APLIKASI METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI SCHLUMBERGER UNTUK MENENTUKAN KEBERADAAN BATU GAMPING DI DAERAH KEJAREN DUSUN I SULKAM KABUPATEN LANGKAT.
APLIKASI METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI
SCHLUMBERGER UNTUK MENENTUKAN KEBERADAAN
BATU GAMPING DI DAERAH KEJAREN DUSUN I
SULKAM KABUPATEN LANGKAT
Oleh:
Rochayanti Nurma Roharta Simatupang
NIM 4103240028
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
v
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Yesus Kristus atas segala
rahmat dan berkat-Nya telah memberikan kesehatan dan hikmat serta
kebijaksanaan kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan
dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Judul yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ialah “Aplikasi Metode
Geolistrik Konfigurasi Schlumberger untuk Menentukan Keberadaan Batu
Gamping di Daerah Kejaren Dusun I Sulkam Kabupaten Langkat”.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih atas terselesaikannya skripsi ini
kepada berbagai pihak yang telah membantu terutama kepada ibu Rita Juliani,
S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, bimbingan
dan nasehat keilmuan selama masa penelitian dan penulisan skripsi ini serta
kepada bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si, bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si,
dan bapak Muhammad Kadri, S.Si., M.Sc selaku dosen penguji I, II, dan III yang
telah banyak memberikan saran dan kritikan demi penyempurnaan skripsi ini.
Selain itu, penulis ucapkan terimakasih juga kepada bapak Drs. Rahmatsyah, M.Si
selaku Kepala Laboratorium Fisika FMIPA Unimed, bapak Prof. Drs. Motlan,
M.Sc., Ph.D selaku Dekann FMIPA Unimed, ibu Dr. Derlina, M.Si selaku ketua
jurusan FMIPA Unimed sekaligus dosen pembimbing akademik penulis, dan juga
seluruh dosen dan staf Bidang Kajian Fisika Bumi Unimed.
Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada bapak tercinta Ridwan
Siburian, ibunda tersayang Kamsia Sirait dan adikku Rosmawaty Simatupang,
Bernath Frederich Simatupang, dan Melinda Simatupang, Op. Aritonang di
Sunggal, dan seluruh keluarga besar SIMATUPANG di Batam serta sahabatku
Yenni Simamora dan Niwayan, yang memberangkatkan penulis dengan doa dan
memberikan kepercayaan penuh serta pesan moral sehingga mampu dan terus
berjuang dalam menyelesaikannya dengan baik.
Terimakasih juga kepada mereka yang namanya tidak bisa penulis sebut
satu-persatu yang telah membantu mensukseskan penelitian ini baik tenaga dan
pengorbanan dalam menjaga penulis pada saat penelitian berlangsung. Kepada
vi
teman-teman seperjuangan baik dari UNIMED diantaranya Adeline Silaban,
Hengki Sembiring, dan Sartika Simanjuntak (merupakan sahabat terbaik), Vicky
Panjaitan, Filemon Sagala, Sovian Sigiro, Syahputra Ops, dan bg Arman
Tumanggor , maupun dari USU diantaranya
Jay, Andico dan Istas penulis
ucapakan banyak terimakasih karena sudah saling menjaga. Akhir kata, penulis
berharap Allah berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah
membantu. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu.
Medan, 16 Juli 2014
Penulis
Rochayanti Simatupang
NIM. 4103240028
iv
APLIKASI METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI SCHLUMBERGER
UNTUK MENENTUKAN KEBERADAAN BATU GAMPING
DI DAERAH KEJAREN DUSUN I SULKAM
KABUPATEN LANGKAT
Rochayanti N R Simatupang (4103240028)
ABSTRAK
Daerah Kejaren dengan posisi koordinat 3047’51,5”-3048’27,3” LU dan
97048’8,05”-97048’30,7” BT merupakan daerah potensi batu gamping. Penelitian
bertujuan untuk menentukan keberadaan dan komposisi kandungan batu gamping
di daerah Kejaren.
Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik Automatic
Resistivity System (ARES) konfigurasi Schlumberger dengan mengukur nilai
tahanan jenis lapisan tanah di daerah Kejaren sebanyak delapan belas lintasan.
Pemodelan dan inversi data lapangan dilakukan dengan menggunakan software
Res2DinV dan Surfer 10. Pengujian untuk menganalisa kandungan batu gamping
diambil secara acak dari singkapan batu gamping pada dua lokasi titik penelitian
dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffractometer Shimadzu 6100 data
diinversikan ke software Match.
Hasil penelitian menunjukkan keberadaan batu gamping di daerah
Kejaren tersebar di groupline 1, groupline 2, groupline 3, dan groupline 4 dengan
nilai tahanan jenis antara 500-38000 Ω m, 500-4000 Ω m, 500-380000, dan 50020000 Ω m yang diinterpretasikan pada lapisan warna hijau muda sampai ungu.
Penyebaran batu gamping untuk kedalaman 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m dan 30
m masing-masing sebesar 47 Ha, 39 Ha, 31 Ha, 27 Ha, 28,33 Ha , dan 31,33 Ha.
Pengujian sampel dari singkapan batu gamping di lintasan T7 dan T6 daerah
Kejaren diperoleh hasil kandungan CaCO3 dengan persentase berat sebesar
74,38% dan 100%, dimana kandungan utama mineral adalah calcite dengan
Density Bulk (B.D) sebesar 2,6770 gr/cm3 serta bentuk kristal hexagonal.
