iiz faizah-fst.pdf

Upload: adi

Post on 07-Jul-2018

253 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    1/112

     

    INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI

    BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU

    MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI

    KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH

    SKRIPSI

    Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh

    Gelar Sarjana Sains (S.Si.) pada Fakultas Sains dan Teknologi

    Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

    Oleh :

    IIZ FAIZAH

    NIM: 106097003257

    PROGRAM STUDI FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

    UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

    JAKARTA

    2010

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    2/112

    INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI

    BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU

    MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI

    KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH

    Skripsi

    Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi

    untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh

    Gelar Sarjana Sains (S.Si.)

    Oleh

    IIZ FAIZAH

    NIM: 106097003257

    Pembimbing I, PembimbingII,

    Tati Zera,M.Si. Arif Tjahjono, M.Si

    NIP : 19690608 200501 2 002 NIP : 19751107 200701 1 015

    Mengetahui,

    Ketua Prodi Fisika

    Drs. Sutrisno M.Si

    NIP : 19590202 198203 1 005

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    3/112

     

    PENGESAHAN UJIAN

    Skripsi berjudul INTERPRETASI KUALITATIF MEDAN GRAVITASI

    BERDASARKAN HASIL PERHITUNGAN ANOMALI RESIDU

    MENGGUNAKAN METODE POLYNOMIAL FITTING DI

    KARANGSAMBUNG – JAWA TENGAH telah diujikan dalam sidang

    munaqasyah Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta pada

    tanggal 30 Juni 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai  salah satu syarat

    memperoleh gelar Sarjana Sains ( S.Si ) pada Program Studi Fisika. 

    Jakarta, 30 Juni 2010

    Sidang Munaqasyah

    Penguji I, Penguji II,

    Ambran Hartono, M.Si Drs. Sutrisno, M.Si

    NIP : 19710408 200212 1 002 NIP : 19590202 198203 1 005

    Mengetahui,

    Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Ketua Program Studi Fisika,

    DR. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis Drs. Sutrisno, M.Si

    NIP : 19680117 200112 1 001 NIP : 19590202 198203 1 005

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    4/112

    LEMBAR PERNYATAAN

    Dengan ini saya menyatakan bahwa :

    1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya yang diajukan untuk memenuhi

    salah satu persyaratan memperoleh gelar Strata 1 di UIN Syarif Hidayatullah

    Jakarta.

    2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penulisan ini telah saya cantumkan

    sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

    3. Jika dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya

    atau merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya bersedia

    menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

    Jakarta, Juni 2010

    IIZ FAIZAH

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    5/112

    ABSTRAK

    Telah dilakukan penelitian tentang interpretasi kualitatif medan gravitasiyang bertujuan untuk menghitung nilai anomali residu dengan metode

    Pollynomial Fititng di daerah Karangsambung. Dengan menggunakan data yang

    diambil dari 97 titik pengamatan di sekitar wilayah Karangsambung yang terletak

    antara 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT, diperoleh hasil nilai

    tertinggi Anomali bouger = 99.17 mgal dan nilai terendahnya = 89.21 mgal,

    kemudian bila Anomali Residu (sisa) dihitung dengan cara mengurangi nilai

    Z - Z hitung di setiap titik pengamatan, hasilnya diperoleh nilai tertinggi = 3.195

    mgal dan nilai terendah = -3.475 mgal. Nilai anomali residu yang diperoleh dibuat

    peta kontur anomali residu untuk selanjutnya diinterpretasikan secara kualitatif

    yang diperjelas dengan interval warna.

    Kata kunci : Polynomial Fitting , Anomali Bouger , Anomali Residu

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    6/112

    ABSTRACT

    Research have been done about qualitative interpretation of gravity field

    that the aim is counting the value of residual anomaly by polynomial fitting

    method at Karangsambung area. With use the result which is taken from

    inspection of 97 points in around Karangsambung which is to lie locked up in

    7.256 °S – 7.546°S and 109.662°E – 109.676°E, taken from high result bouger

    anomaly = 99.17 mgal and lowest result = 89.21 mgal, and then if residual

    anomaly counted with subcract Z – Z hitung in every inspection of points and the

    high result = 3.195 mgal and lowest result = - 3.475 mgal. The obtained value of

    residual anomaly created for qualitative interpreting that obvious with the intervalof colour.

    Keywords : Pollynomial Fitting , Bouger Anomaly , Residual Anomaly

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    7/112

    Motto : Motto : Motto : Motto :

    “ Sesunguhnya Kami menurunkan Kepadamu Alkitab (Alquran)

    untuk manusia dengan membawa kebenaran. Siapa yang mendapat

     petunjuk maka (petunjuk) itu untuk dirinya sendiri dan siapa yang

    sesat maka sesungguhnya dia semata-mata sesat buat (kerugian)

    dirinya sendiri, maka kamu sekali-kali bukanlah orang yang

    bertanggung jawab terhadap mereka”.

    (Qs. Azzumar : 41 )

    “Maka nikmat TUhan Yang manakah yang kamu dustakan?”

    (Qs. Arrahman : 13)

    “ Keberhasilan tanpa kegagalan dan usaha adalah keberuntungan

    semata”

    Teriring sembah sujud ku persembahkan skrispsi ini

    Sebagai tanda bukti dan cintaku

    Terhadap Emak dan Apa , Ibu , Mama dan Papa

    Fia , Umi dan Abi Tazkia, Ibu dan Abah Talita, Ntat

    dan Aa Alit , Ema, sibungsu Mif SeRta Keponakan Q

    (Shofia , Syakira , Tazkia dan Talita), Teh Elah

    Dan orang-orang yang selalu mendukung dan

    mencintaiku dengan tulus karena Allah SWT., serta

    yang selalu membuatku tersenyum dalam suka

    maupun duka.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    8/112

     

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    9/112

    iii

    KATA PENGANTAR

    Bismillahirrahmaanirrahiim….

    Alhamdulillah, Puji dan Syukur yang tidak terhingga, penulis panjatkan

    kehadirat Allah SWT, karena atas berkat Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat

    menyelesaikan skripsi ini.

    Dalam penyusunan, penulis tidak luput dari hambatan dan kesulitan. Namun,

    berkat bantuan, motivasi dan dukungan dari semua pihak yang terkait dengan

    penulis, alhamdulillah, skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu, penulis

    mengucapkan terima kasih kepada:

    1.  Ibunda tersayang dan Ayahanda tercinta yang selalu mencurahkan kasih

    dan sayang, untaian do’a, dukungan moril dan materil, semangat dan

    rasa cintanya yang tak terhingga dan begitu mendalam yang selalu

    dicurahkan sepanjang masa. Ibu,Kakak-kakak dan adik-adik ku yang

    selalu kusayangi (Mama&Papa Fia,Umi&Abi Tazkia, Ibu&Abah Talita,

    Ntat & K Tb, Ema, Miftah) dan keponakan tercinta Ratu Sofia

    Nursarifah, Ratu Syakira Nursakinah, Ratu Tazkia Nuradiba dan Thalita

    Ro’fatul Azizah yang selalu ceria menemaniku dengan segenap

    keceriaan canda dan tawa.

    2. 

    Ibu Tati Zera , M.Si selaku Pembimbing I yang telah menyempatkan dan

    meluangkan waktunya untuk selalu menularkan ilmunya serta

    memberikan dorongan dan bimbingan pada penulis.

    3.  Bapak Arif Tjahjono , M.Si selaku Pembimbing II yang dengan

    kesabaran telah menyempatkan dirinya untuk membimbing penulis

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    10/112

    iv

    4.  Bapak DR.Syopiansyah Jaya Putra , M.Si, selaku Dekan Fakultas Sains

    dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

    5. 

    Bapak Drs. Sutrisno, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika

    6. 

    Seluruh staf pengajar Prodi Fisika

    7.  Ibu Nunung Isnaini makasih atas bantuan dalam pembuatan kontur nya

    8.  Ka Novi makasih buat ilmu yang telah diberikan.

    9.  Teman-teman seperjuangan Fisika “06 UIN Jakarta (Geophysics-Team :

    Iif, Cindi,Ida, Bahtiar, Agung, Chiko dan Kia ), (Instrument Physics-

    Team : Iik, Putri, Shila, Dewi, Agus, Iwe, Dono, Karima), (Material

    Physics-Team : Devi, Rinan, Rusman, Ana, Absory) .  Makasih ya wat

    kebersamaanya selama ini…Mizz U……

    10. Rere ” kakek” makasih buat canda,tawa serta motivasinya..

    11. Seseorang yang selalu menjadi motivasi dalam hidup ini “Ayyash al

    Farhat “..maksih buat semuana…

    Bagaimanapun penulis menyadari bahwa dalam karya tulis ini masih

    banyak terdapat kekurangan-kekurangan. Akhirnya, hanya kepada Allah SWT

    penulis memohon semoga bagi mereka dilimpahkan pahala yang berlipat ganda

    atas segala batuan dan di catat sebagai pahala di sisi-Nya.

    Jakarta, Juni 2010

    Penulis

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    11/112

    5

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    12/112

    v

    DAFTAR ISI

    ABSTRAK ............................................................................................................ i

    ABSTRACT ......................................................................................................... ii

    KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii

    DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

    DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..... viii

    DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... ix

    BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1

    1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1

    1.2 Rumusan Masalah ..................................................................... 2

    1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................... 3

    1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................... 4

    1.5 Batasan Masalah ........................................................................ 4

    1.6 Sistematika Penulisan ................................................................ 4

    BAB II. LANDASAN TEORI .......................................................................... 6

    2.1 Teori Medan Gravitasi ............................................................... 6

    2.2 Formula Gaya Gravitasi ............................................................. 10

    2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur  ............................... 14

    2.3.1 Bola ............................................................................... 15

    2.3.2 Silinder Horizontal  ........................................................ 16

    2.3.3 Silinder Vertikal ............................................................ 16

    2.3.4 Prisma Siku-siku ............................................................ 17

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    13/112

    vi

    2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan ................................................ 17

    2.4.1 Metoda Sampel .............................................................. 18

    2.4.2 Metoda Nettleton Profile. .............................................. 18

    2.4.3 Metoda Garis Lurus Parasnis ......................................... 20

    2.4.4  Metoda Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan ......... 20

    2.5  Reduksi dan Anomali Gravitasi ................................................. 21 

    2.5.1  Koreksi Apungan ( Drift Correction) ............................ 23

    2.5.2 Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction)............. 24

    2.5.3 Koreksi Koreksi Lintang ( Latitude Correction) ........... 25

    2.5.4 Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction) ................. 26

    2.5.5  Koreksi Bouguer ( Bouger Correction) .......................... 27

    2.5.6  Koreksi Medan (Terrain Correction) ............................ 28

    2.6 Anomali Bouguer ....................................................................... 30

    2.7 Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal) .. 31

    2.7.1 Metode Grafik ................................................................ 33

    2.7.2 Metode Perataan Lokal .................................................. 34

    2.7.3 Metode Pollynomial Fitting ........................................... 34

    BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 37

    3.1  Waktu dan Tempat Penelitian .................................................... 37

    3.2 Alat dan Software Komputer ..................................................... 38

    3.3. Tahapan Pengolahan Data .......................................................... 39

    3.4 Metode Penelitian....................................................................... 41

    3.5 Tahap Interpretasi Kualitatif ...................................................... 44

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    14/112

    vii

    3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian ............................................ 45

