UMAR EFFENDY DAULAY: Perkenalan

UMAR EFFENDY DAULAY: Perkenalan: "Ini blogs saya buat yang kedua kali. Blogs pertama berjudul airtanah. Karena ruang lingkup air tanah melulu untuk pembahasan ilmu terkait, m..."

airtanah: Airtanah

airtanah: Airtanah: "Airtanah dimaknai sebagai air yang terdapaat dalam lapisan tanah atau batuan di bawah permukaan tanah. Walaupun berada di dalam tanah, menur..."

airtanah: UMAR EFFENDY DAULAY: airtanah: Airtanah

airtanah: UMAR EFFENDY DAULAY: airtanah: Airtanah: "UMAR EFFENDY DAULAY: airtanah: Airtanah: 'airtanah: Airtanah: 'Airtanah dimaknai sebagai air yang terdapaat dalam lapisan tanah atau batua..."

UMAR EFFENDY DAULAY: airtanah: Airtanah

UMAR EFFENDY DAULAY: airtanah: Airtanah: "airtanah: Airtanah: 'Airtanah dimaknai sebagai air yang terdapaat dalam lapisan tanah atau batuan di bawah permukaan tanah. Walaupun berada ..."

GEOLISTRIK

 1. Pendahuluan

Geolistrik adalah suatu metoda eksplorasi geofisika untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan  dengan menggunakan sifat-sifat kelistrikan batuan. Sifat-sifat kelistrikan tersebut adalah, antara lain. tahanan jenis (specific resistivity, conductivity, dielectrical  constant, kemampuan menimbulkan self potential dan medan induksi serta sifat menyimpan potensial dan lain-lain.

Metoda geolistrik menempati tempat yang unik pada klasifikasi geolistrik. Metoda - metoda ekpslorasi geolistrik sangat beragam, ada metoda yang dapat dimasukkan dalam kategori dinamis, akan tetapi ada juga yang dapat dimasukkan kedalam kategori statis. Salah satu keunikan lain dari metoda geolistrik adalah terpecah-pecaah menjadi bermacam-macam  mazhab (aliran atau school) yang berbeda satu dengan yang lain. 

Pendugaan geolistrik dilakukan dengan menghantarkan arus listrik (beda I) buatan kedalam tanah melalui batang elektroda arus , kemudian mengukur beda potensial (beda V) pada elektroda lain. Hasil pencatatan akan dapat mengetahui tahanan jenis bahan yang dilalui oleh arus listrik dapat diketahui dengan Hukum Ohm yaitu :

R = V/I..............(1),

dimana R = tahanan (ohm/mohm), V= beda potensial listrik (volt/mvolt) dan I = beda arus listrik dalam amper/mampe).

Dengan memanfaatkan nilai tahanan jenis ini maka aplikasi metoda geolistrik telah digunakan pada  berbagai bidang ilmu yaitu :

1. Regional Geology untuk mengetahui struktur, stratigrafi dan sedimentasi.
2. Hidrogeologi/Geohidrologi untuk mengetahui muka  air tanah, akuifer, stratigrafi , intrusi air laut.

3. Geologi Teknik untuk mengetahui struktur, startigrafi, permeabilitas dan porositas batuan, batuan dasar ,      pondasi , kontruksi bangunan teknis.

4. Pertambangan untuk mengetahui endapan plaser, stratigrafi, struktur, penyebaran endapan mineral.

5. Archeology untuk mengetahui dasar candi, candi terpendam, tanah galian lama.

6. Panas bumi (geothermal) mengetahui kedalaman, penyebaran, low resistivity daerah panas bumi.

7. Minyak untuk mengetahui struktur, minyak, air dan kontak air dan minyak serta porositas , water content (well logging geophysic).

2. Sejarah Perkembangan Geolistrik

Sejarah perkembangan eksplorasi geolistrik merupakan perkembangan yang paling unik dari seluruh geofisika eksplorasi. Unik karena dalam perkembangannya metoda ini terbagi - bagi dalam beberapa mazhab (school), padahal sumber dasar teori sama. Perbedaan tersebut terletak pada :
a. tata cara kerja ( konfigurasi elektroda, interpretasi).
b alat yang digunakan, sebetulnya tiap alat dapat digunakan untuk mazhab apapun, akan tetapi perbedaan konfigurasi elektroda yang dipakai mempengaruhi daya penetrasi alat.
c. data prossessing.

