Metode-Metode Geofisika Eksplorasi

METODE GEOFISIKA EKSPLORASI

Geofisika adalah metoda yang mempelajari Bumi dan Batuan menggunakan pendekatan-pendekatan Fisika dan Matematika. Ilmu Geofisika merupakan gabungan dari konsep-konsep Ilmu Geologi dan Fisika. Ilmu geofisika memiliki cakupan yang luas, dimulai dari Fisika ujungnya pada Geologi Eksplorasi, malah mungkin masuk ke Domain Tambang dan Petroteur Engineer, Domain yang termasuk “Pure Geophysics” atau “Theoritical Geophysics”, digeluti pada bidang Ilmu Fisika, Ilmu Geofisika yang mempelajari bumi secara umum juga disebut Global geophysics yang mengamati dan menganalisa bumi, interior, gempa, dll, diketahui di bidang lain “Solid Eart Geophysics”. Aplikasi geofiisika unutk eksplorasi disebut Eksploration Geophysics, atau Geofisika eksplorasi atau Geofisika terapan.

    1. GRAVITY

         Dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling (r=gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain-lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Perpisahan anomali akibat rapat masa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Di pasaran sekarang didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi (mgal), dengan demikian anomali yang berukuran kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data, harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat.

             Pengukuran ini dapat dilakukan dipermukaan bumi, di kapal maupun diudara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa  batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya. Metode gravitasi umumnya digunakan dalam eksplorasi jebakan minyak (oil trap). Disamping itu metode ini juga banyak dipakai dalam eksplorasi mineral dan lainnya. Prinsip pada metode ini mempunyai kemampuan dalam membedakan rapat massa suatu material terhadap lingkungan sekitarnya. Dengan demikian struktur bawah permukaan dapat diketahui. Pengetahuan tentang struktur bawah permukaan ini penting untuk perencanaan langkah-langkah eksplorasi baik minyak maupun meneral lainnya.

Keunggulan metode gravitasi dengan metode geofisika yang lain:

·         Relatif lebih murah

·         Bersifat non dekstruktif

·         Instrumen yang ideal (gravimeter kecil dan portable)

Kelemahan metode gravitasi dengan metode geofisika yang lain:

·         Metode dengan tingkat ambiguitas yang tinggi

·         Perlu adanya pemahaman geologi yang mendalam dengan metode lainnya

·         Pengolahan data gravitasi yang lebih rumit dan memakan waktu yang cukup lama dari pada metode lainnya

            Kegunaan Metode Gravitasi Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi

Objek Geofisika :

1.      Eksplorasi Panas Bumi

2.      Eksplorasi Minyak Bumi

3.      Eksplorasi Air tanah

4.      Eksplorasi Batubara

2. GEOMAGNETIK

                Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi.

               Dilakukan berdasarkan pengukuran anomaly geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas, atau permeabilitas magnetik tubuh cebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbadaan distribusi mineral ferromagnetic, paramagnetic, diamagnetic. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Dan metode ini juga sangat disukai pada studi geothermal karena mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal.

Kelebihan metode magnetik dibanding metode yang lain:

·           Metode ini sensitive terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Umumnya tubuh intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe3O4,Fe2 O3) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya. 

·           Mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu efektif digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potensi Geothermal.

·           Data akuisisi dan data prosesing dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomali magnetik yang ingin diselidiki.

Kekurangan metode magnetik dibanding metode yang lain:

·         Setiap jenis batuan di bumi walaupun dalam pengklasifikasian atau penamaannya sama, dapat saja mempunyai sifat dan karakteristik yang spesifik akibat peristiwa geologi yang dialaminya. Sehingga bisa memberikan data yang didapat bisa berbeda dengan kenyataan yang sebenarnya di bawah permukaan.

Kegunaan Metode Geomagnetik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :

1.      Eksplorasi Minyak Bumi

2.      Eksplorasi Panas Bumi

3.      Eksplorasi Bijih Besi

4.      Eksplorasi Air Tanah

5.      Eksplorasi Batubara

     3.  GEOELECTRIC

Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam bumi dan bagaimana cara mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah ataupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Ada beberapa macam metoda geolistrik, antara lain : metode potensial diri, arus telluric, magnetoteluric, elektromagnetik, IP (Induced Polarization), resistivitas (tahanan jenis) dan lain-lain. Dalam bahasan ini dibahas khusus metode geolistrik tahanan jenis. Pada metode geolistrik tahanan jenis ini, arus listrik diinjeksikan ke dalam bumi melalui dua elektroda arus.Kemudian beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus dan beda potensial untuk setiap jarak elektroda yang berbeda kemudian dapat diturunkan variasi harga hambatan jenis masing-masing lapisan di bawah titik ukur (sounding point). Metoda ini lebih efektif jika digunakan untuk eksplorasi yang sifatnya dangkal, jarang memberikan informasi lapisan di kedalaman lebih dari 1000 feet atau 1500 feet. Oleh karena itu metode ini jarang digunakan untuk eksplorasi munyak tetapi lebih banyak digunakan dalam bidang engineering geology seperti penentuan kedalaman batuan dasar, pencarian reservoar air, juga digunakan dalam eksplorasi geothermal.Berdasarkan letak (konfigurasi) elektroda-elektroda arus, dikenal beberapa jenis metode resistivitas tahanan jenis, antara lain :

Konfigurasi Schlumberger

Konfigurasi Wenner

Konfigurasi Dipole-dipole

Konfigurasi Pole-dipole

Konfigurasi pole-pole

Keunggulan metode geolistrik dengan metode geofisika yang lain:

·         Harga peralatan murah

·         Biaya relatif lebih murah

·         Peralatan lebih kecil dan ringan

·         Waktu yang dibutuhkan cepat, bisa mendapatkan 6 – 7 titik dalam sehari

·         Pengolahan data yang  tidak rumit

Kekurangan metode geolistrik dengan metode geofisika yang lain:

·         Kurang efektif untuk pemakaian di kawasan karst

·         Untuk mendeteksi air tidak dapat diketahui berapa jumlah volume (debit) pasti air tersebut

·         Tidak dapat membedakan air mengalir dan yang statis

·         Tidak dapat menjangkau wilayah yang dalam karena jankauannya berkisar 1000-1500 kaki dibawah permukaan bumi

Kegunaan Metode Geolistrik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :

1.      Eksplorasi Air Tanah

2.      Eksplorasi Minyak Bumi

3.      Eksplorasi Batubara

4.      Eksplorasi Geothermal

5.      Eksplorasi Mineral Logam/Bijih Besi
6.      Eksplorasi Batugamping

4.  ELEKTROMAGNETIK 

     Salah satu metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geofisika adalah metode elektromagnetik. Metode elektromagnetik biasanya digunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktif. Perubahan komponen-komponen medan akibat variasi konduktivitas dimanfaatkan untuk menentukan struktur bawah permukaan. Medan elektromagnetik yang digunakan dapat diperoleh dengan sengaja membangkitkan medan elektromagnetik di sekitar daerah observasi, pengukuran semacam ini disebut teknik pengukuran aktif. Contoh metode ini adalah Turam elektromagnetik. Metode ini kurang praktis dan daerah observasi dibatasi oleh besarnya sumber yang dibuat. Teknik pengukuran lain adalah teknik pengukuran pasif, teknik ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang berasal dari sumber yang tidak secara sengaja dibangkitkan di sekitar daerah pengamatan. Gelombang elektromagnetik seperti ini berasal dari alam dan dari pemancar frekuensi rendah (15-30 Khz) yang digunakan untuk kepentingan navigasi kapal selam. Teknik ini lebih praktis dan mempunyai jangkauan daerah pengamatan yang luas.

Keunggulan metode seismik dengan metode geofisika yang lain:

·         Mobilitas yang tinggi dan pengambilan data yang cepat.

·         Resolusi dan penafsiran data cepat di lapangan.

·         Aksesibilitas yang tinggi, dan sangat efektif dalam analisa dari konduktivitas tinggi.

Keunggulan metode elektromagnetik dengan metode geofisika yang lain:

·         Mudah dipengaruhi oleh permukaan atau sumber-sumber daya bawah permukaan (Instrumen merekam banyak noise dari induksi gelombang elektromagnetik dari permukaan maupun luar permukaan)

·         Resolusi vertikal kurang dibandingkan metode lain.

Kegunaan Metode Elektromagnetik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :

1.      Eksplorasi Panas Bumi

2.      Eksplorasi Minyak Bumi

3.      Eksplorasi Endapan Bijih Besi

4.      Eskplorasi Batubara

5.      Eksplorasi Air Tanah

6.      Eksplorasi Batugamping

      5.  SEISMIC

Merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.Dalam metoda seismik pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik (ledakan, vibroseis dll). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan)

Metode seismik didasarkan pada gelombang yang menjalar baik refleksi maupun refraksi.

Ada beberapa anggapan mengenai medium dan gelombang dinyatakan sebagai berikut :

Anggapan yang dipakai untuk medium bawah permukaan bumi antara lain :

a.         Medium bumi dianggap berlapis-lapis dan tiap lapisan menjalarkan gelombang seismik dengan kecepatan berbeda.

b.        Makin bertambahnya kedalaman batuan lapisan bumi makin kompak.