    3.6.1 Lokasi Daerah Penelitian ............................................... 45

    3.6.2 Geologi Umum Daerah Penelitian ................................. 46

    BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 53

    BAB V PENUTUP ........................................................................................... 63

    5.1 Kesimpulan ................................................................................ 63

    5.2 Saran ........................................................................................... 63

    DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 64

    LAMPIRAN

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    15/112

    viii

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 Gaya Gravitasi .................................................................................. 6

    Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi ..................................................................... 12

    Gambar 2.3 Titik Amat P dengan Ketinggian h terhadap Geoid ......................... 27

    Gambar 2.4 Lempeng Bouger dengan ketebalan h .............................................. 28

    Gambar 2.5 Topografi Disekitar titik Amat P mengakibatkan Pengurangan

    Medan yang harus dikoreksi ............................................................ 30

    Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran ...................................................................... 38

    Gambar 3.2 Alur Pengolahan Data Gravitasi....................................................... 40

    Gambar 3.3 Peta geologi daerah Karangsambung ............................................... 47

    Gambar 4.1 Peta Kontur Topografi dan Posisi titik-titik Pengambilan Data....... 55

    Gambar 4.2 Kontur Anomali Bouger Dengan Interval 0.3 mgal ......................... 57

    Gambar 4.3 Kontur Anomali Regional Dengan Interval 0.3 mgal ...................... 59

    Gambar 4.4 Kontur Anomali Residu (Sisa) Interval 0.5 mgal............................. 60 

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    16/112

    ix

    DAFTAR LAMPIRAN

    Lampiran 1 Data Gravitasi Daerah Karangsambung ........................................... 68

    Lampiran 2 Peta Geografis Karangsambung ....................................................... 71

    Lampiran 3 Peta Geologi Daerah Karangsambung ............................................. 72

    Lampiran 4 Peta Anomali Bouger Daerah Karangsambung ............................... 74

    Lampiran 5 Menjalankan Software Surfer 8.0 ...................................................... 75

    Lampiran 6 Menjalankan Software SPSS 16 ........................................................ 82

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    17/112

    1

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1 Latar Belakang

    Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini sangat banyak metode

    geofisika terapan yang digunakan untuk mengamati berbagai fenomena yang ada

    di bawah permukaan bumi, salah satu dari metode tersebut adalah metode

    gravitasi. Metode ini memiliki keunggulan yaitu mampu mengidentifikasi adanya

     jebakan mineral di dalam perut bumi melalui perbedaan rapat massa suatu bahan

    terhadap lingkungan sekitarnya.

    Dalam aplikasinya metode ini banyak digunakan dalam kegiatan

    eksplorasi minyak bumi terutama untuk menemukan batuan dasar / bed rock yang

    merupakan tempat terjadinya jebakan minyak bumi / oiltrap, disamping ini

    metode ini termasuk metode yang cepat dan murah dalam operasi pengambilan

    data di lapangan sehingga sangat baik digunakan sebagai metode untuk survey

    awal.

    Metode gravitasi merupakan metode geofisika yang didasarkan pada

    pengukuran variasi medan gravitasi bumi akibat sebaran massa di kerak bumi.

    Metode ini merupakan metode yang sangat baik untuk pemetaan struktur bawah

    permukaan berdasarkan pada perbedaan massa jenis (ρ ) batuan penyusunnya. Hal

    inilah yang akan menyebabkan anomali gravitasi (∆g) di permukaan.

    Besaran yang diukur dalam metode ini adalah percepatan gravitasi,

    dimana nilai besarannya sangat tergantung dari posisi pengukurannya.Dari

    pengukuran percepatan gravitasi tersebut akan diperoleh distribusi percepatan di

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    18/112

    2

    permukaan dan percepatan gravitasi ini berbanding lurus dengan densitasnya.

    Distribusi densitas akan memberikan informasi tentang kontras densitas, yang

    selanjutnya dapat digunakan untuk menginterpretasikan kondisi di bawah

    permukaan suatu area.

    Diantara sifat fisis batuan yang mampu membedakan antara satu macam

    batuan dengan batuan yang lainnya adalah massa jenis batuannya. Distribusi

    massa jenis yang tidak homogen pada batuan penyusun kulit bumi ini akan

    memberikan variasi harga medan gravitasi di permukaan bumi.

    Penyebaran lateral dan vertikal dari rapat massa bumi dapat ditentukan

    dari data gravitasi melalui suatu sebaran yang disebut Anomali Bouguer. Anomali

    tersebut merupakan gambaran kumpulan massa batuan yang dapat diduga sebagai

    bentuk struktur atau geometri bawah permukaan, sehingga dapat menggambarkan

    cekungan di suatu area. Sedangkan untuk mengetahui penyebaran rapat massa

    dalam skala lokal diperlukan data anomali residunya (sisa).

    Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada

    daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Oleh karenanya sangat

    menarik untuk dilakukan penelitian tentang interpretasi anomali residu di daerah

    Karangsambung,Kebumen.

    1.2 Rumusan Masalah

    Salah satu metode gravitasi yang dapat dipergunakan untuk interpretasi

    hasil pengolahan data gravitasi adalah dengan menggunakan pemetaan kontur

    anomali bouger. Pengambilan data gravitasi dilakukan selama tiga hari pada

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    19/112

    3

    tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah Karangsambung bagian Selatan dengan

    97 titik pengamatn. Daerah yang diamati berada pada koordinat 7.256º LS –

    7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT.

    Hasil anomali bouger ini merupakan superposisi dari dua penyebab utama

    anomali yaitu anomali regional dan anomali residu (sisa), sehingga perlu adanya

    pemisahan anomali.

    Banyak metode yang dapat digunakan untuk menghitung anomali sisa

    tersebut, tetapi dalam penulisan ini perhitungan anomali sisa dilakukan dengan

    cara (metode) analitik. Setelah didapatkan nilai anomali residu, yang dapat

    menunjukan ada tidaknya jebakan massa, maka dibuat konturnya. Dari kontur

    inilah interpretasi suatu daerah dapat dilakukan.

    1.3 

    Tujuan Penelitian

    Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah :

    1.  Mengetahui nilai anomali residu dengan menggunakan Metode

    Polynomial Fitting

    2.  Menginterpretasikan secara kualitatif area tersebut untuk mengetahui

    adanya suatu konsenterasi massa yang dilakukan dengan pemetaan kontur

    anomali bouger dan anomali residu (sisa).

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    20/112

    4

    1.4 

    Manfaat Penelitian

    1. Memberikan informasi tentang struktur batuan daerah penelitian kepada

    pihak perusahaan yang bergerak dibidang eksplorasi dan pertambangan,

    dan kepada pemerintah sesuai dengan penafsiran yang diperoleh dari

    penelitian.

    2. Jika terdapat kandungan mineral dan hidrologi yang cukup banyak maka

    dapat dijadikan sebagai acuan bagi penelitian berikutnya serta bagi

    pengembangan eksplorasi.

    1.5 Batasan Masalah

    Dalam Penelitian ini, penulis membatasi masalah pada:

    1. Data yang digunakan diambil pada tanggal 20 Juni sampai 22 Juni 2008

    untuk 97 titik pengamatan, yang terletak di daerah Karangsambung pada

    koordinat 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT).

    2. Perhitungan nilai harga densitas rata-rata dilakukan dengan menggunakan

    metode Nettleton.

    3. Interpretasi yang dilakukan hanya interpretasi kualitatif

    1.6 Sistematika Penulisan

    Dalam penulisan skripsi ini terbagi dalam 5 bagian, dengan perincian sebagai

    berikut:

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    21/112

    5

    1. BAB I. PENDAHULUAN

    Pada bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan

    penelitian, batasan masalah, sistematika penulisan.

    2. BAB II. LANDASAN TEORI

    Pada bab ini berisi tentang teori dan prinsip gaya berat, teori pengolahan

    data gravitasi, dan tinjauan geologi daerah penelitian.

    3. BAB III. METODE PENELITIAN

    Pada bab ini berisi tentang tahap pengambilan data, alat dan software,

    tahap pengambilan data, tahap pengolahan data, dan tahap interpretasi

    data.

    4. BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

    Pada bab ini berisi tentang pengolahan data dan interpretasinya sehingga

    didapatkan hasil penelitian yang telah dilakukan.

    5. BAB V. KESIMPULAN

    Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian yang

    dilakukan.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    22/112

    6

    BAB II

    LANDASAN TEORI

    2.1 Teori Medan Gravitasi 

    Teori dasar dalam penelitian gravitasi didasarkan pada hukum Newton

    tentang gravitasi yang dipublikasikan oleh Newton pada tahun 1687 dengan judul

    “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, menyatakan besar gaya 

    gravitasi antar dua massa sebanding dengan perkalian massa keduanya dan 

    berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar kedua pusat massa. Pada gambar

    2.1 gaya yang ditimbulkan antara partikel dengan massa m yang berpusat pada

    titik Q (x’, y’, z’) dan partikel mo pada titik P(x, y, z) persamaan matematisnya

    sebagai berikut:

    (Gambar 2.1 Gaya Gravitasi)

    F = G 

      ……………………………………………….. (2.1)

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    23/112

    7

    Massa m1  dan m2  mengalami gaya gravitasi bersama yang sebanding

    dengan m1, m2 dan r2

    , dimana :

    m1  = massa bumi

    m2 = massa benda

    r = jarak antara m1 dan m2

    G = konstanta gravitasi Newton (6,672 x 10–11

     m3 /Kgs

    2)

    Harga gravitasi yang dialami oleh suatu titik di bumi adalah akibat dari

    pengaruh resultan semua gaya yang bekerja pada titik itu. Harga gaya berat rata-

    rata pada permukaan bumi dalam satuan SI adalah 9.8 m/s2

    . Satuan yang lebih

    kecil dinyatakan dalam mikrometer/s2

    atau g u ( gravity unit ). Di dalam satuan

    CGS gayaberat dinyatakan dengan cm/s2

    atau dipakai juga satuan dyne, millidyne.

    Semenjak 1986 oleh Von Oetingen ( Jerman ) diperkenalkan satuan gal sebagai

    pengganti satuan cm/s2

    untuk menghormati nama Galileo yang telah banyak

    berjasa. Untuk harga yang biasanya dijumpai dalam pengukuran gaya berat

    digunakan satuan miligal ( 1 mgal ), setara dengan 10 gravity unit.