Penggunaan sifat-sifat kelistrikan untuk maksud eksplorasi sudah dikenal peradaban manusia lebih dari dua abad yang lalu. Pelopor yang mula-mula memakai cara geofisika untuk maksud ksplorasi adalah :

• Gray dan Wheeler thn. 1720, melakukan pengukuran terhadap batuan dan mecoba membakukan tebal konduktivitas batuan.
• Watson thn 1746, menemukan ,bahwa tanah merupakan konduktor dimana potensial yang diamati pada titik-titik diantara dua elektroda arus yang dipotong sejarak 2 mil , bervarisai akibat adanya perbedaan kondisi geologi setempat.
• Robert W. Fox thn. (1789 - 1877) , dapat disebut sebagai Bapak Metoda Geolistrik , karena beliau yang pertama kali mempelajai hubungan sifat-sifat listrik dengan keadaan geologi, temperatur, terrestrial electric dan geothermal. Fox mempelajari sifat-sifat kelistrikan tersebut di tambang-tambang Corn wall, Inggris.
• Perkembangan dilanjutkan secara bertahap : thn.1871 oleh W.Skey, thn. 1847 oleh Charles Matteucci., thn. 1882 oleh Cart Barus, thn. 1891 oleh Brown, thn. 1897 oleh Bernfield, thn 1912 oleh Gottchalk, thn. 1914 oleh R.C. Wells dan  George Ottis.
• Perkembangan agak berbeda setelah Conrad Schlumberger dan R.C. Well dimana geolistrik berkembang di dua benua, dengan cara dan sejarah yang berbeda. Akan tetapi di ujung perkembangan tersebut kedua mazhab ini bertemu lagi, terutama dalam menggunakan konsep matematika yang sama yang diterapkan pada teori interpretasi masing-masing.
• Perkebangan peralatan dimulai dari peralatan geolistrik di dalam truk sampai pada alat geolistrik sebesar tas kecantikan.

• Perkembangan pengolahan data nilai tahanan jenis pada abad ke 20 yaitu dengan dibuatnya kurva baku dan kurva tambahan oleh Orellana E. dan Mooney H.M.,1966, Bhattacharya P.K. dan Patra H.P., 1968, Rijkkswaterstaat, The Netherland, 1975, Zohdy, A.A.R.,1975.

• Perkembangan dalam penafsiran lengkungan tahanan jenis dengan pembuatan perangkat lunak dari melakukan "matching curve" sampai perangkat lunak VESPC, RESINT 53, GRIVEL, RESIX dan IP2Win

3. Mazhab Perancis (French School)

Mazhab ini mula-mula berkembang dari hasil study Conrad Schlumberger (1878 - 1936). Sebagai orang yang serba bisaa (geologist, physicist, mining engineer) , Conrad Schlumberger merupakan peletak dasar baru dalam menggunakan aspek kelistrikan. Untuk menyelidiki keadaan geologi bawah permukaan , beliau menggunakan"aspect dynamic" dari arus listrik yang diinjeksikan kedalam bumi, serta mengamati akibat terhadap sifat kelistrikan batuan sekelilingnya. Beliau juga sudah membayangkan akibat dari suatu medan listrik terhadap media yang homogen dan membandingkan dengan media yang non homogen. Berdasarkan study Conrad Schlumberger membuat peta isopotensial yang dilakukan pada endapan pirit di Sain Bel (phone) pada tahun 1918. Laporan penyelidikan Conrad Schlumberger terlihat dibawah ini.

Sejak itu sekolah Perancis mengembangkan banyak metoda, baik konfigurasi elektroda dan metoda eksplorasi. Semenjak Marcel Schlumberger ikut dalam kelompok Schlumberger, tekanan study sekolah Perancis lebih ditekankan kepada pengukuran geolistrik di lubang bor. Sehingga sampai sekarang dapat dikatakan merupakan satu-satunya perusahaan keluarga yang mempunyai hampir monopoli untuk penyelidikan geofisika lubang bor di seluruh dunia.

Ide yang sama juga dikembangkan oleh Wenner secara terpisah, pada saat bersamaan menemukan konsep yang sama. Hasil Wenner ini merupakan dasar dari perkembangan mazhab Amerika (1915).

