Artikel Gravity

METODE GRAVITY

Metoda gravitasi adalah suatu metoda eksplorasi yang mengukuran medan gravitasi pada kelompok-kelompok titik pada lokasi yang berbeda dalam suatu area tertentu. Tujuan dari eksplorasi ini adalah untuk mengasosiakan variasi dari perbedaan distribusi rapat massa dan juga jenis batuan. Tujuan utama dari studi mendetil data gravitasi adalah untuk memberikan suatu pemahaman yang lebih baik mengenai lapisan bawah geologi. Metoda gravitasi ini secara relatif lebih murah, tidak mencemari dan tidak merusak (uji tidak merusak) dan termasuk dalam metoda jarak jauh yang sudah pula digunakan untuk mengamati permukaan bulan. Juga metoda ini tergolong pasif, dalam arti tidak perlu ada energi yang dimasukkan ke dalam tanah untuk mendapatkan data sebagaimana umumnyapengukuran. Pengukuran percepatan gravitasi memberikan informasi mengenai densitas batuan bawah tanah. Terdapat rentang densitas yang amat lebar di antara berbagai jenis batuan bawah tanah, oleh karena itu seorang ahli geologi dapat melakukan inferensi atau deduksi mengenai strata atau lapisan-lapisan batuan berdasarkan data yang diperoleh. Patahan yang umumnya membuat terjadinya lompatan pada penyebaran densitas batuan, dapat teramati dengan metoda ini.

Metode gravitasi merupakan metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran variasi medan gravitasi. Metoda ini cukup baik digunakan untuk mendefinisikan daerah target spesifik untuk selanjutnya disurvei dengan metodametoda geofisika lain yang lebih detil. Variasi medan gravitasi bumi ditimbulkan oleh adanya perbedaan rapat massa (densitas) antar batuan. Adanya suatu sumber yang berupa suatu massa (masif, lensa, atau bongkah besar) di bawah permukaan akan menyebabkan terjadinya gangguan medan gayaberat (relatif). Gangguan ini disebut sebagai anomali gayaberat. Karena perbedaan medan gayaberat ini relative kecil maka diperlukan alat ukur yang mempunyai ketelitian yang cukup tinggi sehingga variasi medan gayaberat di permukaan bumi dapat diukur dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya dan dapat dipetakan untuk kemudian diinterpretasi struktur bawah permukaannya.

Informasi yang diharapkan dari survei gravitasi adalah mengetahui efek dari sumber yang tidak diketahui terhadap perubahan harga gravitasi atau variasi harga gravitasi. Data hasil pengukuran lapangan diharapkan dapat member informasi sebanyak-banyaknya, tidak sekedar mengenai sifat fisis batuan saja, melainkan juga kondisi geometri batuan bawah permukaan. Oleh karena itu metode yang dapat memberikan informasi yang cepat sangat diperlukan untuk memilih langkah apa yang akan diperlukan pada operasi penelitian berikutnya sehingga diperoleh informasi yang lengkap dari data hasil pengukuran tersebut.

Jika dua benda dengan massa m1 dan m2 dipisahkan oleh jarak r maka gaya tarik menarik (F) antara kedua benda tersebut adalah 

Dengan G = 6,67x10-11 m3kg-1s-2 r = jari-jari bumi bentuk bumi lebih mendekati bentuk speheroid relief permukaan nya tidak rata, berotasi, berevolusi dalam system matahari serta tidak homogeny, sehingga variasi gravity disetiap titik dipermukaan bumi dipengaruhi oleh berbagai factor : Lintang Ketinggian Topografi Pasang surut Variasi densitas bawah permukaan Dalam melakukan survey gravity diharapkan satu factor saja yaitu variasi densitas bawah permukaan. Sehingga pengaruh empat factor lainnya harus dikoreksi atau dihilangkan dari harga baca alat. Untuk itu diperlukan berbagai koreksi : Koreksi spheroid dan geoid Karena bentuk bumi mendekati bentuk spheroid maka digunakan spheroid referensi sebagai pendekatan untuk muka laut rata-rata dengan mengabaikan efek benda diatasnya. Dengan persamaan : G(θ) = 978081.8 (1 + 0.005304 sin2 θ + 0.0000059 sin2 2θ) Dengan θadlah sudut lintang dlam radian. Koreksi pasang surut Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan efek gravity benda-benda diluar bumi seperti matahari dan bulan. Efek gravity bulan di titik P pada permukaanbumi diberikan oleh persamaan potensial berikut :

