalah metode tahanan jenis. Dengan mengetahui nilai tahanan jenis (resistivitas) di bawah permukaan maka dapat ditentukan banyaknya lapisan penyusun dan jenis material penyusun.Metode resistivitas yang digunakan adalah konfigurasi Wenner. Arus diinjeksikan ke permukaan bawah bumi kemudian diukur nilai beda potensial listrik dan arus listrik. Sehingga dapat diperoleh nilai resistivitas di bawah permukaan. Didapatkan bahwa semakin dalam permukaan maka semakin kecil nilai resitivitasnya dan semakin renggang jarak antar elektroda maka semakin dalam permukaan yang dapat diukur resistivitasnya. Digunakan software RES2DINV untuk melakukan inversi data

Kata Kunci : Konfigurasi Wenner, RES2DINV, Resistivitas

I. Pendahuluan

Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk memahami konsep fisika yang terlibat pada metode tahanan jenis bawah permukaan tanah, menentukan sebaran nilai tahanan jenis, banyaknya lapisan batuan, dan material penyusun lapisan bawah permukaan tanah dan melakukan interpretasi dari data yang diperoleh.

Batuan dan mineral yang ada di bumi memiliki sifat-sifat listrik seperti; potensial listrik alami, konduktivitas listrik, dan konstanta dielektrik. Ada berbagai metode yang dilakukan untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan tanah. Salah satunya adalah metode geolistrik. Metode ini dapat dijadikan cara untuk menyelidiki sifat listrik di dalam bumi melaui respon yang ditangkap dari dalam tanah berupa beda potensial, arus listrik, dan medan elektromagnetik. Salah satu dari metode geolistrik ini adalah metode tahanan jenis.

Metode geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah resistor. Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari jenis 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 elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial listrik, dapat diperoleh variasi harga resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur

Metode Geolistrik resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana material-materialnya memiliki kemampuan yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.

Ilustrasi garis ekipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada dua titik arus yang berlawanan di permukaan bumi dapat dilihat pada gambar 1

Gambar 1. Pola aliran dan bidang ekipotensial [1]

Semakin besar jarak antar elektroda menyebabkan makin dalam tanah yang dapat diukur.

Ada beberapa konfigurasi untuk tahanan jenis dalam melakukan akuisisi data. Salah satunya adalah dengan menggunakan konfigurasi Wenner. Konfigurasi Wenner ditunjukkan pada gambar2

Gambar 2. Konfigurasi Wenner [2]

 II. Metode Percobaan

Alat yang dibutuhkan dalam praktikum diantaranya adalah:

  1. Elektroda 20 buah
  2. Naniura
  3. Voltmeter
  4. Amperemeter
  5. Akumulator
  6. Kabel penghubung

Cara pengambilan data adalah yang pertama tancapkan elektroda pada tempat yang akan diukur dengan jarak setiap elektroda satu meter. Lakukan pada dua titik pengamatan. Setelah semua elektroda ditancapkan maka susun alat seperti pada gambar. Amperemeter dan voltmeter dihubungkan dengan elektroda, dan amperemeter juga dihubungkan dengan Naniura. Naniura dihubungkan dengan sumber tegangan DC (yang dipakai pada praktikum adalah akumulator).

Untuk pengambilan data yang pertama adalah jarak setiap elektroda adalah 1 meter. Apabila alat sudah siap dan voltmeter dipasang pada menu tegangan, tombol pada Naniura ditekan sehingga arus mengalir melalui elektroda-elektroda. Setelah itu geser ke elektroda berikutnya masih dengan jarak 1 meter dan lakukan cara yang sama. Kombinasikan jarak elektroda dari mulai 1 meter hingga 5 meter untuk jarak keseluruhan 15 meter. Maka akan didapatkan 34 titik pengamatan.

Lakukan inversi data dengan software RES2DINV. Sebelumnya lakukan dahulu pengolahan data dengan software spreadsheet seperti Ms. Excel. Save dalam format txt kemudian dikonversi ke format dat. Setelah itu jalankan software RES2DINV lakukan buka menu File à read data files , pilih nama file dengan ekstensi .dat. Setelah itu pilih menu Inversion à Least-square inversion. Maka akan tampil gambar hasil inversi.

Untuk melakukan koreksi data maka pilih menu Edit à exterminate bad datum points. Eliminasi data yang buruk, lalu save kembali data dengan nama yang berbeda. Setelah itu pilih menu Inversion à inversion method and setting à choose logarithm of apparent resistivity à use apparent resistivity lalu tekan ok. Setelah itu pilih menu Inversion à Least-square inversion kembali.

Nilai resistivitas material-material bumi dapat dilihat pada Tabel 1

Tabel 1. Nilai resistivitas material-material bumi[5]

Material Resistivity (Ohm-meter)
Air (Udara)
Pyrite (Pirit) 0.01-100
Quartz (Kwarsa) 500-800000
Calcite (Kalsit) 1×1012-1×1013
Rock Salt (Garam Batu) 30-1×1013
Granite (Granit) 200-10000
Andesite (Andesit) 1.7×102-45×104
Basalt (Basal) 200-100000
Limestoes (Gamping) 500-10000
Sandstone (Batu Pasir) 200-8000
Shales (Batu Tulis) 20-2000
Sand (Pasir) 1-1000
Clay (Lempung) 1-100
Ground Water (Air Tanah) 0.5-300
Sea Water (Air Asin) 0.2
Magnetite (Magnetit) 0.01-1000
Dry Gravel (kerikil kering) 600-10000
Alluvium (Aluvium) 10-800
Gravel (Kerikil) 100-60
  1. III. Pengolahan Data
  2. Gambar 3. Hasil inversi data menggunakan software RES2DINV
  3. IV.        Analisis dan Pembahasan