4. Mazhab Amerika (American School)

Studi geolistrik di Amerika Serikat dimulai dari hasil study R.C. Wells dan dikembangkan oleh Wenner dari U.S. Beureau of Standart. Ide Wenner dikembangkan dari patent yang diusulkan oleh Fred Brown,1883, yang mengusulkan suatu alat dan cara eksplorasi geolistrik. Tahun 1927, Mc.Clatvckey mendapatkan patent untuk alat dan cara eksplorasi yang lebih baik dan serta lebih sempurna. Pada mazhab Amerika ini, perkembangan juga bertahap dengan melalui percobaan-percobaan. Beberapa nama yang perlu dicatat disini :
Kelly S.F., Mc. Collum , Logan, H.R. Cohklin, Gish, Rooney, Eve & Keus, Cook dan van Nostrad.

Selain mazhab Perancis dan Amerika, masih banyak lagi mazhab yang kecil yaitu mazhab Inggris, Rusia, Swedia, Norwegia, Jepang dll.

5. Perkembangan Sesudah Perang Dunia I sampai Sekarang

Sejak penemuan metoda ekksplorasi , sampai Perang Dunia I dan II, interpretasi hasil pendugaan geolistrik masih dilakukan dengan cara coba-coba antara lain merubah cycles, log, linier dan metode empiris lain seperti Moore dan Barnes. Pada tahun 1980 dengan perkembangan elektronika mengakibatkan perubahan peralatan geolistrik dan penafsiran geolistrik dengan perangkat lunak (RESINT 53 , IP2Win).

Dasar teori interpretasi secara matematis mula-mula dikembangkan oleh Hummell di Jerman dan King di Inggris. Selama orang lain masih sibuk mencari dan memanfaatkan empiris mazhab Perancis membentuk enam riset yang terdiri dari Mailet, Stefaanessco, Konstintzin dll. Hasil kerja tim mengembangkan suatu teori matematis yang mendapatkan paten tanggal 25 September 1925, untuk fungsi-fungsi ideal, lapisan-lapisan horizontal. Hasil kerja tim inilah yang sekarang merupakan landasan baru bagi interpretasi modern. Di Amerika kejadian ini dijawab oleh Gosh dan Rooney 26 Septembaer 1925, beda satu hari dan juga mencoba menjawab persoalan matemaatis dari lapisan-lapisan horizontal terhadap batuan yang berbeda.

Tahun 1933 L.B. Slichter, mencoba menerangkan aspek tadi dengan pemecahan mendasar secara berangsur-angsur. Pertama memecahkan dulu fungsi matematis dari lapisan horizontal yang dikenal sebagai fungsi Kernel. Tahap kedua adalah mencoba menurunkan distribusi lapisan dengan menggunakan fungsi Kernel.

Tahun 1968, Koefoed memoles fungsi Kernel dengan raised Kernel Function.

Tahun 1964, J.C.van Dam menurunkan metoda pembuatan kurve baku dari fungsi matematis dan efek cermin.

Perkebangan yang paling revolusioner adalah penurunan fungsi transform oleh Gosh, yang diajukan pada tesis doktor. Gosh memanfaatkan sifat dari Wenner Filter (minimum least square filter). Gosh dapat memecahkan masalah yang sejak dulu tidak/belum dapat dipecahkan oleh pendahulunya. Untuk itu Gosh muncul dengan Direct Interpretation Method atau Transform Method.

Pada masa sekarang ini perkembangan geolistrik maju pesat dengan beberapa modifikasi elektoda.  Modifikasi elektroda berkembang untuk menjawab tantangan keadaan lingkungan (environmental ) dan study keteknikan (enginereeng study). Perkembangan geolistrik dapat menafsirkan keadaan bawah permukaan dengan membuat penampang 2 dimensi atau 3 dimensi (Griffiths D.H. dan Barker R.D.,1993 ,Loke,M.H.,Dr.,2000).


Daftar Bacaan.

Orellana & Mooney,1966, The Master Tables and Curves for Vertical Electrical Sounding over Layered Structures, Interciencia, Madrid

Rijks water Staarts, 1969, Standart Graphs for resisivity prospecting, EAEG Den Haag.

Gosh D/P.,1971, The Apllication of linier filter theory to teh Direct Interpretation of Geoelectrical resistivity sounding measurement geophysical prospecting.

Drecun R., & Ketelaar A.C.R.,1976, The Direct Interpretation of Resistivity Sounding, ITC  Technical Report No.3.

Barker R.D., 1981, Geophysical Investigation , CJGWP, Applied Geophysics Unit, Depatement of Geologicaal Sceiences, University of Birmingham, Report Georun 23.