Kata kunci : batu gamping, geolistrik, Res2DinV, Surfer 10, difraksi sinar-X
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai tahanan jenis dari berbagai tipe batuan
Halaman
19
Tabel 2.2. Nilai tahanan jenis air
19
Tabel 3.1. Tabel Spesifikasi Geolistrik
21
Tabel 3.2. Tabel data inversi
25
Tabel 4.1. Tiitk koordinat di tiap-tiap line daerah Kejaren
29
Tabel 4.2. Color scale dari nilai tahanan jenis dua dimensi di 18 line
31
Tabel 4.3. Nilai tahanan jenis batu gamping di daerah Kejaren
40
Tabel 4.4. Nilai tahanan jenis batuan dari setiap lapisan dengan
acuan titik Y
41
Tabel 4.5. Penyebaran batu gamping untuk setiap kedalaman
43
Tabel 4.6. Lokasi singkapan batu gamping daerah Kejaren
44
Tabel 4.7. Data hasil pengujian difraksi sinar-X pada line T7 dan
T6
45
Tabel 4.8. Tabel hasil uji XRD pada sampel T7
45
Tabel 4.9. Tabel hasil uji XRD pada sampel T6
46
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Data curah hujan dan banyaknya hari hujan serta
Vegetasi di Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat
Lampiran 2.
Peta topografi daerah penelitian Kejaren Dusun I Sulkam
Kab. Langkat SUMUT
Halaman
52
57
Lampiran 3. Peta geologi daerah Kejaren Dusun I Sulkam Kabupaten
Langkat SUMUT
58
Lampiran 4.
Gambar penampang kontur tahanan jenis dua dimensi di
Daerah Kejaren
61
Lampiran 5.
Perhitungan manual untuk mencari nilai tahanan jenis
semu ( )
70
Lampiran 6.
Data excel dari hasil inversi Res2DinV di Line T6
71
Lampiran 7.
Result data difraksi sinar-X (XRD) dengan Software
Match di daerah Kejaren
77
Lampiran 8.
Laporan hasil penggridan Surfer 10
85
Lampiran 9.
Lokasi penelitian daerah Kejaren
89
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kawasan karst adalah suatu kawasan batu gamping dengan bentang alam
tiga dimensional yang terbentuk akibat proses pelarutan lapisan batuan dasar.
Proses pelarutan batugamping umunya diikuti oleh proses lainnya seperti
runtuhan (misalnya longsoran dan amblesan dipermukaan tanah), retakan, dan
transport dalam bentuk larutan melalui saluran bawah permukaan tanah. Bentang
kawasan karst dicirikan dengan adanya cekungan tertutup, drainase permukaan,
dan gua. Proses terbentuknya kawasan karst berlangsung selama jutaan tahun dan
hanya dijumpai pada daerah-daerah tertentu. Terbentuknya kawasan karst pada
bagian permukaan terlihat dari bentuknya yang berbukit dan berlembah terjal
sedangkan pada bagian bawah permukaan terjadi pelarutan menyebabkan
terbentuknya ruangan, lorong sungai bawah tanah di kenal dengan gua. Kawasan
karst dimanfaatkan untuk melestarikan fungsi hidrologi, proses geologi,
keberadaan flora dan fauna serta nilai-nilai sejarah dan budaya.
Geologi kawasan karst Indonesia umumnya berpuncak datar dan
memiliki punggungan berupa batu gamping yang memanjang. Kawasan karst
terjadi di kawasan batu gamping dan kawasan batuan yang mudah larut serta
mempunyai porositas sekunder atau memiliki kekar dan sesar intensif. Kawasan
karst Indonesia mencapai 20% dari total luas wilayah Indonesia yaitu sekitar
154.000 km2 dengan ketebalan lapisan beragam yang terbentang dari Sumatera
sampai Irian Jaya. Menurut Pemerintah Provinsi Sumatera Utara Badan Penelitian
dan Pengembangan (2011), cadangan batu gamping di Sumatera Utara sangat
banyak dan memiliki penyebaran yang begitu luas. Penyebaran batu gamping ada
di beberapa lokasi diantaranya di Kabupaten Karo, Tapanuli Tengah, Simalungun,
dan Langkat. Penyebaran batu gamping di Kabupaten Langkat sebagian sudah di
teliti ole Zahedi (2002), dimana dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa gua
di Kecamatan Bahorok merupakan gua batu gamping dengan kualitas kelas C
sedangkan di Kecamatan Kutambaru belum dilakukannya penelitian di sekitar gua
1
Kejaren. Letak geografis Kecamatan Kutambaru antara 03o13’48”–03o26’15” LU
serta 98o12’45”-98o21’29” BT. Sebelah timur berbatasan dengan Kecamatan
Salapian, sebelah barat dengan Kecamatan Sei Bingai, sebelah utara dengan
Kecamatan Kuala, dan sebelah selatan dengan Kabupaten Karo. Posisi Kabupaten
Karo dekat dengan kecamatan Kutambaru memiliki penyebaran bahan galian
berupa batu gamping, dolomit, dan marmer (Sukhyar, 2011).
Menurut Badan Penelitian dan Pengembangan Pemerintah Provinsi
Sumatera Utara (2011), batu gamping digunakan sebagai bahan baku pertanian
untuk penetralitas tanah yang memiliki konsentrasi tanah asam tinggi, bahan
agregat penimbun jalan untuk perbaikan sarana infrastruktur. Kondisi demikian
menyebabkan pemanfaatan dan konsumsi batu gamping tidak begitu besar. Perlu
dilakukan kajian sehinga konsumsi dan pemanfaatan batu gamping dapat
digunakan secara optimal dengan memperhatikan sifat fisik dan kimianya. Kajian
yang dilakukan dengan memperhatikan sifat fisik dapat digunakan metode
geofisika sedangkan sifat kimia dapat digunakan metode difraksi sinar-X.
