METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS

1.1 Pendahuluan

Dalam usaha untuk mendapatkan susunan mengenai lapisan bumi,

kegiatan penyelidikan melalui permukaan tanah atau bawah tanah

haruslah dilakukan agar bisa diketahui kedalaman , ketebalan pada suatu

tempat sehingga dapat diketahui kualitas tanah masih bisa di gunakan atau

tidak. Penyelidikan permukaan tanah merupakan awal penyelidikan yang

cukup penting, paling tidak dapat memberikan suatu gambaran mengenai

tahanan tanah dan kedalaman tanahnya. Itulah pada dasarnya tujuan dan arti

ilmu geofisika secara tidak langsung.

Dalam mendapatkan susunan mengenai lapisan bumi yang ada,

beberapa metode penyelidikan permukaan tanah yang dapat dilakukan,

diantaranya :metode geologi, metode gravitasi, metode magnit, metode

seismik, dan metode geolistrik. Dari metode-metode tersebut, metode

geolistrik merupakan metode yang banyak sekali digunakan dan hasilnya

cukup baik (Bisri,1991).

Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari

sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di

dalam bumi dan bagaiman cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam

hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang

terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada

beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metoda potensial diri, arus

telluric, magnetotelluric, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan

jenis) dan lain lain.

Dimana prinsip kerja pendugaan geolistrik sendiri adalah mengukur

tahanan jenis ( resistivity ) dengan mengalirkan arus listrik kedalam batuan

atau tanah melalui elektroda arus ( current electrode ), kemudian arus

diterima oleh elektroda potensial. Beda potensial antara dua elektroda

tersebutdiukur dengan volt meter. Dari hasil pengukuran arus dan beda

potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat

diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan dibawah

titik ukur (sounding point).

1.2 Apa Itu Metode Geolistrik

Geolistrik merupakan salah satu metoda geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di dalam bumi dan bagaiman cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metoda potensial diri, arus telluric, magnetotelluric, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lainlain.

Pada metoda geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumimelalui dua elektroda arus. Kemudian beda potensial yang terjadi diukurmelalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensialuntuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan dibawah titik ukur (sounding point).

Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang

sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih

dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metoda ini jarang digunakan

untuk eksplorasi minyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang

engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian

reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal. Berdasarkan

letak (konfigurasi) elektroda-elektroda potensial dan elektroda-elektroda

arus, dikenal beberapa jenis metoda resistivitas tahanan jenis seperti metode

Sclumberger, Wenner dan Wenner Slumberger.

1.3 Macam-macam Konfigurasi

Metoda geolistrik terdiri dari beberapa konfigurasi, misalnya yang ke 4

buah elektrodanya terletak dalam satu garis lurus dengan posisi elektroda

AB dan MN yang simetris terhadap titik pusat pada kedua sisi yaitu

konfigurasi Wenner dan Schlumberger. Setiap konfigurasi mempunyai

metoda perhitungan tersendiri untuk mengetahui nilai ketebalan dan tahanan

jenis batuan di bawah permukaan. Metoda geolistrik konfigurasi

Schlumberger sendiri merupakan metoda favorit yang banyak digunakan

untuk mengetahui karakteristik lapisan batuan bawah permukaan dengan

biaya survei yang relatif murah.

Umumnya lapisan batuan tidak mempunyai sifat homogen sempurna,

seperti yang dipersyaratkan pada pengukuran geolistrik. Untuk posisi lapisan

batuan yang terletak dekat dengan permukaan tanah akan sangat

berpengaruh terhadap hasil pengukuran tegangan dan ini akan membuat data

geolistrik menjadi menyimpang dari nilai sebenarnya. Yang dapat

mempengaruhi homogenitas lapisan batuan adalah fragmen batuan lain yang

menyisip pada lapisan, faktor ketidakseragaman dari pelapukan batuan

induk, material yang terkandung pada jalan, genangan air setempat,

perpipaan dari bahan logam yang bisa menghantar arus listrik, pagar kawat

yang terhubung ke tanah dsbnya.

‘Spontaneous Potential’ yaitu tegangan listrik alami yang umumnya

terdapat pada lapisan batuan disebabkan oleh adanya larutan penghantar

yang secara kimiawi menimbulkan perbedaan tegangan pada mineral-

mineral dari lapisan batuan yang berbeda juga akan menyebabkan ketidak-

homogenan lapisan batuan. Perbedaan tegangan listrik ini umumnya relatif

kecil, tetapi bila digunakan konfigurasi Schlumberger dengan jarak

elektroda AB yang panjang dan jarak MN yang relatif pendek, maka ada

kemungkinan tegangan listrik alami tersebut ikut menyumbang pada hasil

pengukuran tegangan listrik pada elektroda MN, sehingga data yang terukur

menjadi kurang benar.

