...

Studi Penerapan Metode Derivatif Pada Data Potensial Gravitasi

by user

on
Category: Documents
1

views

Report

Comments

Transcript

Studi Penerapan Metode Derivatif Pada Data Potensial Gravitasi
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
STUDI PENERAPAN METODE ANALISIS DERIVATIF PADA DATA
POTENSIAL GRAVITASI
Muhammad Amir Zain1*), Muhammad Fahrur Rozi1), Anisa Nur Septikasari1), Muhammad
Nuruddianto2), Supriyanto1), Ahmad Zarkasyi3)
1)
Laboratorium Geofisika Modeling, Departemen Fisika, FMIPA, Kampus UI Depok, Jawa Barat,
16424
2)
Peminatan Geofisika, Departemen Fisika, FMIPA, Kampus UI Depok, Jawa Barat, 16424
3)
Pusat Sumber Daya Geologi (PSDG), Jalan Soekarno Hatta No. 444, Bandung, Jawa Barat, 40254
*)
Email: [email protected]
Abstrak
Dalam suatu eksplorasi panas bumi, metode geofisika merupakan satu diantara metode utama yang
digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu sistem panas bumi. Keberadaan sistem panas bumi
dapat diketahui dengan mencari struktur bawah permukaan bumi. Penelitian yang kami kerjakan
bertujuan untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan bumi guna untuk mengetahui
keberadaan sistem panas bumi. Metode yang akan kami pakai adalah satu diantara metode geofisika
yang sering digunakan, yaitu metode gravitasi. Metode gravitasi merupakan metode yang didasarkan
pada pengukuran variasi percepatan gravitasi di permukaan bumi. Metode ini mampu mendeteksi
struktur geologi di bawah permukaan, seperti adanya struktur patahan, cekungan, graben, ataupun
kaldera. Untuk memperjelas keberadaan struktur geologi di bawah permukaan tersebut, maka hasil
dari pengolahan data metode gravitasi akan diolah lebih lanjut dengan analisis metode derivatif. Satu
metode derivatif yang sering digunakan adalah metode gradien horisontal dan gradien vertikal orde
dua. Kedua metode ini mampu mengetahui kontak vertikal antara bodi di bawah permukaan bumi
serta dapat mengetahui jenis struktur patahan yang dihasilkan. Hasil akhir yang akan didapat berupa
peta kontur anomali gradien horisontal dan peta kontur anomali gradien vertikal orde dua. Kemudian
kedua peta ini akan dianalisis serta diintegrasikan dengan data geologi daerah penelitian.
Abstract
In geothermal exploration, geophysics method is one of main method which is used to detect the
existence geothermal system. The existence of geothermal system can be known with searching earth
subsurface structure. Our research goal is to identify subsurface structure that can be used to know
geothermal system belong. The method that we used is gravity method. Gravity method is method
based on gravity acceleration variation on earh surface. This method can detect subsurface geology
structure such as fault, basin, graben, and caldera. To imaging subsurface structure geology more
clearly, the result of gavity processing will be processed more advance with derivative analysis
method. One of derivative metode that is often used, is horizontal gradient method and second order
vertical method. Both of them can know vertical contact between subsurface body and know what
kind of fault structure. The final result is anomaly horizontal gradient contour map and anomaly
secong ordel vertical gradient map. And than both of map will be analyzed and integrated with
gelogical data in field research.
Keywords: Gravity, stucture, gradient, fault
1. Pendahuluan
Sumber energi panas bumi merupakan sumber
energi yang berasal dari batuan di bawah
permukaan bumi yang sangat panas. Umumnya
panas bumi berada pada daerah vulkanik dengan
topografi yang tidak merata. Satu diantara metode
geofisika yang sering dipakai dalam kegiatan
eksplorasi panas bumi adalah metode gravitasi.
Metode gravitasi digunakan untuk mendeteksi
perbedaan densitas secara lateral pada batuan di
bawah permukaan (Mussett dan Kham, 2000).
Analis metode derivatif merupakan metode
gravitasi yang dapat mengidentifikasi adanya
sebuah struktur geologi bawah permukaan dengan
jelas. Kedua metode ini mampu mengetahui kontak
vertikal antara bodi di bawah permukaan bumi serta
dapat mengetahui jenis struktur patahan yang
dihasilkan.