Salah satu metode geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan
keberadaan batu gamping adalah metode geolistrik. Metode geolistrik adalah
salah satu metode dalam geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam
bumi. Pendeteksian di atas permukaan meliputi pengukuran medan potensial,
arus, dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat
penginjeksian arus kedalam bumi. Metode geolistrik yang terkenal diantaranya
adalah metode potensial diri (SP), arus telluric, magnetotelluric, elektromagnetik,
IP (Induced Polarization), dan resistivitas (tahanan jenis). Metode geolistrik
tahanan jenis sangat popular dan sering digunakan baik dalam survei geologi dan
eksplorasi. Menggunakan metode geolistrik, Nabeel dkk (2013) memperoleh
anomali batu gamping dengan rentang tahanan jenis antara 1027-8000 Ω m.
Penelitian yang sama dilakukan oleh Nadliroh dkk (2012), memperoleh rentang
tahanan jenis batu gamping setelah ditanam ke dalam tanah antara 9,3-591 Ω m
dan fosfat berkisar 5,3-255 Ω m. Penelitian Karunia dkk (2012) memperoleh
rentang tahanan jenis batu gamping pada sungai bawah tanah antara 69,2-1110
2
Ω m. Memiliki kecendrungan membentuk pola kontur lorong dan diduga sebagai
batuan penudung dalam strukur penyusun sungai bawah tanah.
Berbagai macam konfigurasi elektroda pada metode geolistrik salah satu
diantaranya yaitu, konfigurasi Schlumberger yang mampu mendeteksi adanya
nonhomogenitas lapisan batuan. Menggunakan konfigurasi Schlumberger, Herlin
dan Budiman (2012) memperoleh nilai tahanan jenis batu gamping pada lapisan
bidang gelincir berkisar 22068–134811 Ω m pada kedalaman lapisan sekitar ± 5,03
m dengan ketebalan sekitar ± 4,63 m.
Apabila sampel batuan telah diperoleh maka dilakukan uji analisa kimia
di laboratorium untuk menentukan kadar CaCO3 (Sanusi, 1984) . Analisa kimia
batu gamping dapat dilakukan dengan metode difraksi sinar-X. Difraksi sinar-X
(XRD) adalah suatu metode yang diperlukan untuk menganalisis mineralogi suatu
sampel batuan, sebab melalui metode XRD dapat mengidentifikasi jenis dan sifat
mineral tertentu dengan melihat pola difraksi mineral yang dihasilkan. Adler dan
Handoko (2007) dalam penelitiannya mengamati puncak intensitas maksimum
sampel yang mengandung mineral calcite dan dolomite diperoleh kandungan
mineral calcite pada sampel batu gamping A, B, dan C sekitar 81,17 %, 59,6 %
dan 82,5%.
Berdasarkan uraian di atas, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Aplikasi Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger untuk Menentukan
Keberadaan Batu Gamping di Daerah Kejaren Dusuin I Sulkam Kabupaten
Langkat”.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas dapat dirumuskan sejumlah masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimanakah aplikasi metode geolistrik konfigurasi Schlumberger untuk
menentukan keberadaaan batu gamping di daerah Kejaren?
2. Bagaimanakah komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping
di daerah Kejaren dengan menggunakan XRD ?
3
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang penulis batasi dalam penelitian yaitu:
1. Akuisisi data primer di lapangan menggunakan metode geolistrik
konfigurasi Schlumberger.
2. Pengolahan dan analisa data untuk interpretasi kuantitatif menggunakan
software Res2DinV dan Surfer 10.
3. Komposisi kandungan kimia yang diteliti di laboratorium dilakukan
dengan uji difraksi sinar-X (XRD) dengan sampel yang berasal dari
singkapan batu gamping di daerah Kejaren.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian adalah untuk:
1. Menentukan keberadaan batu gamping di daerah Kejaren menggunakan
metode geolistrik konfigurasi Schlumberger dan Surfer 10 yang
memanfaatkan sifat tahanan jenis.
2. Menentukan komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping di
daerah Kejaren dengan menggunakan XRD.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut :
1. Memberikan informasi kepada pemerintah setempat tentang penyebaran
batu gamping yang terdapat di daerah Kejaren
2. Sebagai tinjauan bagi para peneliti yang ingin melanjutkan penelitian
mengenai komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping yang
terdapat di daerah Kejaren.
4
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Keberadaan batu gamping di daerah Kejaren tersebar di groupline 1, groupline
2, groupline 3, dan groupline 4 dengan nilai tahanan jenis antara 500-38000
Ω m, 500-4000 Ω m, 500-380000, dan 500-20000 Ω m yang diinterpretasikan
pada lapisan warna hijau muda sampai ungu. Penyebaran batu gamping untuk
kedalaman 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m dan 30 m masing-masing sebesar 47
Ha, 39 Ha, 31 Ha, 27 Ha, 28,33 Ha , dan 31,33 Ha.
2. Pengujian sampel dari singkapan batu gamping di daerah Kejaren diperoleh
hasil kandungan CaCO3 di line T7 dan T6 dengan persen berat sebesar 74,38%
dan 100%, dimana kandungan utama mineral adalah calcite dengan Density
Bulk (B.D) sebesar 2,6770 gr/cm3 serta bentuk kristal hexagonal.
5.2. Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian
selanjutnya yaitu:
1. Hasil penelitian di kedalaman 25 dan 30 meter menunjukkan luasan batu
gamping sangat besar, maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan
memperpanjang lintasan berarti hasil yang diperoleh semakin dalam.
2. Perlu dilakukan penelitian berlanjut di daerah yang sama dengan metode
geolistrik tahanan jenis tiga dimensi (3D) agar data lebih akurat.