    1 mgal = 10-3

    gal = 10-3

    cm/s2

    Besaran yang diukur dalam metode gaya berat adalah percepatan gaya

    berat yang dialami suatu massa benda akibat tarikan massa bumi M yang

    merupakan gaya per satuan massa yang dinyatakan sebagai berikut :

    g =

      = - G

       …………………………………………….. (2.2)

    Percepatan tersebut menyatakan ukuran dari medan gaya berat bumi yang

    bekerja pada suatu titik, dan untuk keperluan geofisika lebih dikenal satuan mgal.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    24/112

    8

    Untuk suatu besaran fisis yang hanya bergantung pada posisinya ( jarak )

    terhadap suatu pusat referensi tertentu seperti intensitas medan gaya berat bumi,

    medan magnet atau medan listrik sering diformulasikan dalam konsep atau teori

    potensial. Potensial pada suatu titik dalam medan gaya berat didefinisikan sebagai

    energi yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan massa benda dari suatu

    titik asal sembarang ( biasanya diambil di titik tak hingga ) kesuatu titik tertentu

    yang dimaksud. Sedangkan kerja yang dilakukan tidak tergantung pada

    lintasannya, melainkan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhirnya

    saja sehingga medan gravitasi adalah suatu medan konservatif yang dapat

    dinyatakan sebagai gradient skalar :

    g() = () ………………………………………… (2.3) 

    U() =   . = −

       

    ………………………... (2.4) 

    U() =

     …………………………………………. (2.5)

    Pernyataan besarnya potensial sebagai fungsi dari jarak untuk suatu

    distribusi massa sebarang dengan rapat massa konstan, dapat dituliskan dalam

    bentuk integral volume dari persamaan ( 2.5 ) . Pernyataan tersebut masing-

    masing dalam koordinat kartesian, koordinat silinder dan koordinat bola adalah

    sebagai berukut :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    25/112

    9

    Percepatan gravitasi komponen vertikal (z) merupakan besaran yang terukur

    oleh alat ukur gravitasi (gravimeter) didapatkan dengan mendeferensiasikan

    persamaan (2.6),(2.7) dan (2.8) masing-masing terhadap z sehingga

    menghasilkan:

    Persamaan ( 2.9 ) ,( 2.10 ) dan ( 2.11 ) tersebut merupakan persamaan yang

    cukup penting dalam metoda gravitasi, antara lain dapat digunakan sebagai dasar

    pada permasalahan :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    26/112

    10

    • Perhitungan efek dari percepatan gravitasi pada suatu titik akibat suatu

    distribusi massa tertentu terutama untuk pemodelan benda anomali pada

    masalah interpretasi.

    • Perumusan untuk mengetahui kecenderungan /gradien gravitasi baik arah

    vertikal maupun horizontal.

    • Penentuan proyeksi medan potensial gravitasi ke suatu permukaan /

    bidang yang diinginkan ( kontinuasi ).

    • Dan permasalahan lain yang berhubungan dengan persamaan medan

    potensial gravitasi dengan mengembalikannya ke bentuk persamaan

    medan potensial paling umum .

    2.2 Formula Gaya Gravitasi

    Geopotensial total merupakan penjumlahan atau gabungan antara potensial

    akibat massa bumi ( potensial gaya berat ) dan potensial akibat adanya perputaran

    bumi pada sumbunya ( potensial rotasi ). Untuk kondisi ideal dimana tidak ada

    variasi lateral rapat massa maka terdapat suatu permukaan ekipotensial yang

    merupakan hasil kesetimbangan antara kedua potensial tersebut diatas, permukaan

    ini disebut speroid.

    Pada kenyataannya bumi tidaklah ideal, bentuk bumi sebenarnya tidaklah

    seperti bola homogen sempurna, melainkan lebih mendekati ellipsoida. Hal ini

    menyebabkan harga percepatan gravitasi tidaklah konstan di seluruh permukaan

    bumi. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya percepatan gravitasi adalah :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    27/112

    11

    1. Posisi lintang, dimana perubahan gravitasi dari ekuator ke kutub adalah

    sekitar 5 gal atau 5% dari harga rata-rata g (sekitar 980 gal).

    2. Ketinggian, bisa mencapai 0.1 gal atau 0.01% dari harga g.

    3. Variasi densitas, yang berhubungan dengan eksplorasi gravitasi antara lain:

    • Eksplorasi minyak sekitar 10 gal atau 0.001%.

    • Eksplorasi mineral sekitar 1 gal.

    4. Pasang surut bumi

    5. Topografi

    Dua yang terakhir besarnya lebih kecil dari efek yang disebabkan oleh variasi

    densitas. Sehubungan dengan keadaan tersebut maka dibutuhkan suatu datum

    referensi untuk keseragaman dalam pengukuran densitas di permukaan bumi.

    Bumi berbentuk elipsoid. Dari hasil pengukuran dengan metode geodesi

    dan dari pengamatan satelit, diketahui bentuk bumi adalah mendekati sferoid yang

    cembung di ekuator dan datar (pipih) di kedua kutubnya. Sferoid adalah bentuk

    oblate ellipsoid yang merupakan permukaan laut rata-rata dengan menghilangkan

    daratan di atasnya.. Pemipihan bumi tersebut adalah sekitar 1/298.25 yaitu

    diperoleh dari {(Re-Rk)/Re} yang biasa disebut dengan parameter pepatan.

    Bentuk ini tidak lain disebabkan oleh perputaran bumi pada porosnya ( rotasi ),

    sehingga bentuk bumi menjadi tidak bulat benar, melainkan memipih dikedua

    kutubnya.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    28/112

    12

    (Gambar 2.2 Bentuk Ellipsoid Bumi )

    Pemipihan bumi biasanya dalam bentuk parameter bumi ( pemepatan ),

    dan dapat dituliskan dalam notasi matematika sebagai berikut :

    f =

     ………………………………………… (2.12)

    Dengan :

    Re= jari-jari ekuator

    Rk

    = jari-jari kutub

    Karena bentuk bumi tersebut, menyebabkan percepatan gravitasi bumi

    memiliki nilai maksimum di kutub dan minimum di equator. Perbedaan aktual

    antara percepatan di kutub dan di equator adalah sebesar ± 5.3 gal atau 5300 mgal.

    Karena geoid dipengaruhi oleh tarikan massa maka di daratan geoid akan

    tertarik ke atas dan berada lebih tinggi daripada sferoid, sebaliknya di lautan akan

    tertarik ke bawah sehingga lebih rendah. Deviasi antara kedua permukaan tersebut

    mencapai 100 meter ( Kahn, 1983 ). Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya

    bahwa medan gravitasi dipengaruhi oleh beberapa faktor ( lintang, ketinggian,

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    29/112

    13

    densitas, pasangsurut dan topografi ). Maka setiap pembacaan gravitasi observasi

    haruslah dikoreksi untuk mereduksi pembacaan tersebut, supaya sesuai dengan

    harga pada datum referensi permukaan ekuipotensial yaitu geoid atau setiap

    permukaan yang sejajar dengannya.

    Permukaan bumi dapat didefinisikan dalam bentuk matematis yang

    dinyatakan dalam harga-harga gaya berat di semua titik pada permukaan bumi.

    Bentuk ini dikenal sebagai speroid referensi yang berhubungan dengan tinggi

    muka laut rata-rata.

    Percepatan gravitasi yang didapat adalah nilai pada permukaan laut yang

    telah di smooth pada bentuk bumi spheroid yang memberikan penetapan terbaik

    berbentuk aktualnya dan memiliki rapat massa seragam ke arah lateral. Harga

    gaya berat normal atau teoritis pada permukaan laut rata-rata sebagai fungsi dari

    lintang geografi tempat pengamatan yang dilakukan, dapat ditentukan dengan

    rumus :

    gΦ = g E (1 + β sin2Φ - ε sin 2 2Φ) mgal ……………………… (2.13)

    Dengan :

    gE

    = harga gaya berat di ekuator

    Ф = lintang tempat pengamatan

    β dan ε = konstanta yang berhubungan dengan parameter bumi

    Persamaan tersebut dikenal sebagai formula gaya berat Internasional

    (International Gravity Formula ) yang ditetapkan oleh International Union of

    Geodesy and Geophysics ( IUGG, 1930 ). Pada rumusan gaya berat Internasional

    tahun 1930 tersebut digunakan data parameter bumi ( pepatan ) sebesar 1/297

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    30/112

    14

    (Hayford, 1910 ) dan radius ekuator = 6378388 meter serta harga gaya berat di

    ekuator g E = 978.049 gal ( hasil international assosiation tahun 1924 ). Dari data

    tersebut, harga gaya berat teoritis pada lintang tempat pengamatan dapat

    dinyatakan sebagai berikut :

    gΦ = 978.0491 (1 + 0.0052884 sin2Φ – 0.0000059 sin2 2Φ)gal ………… (2.14)

    Perkembangan satelit telah menghasilkan data parameter-parameter bumi

    yang lebih teliti. Pada International Association of Geodesy tahun 1967 dihasilkan

    rumusan gaya berat sebagai berikut :

    gΦ = 978.031846 (1 + 0.005278895 sin2Φ – 0.0000023462 sin2 2Φ)gal …. (2.15)

    Perbaikan-perbaikan parameter bumi terus dilakukan sehingga rumusan

    gaya berat teoritis dapat terus berubah. Dari tahun ketahun sejak Helmert ( 1901 ),

    Bowie ( 1917 ), Heiskanen ( 1938 ), Heiskanen dan Outila ( 1957 ), IUGG (1980 )

    dan seterusnya sampai sekarang mengalami perbaikan data parameter bumi.

    Tahun 1980 International Union of Geodesy and Geophysics ( IUGG )

    menentukan sistem referensi geodesi dengan parameter pepatan bumi = 1/298.247

    dan jari-jari ekuator = 6378135 meter. Rumusan gaya berat teoritis hasilnya yaitu:

    gΦ = 978.0318 (1 + 0.0053024 sin2Φ – 0.0000059 sin2 2Φ)gal ………… (2.16)

    2.3 Efek Gaya Gravitasi Dari Benda Terkubur 

    Benda terkubur dengan bentuk tertentu bila rapat massanya ( ρ B

    ) = rapat

    massa lingkungannya ( ρ L

    ) sukar diinterpretasi, tetapi bila ( ρ B

    ) berbeda dengan

    ( ρ L

    ) baru akan menghasilkan anomali gravitasi dengan ketentuan :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    31/112

    15

    1. ρ L

    > ρ B→ anomali negatif

    2. ρ L

    < ρ B→ anomali positif

    Dengan :

    ρ L

    = rapat massa lingkungan

    ρ B

    = rapat massa benda terkubur

    ρ = ρ B

    - ρ L

    = density contrast ( digunakan dalam perhitungan )

    Perhitungan efek gaya berat dari model-model benda berbentuk sederhana

    dapat digunakan sebagai pendekatan dalam koreksi dan interpretasi gaya berat.