2. Metode Penelitian
2.1. Data dan Perangkat Penelitan
Data yang akan digunakan merupakan data
observasi gravitasi yang berasal dari Pusat Sumber
Daya Geologi (PSDG), Bandung, Jawa Barat. Data
yang penulis peroleh berupa data gravitasi relatif
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-65
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
yang telah mengalami koreksi tidal di setiap titik
pengukuran. Jumlah data yang penulis dapat
sebanyak kurang lebih 282 data termasuk data base
camp. Pengolahan data menggunakan perangkat
lunak Microsoft excel dan Geosoft.
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Selain itu, dilakukan juga penerapan metode
gradien vertikal orde dua (second vertical
derivative) dengan cara menurunkan dua kali data
gravitasi terhadap arah vertikal (Reynold, 1997).
2.2. Alir Pengolahan Data
Pengolahan data awal gravitasi bertujuan untuk
memperoleh nilai anomali bouguer lengkap dengan
melakukan koreksi lintang, koreksi udara bebas,
koreksi bouguer, dan koreksi medan terhadap nilai
gravitasi absolut di setiap titiknya. Sebelumnya
dilakukan perhitungan densitas batuan rata-rata
untuk melakukan perhitungan pada koreksi bouguer
dengan menggunakan metode parasnis. Hasil
perhitungan nilai densitasnya sebesar 2.226 gr/cm3.
Tahap
selanjutnya
adalah
melakukan
pemisahan anomali bouguer lengkap karena pada
data tersebut terdapat nilai anomali residual,
anomali regional, serta noise sehingga harus
dilakukan filterisasi untuk menghasilkan suatu peta
kontur yang bersih dari noise. Hal pertama yang
dilakukan adalah membuat power spectrum dengan
menggunakan transformasi Fourier guna untuk
mengubah domain ruang menjadi domain panjang
gelombang (Blakely, 1995). Dari tahap tersebut
diperoleh power spectrum yang akan terdiri dari
zona regional, zona residual, dan noise. Untuk
memisahkan zona-zoba tersebut digunakan
butterworth filter dan bandpass filter dengan proses
coba-coba (trial and error). Butterworth filter
digunakan untuk memisahkan antara zona regional
dan zona residual. Kemudian, bandpass filter
digunakan untuk memotong sinyal noise yang masi
terdapat pada zona residual.
Setelah mendapatkan peta kontur anomali
regional dan anomali residual, maka dilakukan
pengolahan data lanjutan. Sebenarnya melalui peta
kontur anomali residual kita sudah dapat
menginterpretasikan struktur geologi di bawah
permukaan bumi. Namun diperlukan pengolahan
lanjutan agar memperjelas keberadaan struktur
geologi di bawah permukaan bumi dan hasil
interpretasi data gravitasi memiliki kesesuaian
dengan data geologi. Oleh karena itu, dilakukan
penerapan metode gradien horisontal (horizontal
gradient) untuk menentukan batas-batas kontras
densitas dari data anomali residual. Batas-batas
tersebut akan terlihat jelas ketika menggunakan
metode ini. Sehingga metode ini dapat digunakan
untuk meningkatkan resolusi dari bidang batas
tersebut. Penerapan metode ini memakai persamaan
sebagai berikut (Cordell and Grauch, 1985).
(1)
dimana
dan
Gambar 1. Peta struktur geologi, geomorfologi, dan
stratigrafi pada daerah penelitian (Pusat Sumber Daya
Geologi, 2015).
(2)
Metode ini berfungsi untuk memperjelas
resolusi suatu peta kontur anomali agar semakin
terlihat perbedaan nilai anomali yang dihasilkan
serta dapat menentukan jenis patahan yang terlihat
dengan cara mengambil garis slice sesuai dengan
arah struktur patahan yang diinginkan.