3. Melakukan uji batuan lain seperti uji mekanik untuk melihat kualitas batuan
tersebut sebagai bahan bangunan yang baik.
4. Melakukan uji thin slice untuk mengidentifikasi susunan mineral dari batu
gamping.
48
DAFTAR PUSTAKA
Abdurahman Oman, (2007), Ensiklopedia Bahan Galian Indonesia Seri
Batugamping, Warta Geologi, 2(3): 51-53
Adji Tjahyo Nugroho, dan Haryono Eko, (2004), Geomorfologi dan Hidrologi
Karst Bahan Ajar, Kelompok Studi Karst Fakultas Geografi UGM,
Yogyakarta
Adler John, dan Handoko Bagus Endar Bachtiar Nur, (2007), Pengukuran
Parameter Seismik dan Difraksi Sinar-X (XRD) pada Batuan Karbonat
Formasi Parigi, Proc. ITSains & Tek, 39A: 146-165
Badan Penelitian dan Pengembangan Pemerintah Provinsi Sumatera Utara (2011),
Studi Pemanfaatan Batugamping di Kabupaten Tapanuli Selatan,
Pemprov.Sumut, Medan
Endarto Danang, (2005), Pengantar Geologi Dasar, LPP UNS dan UPT Press,
Surakarta
Folk Robert L., (1980), Sedimentary Rocks, Hemphill Publishing Company
Austin, Texas
GEOVision Inc., (2010), Electrical Resistivity Method, http://www.geovision.com
/resistivity.php (diakses Desember 2013)
Herlin Helmi Septaria, dan Budiman Arif, (2012), Penentuan Bidang Gelinci
Gerakan Tanah dengan Aplikasi Geolistrik Metode Tahanan Jenis Dua
Dimensi Konfigurasi Wenner-Schlumberger, Jurnal Fisika Unand, 1(1):
23
Huggett Richard John, (2007), Fundamentals of Geomorphology, Routledge, New
York
Indriana Rina Dwi, dan Danusaputro Hernowo, (2006), Uji Nilai Tahanan Jenis
Polutan Air Laut dengan Metode Ohmik dan Geolistrik Tahanan Jenis
Skala Laboratorium, Berkala Fisika, 9(3): 145-149
Jogjakarta Makupella, (2009), Caving, http://makupella.wordpress.com/about
/caving/ (diakses Januari 2014)
49
Karunia Dimas Noer, Darsono, dan Darmanto, (2012), Identifikasi Pola Aliran
Sungai Bawah Tanah di Mudal, Paracimantoro dengan Metode Geolistrik,
Indonesian Journal Applied Physics, 2(2): 91
Lukito Dwijo, (2011), Geolistrik, http://dwijolukito.blogspot.com/p/geolistrik.
html (diakses Januari 2014)
Milsom John, (2003), Field Geophisics, John Wiley and Sons Ltd, Chichester
Muallifah Faqih, (2009), Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Resistivitas
Tanah, Jurnal Neutrino, 1(2): 179-197
Nabeel Faza, Warnana Dwa Desa, dan Bahri Ayi Syaeful, (2013), Analisa
Sebaran Fosfat dengan Mengggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi
Wenner-Schlumberger: Studi Kasus Saronggi, Madura, Jurnal Sains dan
Seni Pomits, 2(1): 2337-3520
Nadliroh Siti Ulien, Khumaedi, dan Supriyadi, (2012), Pemodelan Fisis Aplikasi
Metode Geolistrik untuk Identifikasi Fosfat dalam Batuan Gamping,
Indonesian Journal of Applied Physics, 2(2): 83
Oates Joseph A.H., (1998), Lime and Limestone, Chemistry and Technology,
Wiley-Vch, Weinheim
Pusat
Bahasa Kemdiknas, (2008), Kamus Besar Bahasa Indonesia,
http://bahasa.kemdiknas.go.id/kbbi/index.php (diakses Januari 2014)
Santoso Djoko, (2002), Pengantar Tehnik Geofisika, ITB, Bandung
Sanusi Bachrawi, (1984), Mengenal Hasil Tambang Indonesia, PT.Bina Aksara,
Jakarta
Sidabalok Alimuddin, dkk, (2010), Kabupaten Langkat dalam Angka 2010, BPS
Kabupaen Langkat, Langkat
Subterra Indonesia, (2011), Geologi Gua, http://www.subterra.or.id/2011/09/
geologi-gua.html# (diakses Februari 2010)
Sukhyar, (2011), Laporan Tahunan Badan Geologi 2011, Badan Geologi
Kementrian Energi Sumber Daya Mineral, Bandung
50
Syamsuddin, (2007), Penentuan Struktur Bawah Permukaan Bumi Dangkal
dengan Menggunakan Metode Geolitrik Tahanan Jenis 2D (Studi Kasus
Potensi Longsor di Panawangan, Ciamis), Institut Teknologi Bandung,
Bandung
Telford William Murray, (1990), Applied Geophysics Second Edition, Cambridge
University Press, New York
Turdjaja Djadja, Zulfikar, Karangan Corry, (2011), Eksplorasi Umum Dolomit di
Kabupaten Karo, Provinsi Sumatera Utara , Prosiding Hasil Kegiatan
Pusat Sumber Daya Geologi Tahun 2011, 1-8
Zahedi, (2002), Studi Karakteristik Dan Potensi Pengembangan Gua-Gua Karst
di Kecamatan Bahorok Kabupaten Langkat, Universitas Sumatera Utara,
Medan
51
SCHLUMBERGER UNTUK MENENTUKAN KEBERADAAN
BATU GAMPING DI DAERAH KEJAREN DUSUN I
SULKAM KABUPATEN LANGKAT
Oleh:
Rochayanti Nurma Roharta Simatupang
NIM 4103240028
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
v
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Yesus Kristus atas segala
rahmat dan berkat-Nya telah memberikan kesehatan dan hikmat serta
kebijaksanaan kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan
dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Judul yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ialah “Aplikasi Metode
Geolistrik Konfigurasi Schlumberger untuk Menentukan Keberadaan Batu
Gamping di Daerah Kejaren Dusun I Sulkam Kabupaten Langkat”.
