BAB IITEORI DASAR2.1Metode CSAMTMetode CSAMT (Controlled Source
Audio-frequency Magnetotellurics) merupakan salah satu metode
geofisika sounding yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik dari
dipol listrik sebagai sumber sinyal buatan. Metode CSAMT pada
dasarnya sama dengan metode natural-source magnetotellurics (MT)
dan metode audio-frequency magnetotellurics (AMT). Yang membedakan
antara metode CSAMT dengan metode MT dan AMT adalah penggunaan
sumber buatan pada CSAMT yang diletakkan pada jarak tertentu.
Sumber buatan ini menghasilkan sinyal yang stabil yang menghasilkan
keakuratan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan menggunakan
sumber alami pada panjang gelombang yang sama. Akan tetapi metode
CSAMT memiliki proses interpretasi yang lebih kompleks hal ini
diakibatkan karena adanya efek sumber dan batasan-batasan yang
dimiliki oleh survei dilapanganpada saat pengukuran. Metode CSAMT
telah terbukti dapat memetakan kerak bumi pada kedalaman 2 sampai 3
km (Zonge dan Hughes,1991). 2.2Konsep Dasar Metode CSAMTSecara umum
metode elektromagnetik didasarkan pada proses penjalaran gelombang
elektromagnetik di dalam lapisan bumi. Gelombang elektromagnetik
yang berasal dari sumber, jika sampai ke permukaan bumi maka
sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ada yang
ditransmisikan. Pada gelombang yang ditransmisikan, jika gelombang
tersebut mengenai anomali (bahan konduktif) maka akan menimbulkan
medan, dan medan inilah yang tercatat oleh receiver. Karena adanya
sebagian gelombang yang dipantulkan di permukaan, maka medan yang
tercatat oleh receiver merupakan medan totalnya, yaitu medan primer
yang berasal dari sumber yang terpantulkan dipermukaan bumi dan
medan sekunder yang berasal dari induksi anomaly di dalam bumi.
Untuk kasus CSAMT dikarenakan sumber gelombangnya langsung di
injeksikan ke dalam bumi maka efek medan primer tidak lagi tercatat
oleh reciever. Konsep dasar metode CSAMT adalah medan
elektromagnetik primer akan dipancarkan oleh dipol listrik yang
digroundkan. Pada saat medan elektromagnetik primer mencapai
permukaan bumi daerah lain, maka medan elektromagnetik tersebut
akan menginduksi arus pada lapisan-lapisan bumi yang dianggap
konduktor. Arus tersebut disebut sebagai arus telluric atau arus
eddy. Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi ini akan
menyebabkan timbulnya medan elektromagnetik sekunder yang kemudian
akan dipancarkan kembali ke segala arah di permukaan bumi. Medan
elektromagnetik sekunder ini akan dicatat oleh receiver dan
selanjutnya digunakan untuk memperoleh informasi mengenai
pengukuran pada lapisan di bawah permukaan bumi yang diukur.
Informasi tersebut berupa impedansi gelombang elektromagnetik
sekunder yang dihasilkan oleh rapat arus telluric pada
masing-masing lapisan. Setiap lapisan mempunyai harga konduktivitas
yang berbeda-beda, sehingga medan elektromagnetik sekunder yang
dihasilkan akan berbeda-beda bergantung pada jenis lapisannya
(Anderson,1999).
