RANGKUMAN GEOFISIKAKELOMPOK A3 FTG 2013Gabriel Purba
(137)Regista Arrizki (141)Nabila Amanda (145)Annisa Sylvani A.
(149)Adytia Putra Pradana (153)Vilia Yohana (161)
2.2 Survei Gravitasi Survei GravitasiDalam semua survey
gravitasi komponen vertikal , , diukur. Alat yang digunakan untuk
mengukur disebut gravimeter. Gravimeter standar memiliki presisi
sekitar 0.01 x cm/. Presisi gravimeter hingga 0.01 mgal atau
sekitar 1 bagian dalam dalam perhintungan.Survey gravitasi akan
menunjukkan variasi dikarenakan hal-hal berikut :a. Perubahan
lintangb. Perubahan elevasic. Topografi lokald. Pasang-surut bumie.
Variasi densitas di bawah permukaanPengamatan didominasi oleh poin
a dan b sehingga sulit untuk melihat adanya anomali dari fitur
bawah permukaan (anomali dapat lebih kecil dari luas garis plotting
kurva ). Karena posisi dan elevasi dapat diketahui secara akurat,
mengkoreksi atau mengahpus urutan variasi pertama karena elevasi
dan lintang menjadi kebiasaan. Pengaruh LintangPersamaan 2.1 dapat
digunakan untuk memperoleh turunan rumus untuk perubahan sebagai
salah satu pergerakan dari utara ke selatan sepanjang garis
lintang. Untuk perubahan jarak ds perkiraannya adalah :dg/ds 1 x
dg/d 1.307 sin 2 mgal/mile or 0.817 sin 2 mgal/kmPada lintang 45,
dg/ds .817 mgal/kmJika akurasi pengukuran 0.01 mgal berguna, posisi
N-S yang harus diketahui sekitar 12 m. Pengaruh ElevasiDalam
perubahan elevasi, berubah karena perubahan jarak dari pusat massa
bumi. Berdasarkan Hukum Newton, kita memiliki= Jadi = - = - = -
0.308 mgal/ft pada ekuator
Ini disebut efek udara bebas atau koreksi udara bebas. Jika
akurasi pengukuran adalah 0.01 mgal maka kita haru tahu elevasi
untuk 3.2 cm atau 1.25 inch. Jelas bahwa survey yang akurat dari
gravitasi, terutama elevasi itu penting. Efek BouguerSurvey
biasanya dilakukan di permukaan tanah. Sebagai salah satu perubahan
elevasi ada perubahan dalam g yang disebabkan oleh penambahan atau
pengurangan lapisan yang telah dimasukkan. Sehingga dalam bergerak
naik dari lembah ke dataran tinggi, gravitasi menurun karena
meningkatnya jarak dari pusat massa, tetapi dapat juga meningkat
oleh daya tarik lempengan batu yang ketebalannya merupakan
perubahan elevasi. Efeknya besar.
Tarikan gravitasi dari ketebalan lempeng dan densitas adalah : =
2 G = 0.04193 , ketika dalam gm dan dalam meter
Jika kita asumsikan desintasnya 2.67 gm , akan menjadi : =
0.1118 mgal/m atau 0.0341 mgal/ft
Bouguer Correction adalah harga gaya berat akibat massa di
antara referensi antara bidang referensi muka air laut samapi titik
pengukuran sehingga nilai observasi bertambah. Setelah dilakukan
koreksi-koreksi terhadap data percepatan gravitasi hasil pengukuran
(koreksi latitude, elevasi, dan topografi) maka diperoleh anomali
percepatan gravitasi (anomali gravitasi Bouguer lengkap). Koreksi
untuk medan disebut reduksi Bouguer. Dimana efek dari medan
dikeluarkan tepat,kita berbicara tentang Bouguer lengkap
pengurangan atau halus.Dengan dataran yangdidekati dengan ketebalan
pelat datar H , Ketinggian lokasi pengukuran gravitasi di atas
permukaan laut, kita berbicara tentang pengurangan Bouguer
sederhana. Perbedaanantara keduanya, gravitasi efek diferensial
ketidakseimbangan dari medan, disebut efek medan . Itu selalu
negative. Anomali dalam gaya gravitasi lokal yang disebabkan
kepadatan batuan daripada topografilokal, elevasi, atau lintang.