    Dibawah ini akan diuraikan beberapa efek gaya berat diantara model benda

    sederhana yang penting :

    2.3.1 Bola

    Komponen vertikal gaya berat suatu bola dapat dianggap bahwa seluruh

    massa bola terkumpul pada titik pusatnya. Suatu bola bermassa M dengan rapat

    massa ρ yang jari-jari nya R, akan memberikan percepatan gravitasi :

    gz =

    3  .............................................................................. (2.17)

    karena : M = 43 π R3 ρ  →  r =  x2 + z21/2

    Maka : gz =

     π R3 G ρ 

    ()/  .......................................... (2.18)

    Dengan :

    gz

    = dalam miligal

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    32/112

    16

    ρ  = dalam gram/cm3

    R, x, z = dalam ribuan feet

    2.3.2 Silinder Horizontal

    Efek gaya berat silinder horizontal dengan penampang berupa lingkaran

    homogen tak hingga dapat diperlakukan sebagai model benda dua dimensi,

    dianggap seluruh massa silinder terkumpul pada sumbu utamanya.

    gz =2

    3  ........................................................................ (2.19)

    Dimana M adalah massa persatuan panjang sumbu utama, sehingga :

    m = π R2 ρ 

    gz = 2 π R2 ρ 

    (2+ 2)................................................... (2.20) 

    2.3.3 Silinder Vertikal

    Secara umum efek gaya berat terhadap benda silinder vertikal yang

    terletak pada sumbu utamanya adalah :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    33/112

    17

    2.3.4 Prisma Siku-siku

    Untuk suatu prisma siku-siku horizontal sampai tak hingga sehingga

    penampangnya berbentuk persegi panjang, efek gaya beratnya dinyatakan oleh :

    gz = 2 Gρ {x ln14

    23 + b.ln

    21

     + D (Φ2 + Φ4) – d (Φ1 – Φ3}………… (2.23)

    Model prisma siku-siku dapat dikembangkan untuk mewakili model-

    model lain dengan menggunakan variasi atau susunan beberapa prisma, antara lain

    step model untuk interpretasi sesar.

    2.4 Penentuan Rapat Massa Batuan

    Dalam eksplorasi geofisika dengan metode gaya berat dimana besaran

    yang menjadi sasaran utama adalah rapat massa atau kontras rapat massa maka

    perlu diketahui distribusi harga rapat massa batuan, baik untuk pengolahan data

    maupun interpretasi.

    Rapat massa batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah

    rapat massa butir atau matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida

    yang terdapat dalam pori-porinya. Namun demikian terdapat banyak faktor lain

    yang ikut mempengaruhi rapat massa batuan diantaranya adalah proses

    pembentukan, pemadatan ( kompaksi ), akibat tekanan dan kedalaman serta

    derajat pelapukan yang telah dialami batuan tersebut. Dengan demikian harga

    rapat massa batuan tidak dapat ditentukan secara tunggal atau unik hanya

    berdasarkan jenis batuannya saja, melainkan meliputi suatu distribusi harga

    tertentu. Dengan tambahan informasi mengenai sifat-sifat fisik dan kondisi

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    34/112

    18

    sekitarnya maka harga-harga rapat massa batuan dapat ditentukan secara lebih

    spesifik.

    Untuk keperluan pengolahan / reduksi data gravitasi terlebih dahulu perlu

    ditentukan harga rapat massa batuan rata-rata yang mewakili daerah penelitian.

    Rapat massa batuan rata-rata dapat ditentukan dengan metoda antara lain :

    2.4.1 Metode Sampel.

    Metoda sampel ( cuplikan ) didasarkan atas hasil pengukuran di

    Laboratorium dari beberapa sampel batuan permukaan. Cara ini mungkin akan

    memberikan hasil yang bervariasi bergantung pada distribusi dan banyaknya

    pengambilan sampel tersebut dan juga kondisi geologi/ litologi setempat

    mengingat faktor-faktor seperti dijelaskan diatas.

    2.4.2 Metode Nettleton Profile.

    Anomali Bouguer pada titik-titik pengamatan dalam suatu lintasan

    tertentu dihitung dengan menggunakan harga rapat massa batuan yang berbeda

    misalnya 1.9;2.0;2.1;2.2;2.3;2.4................gram/cm. Lintasan tersebut diusahakan

    dapat mewakili seluruh daerah penyelidikan yang terdiri dari suatu bukit dengan

    kedalaman lembah dikedua sisinya relatif hampir sama. Profil anomali Bouguer

    kedalaman lembah dikedua sisinya relatip hampir sama. Profil anomali Bouguer

    yang paling sedikit dipengaruhi / terkorelasi dengan perubahan kondisi topografi

    adalah anomali yang telah dihitung dengan harga rapat massa batuan rata-rata

    yang paling tepat.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    35/112

    19

    Metode tersebut tampaknya bersifat grafis-empiris namun sebenarnya

    dapat diturunkan berdasarkan perumusan matematis, yaitu dengan membuat

    koefisien korelasi antara anomali Bouguer dengan ketinggian ( h ) sama dengan

    nol. Artinya jika anomali Bouguer telah dihitung menggunakan harga rapat massa

    batuan rata-rata yang tepat maka harga anomali tersebut tidak akan banyak

    dipengaruhi oleh perubahan topografi.

    Rapat massa batuan rata-rata diperoleh dari harga rapat massa yang

    diasumsikan (ρo) ditambah dengan suatu faktor ‘ koreksi ‘ berdasarkan persamaa

    )(04191.0

    )()(0

    T T 

    relrel

    gghh

    hhgg

    ∆−∆+−∑

    −∆−∆∑+=  ρ  ρ  ………………………………….. (2.24) 

    Dengan :

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    36/112

    20

    2.4.3 Metode Garis Lurus Parasnis.

    Parasnis mengusulkan cara lain yang dinamakan metoda garis lurus.

    Misalkan anomali Bouguer ( =∆gcorr) merupakan kesalahan acak ( random ),

    maka anomali Bouguer pada stasiun disepanjang garis adalah nol atau secara

    matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

    ∆gcorr = ∆gobs - ∆gφ + 0.3086h – 0.04191h.ρ + T.ρ  ……………………… (2.25)

    ∆gobs - ∆gφ = (0.04191h + T)ρ - 0.3086h …………………………… (2.26)

    Persamaan tersebut dapat dipandang sebagai suatu hubungan linier

    seperti persamaan y = mx + b. Jika kita plot harga-harga (∆gobs - ∆gφ  ) + 0.3086h

    maka akan membentuk garis lurus dengan kemiringan ρ  . Biasanya semua titik-

    titik tidak terletak pada pada garis lurus tersebut, sehingga dalam beberapa

    keadaan dapat dipergunakan cara kuadrat terkecil ( least square ).

    2.4.4 Metode Pengukuran Gravitasi Bawah Permukaan.

    Metode ini adalah dengan cara pengukuran gravitasi bawah permukaan.

    Perbedaan antara dua pengukuran adalah :

    δg = (0.094 – 0.02554ρ)h + Σ T…………………………… (2.27)

    dengan :

    h = jarak tegak stasiun gravitasi pengamatan dan stasiun dibawahnya.

    ΣT = Beda koreksi Terrain .

    rapat massa rata-rata adalah :

    ρ =(. )

    .  ……………………………………… .. (2.28)

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    37/112

    21

    Cara pendekatan ini kurang baik jika pengukuran hanya dibeberapa

    tempat untuk daerah penyelidikan ( survey ) gravitasi yang cukup luas.

    Tabel 2.1 : Densitas Batuan

    Tipe Batuan Rentang Densitas

    ( gr / cm3)

    Rata-rata

    ( gr / cm3)

    Batuan Sedimen

    Overburden

    Soil

    Clay

    Gravel

    Sand

    Sandstone

    Shale

    Limestone

    Dolomite

    Batuan beku

    Rhyolite

    Andesite

    Granite

    Granodiorite

    Porphyry

    Quartz diorite

    -

    1.20 – 2.40

    1.63 – 2.60

    1.70 – 2.40

    1.70 – 2.30

    1.61 – 2.76

    1.77 – 3.20

    1.93 – 2.90

    2.28 – 2.90

    2.35 – 2.70

    2.40 – 2.80

    2.50 – 2.81

    2.67 – 2.79

    2.60 – 2.89

    2.62 – 2.96

    1.92

    1.92

    2.21

    2.00

    2.00

    2.35

    2.40

    2.55

    2.70

    2.52

    2.61

    2.64

    2.73

    2.74

    2.79

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    38/112

    22

    Diorite

    Lavas

    Diabase

    Basalt

    Gabbro

    Peridotite

    Acid igneous

    Basic igneous

    Batuan Metamorf

    Quartzite

    Schists

    Graywacke

    Marble

    Serpentine

    Slate

    Gneiss

    Amphibolite

    Eclogite

    Metamorpic

    2.72 – 2.99

    2.80 – 3.00

    2.50 – 3.20

    2.70 – 3.30

    2.70 – 3.50

    2.78 – 3.37

    2.30 – 3.11

    2.09 – 3.17

    2.50 – 2.70

    2.39 – 2.90

    2.60 – 2.70

    2.60 – 2.90

    2.40 – 3.10

    2.70 – 2.90

    2.59 – 3.00

    2.90 – 3.04

    3.20 – 3.54

    2.40 – 3.10

    2.85

    2.90

    2.91

    2.99

    3.03

    3.15

    2.61

    2.79

    2.60

    2.64

    2.65

    2.75

    2.78

    2.79

    2.80

    2.96

    3.37

    2.74

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    39/112

    23

    2.5 

    Reduksi dan Anomali Gravitasi

    Harga gaya berat tergantung pada tempat pengukuran terhadap jaraknya

    ke pusat bumi, oleh karena itu perlu dilakukan koreksi jika terdapat perbedaan

    kondisi titik pada pengamatan terhadap kondisi teoritis tersebut dan untuk

    memperhitungkan akibat pengaruh alat.

    Pembacaan gravitasi secara umum dipengaruhi oleh beberapa faktor

    sehingga dilakukan koreksi untuk mengurangi kesalahan pembacaan gravitasi ke

    nilai gravitasi permukaan datum ekuipotensial seperti geoid (permukaan bumi

    dimanapun yang paralel dengan geoid).Menetapkan hasil pengukuran di suatu

    tempat di permukaan bumi (Mean Sea Level) haruslah dikoreksi dengan berbagai

    reduksi, antara lain :

    2.5.1 Koreksi Apungan ( Drift Correction) 

    Alat gravimeter umumnya dirancang dengan sistem pegas setimbang, dan

    dilengkapi dengan massa (beban yang tergantung di ujungnya). Karena pegas

    tidak elastis sempurna maka akibatnya sistem pegas tidak kembali ke kedudukan

    semula. Hal ini mengakibatkan perubahan penunjukkan harga pengukuran

    gravitasi pada setiap saat di suatu tempat pengukuran yang sama. Koreksi drift  

    dapat diartikan sebagai koreksi yang disebabkan oleh sifat alat gravimeter yang

    selalu menunjukkan perubahan harga setiap waktu. Selain itu drift   dapat juga

    disebabkan oleh gangguan alat selama transportasi atau selama pengukuran di

    lapangan.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    40/112

    24

    Kesalahan drift  di lapangan dapat dihitung pada setiap kisi pengamatan

    dengan sistem pengukuran tertutup atau sistem back to back stasiun. Secara

    matematis koreksi drift  dapat dinyatakan sebagai berikut:

     =   −

     − (  − )   . . . (2.29)  

    dengan :

     DC  B  = koreksi drift pada stasiun B

    gA  = harga gravitasi di base stasiun A pada waktu t  A 

    ′  = harga gravitasi di base stasiun B pada waktu ′ (saat penutupan)

      = waktu pengukuran di stasiun A (pada awal pengukuran)

    ′  = waktu pengukuran di stasiun A saat penutupan

      = waktu pengukuran di stasiun B

    2.5.2 

    Koreksi Pasang Surut Bumi (Tidal Correction)

    Perubahan harga gaya berat suatu tempat terhadap waktu juga disebabkan

    oleh pasang surut bumi akibat tarikan benda-benda angkasa khususnya matahari

    dan bulan. Perubahan tersebut bersifat periodik sesuai dengan posisi relatif bumi-

    bulan-matahari. Koreksi pasang surut dinyatakan oleh hubungan berikut :

    C  = P +N cosφ(cosφ + sinφ) + S cosφ(cosφ - sinφ) …………………….. (2.30) 

    Dimana P adalah suku yang hanya diperlukan waktu koreksi kutub, N dan

    S adalah parameter yang bergantung waktu dan biasanya telah ditabelkan untuk

    tiap jam, tanggal dan tahun serta tempat tertentu. Koreksi dilakukan dengan

    membuat kurva-kurva koreksi pada interval waktu pengamatan setiap hari dan

    harga koreksi diinterpolasi dari kurva-kurva tersebut.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    41/112

    25

    2.5.3 

    Koreksi Lintang ( Latitude Correction) 

    Koreksi lintang digunakan untuk mengkoreksi gayaberat di setiap lintang

    geografis karena gayaberat tersebut berbeda, yang disebabkan oleh adanya gaya

    sentrifugal dan bentuk ellipsoide. Dari koreksi ini akan diperoleh anomali medan

    gayaberat. Medan anomali tersebut merupakan selisih antara medan gayaberat

    observasi dengan medan gayaberat teoritis (gayaberat normal).