Resistivitas semu adalah nilai tahanan yang diperoleh dari pengukuran beda potensial di sekitar tempat arus diinjeksikan. Dalam kondiisi sesungguhnya, tanah tidak bersifat homogeny sehingga nilai resisitivitas yang diperoleh merupakan nilai resistivitas yang mewakili nilai resisitivitas seluruh lapisan yang terlalui garis ekipotensial. Garis garis ekipotensial sangat dipengaruhi jenis batuan yang berada di bawah permukaan tanah. Jenis batuan bergantung pada material yang menyusunnya, dan dapat dilihat nilai resisitivitasnya pada tabel 1. Pada batuan yang berongga maka nilai resisitivitasnya lebih besar, sedangkan jika batuan lebih rapat maka resisitivitasnya lebih kecil. Hal ini disebabkan pada batuan yang lebih padat, aliran listrik lebih mudah untuk mengalir daripada batuan yang berongga.

Sebenarnya kita tidak dapat mengetahui secara langsung hubungan antara resistivitas semu  dan kedalaman tanah, namun pada umumnua semakin dalam lapisan bumi menuju pusat bumi maka laisan tanah atau batuanya akan lebih rapat sehingga nilai resisitivitasnya semakin rendah.

Hubungan antara jarak antar elektorda (a) dengan kedalaman dapat dilihat pada gambar 3, hasil inversi semakin mengerucut ke bawah, karean pengamboilan data untuk a yang lebih besat lebih sedikit dibandingkan dengan a yang lebih kecil. Bentuk konfigurasi Wenner dapat dilihat pada gambar 2, dari gambar dapat diiambil interpretasi bahwa semakin lebar jarak a maka kedalaman yang dapat diukur pun semakin dalam.

Pada gambar hasil inversi data, diperoleh beberapa lapisan yang kurang teratur, hal ini bisa memang diakibatkan lapisan tanah yang tidak teratur dan berlapis lapis atau adapun eror saat perhitungan dan pengambilan data. Kesalahan pada saat pengambilan data mungkin terjadi terutama karena kurang stabilnya alat selama praktikum berlangsung.

Kita asumsikan bahwa data yang diperoleh adalaha benar dengan tingkat kesalahan 38%.

Lapisan yang berwarna merah-ungu menunjukan nilai resistivitas yang tinggi. Sehingga kemungkinan lapisan tanah terdiri dari kerikil atau tanah yang stukturnya memiliki banyak rongga. Selanjutnya warna kuning-merah menunjukan lapisan tanah yang gambut dan memiliki banyak kandungan air. Dapat dibuktikan juga bahwa di sekitar lapangan sipil terdiri dari rumput rumput yang ditanam secara baik.

Untuk warna hijau, merupakan transisi dari tanah gambut ke tanah lempung. Tanah lempung terdiri dari tanah lempung basah dan kering. Banyaknya komponen tanah lempung yang basah dipengaruhi oleh kadar air tanah. Hal ini disebabkan malam sebelum pengambilan data terjadi hujan yang cukup deras sehingga tanah banyak menyimpan kandungan air tanah. Warna biru yang lebih muda menunjukkan adanya akar pohon yang menyerap air sehingga tanah lempung menjadi lebih kering dibandingkan dengan yang berada di sekitarnya.

Pengolahan data dengan menggunakan RES2DINV seperti ditunjukkan pada gambar 5, mengindikasikan anomai resistivitas yang tinggi atau sebalikanya diabndingkan daerah sekitarnya. Secara umum, hal ini menunjukkan resistivitas yang tinggi di permukaan dan di beberapa tempat lain yang berarti bahwa material yang sama di tempat yang berbeda.

  1. II.      Simpulan

Dari percobaan di atas diperoleh kesimpulan:

–        Nilai resistivitas tanah dapat digunakan untuk mengetahui kondiisi di bawah permukaan tanah. Semakin besar nilai resisitivitasnya berarti kondisi batuan atau tanah semakin berongga atau memang merupakan terdiri dari material yang sulit dilewati listrik. Sedangkan untuk niali resisitivitas yang kecil menunjukkan struktur tanah semakin padat dan dapat mengalirkan arus listrik dengan lebih baik.

–        Struktur tanah pada lapangan sipil ITB memiliki lapisan yang beramacam macam, namun kebanyakan merupakan tanah lempung dan tanah gambut yang memiliki banyak kandungan air.

–        Resisistivitas bergantung terhadap jenis batuan atau amterial yang berada di bawah permukaan. Semakin dalam permukaan berarti nilai resisitivitasnya semakin kecil.

–        Sedangkan untuk jarak antar elektroda, semakin renggang makan semakin dalam resisitivitas yang dapat diukur di bawah permukaan tanah.

Daftar Pustaka

[1] http://aryanto.blog.uns.ac.id/files/2010/03/image013-300×156.png

[2] http://ardandipoldipol.files.wordpress.com/2011/11/5.jpg

[3] Kanata, Bulkis dan Teti Zubaidah. 2008. Aplikasi Metode Geolistrik Jenis Konfigurasi Wenner – Schlumberger untuk Survey Pipa bawah Permukaan.

Tersedia: http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/bulkis%20_7_(1).pdf (Tanggal akses 28 Februari 2012 pukul 12.14)

[4] Kaderie, Almuhran. 1990. Analisis Nilai Resistivitas Batuan dengan Sisitem Schlumberger Di Daerah Air Tawar dan air Asin.

[5] http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/bulkis%20_7_(1).pdf

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s