Anggapan yang dipakai untuk penjalaran gelombang seismik adalah :

a.         Panjang gelombang seismik << ketebalan lapisan bumi. Hal ini memungkinkan setiap lapisan bumi akan terditeksi.

b.        Gelombang seismik dipandang sebagai sinar seismik yang memenuhi hukum Snellius dan prinsip Huygens.

c.         Pada batas antar lapisan, gelombang seismik menjalar dengan kecepatan gelombang pada lapisan di bawahnya.

d.        Kecepatan gelombang bertambah dengan bertambahnya kedalaman.

Kelebihan metode seismik refraksi dibandingkan dengan metode seismik refleksi :

·         Pengamatan refraksi membutuhkan lokasi sumber dan penerima yang kecil, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya 

·         Prosesing refraksi relatif simpel dilakukan kecuali proses filtering untuk memperkuat sinyal first break yang dibaca

·         Karena pengambilan data dan lokasi yang cukup kecil, maka pengembangan model untuk interpretasi tidak terlalu sulit dilakukan seperti metode geofisika lainnya.

Kekurangan metode seismik refraksi dibandingkan dengan metode seismik refleksi :

·         Dalam pengukuran yg regional ,membutuhkan offset yang lebih lebar.  

·         Hanya bekerja jika kecepatan gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman.

·         Biasanya diinterpretasikan dalam bentuk lapisan-lapisan. Masing lapisan memiliki dip & topografi.

·         Hanya menggunakan waktu tiba sebagai fungsi jarak (offset).

·         Model yang dibuat didesain untuk menghasilkan

Kelebihan metode seismik refleksi dibandingkan dengan metode seismik refraksi :

·         Pengukuran seismik pantul menggunakan offset yang lebih kecil.

·         Seismik pantul dapat bekerja bagaimanapun perubahan  kecepatan sebagai fungsi kedalaman.

·         Seismik pantul lebih mampu melihat struktur yang lebih kompleks .

·         Seismik pantul merekam dan menggunakan semua medan gelombang yang terekam.

·         Bawah permukaan dapat tergambar secara langsung dari data terukur.

Kekurangan metode seismik refleksi dibandingkan dengan metode seismik refraksi : 

·         Karena lokasi sumber & penerima yang cukup lebar untuk memberikan citra bawah permukaan yang lebih baik, maka biaya akuisisi menjadi lebih mahal.

·         Memerluakn komputer yang lebih mahal, dan sistem data base yang jauh lebih handal.

·         Karena banyaknya data yang direkam, pengetahuan terhadap data base harus kuat, diperlukan juga beberapa asumsi tentang model yang kompleks dan interpretasi.

Keunggulan metode seismik dibandingkan dengan metode geofisika yang lain:

·         Dapat mendeteksi variasi baik lateral maupun kedalaman dalam parameter fisis yang relevan, yaitu kecepatan seismik.

·         Dapat menghasilkan citra kenampakan struktur di bawah permukan

·         Dapat dipergunakan untuk membatasi kenampakan stratigrafi dan beberapa kenampakan pengendapan.

·         Respon pada penjalaran gelombang seismik bergantung dari densitas batuan dan konstanta elastisitas lainnya. Sehingga, setiap perubahan konstanta tersebut (porositas, permeabilitas, kompaksi, dll) pada prinsipnya dapat diketahui dari metode seismik.

·         Memungkinkan untuk deteksi langsung terhadap keberadaan hidrokarbon.

Kekurangan metode seismik dibandingkan dengan metode geofisika yang lain:

·         Banyaknya data yang dikumpulkan dalam sebuah survei akan sangat besar jika diinginkan data yang baik 

·         Perolehan data sangat mahal baik akuisisi dan logistik dibandingkan dengan metode geofisika lainnya.

·         Reduksi dan prosesing membutuhkan banyak waktu, membutuhkan komputer mahal dan ahli-ahli yang banyak.

·         Peralatan yang diperlukan dalam akuisisi umumnya lebih mahal dari metode geofisika lainnya.

·         Deteksi langsung terhadap kontaminan, misalnya pembuangan limbah, tidak dapat dilakukan

Kegunaan Metode Seismik Dan Hubungannya Dengan Model Eksplorasi Objek Geofisika :

1.      Eksplorasi Minyak Bumi

2.      Eksplorasi Panas Bumi

3.      Eksplorasi Bijih Besi

4.      Eksplorasi Batubara

5.      Eksplorasi Air Tanah