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Tinjauan Geologi Daerah Penelitian
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya oleh Pusat Sumber Daya Geologi
(PSDG), 2006, keberadaan struktur geologi pada
daerah penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Pada daerah penelitian ini terdapat beberapa
struktur patahan, yaitu struktur patahan Sigayunggayung dan patahan Pulung memiliki struktur
patahan berarah timur laut – barat daya. Kedua
patahan tersebut memiliki arah N 40 – 60o E dengan
kemiringan > 70o. Sedangkan pada arah barat laut –
tenggara terdapat tiga buah patahan, yaitu patahan
Bahtopu yang memiliki arah memiliki arah N 320 –
325o, serta patahan Bahbotala-1 dan patahan
Bahbotala-2 yang memiliki arah N 320 – 325o E.
Berdasarkan hasil pemetaan geologi daerah
penelitian, maka telah berhasil ditemukan tujuh
manifestasi panas bumi yang berupa mata air panas.
Kenampakan gejala panas bumi ini berupa sumber
mata air panas, fumarol dengan hembusan asap,
kolam-kolam yang muncul dibeberapa lokasi serta
menyebar di sekitar perbukitan Tinggi Raja pada
batuan tufa Toba.
merupakan turunan pertama
horisontal gravitasi pada arah x dan y dengan satuan
mGal/m.
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-66
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
3.2. Interpretasi Hasil Penelitian
Hasil pengolahan data gravitasi dapat dilihat
pada Gambar 2, berupa peta kontur anomali
bouguer lengkap.
Gambar 3. Peta kontur anomali residual.
Gambar 2. Peta kontur anomali bouger lengkap.
Berdasarkan peta kontur anomali bouger
lengkap dapat dilihat adanya respon nilai anomali
gravitasi pada daerah penelitian berkitar 138 mGal
sampai 155 mGal. Pada bagian barat peta lebih
didominasi nilai gravitasi tinggi, sedangkan
dibagian timur peta lebih didominasi nilai gravitasi
rendah. Nilai anomali gravitasi yang terlihat pada
peta kontur anomali bouger lengkap sulit untuk
menginterpretasi
dimanakah
letak
struktur
patahannya, hal ini dikarenakan masih terdapat
nilai-nilai anomali regional, anomali residual, dan
noise. Oleh karena itu, data struktur patahan
geologi yang ada pada peta tersebut belum bisa
terintegrasi dengan baik oleh data anomali bouger
lengkap.
Selanjutnya, dalam penelitian kali ini dibuat
peta kontur anomali residual yang merupakan hasil
pemisahan peta kontur anomali bouguer lengkap.
Pemisahan ini dilakukan dengan analisis filterisasi
frekuensi utuk mengamati sumber anomali yang
berkembang di daerah penelitian. Berikut adalah
peta kontur anomali regional dan anomali
residualnya.
Gambar 4. Peta kontur anomali gradien horisontal.
Berdasarkan peta kontur anomali residual pada
Gambar 3, terdapat sebuah graben yang ditunjukan
oleh kotak berwarna putih. Disekitar daerah
tersebut juga teridentifikasi adanya patahan yang
sesuai dengan data struktur geologi. Selain itu,
lokasi manifestasi juga teridentifikasi berada pada
daerah graben. Hasil yang didapat dari peta kontur
anomali residual mulai terintegrasi dengan baik
oleh hasil data geologi daerah penelitian. Untuk
dapat lebih meyakinkan dan mengetahui jenis
patahan yang dihasilkan sesuai dengan informasi
geologi atau tidak, maka kami akan menganalis
peta kontur anomali residual ini dengan metode
derivatif.
Selanjutnya
dilakukan
analisis
secara
terintegrasi. Analisis ini dilakukan dengan mencari
korelasi antara hasil data geologi dengan hasil
analisis metode derivatif sehingga diharapkan
antara hasil data geologi dan data gravitasi terdapat
korelasi yang tepat.
Dalam melakukan analisis secara terintegrasi,
pertama dilakukan analisis gradien horisontal
terhadap peta kontur anomali residual guna
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-67
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
memperjelas keberadaan struktur geologi patahan.
Pada Gambar 4, memperlihatkan peta kontur
anomali gradien horisontal dengan variasi nilai
antara 0.0001 mGal/m hingga 0.0170 mGal/m.
Nilai gradien horisontal rendah (berwarna biru)
disebabkan karena tidak adanya perubahan nilai
anomali residual, sedangkan nilai gradien horisontal
tinggi disebabkan oleh perubahan nilai anomali
residual secara signifikan.
