Identifikasi struktur geologi dengan metode audio magnetotellurik

Identifikasi Struktur Geologi pada dusun Krajan, desa Kasihan, Tegalombo, Pacitan , Jawa Timur dengan menggunkaan metode Audio Magnetotellurik.

Dicka Alan, Dwi Prasetyo Aji, Farhan Binar, Indriani Savitri, Izaina N, Mei Astrid A, Teddy Kurniawan

Praktikum Metode Gravitasi dan Magnetik 2014

AMT acquisition has been done in Desa Jaren, Kasihan, Tegalombo, Pacitan. Estimated fault zone which spreading along North East – South West (Tumpak Pengilon – Bunder) and another fault zone which located in Kempes – Bunder (North – South) following the curve of Kali Dadap is the primary target of this acquisition. This survey is done with measuring 2 perpendicular components of horizontal electric field (Ey and Ex) and 2 perpendicular components of horizontal magnetic field (Hy and Hx). Data that has been yielded is a time series which therefore being transformed with Fourier Transform. Curve matching and Bostick transformation being applied until the resistivity value corresponded to depth is determined. Cross section and resistivity profiling shows that the different of resisitivity in south east assumed as fault zone direction north-east south west.

Key words : Pacitan, AMT, resistivity

Telah dilakukan pengukuran AMT di desa Jaren, Kasihan, Tegalmbo, Pacitan. Daerah dengan struktur geologi zona sesar (diperkirakan) yang melintang timur laut- barat daya (Tumpak Pengilon – Bunder) dan zona sesar yang lain berada di Kempes – Bunder (utar – selatan) mengikuti kelokan Kali Dadap merupakan target utama pengukuran. Survey ini dilakukan dengan mengukur 2 komponen tegak lurus horizontal dari medan listrik (Ey dan Ex) dan 2 komponen tegak lurus horizontal dari medan magnetic ( Hy dan Hx). Data yang dihasilkan merupakan time series, yang kemudian di transfrmasi Fourierkan, Dilakuakan kurva matching dan di transformasi Bostick hingga didapat nilai resisitivitas seusai kedalaman. Dari sayatan melintang maupun profiling resistivitas sesuai kedalaman ditemukan adanya perbedaan resisitivitas di bagian tenggara yang diduga merupakan zona sesar berarah timur laut- barat daya.

Kata kunci : Pacitan, AMT, resistivitas

I. PendahuluanMetode magnetotellurik (MT) adalah

metode elektromagnetik (EM) yang dilakukan dengan mengukur fluktuasi medan magnetik dan merekam fluktuasi medan listrik dipermukaan bumi. Fluktuasi medan EM ini utamanya berasal dari aktifitas meteorologi dan aliran arus listrik di ionosfer. Sumber lain yang menyumbang medan EM yang terukur biasanya berupa sumber buatan yang dibangkitkan misalnya oleh jaringan listrik atau gelombang radio. Medan EM yang mempunyai jangkauan spektrum frekuensi yang lebar ini dalam interaksinya dengan tanah akan menghasilkan medan induksi sekunder yang dikontrol oleh sifat-sifat kelistrikan dari tanahnya. Dalam survei MT medan EM yang terukur, baik medan primer maupun medan sekunder adalah medan totalnya saja. Hubungan antara fluktuasi medan listrik dan medan magnetik dirumuskan dalam persamaan Maxwell dan hukum Ohm. Hubungan tersebut sulit untuk dipecahkan mengingat medan primer dan sekunder yang terekam tidak dapat dipisahkan.

II. Dasar Teoria. Cagniard Resistivity

Penggunaan metode magnetotellurik untuk menentukan tahanan jenis suatu batuan sesuai

kedalaman telah dijabarkan oleh Cagniard (1953). Hubungan ini dapat dituliskan sebagai berikut :

yang dikenal dengan Cagniard resistivity. (Telford, 1990)

Dengan mengukur amplitude komponen horizontal dari medan magnet dan medan listrik di permukaan pada frekuensi yang bervariasi, dapat digunakan untuk menentukan variasi tahanan jenis sesuai kedalaman. Tahanan jenis ini merupakan tahanan jenis semu (apparent resistivity).

b. Skin Depth (Kedalaman Kulit)Kedalaman kulit biasanya dipakai sebagai

acuan untuk memperkirakan kedalaman penembusan di dalam metode MT.