Penulis ingin mengucapkan terima kasih atas terselesaikannya skripsi ini
kepada berbagai pihak yang telah membantu terutama kepada ibu Rita Juliani,
S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, bimbingan
dan nasehat keilmuan selama masa penelitian dan penulisan skripsi ini serta
kepada bapak Drs. Rappel Situmorang, M.Si, bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si,
dan bapak Muhammad Kadri, S.Si., M.Sc selaku dosen penguji I, II, dan III yang
telah banyak memberikan saran dan kritikan demi penyempurnaan skripsi ini.
Selain itu, penulis ucapkan terimakasih juga kepada bapak Drs. Rahmatsyah, M.Si
selaku Kepala Laboratorium Fisika FMIPA Unimed, bapak Prof. Drs. Motlan,
M.Sc., Ph.D selaku Dekann FMIPA Unimed, ibu Dr. Derlina, M.Si selaku ketua
jurusan FMIPA Unimed sekaligus dosen pembimbing akademik penulis, dan juga
seluruh dosen dan staf Bidang Kajian Fisika Bumi Unimed.
Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada bapak tercinta Ridwan
Siburian, ibunda tersayang Kamsia Sirait dan adikku Rosmawaty Simatupang,
Bernath Frederich Simatupang, dan Melinda Simatupang, Op. Aritonang di
Sunggal, dan seluruh keluarga besar SIMATUPANG di Batam serta sahabatku
Yenni Simamora dan Niwayan, yang memberangkatkan penulis dengan doa dan
memberikan kepercayaan penuh serta pesan moral sehingga mampu dan terus
berjuang dalam menyelesaikannya dengan baik.
Terimakasih juga kepada mereka yang namanya tidak bisa penulis sebut
satu-persatu yang telah membantu mensukseskan penelitian ini baik tenaga dan
pengorbanan dalam menjaga penulis pada saat penelitian berlangsung. Kepada
vi
teman-teman seperjuangan baik dari UNIMED diantaranya Adeline Silaban,
Hengki Sembiring, dan Sartika Simanjuntak (merupakan sahabat terbaik), Vicky
Panjaitan, Filemon Sagala, Sovian Sigiro, Syahputra Ops, dan bg Arman
Tumanggor , maupun dari USU diantaranya
Jay, Andico dan Istas penulis
ucapakan banyak terimakasih karena sudah saling menjaga. Akhir kata, penulis
berharap Allah berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah
membantu. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu.
Medan, 16 Juli 2014
Penulis
Rochayanti Simatupang
NIM. 4103240028
iv
APLIKASI METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI SCHLUMBERGER
UNTUK MENENTUKAN KEBERADAAN BATU GAMPING
DI DAERAH KEJAREN DUSUN I SULKAM
KABUPATEN LANGKAT
Rochayanti N R Simatupang (4103240028)
ABSTRAK
Daerah Kejaren dengan posisi koordinat 3047’51,5”-3048’27,3” LU dan
97048’8,05”-97048’30,7” BT merupakan daerah potensi batu gamping. Penelitian
bertujuan untuk menentukan keberadaan dan komposisi kandungan batu gamping
di daerah Kejaren.
Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik Automatic
Resistivity System (ARES) konfigurasi Schlumberger dengan mengukur nilai
tahanan jenis lapisan tanah di daerah Kejaren sebanyak delapan belas lintasan.
Pemodelan dan inversi data lapangan dilakukan dengan menggunakan software
Res2DinV dan Surfer 10. Pengujian untuk menganalisa kandungan batu gamping
diambil secara acak dari singkapan batu gamping pada dua lokasi titik penelitian
dilakukan dengan menggunakan X-Ray Diffractometer Shimadzu 6100 data
diinversikan ke software Match.
Hasil penelitian menunjukkan keberadaan batu gamping di daerah
Kejaren tersebar di groupline 1, groupline 2, groupline 3, dan groupline 4 dengan
nilai tahanan jenis antara 500-38000 Ω m, 500-4000 Ω m, 500-380000, dan 50020000 Ω m yang diinterpretasikan pada lapisan warna hijau muda sampai ungu.
Penyebaran batu gamping untuk kedalaman 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m dan 30
m masing-masing sebesar 47 Ha, 39 Ha, 31 Ha, 27 Ha, 28,33 Ha , dan 31,33 Ha.
Pengujian sampel dari singkapan batu gamping di lintasan T7 dan T6 daerah
Kejaren diperoleh hasil kandungan CaCO3 dengan persentase berat sebesar
74,38% dan 100%, dimana kandungan utama mineral adalah calcite dengan
Density Bulk (B.D) sebesar 2,6770 gr/cm3 serta bentuk kristal hexagonal.