Sebuah anomali positif, misalnya, umumnya menunjukkan batuan padat
dan karena itu lebih besar pada atau di bawah permukaan.Sebuah
anomali negatif menunjukkan bahan kurang masif. Perhitungan anomali
Bouguer digunakan untuk mineral prospecting dan untuk memahami
struktur di bawah permukaan bumi.Koreksi Bouguer tidak
menghilangkan anomali massa yang terdapat diatas datum karena
densitas massa yang digunakan dalam perhitungan koreksi Bouguer
adalah densitas rata-rata dengan menganggap massa topografi
bersifat homogen ,seperti halnya koreksi udara bebas. Dengan
dilakukan koreksi Bouguer tidak bearti secara fisis memindahkan
titik-titik amat ke ref spheroid dan tidak menimbulkan
diskontuinitas densitas dari massa-massa diatas dan dibawah
reference spheroid. Tophographic effectKoreksi medan (topografi)
adalah koreksi pengaruh topografi terhadap gravitasi pada titik
pengukuran, akibat perbedaan elevasi antara station dengan base
station. Pengaruh topografi yang permukaannya relatif kasar dan
perbedaan elevasi yang besar, seperti gunung dan bukit disekitar
titik pengukuran yang dapat mengurangi besarnya medan
gravitasi.Cara perhitungan koreksi topografi dapat dilakukan dengan
menggunakan Hammer Chart yang dikembangkan oleh Sigmund Hammer.
Caranya adalah dengan membagi-bagi daerah pengukuran menjadi
bagian-bagian yang dibatasi oleh komparmen (lengkungan).
m1 adalah kelebihan massa yang berdekatan dengan titik
pengamatan yang mengurangi nilai g . sedangkan m2 adalah kekurangan
massa yang berdekatan dengan titik pengamatan yang juga mengurangi
nilai g. Efek arusBumi, seperti halnya lautan terdistorsi oleh
gravitasi dari matahari dan bulan yang menyebabkan tonjolan di
bumi. Variasi pasang surut dapat berada di urutan + 0,1 mgal. Dalam
beberapa survei diasumsikan bahwa variasi pasang surut linier
dengan interval waktunya. Rangkuman KoreksiKoreksi digunakan dengan
acuan pada stasiun referensi yang terbagi menjadi sebuah tingkatan
referensi dan latitude referensi. Nilai gravitasi observasi
terletak pada pengukuran elevasi dan latitude. Urutan koreksi
dilakukan secara bertahap, yaitu:1. Kurangi koreksi latitude untuk
stasiun yang berada di Utara referensi dan tambahkan koreksi
latitude pada stasiun yang berada di Selatan.2. Tambahkan koreksi
udara bebas.3. Kurangi koreksi papan Bougeur.4. Tambahkan koreksi
topografi.5. Masukan koreksi tidal.Anomaly Bouguer digunakan pada
seluruh koreksi yang memantulkan di bawah permukaan laut dengan
densitas atau kerapatan yang tidak sama. Anomaly Bouguer terjadi
karena asosiasi jumlah massa dengan volume densitas 2 yang lebih
didekatkan dengan densitas 1.