Griffiths D.H. and Baeker R.D.1993, Two dimensional resitivity imaging and modeling in area of complex  geology. Journal of Applied Geophysics, 29,211-226.

Loke M.H., Dr., 1997,1999,2000), Electrical imaging surveys for environmental and engineering studies. A practical quide to 2-D and 3-D surveys. drmloke@hotmail.com.

Keterdapatan airtanah

Pada bawah permukaan tanah , airtanah terkumpul dalam suatu lapisan pembawa air atau akifer. Akifer ini adalah suatu formasi atau lapisan batuan yang dapat menampung, menyimpan, dan mengalirkan airtanah. Karena itu, lapisan tersebut harus bersifat lulus aiir, banyak mengandung rongga, retakan atau celah-celah yang saling berhubungan, agar supaya formasi tersebut dapat menampung air dan dibatasi oleh lapisan kedap air.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi-rendah potensi airtanah dalam formasi batuan tergantung pada jenis batuan, umur batuan, tingkat pelapukan, retakan, besaran butir, dan kepadatannya. Sebagai contoh pada batuan beku potensi sebagai akifer tergolong sangat rendah, sedangkan jenis batuan sedimen lebih berpotensi besar sebagai akifer.

Umur batuan yang lebih tua umumnya mempunyai potensi yang lebih rendah jika dibandingkan dengan batuan yang berumur lebih muda. Demukian pula batuan yang mempunyai retakan rapat mempunyai potensi akifer yang lebih besar. Sedangkan dari sisi besaran butir,potensi akifer terdapat pada butiran yang berukuran besar dan kasar. Jika dilihat dari kepadatannya maka batuan padat mempunyai potensi akifer yang sangat rendah.

Mengapa batuan sedimen paling tinggi potensi airtanahnya sebagai akifer?. Jawabannya jelas selain struktur berlapis-lapis, batuan ini umumnya tidak terlalu padat dan pejal, terutama yang berumur muda. batuan sedimen juga memiliki butir kasar dan bersifat urai, sehingga banyak mengandung rongga atau ruang antar butir. Contoh pada endapan sungai atau alluvial.

Meskipun tergolong pejal dan padat, ada salah satu jenis batuan sedimen yang juga berpotensi besar menyimpan airtanah yaitu batugamping. Hal ini disebabkan oleh sifat mineral penyusun yang mudah larut oleh air hujan, sehingga seringkali terbetuk rongga-rongga di dalamnya. Bahkan, tidak jarang ditemukan adanya aliran sungai di bawah tanah. Ini misalnya yang sering dijumpai di daerah Gunung Kidul, Provinsi DI Yogyakarta. Pada formasi batugamping yang berumur tersier, banyak dijumpai sungai-sungai bawah tanah.

Sementara itu walaupun batuan beku atau batuan metamorf tergolong berpotensi rendah sebagai akuifer - karena sifatnya yang padat dan pejal - namun jika tingkat pelapukannya tinggi serta mengandung banyak retakan, ia dapat berperan sebagai akifer yang cukup potensial. Apalagi jika tingkat pelapukannya sempurna untuk menjadi tanah.

Akifer sendiri terdiri dari berbagai jenis, berdasarkan kondisi geologi. 

Pertama, akifer bebas (unconfined aquifer) , yakni yang bagian dasarnya  terletak atau dialasi oleh lapisan kedap air, sedangkan bagian atasnya terbuka atau bebas, sehingga seluruh muka airtanahnya dipengaruhi oleh tekanan atmosfer. Sumur dapat dibuat dengan kedalaman mencapai airtanah bebas disebut sumur bebas atau sumur statis, karena muka air sumur relatif diam.

Pada kondisi alami, airtanah di dalam akifer bebas bergerak dari tempat yang tinggi ke tempat yanag rendah. Sehingga, sumur yang letaknya di bawah akan mendapat pasokan air dari sumur diatasnya. Salah satu bentuk khusus akifer bebas adalah perched aquifer. Yakni, akifer bebas yang relatif sempit dan terletak pada posisi tengah terpisah- seolah-olah bertengger diatas akifer bebas (regional) yang berada di bawahnya.

Kedua, akifer tertekan (confined aquifer), yakni: akifer yang bagian dasar maupun atasnya dibatasi oleh lapisan relatif tidak lulus air, sehingga terkuring di antara dua lapisan kedap air. Dalam kondisi jenuh air , muka airtanah pada umumnya berada di daerah resapan, sehingga terkurung di antara dua lapisan kedap air. Dalam kondisi jenuh air, muka air tanah pada umumnya berada di daerah resapan yang elevasinya lebih tinggi, sehingga hampir keseluruhan air tanah berada dalam kondisi tertekan.