Kata kunci : batu gamping, geolistrik, Res2DinV, Surfer 10, difraksi sinar-X
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nilai tahanan jenis dari berbagai tipe batuan
Halaman
19
Tabel 2.2. Nilai tahanan jenis air
19
Tabel 3.1. Tabel Spesifikasi Geolistrik
21
Tabel 3.2. Tabel data inversi
25
Tabel 4.1. Tiitk koordinat di tiap-tiap line daerah Kejaren
29
Tabel 4.2. Color scale dari nilai tahanan jenis dua dimensi di 18 line
31
Tabel 4.3. Nilai tahanan jenis batu gamping di daerah Kejaren
40
Tabel 4.4. Nilai tahanan jenis batuan dari setiap lapisan dengan
acuan titik Y
41
Tabel 4.5. Penyebaran batu gamping untuk setiap kedalaman
43
Tabel 4.6. Lokasi singkapan batu gamping daerah Kejaren
44
Tabel 4.7. Data hasil pengujian difraksi sinar-X pada line T7 dan
T6
45
Tabel 4.8. Tabel hasil uji XRD pada sampel T7
45
Tabel 4.9. Tabel hasil uji XRD pada sampel T6
46
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Data curah hujan dan banyaknya hari hujan serta
Vegetasi di Kecamatan Kutambaru Kabupaten Langkat
Lampiran 2.
Peta topografi daerah penelitian Kejaren Dusun I Sulkam
Kab. Langkat SUMUT
Halaman
52
57
Lampiran 3. Peta geologi daerah Kejaren Dusun I Sulkam Kabupaten
Langkat SUMUT
58
Lampiran 4.
Gambar penampang kontur tahanan jenis dua dimensi di
Daerah Kejaren
61
Lampiran 5.
Perhitungan manual untuk mencari nilai tahanan jenis
semu ( )
70
Lampiran 6.
Data excel dari hasil inversi Res2DinV di Line T6
71
Lampiran 7.
Result data difraksi sinar-X (XRD) dengan Software
Match di daerah Kejaren
77
Lampiran 8.
Laporan hasil penggridan Surfer 10
85
Lampiran 9.
Lokasi penelitian daerah Kejaren
89
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kawasan karst adalah suatu kawasan batu gamping dengan bentang alam
tiga dimensional yang terbentuk akibat proses pelarutan lapisan batuan dasar.
Proses pelarutan batugamping umunya diikuti oleh proses lainnya seperti
runtuhan (misalnya longsoran dan amblesan dipermukaan tanah), retakan, dan
transport dalam bentuk larutan melalui saluran bawah permukaan tanah. Bentang
kawasan karst dicirikan dengan adanya cekungan tertutup, drainase permukaan,
dan gua. Proses terbentuknya kawasan karst berlangsung selama jutaan tahun dan
hanya dijumpai pada daerah-daerah tertentu. Terbentuknya kawasan karst pada
bagian permukaan terlihat dari bentuknya yang berbukit dan berlembah terjal
sedangkan pada bagian bawah permukaan terjadi pelarutan menyebabkan
terbentuknya ruangan, lorong sungai bawah tanah di kenal dengan gua. Kawasan
karst dimanfaatkan untuk melestarikan fungsi hidrologi, proses geologi,
keberadaan flora dan fauna serta nilai-nilai sejarah dan budaya.
Geologi kawasan karst Indonesia umumnya berpuncak datar dan
memiliki punggungan berupa batu gamping yang memanjang. Kawasan karst
terjadi di kawasan batu gamping dan kawasan batuan yang mudah larut serta
mempunyai porositas sekunder atau memiliki kekar dan sesar intensif. Kawasan
karst Indonesia mencapai 20% dari total luas wilayah Indonesia yaitu sekitar
154.000 km2 dengan ketebalan lapisan beragam yang terbentang dari Sumatera
sampai Irian Jaya. Menurut Pemerintah Provinsi Sumatera Utara Badan Penelitian
dan Pengembangan (2011), cadangan batu gamping di Sumatera Utara sangat
banyak dan memiliki penyebaran yang begitu luas. Penyebaran batu gamping ada
di beberapa lokasi diantaranya di Kabupaten Karo, Tapanuli Tengah, Simalungun,
dan Langkat. Penyebaran batu gamping di Kabupaten Langkat sebagian sudah di
teliti ole Zahedi (2002), dimana dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa gua
di Kecamatan Bahorok merupakan gua batu gamping dengan kualitas kelas C
sedangkan di Kecamatan Kutambaru belum dilakukannya penelitian di sekitar gua
1
Kejaren. Letak geografis Kecamatan Kutambaru antara 03o13’48”–03o26’15” LU
serta 98o12’45”-98o21’29” BT. Sebelah timur berbatasan dengan Kecamatan
Salapian, sebelah barat dengan Kecamatan Sei Bingai, sebelah utara dengan
Kecamatan Kuala, dan sebelah selatan dengan Kabupaten Karo. Posisi Kabupaten
Karo dekat dengan kecamatan Kutambaru memiliki penyebaran bahan galian
berupa batu gamping, dolomit, dan marmer (Sukhyar, 2011).
Menurut Badan Penelitian dan Pengembangan Pemerintah Provinsi
Sumatera Utara (2011), batu gamping digunakan sebagai bahan baku pertanian
untuk penetralitas tanah yang memiliki konsentrasi tanah asam tinggi, bahan
agregat penimbun jalan untuk perbaikan sarana infrastruktur. Kondisi demikian
menyebabkan pemanfaatan dan konsumsi batu gamping tidak begitu besar. Perlu
dilakukan kajian sehinga konsumsi dan pemanfaatan batu gamping dapat
digunakan secara optimal dengan memperhatikan sifat fisik dan kimianya. Kajian
yang dilakukan dengan memperhatikan sifat fisik dapat digunakan metode
geofisika sedangkan sifat kimia dapat digunakan metode difraksi sinar-X.