gz 21Jumlah massa = volume x (2 1) = volume x Massa sebenarnya =
jumlah massa x 2 / (2 1) Gravitasi pada Lubang BorGravimeter lubang
bor digunakan untuk mendapatkan pengukuran yang sangat akurat dari
densitas di lapisan horizontal batuan. gz1 Z1 h gz2 z2 z1 gravitasi
lapangan dengan ketebalan h = + 2 G zz2 gravitasi lapangan dengan
ketebalan h = - 2 G zSehingga selisih z1 dan z2 = 4 G zNilai g
meningkat karena lebih dekat dengan pusat bumi, efek udara bebas,
menyebabkan menjadi 0.3083 x h.gz = 0.3083 h 0.083 h (gm cm-3) =
0.308 h - gz / 0.083 h = 3.71 12.05 gz / hh = metergz =
mgalsGravitasi : Teori dan PengukuranTeori GravitasiMenggunakan 2
Hukum Newton :1. Hokum gravitasi universal : 2. Hukum gaya kedua :
F = mgKita dapat menggabungkan persamaan diatas untuk mendapatkan
perceparan gravitasi di permukaan bumi :
Apakah percepatan gravitasi bumi itu konstan?Perbedaan
GravitasiGravitasi merupakan sifat percepatan pada bumi yang
menghasilkan benda jatuh secara bebas. Percepatan gravitasi pada
setiap tempat di permukaan bumi tidaklah sama. Di equator
percepatan gravitasi sekitar 9,78m/s, sedangkan di daerah kutub
sekitar 9,83m/s. Terdapat dua faktor yang mempengaruhi hal
tersebut. Pertama bumi kita tidak benar-benar bulat, percepatan
gravitasi bergantung pada jaraknya dari pusat bumi. Kedua,
percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan
bumi. Ketiga, kepadatan massa bumi yang berbeda-beda (Daryono,
1992: 14). Pertama, bentuk bumi yang tidak benar-benar bulat yaitu
bulat pepat seperti gambar disamping ini. Sehingga gaya sentrifugal
yang menentang gravitasi lebih besar di equator. Hal inilah yang
menyebabkan jarak equator ke pusat bumi lebih jauh dari pada jarak
kutub ke pusat bumi. Akibatnya percepatan gravitasi bumi di equator
lebih kecil daripada dikutub. Kedua, topografi permukaan bumi yang
beragam menyebabkan perbedaan percepatan gravitasi. Karena
percepatan gravitasi tergantung dari jaraknya terhadap permukaan
bumi. Sehingga semakin tinggi sebuah benda dari permukaan bumi,
semakin kecil percepatan gravitasi. Ketiga, kepadatan atau
kerapatan massa bumi yang berbeda-beda menghasilkan gravitasi pada
permukaan bumi yang berbeda pula. Makin padat atau rapat massa bumi
maka makin kecil gravitasinya. Daratan merupakan wilayah yang
memiliki kerapatan massa yang tinggi sehingga gravitasinya lebih
kecil daripada wilayah lautan.GeoidKonsep geoid pertama kali
digagas oleh C.F. Gauss. Geoid adalah bidang ekipotensial gaya
beratBumi yang menyinggung muka laut. Namun permukaan laut tidaklah
stabil dan banyak dipengaruhioleh angin, cuaca, dan lain-lain.
Karena itu digunakanlah muka laut rata-rata (Mean Sea Level,
MSL)sebagai pendekatan dari geoid.Geoid sering dinyatakan sebagai
bentuk fisik Bumi yang sebenarnya. Tapi, geoid bukanlah
bentukpermukaan pada kerak Bumi. Geoid bisa saja terletak di atas
atau di bawahnya. Bentuk geoid tidakberaturan dan hanya bisa
ditentukan melalui pengamatan medan gaya berat. Karena
merupakanbidang ekipotensial, gaya berat setiap titik pada geoid
selalu sama dan permukaan geoid selalu tegaklurus dengan medan gaya
berat. Geoid digunakan sebagai referensi tinggi untuk levelling.
Untuk keperluan praktis, pengukuranketinggian merujuk pada MSL yang
mendekati geoid. Tinggi dari permukaan geoid disebut tinggi
ortometrik.
Gravitasi dan Potensialg adalah bidang vektor :
Dimana r adalah vektor unit yang mengarah ke pusat bumiBesar
Potensial dari gravitasi :
U adalah skala lapangan yang mempermudah perhitunganKesimpulan
:Potensial dari suatu gravitasi, U, karena titik masa m, pada jarak
t dari m, telah dihasilkan dari gaya gravitasi dalam unit massa
yang bergerak dari tak terhingga ke posisi t dari m.Relating g to
UU adalah skala medan yang membuatnya lebih mudah dalam perhitungan
dengan : Potensial adalah sebagai tambahan Gravitasi adalah gaya
konservatif Dan percepatan gravitasi dapat dengan mudah di tentukan
dengan potensialRumus awal : Ynag berarti bahwa :
Untuk kasus yang lebih kecil biasanya menggunakan g dan di
jumlah dengan komponen vertikal dari g..