Hasil interpretasi peta kontur anomali gradien
horisontal dapat dilihat pada Gambar 4. Garis tebal
berwarna putih merupakan hasil interpretasi adanya
struktur geologi berupa patahan menurut data
gravitasi yang telah dianalisis dengan metode
gradien horisontal. Identifikasi ini dilihat pada peta
lokasi yang memiliki nilai gradien horisontal yang
tinggi. Setidaknya terdapat beberapa struktur
patahan yang terdeteksi menurut data gravitasi.
Apabila diintegrasikan dengan data geologi, maka
hasil interpretasinya ditunjukan dengan lingkaran
berwaran putih.
Terdapat setidaknya empat buah struktur
patahan yang terintegrasi antara data geologi dan
data gravitasi. Keempat patahan tersebut adalah
struktur patahan di dekat patahan didekat patahan
Bahtopu, patahan Bahbotala-1 dan Bahbotala-2,
serta patahan Putung. Untuk daerah patahan
Sigayung-gayung, belum terdeteksi oleh analisis
metode gradien horisontal ini. Hal ini mungkin
disebabkan kurang adanya data pengukuran tepat di
lokasi patahan tersebut.
Kemudian
langkah
selanjutnya
dalam
melakukan analisis terintegrasi yaitu melakukan
analisis metode gradien vertikal orde dua (second
vertical derivative) untuk memastikan adanya
keberadaan struktur geologi berupa patahan.
Keberadaan struktur patahan pada metode ini dapat
diidentifikasi dari adanya perubahan nilai gradien
vertikal orde dua yang sangat kontras.
Keberadaan struktur geologi berupa patahan
menurut peta kontur anomali gradien vertikal orde
dua dapat dinterpretasikan berdasarkan hasil survei
geologi (garis berwarna hitam), dimana ada
beberapa patahan yang tepat berada diperbatasan
antara nilai gradien vertikal orde dua yang tinggi
dan rendah (Gambar 6). Namun demikian, masih
ada beberapa nilai gradien vertikal orde dua yang
belum terintegrasi dengan hasil survei geologi. Hal
ini mungkin disebabkan terjadi karena tanda-tanda
struktur patahan tidak terlihat di permukaan tanah.
Interpretasi hasil analisis gradien vertikal orde
dua ditunjukan oleh garis berwarna putih,
sedangkan hasil integrasi antara gradien vertikal
orde dua dengan data hasil survei geologi
ditunjukan dengan lingkaran berwarna putih
(Gambar 5). Hal penting yang ditunjukan hasil
integrasi ini adalah terdapatnya kecocokan
beberapa data hasil gradien verikal orde dua dengan
data hasil survei geologi,
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Gambar 5. Peta kontur anomali gradien vertikal orde
dua.
Gambar 6. Garis slice untuk mentukan jenis patahan
berdasarkan peta kontur gradien vertikal orde dua..
meskipun letak patahannya tidak sama, tetapi masih
dalam wilayah yang sama. Pada kedua data tersebut
berhasil mengidentifikasi adanya sebuah struktur
patahan didekat patahan Bahtopu, patahan
Bahbotala-2, patahan Sigayung-gayung, serta
patahan Putung dibagian barat daya peta.
Sedangkan tida terdapat patahan di sekitar patahan
Putung dibagian atas dan patahan Bahbotala-1,
menurut hasil gradien vertikal orde dua. Letak
patahan sesuai interpretasi gradien vertikal orde dua
sedikit geser dari hasil geologinya. Untuk patahan
Sigayung-gayung, hasil interpretasi gradien vertikal
orde duanya hanya terletak di bagian atas patahan
tersebut. Untuk bagian bawahnya, hasil gradien
vertikal orde dua belum bisa mendeteksinya,
meskipun sesuai data geologi terdapat patahan.
Selain itu, pada daerah manifestasi berupa mata air
panas, juga terdeteksi adanya patahan.