Salah satu metode geofisika yang dapat digunakan untuk memperkirakan
keberadaan batu gamping adalah metode geolistrik. Metode geolistrik adalah
salah satu metode dalam geofisika yang mempelajari sifat aliran listrik di dalam
bumi. Pendeteksian di atas permukaan meliputi pengukuran medan potensial,
arus, dan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat
penginjeksian arus kedalam bumi. Metode geolistrik yang terkenal diantaranya
adalah metode potensial diri (SP), arus telluric, magnetotelluric, elektromagnetik,
IP (Induced Polarization), dan resistivitas (tahanan jenis). Metode geolistrik
tahanan jenis sangat popular dan sering digunakan baik dalam survei geologi dan
eksplorasi. Menggunakan metode geolistrik, Nabeel dkk (2013) memperoleh
anomali batu gamping dengan rentang tahanan jenis antara 1027-8000 Ω m.
Penelitian yang sama dilakukan oleh Nadliroh dkk (2012), memperoleh rentang
tahanan jenis batu gamping setelah ditanam ke dalam tanah antara 9,3-591 Ω m
dan fosfat berkisar 5,3-255 Ω m. Penelitian Karunia dkk (2012) memperoleh
rentang tahanan jenis batu gamping pada sungai bawah tanah antara 69,2-1110
2
Ω m. Memiliki kecendrungan membentuk pola kontur lorong dan diduga sebagai
batuan penudung dalam strukur penyusun sungai bawah tanah.
Berbagai macam konfigurasi elektroda pada metode geolistrik salah satu
diantaranya yaitu, konfigurasi Schlumberger yang mampu mendeteksi adanya
nonhomogenitas lapisan batuan. Menggunakan konfigurasi Schlumberger, Herlin
dan Budiman (2012) memperoleh nilai tahanan jenis batu gamping pada lapisan
bidang gelincir berkisar 22068–134811 Ω m pada kedalaman lapisan sekitar ± 5,03
m dengan ketebalan sekitar ± 4,63 m.
Apabila sampel batuan telah diperoleh maka dilakukan uji analisa kimia
di laboratorium untuk menentukan kadar CaCO3 (Sanusi, 1984) . Analisa kimia
batu gamping dapat dilakukan dengan metode difraksi sinar-X. Difraksi sinar-X
(XRD) adalah suatu metode yang diperlukan untuk menganalisis mineralogi suatu
sampel batuan, sebab melalui metode XRD dapat mengidentifikasi jenis dan sifat
mineral tertentu dengan melihat pola difraksi mineral yang dihasilkan. Adler dan
Handoko (2007) dalam penelitiannya mengamati puncak intensitas maksimum
sampel yang mengandung mineral calcite dan dolomite diperoleh kandungan
mineral calcite pada sampel batu gamping A, B, dan C sekitar 81,17 %, 59,6 %
dan 82,5%.
Berdasarkan uraian di atas, maka penulis melakukan penelitian dengan
judul “Aplikasi Metode Geolistrik Konfigurasi Schlumberger untuk Menentukan
Keberadaan Batu Gamping di Daerah Kejaren Dusuin I Sulkam Kabupaten
Langkat”.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas dapat dirumuskan sejumlah masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimanakah aplikasi metode geolistrik konfigurasi Schlumberger untuk
menentukan keberadaaan batu gamping di daerah Kejaren?
2. Bagaimanakah komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping
di daerah Kejaren dengan menggunakan XRD ?
3
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang penulis batasi dalam penelitian yaitu:
1. Akuisisi data primer di lapangan menggunakan metode geolistrik
konfigurasi Schlumberger.
2. Pengolahan dan analisa data untuk interpretasi kuantitatif menggunakan
software Res2DinV dan Surfer 10.
3. Komposisi kandungan kimia yang diteliti di laboratorium dilakukan
dengan uji difraksi sinar-X (XRD) dengan sampel yang berasal dari
singkapan batu gamping di daerah Kejaren.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian adalah untuk:
1. Menentukan keberadaan batu gamping di daerah Kejaren menggunakan
metode geolistrik konfigurasi Schlumberger dan Surfer 10 yang
memanfaatkan sifat tahanan jenis.
2. Menentukan komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping di
daerah Kejaren dengan menggunakan XRD.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian adalah sebagai berikut :
1. Memberikan informasi kepada pemerintah setempat tentang penyebaran
batu gamping yang terdapat di daerah Kejaren
2. Sebagai tinjauan bagi para peneliti yang ingin melanjutkan penelitian
mengenai komposisi kandungan kimia dari singkapan batu gamping yang
terdapat di daerah Kejaren.
4
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Keberadaan batu gamping di daerah Kejaren tersebar di groupline 1, groupline
2, groupline 3, dan groupline 4 dengan nilai tahanan jenis antara 500-38000
Ω m, 500-4000 Ω m, 500-380000, dan 500-20000 Ω m yang diinterpretasikan
pada lapisan warna hijau muda sampai ungu. Penyebaran batu gamping untuk
kedalaman 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m dan 30 m masing-masing sebesar 47
Ha, 39 Ha, 31 Ha, 27 Ha, 28,33 Ha , dan 31,33 Ha.
2. Pengujian sampel dari singkapan batu gamping di daerah Kejaren diperoleh
hasil kandungan CaCO3 di line T7 dan T6 dengan persen berat sebesar 74,38%
dan 100%, dimana kandungan utama mineral adalah calcite dengan Density
Bulk (B.D) sebesar 2,6770 gr/cm3 serta bentuk kristal hexagonal.
5.2. Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian
selanjutnya yaitu:
1. Hasil penelitian di kedalaman 25 dan 30 meter menunjukkan luasan batu
gamping sangat besar, maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan
memperpanjang lintasan berarti hasil yang diperoleh semakin dalam.