Dimana : θ = lintang, 

δ = deklinasi

t = moon hour angel

c = jarak rata-rata ke bulan

• Koreksi apungan (Drift)

Koreksi apungan diberikan sebagai akibat adanya perbedaan pembacaan gravity dari stasiun yang sam pada waktu yangberbeda, yang disebabkan karena danya guncangan pegas alat gravimeter selama proses transportasi dari satu stasiun ke stasiun ainnya. Untuk menghilangkan efek ini, akusisi data didesain dalam suatu rangkaina tertutup sehingga besar penyimpangan tersebut dapat diketahui dan disumsikan linier pada selang waktu tertentu.

• Koreksi udara bebas

Merupakan koreksi pengaruh ketinggian terhadap medan gravitasi bumi yang merupakan jarak stasiun terhadap spheroid referensi. Besarnya factor koreksi (free air correction) untuk daerah ekuator hingga lintang 45ο adalah -0,3085 mGal/m sehingga besarnya anomaly pada posisi tersebut menjadi FFA (free air anomaly)

FFA(R+h) = 

• Koreksi Bouguer

Koreksi ini dilakukan dengan menggunakan pendekatan benda berupa slab tak berhingga yang besarnya diberikan oleh persamaan :

Dengan h adlah elevasi dan ρ adalah massa jenis

Salah satu metode yang digunkan untu mengestimasi rapat massa adalah metode Nettleton. Dalam metode ini dilakukan korelasi silang antara perubahan elevasi terhadap suatu referensi tertentu dengan anomaly gravity nya sehingga rapat massa terbaik diberikan oleh harga korelasi silang terkecil sesuai dengan persamaan 

Selain metode Nettleton’s estimasi rapat massa dapat pula diturunkan melalui metode parasnis. Selanjutnya setelah BC diberikan anomaly gravity menjadi simple Bouguer anomaly :

SBA = FAA – BC

• Koreksi medan 

Koreksi ini diterapkan sebagai akibat dari adanya oendekatan Bougeur. Bumi tidaklah datar tapi terundulasi sesuai dengan tofograpi. Hal ini yang bersifat mengurangu dalam SBA(simple Bouguer Anomaly), sehingga dalam penerpapan nya koreksi medan efek gravity blok-blok topograpi yang tidak rata harus ditambahkan terhadap SBA. Dengan demikian anomaly gravity menjadi :

CBA = SBA + TC

CBA = gbb - gθ + 0,3085 h – BC + TC

Dengan CBA adalah complete bougeur anomaly dan TC adalah terrain correction. perhitungan TC ini dapat menggunakan hammer chart.

Ganbar Hammer chart yang digunakan untuk menghitung koreksi medan.

Berdasarkan besarnya radius dari titik pengukuran gravity Hammer Chart tersebut dapat dikelompokkan menjadi :

1. Inner Zone

Memiliki radius yang tidak terlalu besar sehingga bisa didapatkan dari pengamatan langsung di lapangan. Dapat dibagi menjadi beberapa zona:

• Zona B : radius 6,56 ft dan dibagi menjadi 4 sektor

• Zona C : radius 54,5 ft dan dibagi menjadi 6 sektor 

2. Outer Zone

Zona ini memiliki radius yang cukup jauh, sehingga biasanya perbedaan ketingggian dengan titik pengukuran gravity menggunakan analisa peta kontur. Auter zona dibagi menjadi beberapa zona:

• Zona D : radius 175 ft dan dibagi menjadi 6 sektor

• Zona E : radius 588 ft dan dibagi menjadi 8 sektor

• Zona F : radius 1280 ft dan dibagi menjadi 8 sektor

• Zona G : radius 2936 ft dan dibagi menjadi 12 sektor

• Zona H : radius 5018 ft dan dibagi menjadi 12 sektor

• Zona I : radius 8575 ft dan dibagi menjadi 12 sektor

• Zona j : radius 14612 ft dan dibagi menjadi 12 sektor

• Zona K – M, masing-masing dibagi 12 sektor

Untuk menghitung Terrain Correction (TC) tiap sector dapat digunakan persamaan :

TC = 0,04191 ρ/n( )

Terrain Correction untuk masing-masing stasiun pengukuran gravity adalah total dari TC sector-sector dalam satu stasiun pengukuran tersebut.