Analisis metode gradien vertikal orde dua ini
dapat juga mengetahui jenis patahan yang
dihasilkan, apakah termasuk patahan turun atau
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-68
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
patahan naik. Jenis patahan ini dapat diketahui
dengan mengambil data sesuai garis patahan yang
ingin diketahui jenisnya (perhatikan Gambar 7 yang
bergaris putih, garis ini merupakan slice dari
beberapa patahan di dekat patahan Bahtopu,
Sigayung-gayung, Bahbotala-2, dan Putung bagian
barat daya).
Kemudian dibuat sebuah grafik sehingga
nantinya akan menghasilkan nilai maksimum dan
nilai minimum gradien vertikal orde dua. Nilai ini
akan dibandingkan, apabila nilai maksimum lebih
besar daripada nilai mutlak minimum, maka
patahan yang terdeteksi merupakan patahan turun
(normal) Jiaka nilai maksimum lebih kecil daripada
nilai mutlak minimum maka termasuk kedalam
patahan naik.
VOLUME IV, OKTOBER 2015
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Gambar 7 . Kurva hasil slice pada garis di dekat patahan
(a) Bahtopu, (b) Sigayung-gayung, (c) Putung, dan (d)
Bahbotala-2.
Dari hasil slice yang terlihat pada Gambar 7,
maka untuk menentukan jenis patahannya, dapat
dengan membandingkan antara nilai maksimum
yang dihasilkan kurva dengan nilai minimum yang
dihasilkan oleh kurva. Untuk hasil slice garis di
dekat patahan Bahtopu teridentifikasi patahan
normal, sedangkan untuk hasil slice di dekat
patahan Sigayung-Gayung, Putung dan patahan
Bahbotala-2 teridentifikasi patahan naik.
4. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari
pembahasan studi penerapan metode derivatif pada
data potensial gravitasi adalah bahwa metode
derivatif dapat dikatakan sebagai metode yang tepat
untuk mengidentifikasi struktur patahan di bawah
permukaan bumi.
Hasil yang diperoleh pada penelitian ini
menunjukan hasil integrasi data yang baik antara
data gravitasi dan data geologi. Selain itu, metode
gradien vertikal orde dua mampu mengidentifikasi
jenis patahan yang dihasilkan, yaitu berupa patahan
normal untuk hasil slice di dekat patahan Bahtopu,
dan patahan naik untuk hasil slice di dekat patahan
Sigayung-gayung, patahan Putung, dan Patahan
Bahbotala-2.
Ucapan Terimakasih
Terimakasih kepada pihak Pusat Sumber Daya
Geologi (PSDG), Bandung, Jawa Barat, yang telah
mengizinkan kami untuk memakai data gravitasi
ini, selain itu terimakasih juga kepada dosen
pembimbing, kepada teman-teman yang membantu
dalam diskusi, dan lain-lain.
Daftar Acuan
[1]
Blakely, R. J., The Second Vertical Derivative
Method of Gravity Interpretation, Cambridge:
Cambridge University Press (1996), p. 250251.
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-69
Prosiding Seminar Nasional Fisika (E-Journal) SNF2015
http://snf-unj.ac.id/kumpulan-prosiding/snf2015/
[2]
[3]
[4]
[5]
VOLUME IV, OKTOBER 2015
Cordell, L, and V. J. S. Grauch, Mapping
Basement
Magnetization
Zones
from
Aeromagnetic Data in San Juan Basin, New
Mexico, in Hinze (1985), W. J., Ed., The
Utility of Regional Gravity and Magnetic
Anomalt Maps, Sot. Explor. Geophysics. 181
& 197.
Musset, A. E., and M. A. Kham, Looking Into
The Earth: Cambridge, Cambridge University
Press (2000).
Reynold, J., M., An Introduction to Applied
and Environmental Geophysics, Chichester:
John Wiley and Sons (1997).
Dede Iim, Setiadarma D, Herry Sundhoro,
Bangbang Sulaeman, Penyelidikan Geologi
dan Geokimia di Daerah Pana Bumi
Lapangan X, Proceeding Pemaparan Hasil
Kegiatan Lapangan dan Non Lapangan,
Bandung (2006), Pusat Sumber Daya Geologi.
Seminar Nasional Fisika 2015
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta
SNF2015-IX-70
p-ISSN: 2339-0654
e-ISSN: 2476-9398
Fly UP