2.3Persamaan MaxwellMedan elektromagnetik dapat digolongkan
menjadi 4 parameter medan, yaitu:E = Intensitas Medan Listrik
(V/m)D = Rapat Fluks Medan Listrik (C/m2)B = Intensitas Medan
Magnet (A/m)H = Rapat Fluks Medan Magnet (Wb/m2)
Keempat medan tersebut memenuhi persamaan Maxwell, yang
merupakan persamaan umum yang dapat mendeskripsikan sifat gelombang
elektromagnetik. Persamaan Maxwell terdiri atas:Hukum
Ampere(2.1)Hukum Faraday(2.2)Hukum Coulomb(2.3)Hukum Kekontinyuan
Fluks(2.4)
Hukum faraday menyatakan bahwa perubahan medan magnet terhadap
waktu menginduksi adanya medan listrik. Begitu pula yang terjadi
pada hukum ampere, bahwa medan magnet tidak hanya terjadi karena
adanya sumber berupa arus listrik, akan tetapi dapat juga
disebabkan oleh medan listrik yang berubah terhadap waktu sehingga
menginduksi adanya medan magnet. Hukum coulomb menyatakan bahwa
medan listrik disebabkan oleh adanya muatan listrik sebagai
sumbernya. Sedangkan hukum kekontinyuan fluks menyatakan bahwa
tidak adanya medan listrik monopol.Besarnya nilai medan listrik dan
medan magnet induksi bergantung pada nilai intrinsik batuan berupa
(permitivitas), (permeabilitas), dan (kondiktivitas) yang dapat
dihubungkan dengan persamaan berikut(2.5)(2.6) (Hukum Ohm)(2.7)
Persamaan 2.5 menyatakan bahwa besarnya rapat fluks medan
listrik bergantung pada permitivitas bahan dielektrik yang
diinduksi dan besarnya medan listrik yang menginduksinya. Persamaan
2.6 menyatakan bahwa besarnya fluks medan magnet tergantung pada
permeabilitas bahan dielektrik yang diinduksi serta besarnya medan
magnet yang menginduksi. Sedangkan persamaan 2.7 disebut juga hukum
Ohm menyatakan bahwa rapat arus listrik bergantung pada nilai
konduktivitas bahan yang terinduksi oleh besarnya medan listrik
(Pratama,2009).2.4Skin Depth dan Effective Depth PenetrationSalah
satu sifat elektromagnetik adalah apabila medan elektromagnetik
melewati lapisan konduktif maka energi dari medan elektromagnetik
tersebut akan teratenuasi. Sehingga jarak tembus gelombang dari
medan elektromagnetik tersebut akan berkurang mengikuti seberapa
besar nilai konduktivitas dari lapisan konduktif ketika melewati
lapisan tersebut. Jarak maksimum yang dapat dicapai oleh medan
elektromagnetik tersebut saat menembus lapisan konduktif disebut
dengan skin depth.Nilai skin depth ini sangat dipengaruhi oleh
nilai resistivitas dari bahan di bawah permukaan dan besar
frekuensi yang digunakan. Hubungan antara nilai resistivitas, besar
frekuensi serta nilai dari skin depth dapat dituliskan sebagai
berikut:(2.8)
Pada pengukuran dilapangan diharapkan pengukuran berada pada
zona far-field yaitu daerah dimana jarak antara transmitter dan
receiver sangatlah jauh yaitu sekitar tiga kali lebih besar dari
skin depth. Sedangkan nilai kedalaman yang dapat dipakai yang dapat
dipakai oleh medan elektromagnetik saat dilakukannya survei data
menggunakan metode CSAMT umumnya disebut dengan Effective Depth
Penetration. Nilai Effective Depth Penetration ini dipengaruhi oleh
nilai resistivitas dari bahan di bawah permukaan dan besar
frekuensi yang digunakan. Yang membedakan Effective Depth
Penetration dengan skin depth terletak pada nilai faktor
pengalinya.(2.9)
2.5Inversi Occam 1 Dimensi
BAB IIIMETODE PENELITIAN
3.1Pemodelan Inversi Occam 1 DimensiPada inversi occam 1 dimensi
ini, terdapat dua jenis file, yaitu file input dan file output.
File input digunakan dalam menentukan parameter-parameter apa saja
yang diperlukan dalam proses inversi yaitu berupa Startup.txt,
INMODEL.txt, dan Datafile.txt. Sedangkan file output akan berisikan
nilai dari hasil inversi yang telah dilakukan berupa respon.txt,
logfil.txt, dan file ITERXX. 3.1.1File Input1.
Startup.txtStartup.txt merupakan file yang pertama kali dibaca oleh
program dan mengandung parameter model seperti log resistivitas dan
error yang diinginkan (misfit required) yang akan digunakan pada
inversi Occam dalam menentukan model yang paling mendekati dengan
data lapangan.Nilai resistivitas yang digunakan untuk model pada
pengolahan data ini adalah 100 ohm.m atau 2 ohm.m dalam satuan log.
Berikut ini merupakan susunan format yang yang digunakan pada file
startup.txt (gambar).