    Menurut (Sunardy, A.C., 2005) gayaberat normal adalah harga gayaberat

    teoritis yang mengacu pada permukaan laut rata-rata sebagai titik awal ketinggian

    dan merupakan fungsi dari lintang geografi. Medan gayaberat teoritis diperoleh

    berdasarkan rumusan-rumusan secara teoritis, maka untuk koreksi ini

    menggunakan rumusan medan gayaberat teoris pada speroid referensi (z = 0) yang

    ditetapkan oleh The International of Geodesy (IAG) yang diberi nama Geodetic

     Reference System 1967 (GRS 67) sebagai fungsi lintang ( Burger, 1992).

    Berdasarkan hukum Newton dapat ditunjukan bahwa harga potensial

    gaya berat tergantung pada jaraknya (fungsi jarak). Makin besar harga r makin

    kecil efek gaya berat yang ditimbulkan. Karena bumi berbentuk speroid maka

    harga gaya berat naik sebanding dengan naiknya lintang tempat, makin ke kutub

    makin besar efek gaya beratnya.

    Pengaruh rotasi dan penggembungan bumi di ekuator menghasilkan

    peningkatan gravitasi terhadap lintang. Percepatan sentrifugal yang disebabkan

    oleh rotasi bumi bernilai maksimum di ekuator dan nol pada kedua kutub;

    percepatan sentrifugal berlawanan terhadap percepatan gravitasi. Sementara itu

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    42/112

    26

    pemipihan kutub meningkatkan gravitasi pada kutub karena geoid lebih dekat ke

    pusat massa bumi.

    Koreksi ditambah atau dikurangkan pada stasiun gaya berat yang diamati

    adalah tergantung dari letak stasiun tersebut lebih tinggi atau lebih rendah. Pada

    umumnya koreksi lintang ini digunakan untuk mendapatkan harga gaya berat

    teoritis jika jarak pengukuran berorde 1 – 2 km. Jika pengukuran orde kedua dari

    suku – suku yang lebih tinggi dapat diabaikan.

    gϕ = gE (1 + β sin2 ϕ – ε sin 2 2ϕ ) mgal

     =

     =

    gE (β sin 2ϕ – 2ε sin 4ϕ)

    W = 1.307 sin2 2 sin

    2 ϕ  mgal/mil

    = 0.8122 sin2 2 sin

    2 ϕ mgal/km ................................................ (2.31)

    Dengan :

    Rϕ  = jari-jari ekuator

      = W = koreksi Lintang

    2.5.4 Koreksi Udara-bebas (Free-air Correction) 

    Koreksi udara bebas merupakan koreksi akibat perbedaan ketinggian

    sebesar h dengan mengabaikan adanya massa yang terletak diantara titik amat

    dengan sferoid referensi. Koreksi ini dilakukan untuk mendapatkan anomali

    medan gayaberat di topografi. Untuk mendapat anomali medan gayaberat di

    topografi maka medan gayaberat teoritis dan medan gayaberat observasi harus

    sama-sama berada di topografi, sehingga koreksi ini perlu dilakukan.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    43/112

    27

    Gravitasi bervariasi terhadap kuadrat jarak, sehingga diperlukan koreksi

    untuk perubahan elevasi antara stasiun untuk mengurangi pembacaan gravitasi ke

    permukaan datum. Koreksi udara bebas tidak memperhitungkan material yang

    terdapat di antara stasiun dan permukaan datum. Bila g diukur di permukaan bumi

    pada h tertentu, diatas permukaan laut, maka harus dikoreksi terhadap ketinggian

    sebelum dibandingkan dengan go.

    FAC = g – go = 2

     ℎ ≈ 0.9406 ℎ (ℎ ) 

    ≈ 0.3086 h ( h dalam meter) ............ (2.32)

    Koreksi udara bebas ditambahkan dalam pembacaan gravitasi untuk

    stasiun yang berbeda di atas bidang datum dan dikurangi jika stasiun berada di

    bawahnya.

    (Gambar 2.3 Titik amat P dengan ketinggian h terhadap geoid)

    2.5.5 

    Koreksi Bouguer

    Koreksi ini memperhitungkan pengaruh lempengan massa ( slab ) yang

    dianggap tak terhingga dengan tebal h ( meter ) dan rapat massa ρ ( gram/cm3

    ).

    Yang dimaksud koreksi bouguer adalah koreksi yang disebabkan adanya gaya

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    44/112

    28

    tarik material antara stasiun pengamatan dengan datum referensi, yang diabaikan

    pada koreksi udara bebas ( seperti terlihat pada gambar 2.4).

    Dengan menganggap bahwa stasiun pengamat pada pusat silinder tegak

    yang tingginya h dengan jari-jari tak hingga ( lapisan atau slab dengan ketinggian

    h ), mempunyai rapat massa yang sama. Slab tersebut terletak diatas datum

    referensi. Perbedaan harga gaya berat pengamat di stasiun P dengan referensi

    adalah :

    BC = 2 π G ρ h

    = 0.04188 ρ h ....................................................... ( 2.33)

    Dengan :

    BC = Koreksi Bouger ( mgal )

    ρ = rapat massa

    h = ketinggian stasiun pengamatan

    (Gambar 2.4 Lempeng Bouguer dengan ketebalan h)

    2.5.6  Koreksi Medan (Terrain Correction)

    Pada koreksi Bouger dianggap bahwa topografi adalah rata.

    Kenyataanya di lapangan tidak demikian melainkan berlembah dan bergunung-

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    45/112

    29

    gunung, sehingga mempengaruhi harga gayaberat pengamatan. Akibat adanya

    gaya tarik massa gunung atau kekurangan massa pada lembah menyebabkan efek

    gayaberat pengamatan menjadi berkurang, sehingga akan mengurangi harga

    koreksi bouguer.

    Untuk mempermudah koreksi di lapangan telah dibuat hammer chart

    yaitu dengan membagi daerah penelitian menjadi daerah-daerah dibatasi oleh

    lengkungan ( kompartemen ). Kompartemen ini kemudian disebut terrain chart.

    Tinggi stasiun yang dimaksud dalam tabel adalah perbedaan tinggi pada setiap

    kompartemen. Efek gaya berat pada suatu sektor dapat dihitung dengan rumus

    sebagai berikut :

    +−++−= )()()( 22

    22

    112  zr  zr r r GKT    ρθ     

    Dengan :

    KT = Koreksi Terrain

    G = Konstanta Universal

    ρ  = Rapat massa batuan

    θ  = Sudut yang dibentuk oleh kompartemen

    r1

    = Jari-jari lingkaran dalam

    r2

    = Jari-jari lingkaran luar

    z = Ketinggian bukit / kedalaman lembah

    = zstasiun pengamatan

    – zrata-rata

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    46/112

    30

    (Gambar 2.5 Topografi sekitar titik amat P mengakibatkan

    pengurangan medan yang harus dikoreksi)

    2.6  Anomali Bouguer

    Data hasil observasi lapangan atau disebut data mentah tidak dapat

    langsung digunakan untuk interpretasi kondisi bawah permukaan suatu daerah.

    Dengan menerapkan koreksi-koreksi gravitasi ( gaya berat ) yang telah disebutkan

    sebelumnya pada harga pembacaan gaya berat observasi, maka diperoleh data

     jadi.

    Hasil pengukuran atau pembacaan gaya berat di lapangan yang telah

    direduksi terhadap efek pasang surut dan koreksi driff untuk pengamatan suatu

    lintasan tertutup ( kembali ke titik basis ), menghasilkan harga yang terkorelasi

    terhadap keadaan sekitar ( struktur geologi ) di bawah permukaan yang disebut

    Anomali Gravitasi. Sebenarnya harga anomali ini merupakan penyimpangan dari

    nilai teoritis, anomali yang didapat disebut Bouguer Anomali.

    Pada dasarnya Anomali Bouger adalah selisih antara harga gaya berat

    pengamatan dengan harga gaya berat teoritis yang seharusnya terukur untuk titik

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    47/112

    31

    pengamatan tersebut. Yang dimaksud harga gaya berat teoritis adalah harga gaya

    berat normal pada titik pengamatan yang telah dikoreksi dengan koreksi udara

    bebas, koreksi bouguer dan koreksi medan. Dengan demikian, secara matematis

    rumus untuk mendapatkan nilai anomali bouguer di suatu titik pengamatan, dapat

    dituliskan pada persamaan berikut ;

    BA = gobs

    – ( gФ – FAC + BC – TC )

    = gobs – gФ + FAC - BC + TC ..................................................... ( 2.35)

    Dimana :

    BA = Bouguer Anomali

    gobs

    = Harga gaya berat pengamatan yang sudah dikoreksi dengan

    koreksi pasang surut dan koreksi drift.

    gФ  = Harga gaya berat teoritis di tempat pengamatan

    FAC = Free Air Correction ( Koreksi Udara Bebas )

    BC = Bouger Correction ( Koreksi Bouger )

    TC = Terrain Correction ( Koreksi Medan )

    2.7 Pemisahan Anomali Regional dan Anomali Residual (Lokal)

    Secara umum anomali gravitasi disebabkan oleh dua bagian, yaitu :

    anomali regional dan anomali residu (lokal). Bagian dari anomali gravitasi yang

    mempunyai panjang gelombang lebih panjang biasanya disebut anomali regional,

    sedangkan yang lebih pendek panjang gelombangnya disebut anomali residu.

    Anomali regional bersifat smooth dan biasanya disebabkan oleh batuan-batuan

    dangkal.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    48/112

    32

    Peta anomali bouguer memberikan gambaran menyeluruh mengenai massa

    penyebab anomali, karena merupakan gabungan dari berbagai variasi rapat massa

    yang terdistribusi baik secara vertikal maupun horizontal. Bisa juga dikatakan

    bahwa anomali bouguer merupakan superposisi dari massa penyebab lokal dan

    regional. Jika massa penyebab makin dalam, anomali menjadi lebih menyebar dan

    amplitudonya menurun. Panjang gelombang anomali juga proporsional dengan

    kedalaman dari perubahan densitas arah lateral.