Anomali Gravitasi
atau, dalam koordinat cartesian :
di mana
Units for gravityunit SI untuk gravitasi : m/s21 cm/s2 = 1 Gal
(Galileo) = 0,01 m/s2miliGal atau mGal = 10-3 Gal-- tipe unit untuk
studi lapangansebagian text book menggunakan istilah gravity unit
(g.u.)1 g.u. = 0,1 mGal
Nilai normal gravitasi di permukaan Bumi :gE = 9,8 m/s2 = 980
cm/s2 = 980 Gal = 980.000 mGal = 9800 g.u.Massa Jenis BatuanMassa =
Massa Jenis x VolumeVariasi lateral dalam massa jenis batuan
menghasilkan anomali gravitasi yang dapat diukur dari
permukaan.Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi massa jenis
batuan.1. Sedimentasi yang belum terkonsolidasi - komposisi,
porositas, dan tingkat kejenuhan.2. Batuan sedimen - komposisi,
umur dan kedalaman dari kompaksi batuan, sementasi, porositas, dan
fluida pada pori.3. Batuan beku - komposisi ( seperti kandungan
silika ), besar kristal, kekar ( mempengaruhi porositas )4. Batuan
meramorf - komposisi ( seperti kandungan silika ), kekar (
mempengaruhi porositas )Catatan: Porositas dan fluida dalam pori
batuan merupakan faktor terpenting yang mempengaruhi densitas di
bawah permukaan pada kedalaman yang dangkal.Tabel Densitas
Batuan
Catatan: Kesamaan dalam densitas batuan dapat membuat batuan
tersebut susah untuk dibedakan.Memperhitungkan nilai
gravitasi:Absolut dan relatif1. g di permukaan bumi ~ 980,000
mGal2. Variasi nilai g berkisar kurang lebih 1 mgal- memerlukan
ketelitian dalam mengukur nilai g yang lebih baik hingga ketelitian
1 ppm- menggunakan alat uang sensitif untuk menghitung perubahan
nilai gravitasi
Pengukuran g: Gravitasi Absolut
Pengukuran g:Gravimeter StabilPerubahan di g : Perubahan pada
panjang perHukum Hooke F = -k LDan G = -k L/mJika g/g = 10-6Maka
L/L = 10-6Ini memerlukan magnifikasi optikal, mekanikal, dan
elektronik yang tinggiPengukuran g:Gravimeter Stabilberlaku dan
negatif tambahan memulihkan kekuatan untuk memperkuat perubahan
gMembutuhkan panjang per = 0 : Gaya restorasi sama dengan panjang
per
Pilihan massa, per yang konstan, dan geometri yang tepat membuat
sistem tidak stabil dan sangat sensitif terhadap perubahan gSurvey
Gravitasi:Desain survey yang harus diperhatikan
Jaringan yang seragam, untuk membuat interpretasi jadi lebih
mudah Jarak stasiun : s < h ( h adalah kedalaman body of
interest ) Menghindari gradien tomografi curam Membutuhkan lokasi
sistem yang absolut dan relatifJarak stasiun yang khasStudi geologi
regional : km sampai 10an kmStruktur lokal / Engineering /
Lingkungan : 10an sampai 100an kmDekat permukaan, contoh arkeologi
: beberapa meter
Survey Gravitasi MengambangPembacaan gravimeter berubah seiring
waktuPenyebabnya : Pengambangan instrumen : karena perubahan
lingkungan (P,T) dan karat pada per Gelombang bumi : Rotasi relatif
dari bumi, bulan, dan matahari
Survey GravitasiKoreksi pada pengambangan1. Kembali pada stasiun
pusat secara berkala2. Menganggap pengambangan adalah linear3.
Mengkoreksi pengukuran secara terus menerusSeberapa sering?
Tergantung pada kebutuhan akurasi Tingkat pasang maksimum : 0,05
mGal / jam Instrumen pengambangan biasanya kurang