Untuk mengatasi adanya tegangan listrik alami ini hendaknya sebelum

dilakukan pengaliran arus listrik, multimeter diset pada tegangan listrik

alami tersebut dan kedudukan awal dari multimeter dibuat menjadi nol.

Dengan demikian alat ukur multimeter akan menunjukkan tegangan listrik

yang benar-benar diakibatkan oleh pengiriman arus pada elektroda AB.

Multimeter yang mempunyai fasilitas seperti ini hanya terdapat pada

multimeter dengan akurasi tinggi. 

A. Metode Wenner

Aturan elektroda wenner pertama kali diperkenalkan oleh Wenner pada

tahun 1915. Aturan elektroda ini banyak berkembang di Amerika. Aturan ini

dapat dipakai baik untuk resistivity mapping maupun resistivity sounding.

Jenis konfigurasi ini hanya dapat dilakukan dengan kondisi yang sesuai

dengan syarat-syarat batas yang berlaku pada persamaan yang diturunkan

pada kasus bumi datar, sehingga konfigurasi wenner-pun harus diterapkan

hanya pada daerah yang permukaanya relatif datar. Jika konfigurasi ini

diterapkan untuk kasus permukaan bumi yang miring maka perlu adanya

koreksi yang diperlukan. Pada Konfigurasi wenner, elektroda arus dan

elektroda potensial diletakkan secara simetris terhadap titik sounding. Jarak

antar elektroda arus adalah tiga kali jarak antar elektroda potensial. Jadi jika

jarak masing-masing elektroda arus terhadap titik sounding adalah a/2 maka

jarak maisng-masing elektroda arus terhadap titik soun ding adalah 3a/2.

Perlu diingat bahwa keempat elektroda dengan titik sounding harus

membentuk suatu garis.

Keuntungan dan keterbatasan Metode Wenner:

a) Sangat sensitif terhadap perubahan lateral setempat (gawir/lensa

setempat).

b) Karena bidang equipotensial untuk benda homogen berupa bola, data

lebih mudahdiproses dan dimengerti.

c) Jarak elektroda arus-potensial relatif lebih pendek dari Metode

Schlumberger, sehingga daya tembus alat yang sama lebih besar.

d) Memerlukan tenaga/buruh lebih banyak (mahal).

Gambar 2. Konfigurasi Metode Wenner (Sumber.

Oktavianus Fernandes. 2002)

GAMBAR 2 KONFIGURASI METODE WENNER

(Sumber.Oktavianus Fernandes.2002)

Pada resitivity mapping, jarak spasi elektroda tersebut tidak berubah-

ubah untuk setiap titik sounding yang diamati (besarnya a tetap). Sedang

pada resitivity sounding, jarak spasi elektroda tersebut diperbesar secara

gradual, mulai dari harga kecil, untuk suatu titik sounding. Batas

pembesaran spasi elektroda ini tergantung pada kemampuan alat yang

dipakai. Makin sensitif dan besar arus yang didapat dihasilkan alat tersebut

maka makin leluasa pula kita dalam memperbesar jarak spasi elektroda

tersebut, sehingga makin dalam pula lapisan yang

terdeteksi/teramati(Hendrajaya dkk, 1988).

Faktor Geometri :

B. Metode Sclumberger

Pada konfigurasi Schlumberger idealnya jarak MN dibuat sekecil-

kecilnya, sehingga jarak MN secara teoritis tidak berubah. Tetapi karena

keterbatasan kepekaan alat ukur, maka ketika jarak AB sudah relatif besar

maka jarak MN hendaknya dirubah. Perubahan jarak MN hendaknya tidak

lebih besar dari 1/5 jarak AB.

GAMBAR 3 KONFIGURASI SCHLUMBERGER

Kelemahan dari konfigurasi Schlumberger ini adalah pembacaan

tegangan pada elektroda MN adalah lebih kecil terutama ketika jarak AB

yang relatif jauh, sehingga diperlukan alat ukur multimeter yang mempunyai

karakteristik ‘high impedance’ dengan akurasi tinggi yaitu yang bisa

mendisplay tegangan minimal 4 digit atau 2 digit di belakang koma. Atau

dengan cara lain diperlukan peralatan pengirim arus yang mempunyai

tegangan listrik DC yang sangat tinggi.

Sedangkan keunggulan konfigurasi Schlumberger ini adalah

kemampuan untuk mendeteksi adanya non-homogenitas lapisan batuan pada

permukaan, yaitu dengan membandingkan nilai resistivitas semu ketika

terjadi perubahan jarak elektroda MN/2.

Agar pembacaan tegangan pada elektroda MN bisa dipercaya, maka

ketika jarak AB relatif besar hendaknya jarak elektroda MN juga diperbesar.