2. Perlu dilakukan penelitian berlanjut di daerah yang sama dengan metode
geolistrik tahanan jenis tiga dimensi (3D) agar data lebih akurat.
3. Melakukan uji batuan lain seperti uji mekanik untuk melihat kualitas batuan
tersebut sebagai bahan bangunan yang baik.
4. Melakukan uji thin slice untuk mengidentifikasi susunan mineral dari batu
gamping.
48
DAFTAR PUSTAKA
Abdurahman Oman, (2007), Ensiklopedia Bahan Galian Indonesia Seri
Batugamping, Warta Geologi, 2(3): 51-53
Adji Tjahyo Nugroho, dan Haryono Eko, (2004), Geomorfologi dan Hidrologi
Karst Bahan Ajar, Kelompok Studi Karst Fakultas Geografi UGM,
Yogyakarta
Adler John, dan Handoko Bagus Endar Bachtiar Nur, (2007), Pengukuran
Parameter Seismik dan Difraksi Sinar-X (XRD) pada Batuan Karbonat
Formasi Parigi, Proc. ITSains & Tek, 39A: 146-165
Badan Penelitian dan Pengembangan Pemerintah Provinsi Sumatera Utara (2011),
Studi Pemanfaatan Batugamping di Kabupaten Tapanuli Selatan,
Pemprov.Sumut, Medan
Endarto Danang, (2005), Pengantar Geologi Dasar, LPP UNS dan UPT Press,
Surakarta
Folk Robert L., (1980), Sedimentary Rocks, Hemphill Publishing Company
Austin, Texas
GEOVision Inc., (2010), Electrical Resistivity Method, http://www.geovision.com
/resistivity.php (diakses Desember 2013)
Herlin Helmi Septaria, dan Budiman Arif, (2012), Penentuan Bidang Gelinci
Gerakan Tanah dengan Aplikasi Geolistrik Metode Tahanan Jenis Dua
Dimensi Konfigurasi Wenner-Schlumberger, Jurnal Fisika Unand, 1(1):
23
Huggett Richard John, (2007), Fundamentals of Geomorphology, Routledge, New
York
Indriana Rina Dwi, dan Danusaputro Hernowo, (2006), Uji Nilai Tahanan Jenis
Polutan Air Laut dengan Metode Ohmik dan Geolistrik Tahanan Jenis
Skala Laboratorium, Berkala Fisika, 9(3): 145-149
Jogjakarta Makupella, (2009), Caving, http://makupella.wordpress.com/about
/caving/ (diakses Januari 2014)
49
Karunia Dimas Noer, Darsono, dan Darmanto, (2012), Identifikasi Pola Aliran
Sungai Bawah Tanah di Mudal, Paracimantoro dengan Metode Geolistrik,
Indonesian Journal Applied Physics, 2(2): 91
Lukito Dwijo, (2011), Geolistrik, http://dwijolukito.blogspot.com/p/geolistrik.
html (diakses Januari 2014)
Milsom John, (2003), Field Geophisics, John Wiley and Sons Ltd, Chichester
Muallifah Faqih, (2009), Perancangan dan Pembuatan Alat Ukur Resistivitas
Tanah, Jurnal Neutrino, 1(2): 179-197
Nabeel Faza, Warnana Dwa Desa, dan Bahri Ayi Syaeful, (2013), Analisa
Sebaran Fosfat dengan Mengggunakan Metode Geolistrik Konfigurasi
Wenner-Schlumberger: Studi Kasus Saronggi, Madura, Jurnal Sains dan
Seni Pomits, 2(1): 2337-3520
Nadliroh Siti Ulien, Khumaedi, dan Supriyadi, (2012), Pemodelan Fisis Aplikasi
Metode Geolistrik untuk Identifikasi Fosfat dalam Batuan Gamping,
Indonesian Journal of Applied Physics, 2(2): 83
Oates Joseph A.H., (1998), Lime and Limestone, Chemistry and Technology,
Wiley-Vch, Weinheim
Pusat
Bahasa Kemdiknas, (2008), Kamus Besar Bahasa Indonesia,
http://bahasa.kemdiknas.go.id/kbbi/index.php (diakses Januari 2014)
Santoso Djoko, (2002), Pengantar Tehnik Geofisika, ITB, Bandung
Sanusi Bachrawi, (1984), Mengenal Hasil Tambang Indonesia, PT.Bina Aksara,
Jakarta
Sidabalok Alimuddin, dkk, (2010), Kabupaten Langkat dalam Angka 2010, BPS
Kabupaen Langkat, Langkat
Subterra Indonesia, (2011), Geologi Gua, http://www.subterra.or.id/2011/09/
geologi-gua.html# (diakses Februari 2010)
Sukhyar, (2011), Laporan Tahunan Badan Geologi 2011, Badan Geologi
Kementrian Energi Sumber Daya Mineral, Bandung
50
Syamsuddin, (2007), Penentuan Struktur Bawah Permukaan Bumi Dangkal
dengan Menggunakan Metode Geolitrik Tahanan Jenis 2D (Studi Kasus
Potensi Longsor di Panawangan, Ciamis), Institut Teknologi Bandung,
Bandung
Telford William Murray, (1990), Applied Geophysics Second Edition, Cambridge
University Press, New York
Turdjaja Djadja, Zulfikar, Karangan Corry, (2011), Eksplorasi Umum Dolomit di
Kabupaten Karo, Provinsi Sumatera Utara , Prosiding Hasil Kegiatan
Pusat Sumber Daya Geologi Tahun 2011, 1-8
Zahedi, (2002), Studi Karakteristik Dan Potensi Pengembangan Gua-Gua Karst
di Kecamatan Bahorok Kabupaten Langkat, Universitas Sumatera Utara,
Medan
51