    Anomali lokal atau residu mencerminkan kondisi geologi daerah

    penelitian yang bersifat lokal dan dangkal, yang dicirikan oleh anomali yang

    mempunyai frekuensi tinggi. Anomali regional dilain pihak, memberikan

    gambaran kondisi geologi secara lebih luas ( regional ) pada daerah yang dalam

    dengan dicirikan oleh anomali yang berfrekuensi rendah

    Sifat-sifat demikian dapat dipakai sebagai bahan bantu saat melakukan

    interpretasi guna memperoleh informasi mengenai kondisi, jenis, maupun bentuk

    geometri dan letak ( kedalaman ) dari massa batuan penyebab anomali. Hal ini

    berarti bahwa anomali bouguer terlebih dahulu harus dipisahkan menjadi anomali

    residu ( lokal ).

    Masalah utama dalam interpretasi gravitasi adalah bagaimana memisahkan

    anomali dari efek tumpang tindih oleh penyebab lain. Pemisahan umumnya tidak

    lengkap, keduanya baik anomali regional maupun residu saling terdistorsi oleh

    efeknya masing-masing. Karena kedua anomali tersebut mempunyai fungsi yang

    berlainan, maka keduanya harus dipisahkan untuk mendapatkan manfaatnya

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    49/112

    33

    secara optimum. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk memisahkan

    anomali regional dan anomali lokal, terdapat dua cara antara lain :

    1. Metode Grafis

    Yang termasuk metode ini antara lain : Metode Penghalusan ( Smoothing),

    Metode Kontur, Metode Griffin.

    2. Metode Analitik

    Yang termasuk metode ini antara lain : Perhitungan Langsung dengan

    Metode Titik Pusat & Cincin, Metode Turunan Vertikal Kedua, Metode

    Polynomial Fitting.

    Metode pemisahan dapat ditentukan untuk mendapatkan anomali yang

    berasosiasi dengan kondisi geologi yang menarik/ diinginkan serta metode lain

    yang dipergunakan untuk meningkatkan daya pisah ( resolusi ) sebelum di

    interpretasi secara kuantitatif sesuai dengan tujuan penelitian.

    Banyak metode dan tehnik yang dapat di pergunakan untuk penentuan dan

    pemisahan anomali antara lain :

    2.7.1 Metode Grafik.

    Pada peta gaya berat Bouguer dibuat potongan melintang pada jaringan

    ( profil), kemudian pada setiap jaringan di estimasi efek regional dengan

    meratakan ( smoothing ) profil, yaitu ditarik garis lurus yang sebaik mungkin yang

    menghubungkan ujung-ujung profil.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    50/112

    34

    Profil residu dapat dicari dengan harga estimasi regional dikurangi dengan

    anomali Bouguer pada semua titik di sepanjang profil. Metoda profil tidak dapat

    dipergunakan dalam hal-hal sebagai berikut :

    a.1. Lapangan yang disurvei sangat berbukit-bukit dan material permukaan

    tidak homogen, sehingga rapat anomali Bouguer berubah-ubah.

    a.2. Trend regional sangat kuat sehingga anomali residu mudah hilang.

    a.3. Anomali residu sangat besar sehingga trend regional sulit dipisahkan

    2.7.2 Metode Perataan Lokal.

    Dalam metoda ini harga regional disuatu tempat diestimasi dengan harga

    rata-rata lokal ( moving average ) . Harga rata-rata anomali gaya berat disuatu

    tempat dihitung dari harga rata-rata gaya berat Bouguer pada lingkaran berjari-jari

    satu satuan mengeliligi titik tersebut. Harga anomali residu dititik tersebut adalah

    selisih harga regional dengan anomali Bouguer di titik tersebut.

    2.7.3 Metode Pollynomial Fitting 

    Dalam metode polynomial fitting, anomali regional dianggap dapat

    digambarkan oleh suatu permukaan anomali dalam fungsi matematis. Permukaan

    tersebut diperoleh dengan meminimumkan selisih anomali Bouguer dengan

    anomali regional hasil perhitungan dengan cara kuadrat terkecil ( least square ).

    Fungsi matematis yang digunakan pada umumnya adalah polynomial orthogonal

    atau non orthogonal.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    51/112

    35

    Secara umum permukaan anomali regional dapat dinyatakan dalam bentuk

    suatu polinomial berorde p sebagai berikut :

    Jika i menyatakan indeks data ( i = 1,2,3, ...............m ) maka selisih antara

    anomali Bouguer dan anomali regional hasil perhitungan menggunakan

    polinomial adalah :

    L (xi , yi ) = B (xi , yi ) - R (xi , yi ) ……………….. (2.37)

    Dimana :

    L (xi , yi ) = harga anomali residu

    R (xi , yi ) = harga anomali regional

    B (xi , yi ) = harga anomali Bouger

    Prinsip dasar dari metode kuadrat terkecil adalah meminimumkan jumlah

    kuadrat dari selisih tersebut.

    Metode ini, pada dasarnya merupakan suatu pendekatan matematis untuk

    menentukan orde optimum kuadrat terkecil dari komponen regionalnya, sehingga

    apabila dikurangkan dari data anomali medan gravitasi Bouger yang sudah berada

    pada bidang datar akan meminimasi distorsi pada komponen lokalnya.

    Orde polynomial Z (xi , yi ) yang lebih tinggi memungkinkan adanya

    bagian residual yang masuk ke dalam regional yang digambarkan. Ketika orde

    semakin tinggi, maka residual menjadi tajam dan lebih kecil (Nettleton, 1976).

    Orde yang lebih besar menegaskan noise dan error dalam data pengamatan, yang

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    52/112

    36

    memungkinkan adanya bagian residual yang tergambar pada regional. Sebaliknya

    orde polynomial yang apling rendah memungkinkan adanya bagian regional yang

    tergambar pada residual.

    Dalam penulisan skripsi ini, metode yang digunakan penulis untuk

    memisahkan anomali regional dan anomali lokal adalah Metode Analitik dengan

    cara Polynomoal Fitting.  Cara lain untuk menentukan anomali sisa, dapat

    dilakukan dengan Metode Pollynomial Fitting dengan cara “kuadrat terkecil”

    (least-square). Permukaan dipandang sebagai regional gravity dan anomaly sisa

    adalah beda antara medan gravitasi dan peta aktual (nilai gravitasi pada bidang/

    permukaan regional). Secara matematis, permukaan regional dinyatakan dalam

    bentuk :

    Z = Ax + By + C………………………………………………… (2.38)

    Dan anomali sisa dihitung dengan :

    R = G – Z

    = G – (Ax + By + C)

    Dengan :

    R = anomali sisa

    G = Nilai gravitasi pengamatan

    Z = Anomali Regional

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    53/112

    37

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    54/112

    38

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    55/112

    39

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    56/112

    40

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    57/112

    41

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    58/112

    42

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    59/112

    43

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    60/112

    44

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    61/112

    45

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    62/112

    37

    BAB III

    METODE PENELITIAN

    3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

    Data penelitian ini merupakan data sekunder, yaitu data yang berupa nilai

    anomali Bougernya, dimana data tersebut telah dikoreksi dengan koreksi Drift,

    koreksi Pasang Surut, koreksi Lintang, koreksi Udara Bebas dan koreksi Medan.

    Data ini di ambil selama tiga hari pada tanggal 20 sampai 22 Juni 2008 di daerah

    Karangsambung bagian Selatan. Daerah yang diamati berada pada koordinat

    7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT. Pengolahan data dan

    interpretasi data sekunder ini dilakukan di Sub.Bidang Gravitasi dan Tanda Waktu

    Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Jl. Angkasa 1 No: 2,

    Kemayoran, Jakarta Pusat.

    Daerah penelitian ini meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Ada 97

    titik pengamatan dalam pengukuran nilai gravitasi ini, dimana nilai densitas rata-

    rata lingkungan yang telah di hitung menggunakan metode Nettleton sebesar 2.74

    gr/cm3.

    Dalam penentuan anomali residu (sisa) diperlukan data-data sebagai

    berikut :

    1.  Koordinat titik pengamatan (Bujur dan Lintang)

    2.  Elevasi / ketinggian tempat pengukuran (h)

    3.  Percepatan gravitasi observasi (gobs)

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    63/112

    38

    (Gambar 3.1 Titik-titik Pengukuran)

    3.2  Alat dan Software Komputer

    Pada pengolahan dari anomali Bouger Lengkap sampai perhitungan anomaly

    residu (sisa), penulis menggunakan beberapa software komputer, yaitu:

    1. MS. Excel 2007 ;

    2. Surfer 8.0 ;

    3. SPSS 16

    109.662 109.664 109.666 109.668 109.67 109.672 109.674 109.676

    -7.546

    -7.544

    -7.542

    -7.54

    -7.538

    -7.536

    -7.534

    -7.532

    -7.53

    -7.528

    -7.526

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    64/112

    39

    3.3. Tahapan Pengolahan Data

    Penelitian dilakukan secara bertahap dengan proses awal dilakukan

    pengumpulan terhadap data-data penunjang dalam penelitian. Setelah data

    terkumpul, tahap penelitian dilanjutkan dengan pengolahan data. Pengolahan data

    dilakukan dengan pengecekan ulang reduksi data gravitasi yang telah dihitung

    oleh peneliti terdahulu sampai diperoleh anomali bouguer.

    Data anomali Bouger dalam bentuk  MS. Excel 2007 kemudian dibuat

    suatu konturnya menggunakan Surfer 8.0 sehingga kelihatan distribusi nilai

    anomali pada daerah pengamatan. Hal ini untuk membantu dalam interpretasi

    kualitatif.

    Pada penelitian ini data sekunder berupa nilai anomali Bouger dipisahkan

    antara anomali regional dan lokalnya. Anomali bouger merupakan superposisi

    dari anomali lokal dan regional, maka untuk mendapatkan anomali lokal yang

    merupakan anomali dari benda terkubur yang dicari, anomali bouger harus diolah

    untuk dipisahkan antara anomali lokal dan anomali regionalnya. Untuk

    memisahkan anomali lokal dan regional, penulis menggunakan metode Trend

    Surface Analysis (TSA). Hasil pemisahan anomali dengan metoda ini sangat

    bergantung pada pemilihan orde polinomial yang dipergunakan.

    Setelah mendapatkan nilai anomali regional dan lokal dari pemilihan orde

    polinomial yang tepat, kemudian di buat peta kontur dari masing-masing anomali.

    Hal tersebut berguna untuk mendukung interpretasi terhadap data yang digunakan.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    65/112

    40

    Diagram Alir Penelitian

    Gambar 3.2 : Alur Pengolahan Data gravitasi

    g observasi

    Koreksi g Normal

    Koreksi Udara Bebas

    Koreksi Bou er

    Anomali Bouger Lengkap

    Anomali Regional Anomali residu

    Interpretasi Kualitatif

    Kesimpulan

    Data Lapangan yang telah telah

    dikoreksi dengan koreksi pasut,

    koreksi drift, koreksi tinggi alat

    Analisis

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    66/112

    41

    3.4 Metode Penelitian

    Untuk memenuhi tujuan dan menemukan solusi dari permasalahan,

    perhitungan gravitasi yang dilakukan menggunakan pendekatan hukum Newton

    tentang gravitasi dan persamaan bidang kecenderungan dihitung dengan

    menggunakan metode kuadrat terkecil (Least Square).