Medan EM yang merambat ke dalam bumi akan mengalami perlemahan. Perlemahan ini tergantung oleh frekuensi dan hambatan listrik dari bumi. Skin depth dapat dirumuskan sebagai berikut :

(Telford, 1990)Dari persamaan di atas terlihat bahwa

gelombang dengan periode yang lebih besar, atau

frekuensi yang lebih kecil akan mengalami perlemahan lebih lambat (mempunyai daya tembus yang lebih dalam ) dibandingkan dengan periode yang kecil atau frekuensi tinggi.

Pada kenyataannya kedalaman yang mampu ditembus juga dipengaruhi oleh faktor yang lain dari alat, magnitude relative dari sinyal yang menyimpang (aneh) yang disebabkan oleh variasi konduktifitas dekat permukaan dan geometri dari konduktor yang dalam.

III. Tinjauan Geologi dan GeofisikaPacitan sebagai lokasi pengukuran merupakan

bagian dari pegunungan selatan. Kondisi geologi wilayah ini berupa hasil vulkanik dan kars.

Sesuai dengan formasi geologinya, Desa Kasihan sebagai lokasi pengukuran tersusun atas batuan sedimen dan batuan metamorf. Secara umum geomorfologi daerah ini adalah pegunungan terjal (garis-garis kontur rapat). Pegunungan tersebut berderet di seluruh penjuru, sedangkan morfologi yang relatif datar, yang merupakan pusat desa Kasihan, terdapat di bagian tengahnya. Ketinggian minimum 621 m, sedangkan maksimum 923 m dari permukaan laut. Prosentase pegunungan terjal sebesar 80%, dan dataran rendah 20% dari seluruh desa Kasihan. (Wiwik, Endang, 2009).a. Stratigrafi Regional

Satuan litologi paling tua di desa Kasihan adalah lapisan batupasir vulkanik, dengan selang-seling batulanau. Batupasir yang segar berwarna hijau-kekuningan, sedangkan yang lapuk berwarna coklat-kemerahan dengan struktur berlapis (10-50 cm), laminasi sejajar dan bergelombang. Pada beberapa daerah menunjukkan gradasi dengan fragmen kuarsa, feldspar, tuff, serta material vulkanik sedangkan matriksnya diduga adalah lempung, Tebal satuan tertua ini kurang lebih 685 m. Terbentuk pada lingkungan pengendapan laut ( neritic tengah-luar). Yang bersamaan dengan aktivitas vulkanik , diduga berumur Miosen tengah. Satuan ini terdapat di sepanjang kali dadap dan jalan desa Kasihan.

Di atas satuan batupasir vulkanik menumpang secara tidak selaras satuan konglomerat pasiran, yang fragmennya didominasi oleh butiran batuan beku (andesit dan dasit) ukuran kerakal- pasir kasar, kuarsa (chalcedony dan chert), Dengan matriks diduga adalah lempung. Terdapat sisipan fosil kayu tersilisifikasi (petrified wood) dan sisipan konglomerat batugamping yang fragmennya tediri dari batugamping terumbu (massif, dominan), batuan beku (andesit) dalam kondisi lapuk, napal

massif, batu lanau massif dan mineral kuarsa (chalcedony dan chert).

Lingkungan terbentuknya adalah lingkungan laut dalam dimana fragmen batugamping (terbentuk di lautdangkal) telah tererosi dan tertransportasikan sampai ke laut dalam. Satuan ini diperkirakan berumur miosen tengah dengan ketebalan sekitar 187 m. Satuan ini telah terdeformasi secara intensif yang tampak dari kekar-kekar gerus yang ada dan juga diterobos oleh batuan beku pada beberapa singkapan. Satuan ini tersingkap setempat-setempat di kali Pringapus dan sepanjang kali Dadap.

Satuan yang paling muda adalah intrusi andesit dan dasit yang menerobos dua satuan batuan diatasnya. Pada batuan ini terbentuk kekar-kekar akibat pendinginan dan banyak membentuk struktur dike yang terisi oleh mineral silika. Batuan intrusi ini tersingkap setempat-setempat di sepanjang kali Dadap, lereng gunung Pengajaran, gunung Dringgo dan bukit-bukit di sekitar desa Kasihan.

b. Struktur GeologiStruktur geologi yang mengontrol daerah ini adalah zona sesar (diperkirakan) yang melintang timur laut- barat daya (Tumpak Pengilon – Bunder). Zona sesar yang lain berada di Kempes – Bunder (utar – selatan) mengikuti kelokan Kali Dadap. Struktur geologi yang lain adalah kekar-kekar intensif dan rekahan. Pada beberapa singkapan batu pasir-napal dan konglomerat pasiran terdapat rembesan air tanah melaluli celah anatar lapisan dan rekahan yang digunakna sebagai sumber mata air yang berlimpah yang telah dieksploitasi tanpa menggunakan sumur (Nahrowi dkk,1978).