Pertimbangan perubahan jarak elektroda MN terhadap jarak elektroda AB

yaitu ketika pembacaan tegangan listrik pada multimeter sudah demikian

kecil, misalnya 1.0 milliVolt.

Umumnya perubahan jarak MN bisa dilakukan bila telah tercapai

perbandingan antara jarak MN berbanding jarak AB = 1 : 20. Perbandingan

yang lebih kecil misalnya 1 : 50 bisa dilakukan bila mempunyai alat utama

pengirim arus yang mempunyai keluaran tegangan listrik DC sangat besar,

katakanlah 1000 Volt atau lebih, sehingga beda tegangan yang terukur pada

elektroda MN tidak lebih kecil dari 1.0 milliVolt.

Secara garis besar, aturan elektroda schlumberger mempunyai sifat-

sifat sebagai berikut :

1. Elektroda potensial tidak sering diubah-ubah sehingga mengurangi

jumlah pekerja yang dipergunakan

2. Tetapi dengan tidak seringnya elektroda potensial tersebut diubah

menyebabkan aturan ini tidak sensitif terhadap adanya ketidakhomogenan

lokal pada laposan dangkal, seperti gawir-gawir dan lensa-lensa. Oleh

karena itu, aturan ini dianjurkan untuk dipakai pada penyelidikan dalam

3. Harga perbandingan L/I harus cukup besar, tetapi jika terlalu besar

juga akan menimbulkan deviasi pada faktor geometri. Akibatnya disarankan

agar harga perbandingan tersebut terletak adiantara 5-50. Lebih baik lagi

jika perbuahn jerak elektroda arus berdasarkan hasil penggambaran

hargaresistivitas terbaca terhadap jarak L yang dilakukan pada saat

interpretasi pendahuluan. Pengubahan jarak lektroda potensial tersebut

dilakukan jika terdapat loncatan bentuk kurva lapangan tersebut

C. Metode Werner-Sclumberger

Modifikasi dari bentuk konfigurasi Wenner dan konfigurasi

Schlumberger dapat digunakan pada sistem konfigurasi yang menggunakan

aturan spasi yang konstan dengan catatan faktor untuk konfigurasi ini adalah

perbandingan jarak antara elektroda C1-P1 dan C2-P2 dengan spasi antara

elektroda P1-P2. Dimana, a adalah jarak antara elektroda P1-P2. Konfigurasi

ini secara efektif menjadi konfigurasi Schlumberger ketika faktor n menjadi

2 dan seterusnya. Sehingga ini sebenarnya merupakan kombinasi antara

konfigurasi Wenner-Schlumberger yang menggunakan spasi elektroda yang

konstan (seperti yang biasanya digunakan dalam penggambaran penampang

resistivity 2D). Disamping itu cakupan horizontal lebih baik, penetrasi

maksimum dari konfigurasi ini 15 % lebih baik dari konfigurasi Wenner.

Dan untuk meningkatkan penyelidikan kedalaman maka jarak antara

elektroda P1- P2ditingkatkan menjadi 2a dan pengukuran diulangi untuk n

yang sama sampai pada elektroda terakhir, kemudian jarak antara elektroda

P1-P2 ditingkatkan menjadi 3a (Sakka, 2001).

GAMBAR 5 KONFIGURASI WENNER-SCHLUMBERGER

D. Metode Pole-Dipole

Konfigurasi Pole Dipole, yaitu sumber arus tunggal tetapi pengukuran

beda potensial dilakukan pada elektroda P1 dan P2 yang membentuk dipole

(saling berdekatan) dengan jarak a. Konfigurasi Pole-diPole, yaitu

merupakan konfigurasi elektroda elementer dimana terdapat satu titik

sumber arus dan satu titik ukur potensial. Untuk itu salah satu elektroda arus

C2 dan elektroda potensial P2 ditempatkan di tempat yang cukup jauh relatif

terhadap C1 dan P1 sehingga pengaruhnya dapat diabaikan ( Harnovi,

2011).

Faktor Geometri

GAMBAR 6 POLE-DIPOLE

DAFTAR PUSTAKA

Cahyono, Agung dan Gatot Yulianto. 2007. Estimasi Arah Strike

menggunakan Resistivitas konfigurasi Persegi. Jurnal berkala Fisika. Vol 10. ,

No.1, Januari 2007, hal 45-51. Halaman 45-46

Harnovi. 2011. Metode Geolistrik. http:// harnovi. wordpress. com/2011/03/29/

metode-geolistrik/. Diakses pada 31 Mei pukul 00.10 WIB

Hendrajaya, Lilik dan Idam Arif. 1985. Geolistrik Tahanan Jenis.

Laboratorium Fisika Bumi Jurusan Fisika FMIPA. ITB : Bandung

Sakka, 2002. Metoda Geolistrik Tahanan Jenis. Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam – UNHAS, Makassar