Gambar. Startup.txt
Terdapat parameter penting yang perlu diperhatikan pada file
tersebut. Baris pertama hingga baris kelima disesuaikan dengan
kebutuhan data program. Baris keenam yaitu 'MAX ITER' digunakan
untuk menentukan iterasi maksimum yang dapat dilakukan oleh
program. Selanjutnya, baris ketujuh adalah 'REQ TOL' merupakan
required tolerance atau error yang diinginkan. Kemudian 'NO.FARMS'
pada baris terakhir menentukan jumlah lapisan model yang akan
ditentukan.
2. INMODEL.txtINMODEL.txt merupakan file yang mengandung
parameter model berupa ketebalan tiap lapisan (gambar). Jumlah
lapisan yang ada pada file INMODEL.txt harus sama dengan jumlah
lapisan pada file startup.txt.
Gambar. INMODEL.txt
Kolom pertama pada file diisi oleh 'THICKNESS' (ketebalan) yang
nilainya ditenrukan berdasarkan data lapangan menggunakan fungsi
logaritmik. Pemilihan nilai ketebalan sangat berpengaruh pada hasil
inversi.
3. Datafile.txtDatafile.txt merupakan file yang berisi data log
resistivitas berdasarkan hasil akuisisi data dilapangan (gambar).
Kolom pertama merupakan data perioda. Kolom kedua merupakan tipe
data (1 untuk data resistivitas dan 2 untuk data fasa). Kemudian
pada kolom ketiga merupakan datum yang berisi nilai resistivitas
maupun fasa disesuaikan dengan tipe data, dan pada kololm terakhir
std error yang berisikan data error lapangan.
Gambar. Datafile.txt
3.1.2File Output1. Response.txtResponse.txt merupakan file yang
mengandung data respon hasil inversi. terdapat dua jenis respon
yang dihasilkan pada file ini, yaitu log resistivitas semu dan fasa
semu. File ini dapat memperlihatkan kecocokan antara data hasil
inversi dengan data lapangan. Kecocokan tersebut dapat dilihat dari
error yang ditampilkan pada file response.txt (gambar)
Gambar. Response.txt
2. Logfil.txtLogfil.txt merupakan file yang mengandung
catatan-catatan hasil pengolahan data pada setiap iterasi
(gambar).
Gambar. Logfil.txt
3. IterXX.txtIterXX.txt adalah file yang berisi data log
resistivitas sebenarnya hasil inversi pada tiap iterasi ke-XX
(gambar). Data yang dihasilkan di iterasi terakhir pada file ini
akan digunakan dalam pembuatan grafik hubungan antara data
resistivitas sebenarnya terhadap kedalaman.
Gambar. Iter90.txt
3.2Pemetaan Hasil Inversi Occam 1DData yang didapat dari hasil
inversi Occam 1D selanjutnya akan dilakukan pemetaan berdasarkan
jarak offset dan kedalaman untuk menghasilkan bentuk penampang 2D
dalam rangka mempermudah interpretasi data. Sebelum dilakukan
pemetaan, terlebih dahulu perlu dilakukan pengecekan data hasil
inversi. Pengecekan dilakukan dengan membandingkan nilai
resistivitas dan nilai fasa antara data lapangan dengan data hasil
inversi. Dengan melihat bentuk kurva yang dihasilkan antara kedua
data tersebut, dapat ditentukan data mana saja yang perlu dikoreksi
dan data mana saja yang tidak dipakai dalam proses pemetaan. Proses
ini dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak surfer,
matlab dan ms.excel.Berikut ini merupakan salah satu file yang
dihasilkan pada matlab yang digunakan untuk melihat kecocokan
antara data hasil inversi dengan data lapangan.
Gambar. Tampilan hasil matlab
Terdapat tiga grafik yang dihasilkan berdasarkan gambar diatas.
Dua grafik pada sebelah kiri gambar merupakan grafik yang
membandingkan nilai resistivitas dan fasa antara data hasil inversi
dengan data lapangan. Grafik berwarna hijau menyatakan grafik dari
data lapangan sedangkan grafik berwarna merah merupakan grafik dari
hasil inversi data. Dengan melihat kecocokan antara grafik ini kita
dapat melihat apakah hasil inversi dapat dipakai pada proses
pemetaan atau data tersebut perlu dikoreksi terlebih dahulu.