Sumur yang menembus akifer tertekan disebut sumur artetis. Dikatakan demikian, karena muka ai tanah di dalam sumur akan naik dengan sendirinya atau menyembur keluar setinggi bidang pisometrik.  Salah satu bentuk khusus dari akifer tertekan adalah akifer semi tertekan (semi confined aquifer), yaitu akifer yang lapisan penutup atas dan bawahnya merupakan lapisan semi kedap air, sehingga airtanah terpengaruh oleh rembesan dari bagian atas maupun bawah.

Akifer karstik adalah kondisi dimana airtanah terdapat pada rongga atau rekahan batugamping. Sedangkan akifer setengah bebas, dimana bagian atas airtanah ditutup oleh lapisan berbutir halus, antara lain lempung, tetapi muka airnya sering diidentikkan dengan akifer bebas.

Indonesia mempunyai kondisi airtanah yang sangat dipengaruhi oleh kondisi geologi dan hidrologi. Kondisi hidrologi Indonesia sebagai kepulauan  dan berda di daerah tropis dengan lautan yang lebih luas dari daratan adalah sangat menguntungkan. Apalagi, disertai dengan curah hjan yang tinggi- walau tidak merata dan berkisar antara 800 - 4.000 millimeter per tahun.Sedangkan dari sudut geologi, sebagian besar kepulauan Indonesia tertutup oleh batuan berumur tersier sampai kwarter. Batuan tersier umumnya terdiri atas sedimen laut, terkadang bercampur dengan hasil kegiatan gunung api.

Batuan tersier tersebut terangkat dan terlipat oleh gerakan orogenitik, sehingga muncul pegunungan lipatan. Sementara itu, pada retakan timbul aktivitas gunung api kwarter, yang mengakibatkan sebagian besar pulau tertutup oleh bahan hasil kegiatan gunung api tersebut. Isi sangat bermanfaat dalam pembentukan  air tanah. Endapan allluvium seperti ini terdapat pada daerah pantai, dataran antar-gunung, dan dataran sungai, yang merupakan daerah dengan potesi airtanah.

Berdasarkan hal-hal diatas, pembentukan dan penyebaran air tanah di Indonesia dapat dipetakan kedalam lima wilayah :

Pertama, daerah pegunungan pra tersier, dimana sebagian besar terdiri atas batuan metamorfosa yang kurang meluluskan air serta dengan potensi air kecil.

Kedua, daerah pegunungan lipatan. Litologinya terdiri atas napal, lempung sedimen laut atau batupasir padu, dan bersifat kedap air. Potensi airtanahnya pada umumnya kecil, kecuali bila terjadi intrusi batuan beku atau lelehan lava.

Ketiga,daerah batugamping. Batu ini merupakan batuan padu, tetapi mempunyai rekahan-rakahan atau rongga hasil pelarutan. Pada umumnya, potensi airtanahnya cukup baik

Keempat, daerah gunung api. Indonesia kaya akan gunung berapi. Pada wilayah sekitar puncak gunung, air paling banyak mengalir sebagai aliran permukaan. Wilayah ini berfungsi sebagai daerah  resapan (recharge area). Kondisi vegetasi daerah ini sangat menentukan peresapan air ke dalam tanah. Selanjutnya, didaerah tubuh gunung api - yang juga berfungsi sebagai daerah resapan dan sering mucul mata air.

Kelima, daerah dataran, yang terdiri dari daerah dataran antar gunung, dimana batuan utamanya tersusun dari hasil rombakan gunung api. Akumulasi airtanahnya pada umumnya bersifat airtanah tetekan. Termasuk kategori daerah dataran adalah daerah pantai, yang kondisi airtanahnya tergantung pada geologi daerah pegunungan diatasnya. Potensi air tanah daerah cukup baik, meskipun ada yang berpotensi kecil. Pada eksplorasi airtanah pada daerah pantai perlu diwaspadai terutama terjadi intrusi air laut.

Daftar bacaan

Bemmelen, van R.W., 1949, The Geology of Indonesia, The Hague, Netherland

Todd, D.K.,1959, Groundwater Hydrology,, John Wiley and Sons. Inc.

Freeze, R.A dan Cherry J.A., 1979, GroundwaterPretice - Hall, Englewood Cliffs,