Selain koreksi-koreksi diatas terdapat beberapa koreksi lain dalam metode gravity :

• Koreksi Eotvos

Koreksi ini dilakukan pada survey gravity yang akan dilakukan di laut (marine survey) dengan menggunakan kapal. Persamaannya adalah :

BC = 7,508 v sin α cos θ + 0,004154 v2

Dengan V = kecepatan kapal (knot), α = arah kapal dan θ = lintang

• Factor Koreksi Kalibrasi

Kalibrasi dilakukan dengan pertimbangan bahwa konstanta pegas dari suatu gravimeter berubah terhadap waktu. Kalibrasi ini adalah suatu proses untuk mendapatkan hasil pembacaan dalam mGal yang sesuai dengan standart awal atau untuk mendapatkan tingkat etelitian yang sesuai dengan kondisi awal gravimeter tersebut.besar factor kalibrasi adalah :

FFK = Δgobs / ΔgR

Dengan : Δgobs = selisih pembacaan di St.N alat yang dikalibrasi.

ΔgR =selisih St.1 dan St.N referensi (diketahui)

Factor koreksi kalibrasi ini kemudian dikalikan pada hasil pembacaan alat di lapangan.

 PENGAMBILAN DATA

Alat-alat yang digunakan dalam pengambilan data adlah :

• Gravimeter La Costa Romberg 5-502

• Piringan 

• Altimeter

• Gps

• Tali sebagai meteran jarak antara stasiun pengukuran

Hal-hal yang dilakukanterlebih dahulu sebelum melakukan pengukuran adalah sebagai berikut :

Kalibrasi terhadap data/titik pengukurannya yang telah diketahui nilai gravitasi absolutenya, misalnya IGSN’71

• Melakukan pengikatan pada base camp terhadap titik IGSN’7 terdekat yang telah diketahui nilai ketinggian dan gravitasinya dengan cara looping

• Bila perlu di base camp diamati variasi harian akibat pasang surut dan akibat factor yang lainnya.

Setelah melakukan hal di atas barulah pengamatan yang sebenarnya dilakukan.

 PENGOLAHAN DATA DAN INTERPRETASI

Dalam survey gravity data yang pertama kali harus didapatkan adalh nilai g observasi di base stasion sebagai acuan untuk stasiun-stasiun berikutnya. Setelah pembacaan alat untuk tiap-tiap stasiun yang menjadi target pengukuran maka dapat dilakukan proses pengolahan data dengan langkah pengerjaan nya sebagai beriukut :

• Skala mGal

Konversi dari pembacaan alat ke mGal dengan menggunakan suatu bentuk perumusan tertentu berdasarkan nilai nilai pembacaan yang didapat dalam pengukuran disetiap stasiun.

• Perhitungan g Normal (gN)

gN = skala (mGal) + tidal mGal

• Perhitungan Drift

• Perhitungan g koreksi

gkoreksi = gN – drift mGal

• Perhitungan Δg

Δg = gkoreksi ke n – g koreksi awal mGal

• Perhitungan g observasi (gobs)

Gobs = g obs base st + Δ g mGal

• Perhitungan g Lintang

g(θ) = 978081,8(1 + 0,005304 sin 2θ + 0,0000059 sin2 2θ) mGal

• Perhitungan Koreksi Udara Bebas (FAC)

FAC = 0,3085h mGal

• Perhitungan free air Anomaly (FAC)

FAA = gobs – gθ) + FAC mGal

• Perhitungan Bougueur Correction (BC)

• Perhitungan Simple Bougueur Anomaly (SBA)

• Perhitungan Terrain Correction (TC) untuk masing-masing stasiun pengukuran

• Perhitungan Complete Bouguer Anomaly (CBA)

• Pemisahan CBA Regional dan Residual. Pemisahan ini dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya : metode Moving Average, persamaan polynomial, Second Vertical Derivatif, dll.