Sedangkan grafik sebelah kanan gambar merupakan grafik yang
memperlihatkan hubungan nilai resistivitas terhadap kedalaman yang
didapat dari hasil inversi.
BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN
4.1Hasil Inversi OccamProses inversi yang dilakukan oleh Occam 1
Dimensi menghasilkan tiga file output yaitu, file response, file
ITERXX, dan file Logfil (gambar). File logfil merupakan
catatan-catatan yang direkam pada setiap iterasi. Sedangkan file
respon berisikan nilai resistivitas dan fasa hasil inversi pada
setiap frekuensi dan file ITERXX merupakan nilai resistivitas yang
didapat dari hasil inversi yang didasakan pada kedalaman. (a)
(b)Gambar (a) merupakan file respond an gambar (b) merupakan file
ITERXX
Berdasarkan hasil pemodelan yang telah dilakukan menggunakan
matlab, dari 362 titik yang dilakukan inversi, hanya terdapat 122
titik yang dapat diproses untuk dapat dilakukan pemetaan
selanjutnya menggunakan surfer. Hal ini disebabkan oleh beberapa
factor, yaitu:1. Nilai log resistivitas yang sangat besar dan
bernilai negatif.Negatif
Gambar. File ITERXXTerlalu besar (107 109 Ohm.m)
Gambar. File ITERXX2. Tidak adanya kecocokkan antara data
lapangan dengan data hasil inversi baik dalam fasa maupun
resistivitas yang membuat hasil inversi pada data tersebut tidak
terpercaya.Data antara resistivitas data lapangan (merah) dan data
hasil inversi (hijau) yang tidak sesuai.
Gambar. Hasil matlab
Dari 122 titik yang dipakai, selanjutnya dilakukan proses
koreksi data. Proses ini dilakukan dengan tidak memakai data pada
frekuensi tertentu agar kurva resistivitas dan fasa yang didapat
akan lebih bersesuaian. Kecocokan antara data resistivitas dan fasa
akan sangat mempengaruhi nilai resistivitas yang didapat bedasarkan
kedalaman sehingga proses ini sangatlah penting sebelum melakukan
pemetaan 2 dimensi.
Sebelum dikoreksi
Sesudah dikoreksiGambar diatas merupakan salah satu contoh titik
yang perlu dikoreksi yaitu pada titik 145. Dari gambar tersebut
terlihat nilai resistivitas pada perioda terkecil dengan perioda
terbesar pada data memiliki tingkat kecocokan data yang rendah.
Sehingga dengan menghapus data tersebut grafik yang dihasilkan
memiliki tingat kecocokan data yang lebih tinggi. Dan hasil kurva
resistivitas terhadap kedalaman yang didapat ikut berubah.
Setelah proses koreksi, selanjutnya adalah melakukan pemetaan
data resistivitas dengan menggunakan surfer. vitaGambar penampang
2D hasil inversi 1D
Dari Penampang yang dihasilkan diatas, resistivitas yang didapat
berkisar antara 0 ohm.m sampai 7.29 Ohm.m. Rsistivitas tertinggi
terlihat pada sektar kedalaman 3000 meter dengan jarak antar 5000
9000 meter. Sedangkan nilai resistivitas terendah terdapat pada
jarak 3000 samapai 4000 meter hingga kedalaman 3000 meter. Pada
penampang tersebut dapat terlihat adanya perbedaan resistivitas
yang terlihat antara kedalaman sekitar kurang dari 1500 meter
dengan kedalaman sekitar lebih dari 1500 meter. Perbedaan nilai
resistivitas tersebut dapat diduga terjadi karena adanya perbedaan
lapisan. Lapisan atas diduga merupakan lapisan yang terdiri dari
batuan yang memiliki resistivitas yang lebih rendah dibandingkan
lapisan dibawahya.
Gambar penampang 2D hasil inversi 1DDari garis yang
diperlihatkan diatas dapat diduga bahwa perbedaan lapisan yang
terlihat membentuk suatu antiklin dan adanya nilai resistivitas
pada yang rendah dibagian bawah antiklin.