    Parameter-parameter yang mempengaruhi harga gaya berat tersebut dapat

    ditentukan dengan cara melakukan pengukuran koordinat, pengukuran ketinggian

    tempat, penentuan rapat massa batuan dan perhitungan koreksi medan (terrain

    correction). Setelah proses perhitungan selesai dilakukan, pembuatan peta kontur

    anomali bouger dan anomali residu dilakukan dengan menggunakan program

    Surfer 8.0 .

    Salah satu metode analitik yang paling mudah untuk menentukan nilai

    anomali sisa adalah metode Pollynomial Fitting. Data hasil penelitian yang

    digunakan untuk menghitung, biasanya menggunakan persamaan Least Squares.

    Secara matematis dapat digambarkan bahwa bidang yang dinyatakan

    sebagai garis linier adalah perkiraan regional trend (anomali regional) dan

    anomali sisanya adalah perbedaan (selisih) antara nilai gravitasi di lapangan

    (gravity field) dengan nilai anomali regional (regional field).

    Dalam penerapannya, bidang yang dinyatakan secara matematis sebagai

    Polynomial 2 dimensi sangat tergantung pada permukaan struktur geologi suatu

    daerah yang kompleks. Jika suatu daerah memiliki struktur geologi yang

    cenderung datar/ simple, metode Polynomial Fitting yang digunakan adalah

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    67/112

    42

    Persamaan Orde Satu. Secara matematis rumusnya dapat dituliskan sebagai

    berikut :

    Z=Ax + By + C ………………………………………………. (3.1)

    Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa penggunaan metode ini untuk

    struktur geologi suatu daerah yang cenderung datar. Maka untuk mendapatkan

    anomali residu, secara matematis persamaannya adalah :

    R = G – Z = G – (Ax + By +C )………………………………… (3.2)

    Dengan :

    R = Anomali Residu

    G = Nilai Gravitasi pengamatan

    Z = Anomali Regional

    Dengan menggunakan persamaan, diperlukan perhitungan anomali

    Konstanta A, B dan C. Untuk memudahkan dalam proses penentuan ketiga

    konstanta tersebut, penulis menggunakan fasilitas program SPSS 16. Dengan

    memasukan variabel Z sebagai variabel Dependent, serta variabel x dan y sebagai

    variabel Independent, sehingga dapat diperoleh nilai konstanta A,B,dan C.

    Kemudian dapat dibuat kontur dengan menggunakan fasilitas program surfer.

    Tahap pengolahan data dalam menetukan anomali residu (sisa), mengikuti

    langkah-langkah :

    1.  Menghitung nilai gravitasi normal (teoritis) menggunakan persamaan (2.16 )

    2.  Menghitung nilai koreksi udara bebas menggunakan persamaan (2.32 )

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    68/112

    43

    3.  Untuk menghitung nilai koreksi bouger menggunakan persamaan (2.33),

    penulis menggunakan data pendekatan nilai rapat massa batuan yang

    didapatkan melalui Metode Nettleton yang telah di hitung oleh ITB.

    4.  Menghitung nilai anomali bouger menggunakan persamaan (2.35)

    5. Menghitung nilai konstanta A, B, dan C dengan menggunakan program SPSS

    6. Menghitung nialai anomali residu (sisa) di setiap titik pengamatan menggunakan

    persamaan (2.38)

    7. Membuat peta kontur anomali bouger dan anomali sisa dengan menggunakan

    program surfer.

    8. Menginterpretasi hasil peta kontur anomali residu (sisa)

    Untuk melihat hasil dari proses pengolahan data gravitasi sampai

    mendapatkan nilai anomali residu (sisa), dapat dilihat pada table (lampiran 1 ).

    Selanjutnya untuk melihat hasil kontur anomali bouger dan anomali residu dapat

    dilihat gambar (lampiran 2 dan 3).

    Metode yang digunakan cukup praktis dan sederhana, yaitu menggunakan

    metode Polynomial Fitting orde satu, serta dalam proses mendapatkan nilai

    konstanta A,B dan C menggunakan fasilitas program SPSS. Dengan adanya hasil

    akhir nilai konstanta A,B dan C dengan standar eror 24.609 maka dapat diperoleh

    nilai Z hitung menggunakan rumus (2.38) dimana nilai A =- 430.796 , B = 203.079 ,

    C = 48869.593, x dan y adalah bujur dan lintang titik pengamatan.

    Hal ini menghasilkan nilai anomali residu yang diperoleh dengan cara

    mengurangi nilai anomali bouger ( Z ) dengan Z hitung disetiap titik pengamatan.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    69/112

    44

    3.5 Tahap Interpretasi Kualitatif

    Hasil pengolahan data gravitasi, baik dalam bentuk anomali Bouguer atau

    anomali sisa yang dihasilkan dari pemisahan anomali, akan dipresentasikan dalam

    bentuk peta anomali gravitasi. Selanjutnya, obyektif interpretasi data gravitasi

    yang dilakukan adalah untuk mendapatkan gambaran benda bawah permukaan

    penyebab anomali, baik secara 2 atau 3-dimensi yang tidak hanya mencerminkan

    efek gravitasi pengamatan, tetapai juga memenuhi pengamatan kondisi geologi

    ataupun pengamatan geofisika lainnya. Pada prinsipnya, interpretasi dapat

    dilakukan secara kualitatif atau secara kuantitatif.

    Interpretasi kualitatif dilakukan hanya dengan menilai seberapa banyak

    informasi bawah permukaan yang dapat ditafsirkan dengan melakukan

    perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan gambaran bawah permukaan benda

    penyebab anomali.

    Data anomali gravitasi yang dipresentasikan dalam bentuk penampang

    ataupun dalam bentuk peta, dapat diinterpretasikan secara kualitatif dengan

    melihat bentuk penampang ataupun dengan melihat pola penyebaran garis-garis

    kontur anomali. Istilah yang dipakai dalam interpretasi kualitatif adalah

    diperkirakan, kelihatannya, kemungkinannya atau kata-kata lain yang

    mengandung ketidak-pastian, tetapi menjanjikan karena didukung oleh data.

    Interpretasi kualitatif dilakukan dengan mengamati data gravitasi berupa Anomali

    Bouguer. Anomali tersebut akan memberikan hasil secara global yang masih

    mempunyai anomali regional dan residual. Hasil interpretasi dapat menafsirkan

    pengaruh anomali terhadap bentuk benda, tetapi tidak sampai memperoleh

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    70/112

    45

    besaran matematisnya. Misal pada peta kontur anomali Bouguer diperoleh bentuk

    kontur tertutup maka dapat ditafsirkan sebagai struktur batuan berupa lipatan

    (sinklin atau antiklin). Dengan interpretasi ini dapat dilihat arah penyebaran

    anomali atau nilai anomali yang dihasilkan .

    Pada tahap interpretasi data ini meliputi interpretasi kualitatif. Untuk

    interpretasi kualitatif dapat kita tafsirkan dari nilai dan kontur anomali bouger

    lengkap. Pada tahap interpretasi selain melihat data nilai anomalinya, harus

    diperhatikan juga mengenai geologi daerah penelitian tersebut. Hal ini

    dimaksudkan untuk menguatkan pendugaan terhadap kondisi bawah permukaan

    daerah penelitian. Sehingga penafsiran model benda gravitasi sesuai dengan

    geologi daerah tersebut.

    3.6 Tinjauan Umum Daerah Penelitian 

    3.6.1 Lokasi Daerah Penelitian

    Daerah penelitian berada di Desa Karangsambung Kabupaten Kebumen

    Jawa Tengah, berada pada koordinat 7.42º – 7.60º LS dan 109.58º – 109.68º BT.

    Kawasan ini terletak 19 km di sebelah Utara kota Kebumen. Daerah penelitian ini

    meliputi daerah seluas ± 2.22 km x 1.55 km. Kawasan ini merupakan kawasan

    geologi terlengkap di Indonesia, jenis batuan beku, batuan sedimen dan batuan

    metamorf dapat di jumpai di kawasan ini. Karangsambung mempunyai tiga tipe

    morfologi yaitu bentuk lahan bentukan asal proses struktural ( patahan / sesar dan

    lipatan ), bentuk lahan bentukan proses denudasional ( perbukitan sisa, terisolir ),

    dan bentuk lahan bentukan asal proses fluvial ( dataran banjir, daerah

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    71/112

    46

    pengendapan, poin bar, danau tapal kuda, gosong sungai ). Di daerah

    Karangsambung terdapat beberapa sesar, diantaranya terdapat di Kali Mandala

    yang merupakan salah satu anak sungai Kali Luk Ulo dan mengalir ke sungai Luk

    Ulo mengikuti zona sesar berarah Timurlaut-Baratdaya. Selain itu di daerah Bukit

    Sipako terdapat singkapan Blok Rijang-Batugamping Merah yang menunjukan

    kontak sesar dengan Fillit di bagian Selatan dengan Greywacke di bagian Utara.

    3.6.2 Geologi Umum Daerah Penelitian

    Karangsambung merupakan Kawasan Cagar Alam Geologi dimana pada

    daerah tersebut banyak tersingkap berbagai macam batuan. Karangsambung

    mempunyai topografi miring hingga bergelombang mempunyai aliran permukaan

    yang sedang. Bagian utara kawasan geologi Karangsambung merupakan bagian

    dari Lajur Pegunungan Serayu Selatan. Pada umumnya daerah ini terdiri atas

    dataran rendah hingga perbukitan menggelombang dan perbukitan tak teratur

    yang mencapai ketinggian hingga 520 m.

    Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa rangkaian gunung

    teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan Perahu, tersusun

    oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang berumur Miosen

    awal ( 15 juta tahun ). Di daerah Totogan terlihat morfologi tersier berupa

    rangkaian gunung teratur yang membujur ke arah timur berupa Gunung Paras dan

    Perahu, tersusun oleh batuan sedimen breksi vulkanik formasi Waturanda yang

    berumur Miosen awal ( 15 juta tahun ).

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    72/112

    47

    Gambar 3.3 : Peta geologi daerah Karangsambung

    Di daerah Wagirsambeng yang terletak di puncak punggung Gunung

    Wagirsambeng, Bila pandangan diarahkan ke utara akan terlihat morfologi

    menawan dari batuan-batuan tectonic melange. Sedangkan jika pandangan

    diarahkan ke arah timur, maka akan terlihat morfologi berbentuk tapal kuda dari

    rangkaian Gunung Paras dan Gunung Prahu ( di bagian Utara ), Gunung Dliwang,

    Gunung Pagerori, Gunung Pranggong, dan Gunung Waturanda ( di bagian

    Selatan). Di tengah morfologi ini terlihat lembah dengan Kali Welaran yang

    merupakan lembah antiklin, sedangkan pada puncak Gunung Paras terlihat lipatan

    batuan sedimen cekung ke atas yang merupakan sinklin. Kenampakan morfologi

    semacam ini sering disebut sebagai morfologi amphiteater yang terjadi karena

    adanya proses pembalikan topografi di mana puncak lipatan sekarang berupa

    lembah, sedangkan lembah sinklin berubah menjadi puncak gunung. Sedangkan

    di Waturanda, menampakkan tebing lereng yang vertikal yang terdiri dari

    perselingan batu pasir dengan breksi. Pada bagian tengah batuan ini ditemukan

    sekitar 23 siklus sedimentasi dari total formasi Waturanda yang setebal 1.000

    meter.