IV. Area Survey

V. Metode Penelitiana. Akuisisi data

Survey mengggunakan AMT ini dilakukan dengan mengukur 2 komponen tegak lurus horizontal dari medan listrik (Ey dan Ex) dan 2 komponen tegak lurus horizontal dari medan magnetic ( Hy dan Hx). Metode ini merupakan salah satu survey sounding.

Akuisisi data sounding dapat dilakukan beberapa kali. Data dari setiap akuisisi disimpan dalam file time series dan sebagian diproses dan disimpan sebagai stack akumulatif dari hasil cross power.b. Pengolahan

Dalam akuisisi, terkadang terdapat data resistivitas semu yang dihasilkan memiliki nilai yang berbeda dalam satu kedalaman yang sama, maka dari itu data perlu dipilah dan dipilih (sorting) sehingga untuk setiap kedalaman hanya memliki 1 nilai resitivitas.

Diagram alir penelitian

Data yang dihasilkan merupakan time series, Hyt, Hxt, Eyt, Ext yang kemudian ditransformasi Fourierkan menjadi komponen real Hyr, Hxr, Eyr, Exr, dan komponen imajiner Hyi, Hxi, Eyi, Exi.

Pada pembacaan alat, scalar atau tensor dari resisitivitas semu, fase impedansi, dan koherensi di plot sebagai fungsi frekuensi di bagian atas dan plot resisitivitas versus kedalaman di bagian bawah. Batas error pada plot resistivitas semu adalah deviasi standar dan dihitungan dari koherensi. Semakin tinggi nilai koherensi menunjukan S/N ratio yang semakin tinggi.

Nilai resisitivitas semu yang didapat sebagai fungsi frekuensi ditransformasikan menjadi nilai resisitivitas sebenarnya sebagai fungsi kedalaman dengan menggunakan transformasi Bostick.

VI. Hasil dan Pembahasan

4 line telah diukur menghasilkan 4 profil resisitivitas lintasan. Line 1, line 2, line 3, dan line ABCDE yang berarah N 135 E yang memotong strike dari patahan yang tergambar pada peta. Keempat pforil resistivitas tersebut :

a.

b.

c.

d.

Gb 1. a, b, c, d berturut turut merupakan profil resistivitas lintasan 1, 2, 3, dan ABCDE yang telah dikoreksi topgrafi.

Elevasi yang digunakan dalam profil dihitung dari meter di atas permukaan laut (mdpl). Dari ketinggian 600-700 mdpl resisitivitas batuan yang didapat cenderung rendah yaitu 10-100 ohm m. Lintasan 1 menunjukkan nilai resistivitas yang semakin rendah pada elevasi yang semakin tinggi kecuali pada titik 1.7 . Lintasan 2 juga menunjukkan trend yang sama kecuali untuk lintasan 2.7 dan pada lintasan 3 nilai resistivitas yang ditunjukkan juga berkurang untuk elevasi tinggi kecuali pada data titik pengukran 3.7. Nilai resistivitas yang terukur lebih tinggi menunjukkan adanya

perbedaan perlapisan pada tubuh batuan tempat dilakukan pengambilan data. Untuk lintasan ABCDE, nilai resistivitas tinggi diperoleh pada titik pengukuran B. Titik 1.7, 2.7 dan 3.7 dengan nilai resistivitas tinggi bila dikorelasi dengan peta geologi berada pada sesar yang berarah timur laut-barat daya

Gb 2. a, b, c, berturut turut merupakan sayatan melintang profill resistivitas lintasan 1, 2, 3, dan ABCDE pada ketinggian 600 dpl, 500 dpl, dan 400 dpl.

Dari sayatan tersebut dapat dilihat bahwa pada area South east memiliki nilai resisitivitas yang tinggi pada ketinggian 400, 500 dan 600 mdpl. Dan memiliki nilai paling tinggi pada ketinggian 600 mdpl yang diasumsikan sebagai batupasir vulkanik dengan selingan lanau. Pada ketinggian 500 mdpl.

Daftar Pustaka

Telford, WM. 1990. Applied Geophyics.

Wiwik, Endang. 2009. Hubungan antara paleosubduksi terhadap proses mineralisasi di daerah ponorogo dan sekitarnya, Jawa Timur.

Handbook Geophysics Non Seismic Field Labwork 2012.

Nahrowi dkk, 1978