    Secara umum stratigrafi Karangsambung meliputi:

    1. Batuan Pra Tersier/Luk ulo Melange Kompleks

    Merupakan batuan tertua yang tersingkap di zone pegunungan serayu

    selatan yang berumur kapur tengah-paloecene ( Asikin,1974 ). Kelompok batuan

    ini disimpulkan sebagai kompleks melange yang terdiri dari graywacky, schist,

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    73/112

    48

    lava basalt ( pillow lava ), gabro, batugampingmerah, rijang, lempung hitam yang

    bersifat serpihan. Semuanya merupakan campuran yang bersifat Tektonik.

    2. Formasi Karangsambung

    Merupakan kumpulan endapan olisthostrom, terjadi akibat pelongsoran

    karena gaya berat dibawah permukaan laut, melibatkan endapan sedimen yang

    belum mampat, berlangsung pada lereng parit dibawah pengaruh endapan turbidit.

    Merupakan sedimen Pond dan diendapkan diatas Bancuh Lukulo. Terdiri dari

    konglomerat polimik, lempung abu-abu, serpih dan beberapa lensa batugamping

    foraminifera besar. Hubungan tidak selaras dengan batuan Pra Tersier, berumur

    Eocene-Oligocene.

    Batu lempung merupakan masa dasar,berwarna kelabu sampai kelabu

    kehitaman. Dibeberapa tempat tampak bentuk longsoran atau perlapisan samar-

    samar sedimen turbidit tanpa cirri yang tegas. Bagian bawah batu lempung kelabu

    kehitaman, tidak berlapis dan mengandung bongkahan beraneka ragam. Dibagian

    tengah, batu lempung terabak kurang kuat,makin banyak perlapisan dan

    bersisipan batulanau atau batupasir. Bagian atas,perlapisan tampak jelas dan batu

    lempungnya tidak terabak. Bagian ini terdiri dari perselingan batulempeng,napal

    dan tuf,berlapis baik.

    3. Formasi Totogan

    Litologi berupa breksi dengan komponen batulempung, batupasir,

    batugamping, napal dan tufa. Berumur Oligocene-Miocene awal dan diendapka

    selaras diatas Formasi Karangsambung. Harloff ( 1933 ) dan Tjia HD ( 1966 )

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    74/112

    49

    menamakan sebagai Tufa Napalan I, sedangkan Suyanto & Roskamil ( 1974 )

    menyebutnya dengan lempung breksi.

    Bagian bawah satuan terdiri dari campuran dan perulangan secara tidak

    teratur dari breksi, batu lempung tufan dan napal, gejala longsoran umum

    terdapat; lebih ke atas dicirikan oleh batupasir dan breksi dengan sebaran

    kepingan atau komponen yang searah dengan perlapisan.

    Bagian tengah dikuasai oleh breksi. Selain komponen batu lempung,

    batupasir,batugamping dan napal seperti di bagian bawah, juga terdapat

    konglomerat berkomponen batuan beku basal.

    Bagian atas terdiri dari perselingan batulempung, batupasir dan tuf. Dalam

    batulempung di jumpai kepingan batulempung ungu dan kuarsa. Warna lapukan

    biasanya putih kecokletan.

    Formasi Totogan merupakan endapan oilstrostom yang terjadi oleh

    longsoran akibat gaya berat. Pengendapannya di pengaruhi oleh pengangkatan dan

    pengikisan batuan sumbernya yang nisbi cepat. Formasi Totogan dapat

    disebandingkan dengan batuan sedimen berumur Eosen – Miosen.

    4. Formasi Waturanda

    Litologi berupa batupasir vulkanik dan breksi vulkanik yang berumur

    Miocene awal-Miocene tengah, selaras diatas Formasi Totogan. Formasi ini

    mempunyai anggota Tuff, dimana Harloff ( 1933 ) menyebutnya sebagai Eerste

    Merger Tuff Horizon.

    Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna hitam kecokletan,

    pejal atau berlapis setebal 2 – 100 cm, berbutir kasar dan kerikilan. Kompone

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    75/112

    50

    terdiri dari felspar , piroksen , lempung dan kepingan batuan , piroksen cukup

    menonjol.

    Dibagian lebih atas, breksi gunung api dengan sisipan batupasir wake, tuf

    gampingan dan batu lempung. Breksi berkomponen andesit dan basal. Komponen

    warna kelabu tersusun oleh plagioklas, horeenblenda dan mika. Satuan ini

    tersebar di bagian utara dan selalu membentuk morfologi tinggi, dengan

    puncaknya Gunung Watutumpang, Gunung Tugel, Gunung Paras ,Gunung Prahu.

    5. Formasi Penosogan

    Diendapkan selaras diatas Formasi Waturanda, litologi terdiri dari

    perselingan batupasir, batulempung, tufa, napal, kalkarenit. Berumur Miocene

    Awal-Miocene Tengah.

    Bagian bawah terdiri dari batupasir wake, berwarna kelabu kecokletan,

    setempat gampingan, berbutir kasar sampai halus. Komponen terdiri dari

    kepingan batuan, feldspar, piroksen atau mineral dan kaca. Makin ke atas terdapat

    komponen batulempung, batupasir dan pecahan koral berukuran kerikil.

    Bagian tengah terdiri dari napal dan kalkarenit dengan sisipan tuf.

    Komponen kalkarenit pada umumnya berupa kepingan cangkang foraminifera dan

    koral, menyudut sampai membundar tangungterekat oleh kalsit. Dibagian ini

    masih terdapat sisipan batupasir kasar dan kerikilan; makin ke atas lapisannya

    berangsur menipis.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    76/112

    51

    Bagian atas terdiri dari tuf kaca berselingan dengan napal tufan. Sisipan

    tipis kalkarenit banyak terdapat di bagian lebih ke atas. Formasi Penosongan dapat

    disebandingkan dengan batuan sedimen.

    6. Formasi Halang

    Menindih selaras diatas Formasi Penosogan, Litologi terdiri dari

    perselingan batupasir, batulempung, napal, tufa dan sisipan breksi. Merupakan

    kumpulan sedimen turbidit bersifat distal sampai proksimal, pada bagian bawah

    dan tengah kipas bawah laut, berumur Miocene ahkir-Pliocene.

    Bagian bawah terdiri dari batupasir gampingan dengan sisipan napal dan

    breksi. Batupasir, berwarna kelabu, kekuningan, kecokletan,padat,berlapis.

    Bagian tengah terdiri dari perselingan batupasir gampingan dan napal, dengan

    sisipan breksi, kalkarenit dan tuf. Bagian atas satuan dikuasai oleh batupasir

    gampingan, bersisipan tuf, batupasir breksian/ konglomeratan, batulanau dan

    napal. Formasi haling dapat disebandingkan dengan batuan sedimen bagian atas

    atau Formasi Sentolo.

    7. Formasi Peniron

    Diendapkan selaras diatas Formasi Halang, litologi terdiri dari breksi

    polimik dengan komponen andesit, batulempung, batupasir dengan masa dasar

    batupasir sisipan tufa, batupasir, napal dan batulempung, berumur pliocene.

    Dibagian bawah , breksi berwarna kelabu tua kehitaman,padat,komponen

    umumnya terdiri dari andesit berukuran kerikil sampai berangkal, terpilah buruk,

    menyudut sampai menyudut tunggung. Lebih ke atas komponen breksi berkurang,

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    77/112

    52

    berukuran kerikil sampai bongkah. Bagian atas formasi ini disebandingkan

    dengan batuan gunung api.

    8. Batuan Vulkanik Muda

    Tidak selaras dengan yang dibawahnya, Litologi terdiri dari breksi dengan

    sisipan batupasir tufan, dengan komponen andesit dan batupasir. Oleh karena itu

    para geolog menyebut lapangan geologi Karangsambung sebagai lapangan

    geologi terlengkap di dunia. Ia merupakan jejak-jejak tumbukan dua lempeng

    bumi yang terjadi 140 juta tahun-90 juta tahun. Ia juga merupakan pertemuan

    lempeng Asia dengan lempeng Hindia. Daerah Lok Ulo merupakan lapisan

    pratersier tertua yang umurnya diperkirakan sudah 140 juta tahun.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    78/112

    47

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    79/112

    53

    BAB IV

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Survey gravitasi pada dasarnya adalah untuk mencari variasi medan

    gravitasi dari satu titik ke titik lain di suatu tempat yang disebabkan oleh distribusi

    massa (struktur geologi) yang terdapat di bawah permukaan daerah penelitian.

    Akan tetapi medan gravitasi yang terukur oleh gravitymeter tidak hanya

    disebabkan oleh struktur-struktur geologi tetapi juga dipengaruhi oleh faktor-

    faktor non geologi. Adapun faktor-faktor non geologis yaitu bentuk topografi

    yang tidak teratur, waktu pengambilan data yang tidak serentak, perbedaan tinggi

    alat terhadap posisi titik-titik ukur yang berbeda-beda .Oleh karena itu dalam

    pengolahan data medan gravitasi dilakukan reduksi terhadap faktor-faktor yang

    tidak berhubungan dengan struktur geologi penyebab anomali tersebut.

    Interpretasi gravitasi bertujuan untuk menentukan beberapa karakteristik

    anomali, lokasi dan bentuk struktur bawah permukaan yang menghasilkan

    gangguan gravitasi. Oleh karena itu data harus dianalisa dengan teknik interpretasi

    yang cocok.

    Untuk menghasilkan interpretasi yang baik juga diperlukan informasi lain

    selain data gravitasi, misalnya harga densitas dan kedalaman yang mungkin dari

    suatu target. Selain itu seiring pula diperlukan intuisi geologi dalam berbagai

    kasus. Lebih jauh, jika ada kontrol bebas seperti yang diperoleh dari data dengan

    metoda lain, juga akan sangat bermanfaat dalam menghasilkan suatu interpretasi

    yang memiliki validitas yang berguna.

  • 8/18/2019 IIZ FAIZAH-FST.pdf

    80/112

    54

    Interpretasi kualitatif berdasarkan pada peta kontur anomali Bouguer,

    anomali regional dan anomali residu yang dibuat dengan menggunakan software

    surfer 8.0. Peta-peta kontur tersebut dibuat berdasarkan perhitungan dengan

    menggunakan metode polynomial fitting.

    Data yang dianalisis merupakan data sekunder dimana lokasi penelitiannya

    terletak antara 7.256º LS – 7.546º LS dan 109.662º BT - 109.676º BT. Selang

    pengukuran dari setiap titik baik dalam lintang maupun bujur tidak ditentukan

    besarnya, karena pada saat pengambilan data dengan menggunakan GPS (Global

    Positioni