PENENTUAN STRUKTUR BATUAN BAWAH PERMUKAAN DAN UJI MEKANIK BATUAN DI PAMAH PAKU KUTAMBARU KABUPATEN LANGKAT.
PENENTUAN STRUKTUR BATUAN BAWAH PERMUKAAN DAN
UJI MEKANIK BATUAN DI DAERAH PAMAH PAKU
KUTAMBARU KABUPATEN LANGKAT
Oleh :
Hengki Sembiring
NIM 4103240011
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
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa di Surga dan Tuhan
Yesus Kristus putraNya yang kudus, atas segala rahmat dan berkatNya yang
memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi yang
berjudul “Penentuan Struktur Batuan Bawah Permukaan dan Uji Mekanik Batuan di
Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat” dapat diselesaikan dengan baik sesuai
dengan waktu yang direncanakan.
Selama proses penyusunan berlangsung, penulis memperoleh banyak ilmu
dan pelajaran serta motivasi yang baik untuk menyelesaikan skripsi ini. Dalam
kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak
yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, antara lain Ibu Rita Juliani S.Si.,
M.Si. selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang selalu meluangkan waktu, pikiran dan
tenaganya untuk membimbing penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Serta kepada
ketiga Dosen Penguji, Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D, Bapak Drs. Rappel
Situmorang, M.Si serta Bapak Drs. Juniar Hutahaen, M.Si yang telah banyak
memberikan kritik, masukan dan saran yang membangun untuk kesempurnaan skripsi
ini dan kepada bapak Drs. Makmur Sirait, M.Si sebagai Dosen Pembimbing
Akademik yang telah membimbing penulis selama masa perkuliahan di Fisika
Unimed. Penghargaan diberikan kepada kedua orangtua penulis, Bapak Idaman
Sembiring dan Mama Netty Wani Saragih yang telah selalu memberikan dukungan
baik secara moril dan materil kepada penulis untuk kelancaran dan kesempurnaan
skripsi ini dan kepada adik- adik, Ivo Zoel Sembiring, Arie Sembiring, Rizaldo
Sembiring. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman teman
seperjuangan anak-anak Fisika Nondik “KECE” 2010 terkhusus untuk Adeline,
Rochayanti, Sartika, Swarningsih, Filemon, Sovian, Syahputra, Vicky, Affan, Julizar,
Marusaha, Biduan, Robert dan teman-teman satu kelas yang tidak dapat tersebutkan
satu persatu. Kalianlah yang selalu memberikan hari – hari menjadi menyenangkan
baik di dalam kampus maupun di luar kampus. Ucapakan terima kasih juga diberikan
v
kepada Tulang Suhunan Saragih, ST yang telah membantu penulis di lapangan untuk
pengambilan titik pengukuran dan pembahasan skripsi juga hal-hal yang penting
dalam kelengkapan skripsi, juga kepada bg Arman, bg Hendra, bg Jay, bg Istas, bg
Andico, Papa Adi Surbakti, Papa Jacky, Mama Pati, Papa Wien, bg Rukun, bg Wandi
yang telah membantu penulis mendapatkan data di lapangan. Tak lupa juga untuk
bang Eno yang telah membantu membentuk batu untuk dapat diuji serta bang
Rahmadsyah Rangkuti yang telah membantu menguji sampel batuan di laboratorium
Beton Teknik Sipil USU. Penulis juga mengucapkan terimaksih kepada teman-teman
GKPS PAS, Trianita, Ristiani, Felino, Teguh, Manda, Jhon, kak Siska, kak Vita, Kak
Yuni bang Waldes Mumun dan Seluruh Pengurus dan Guru Sekolah Minggu serta
adik kesayangan Isrin Evawanti Nadeak yang selalu membawakan doanya untuk
kelancaran skripsi ini.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan di dalam penulisan isi
skripsi ini dan semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan.
Medan, 27 Juni 2014
Penulis,
Hengki Sembiring
NIM. 4103240011
iii
PENENTUAN STRUKTUR BATUAN BAWAH PERMUKAAN DAN UJI
MEKANIK BATUAN DI DAERAH PAMAH PAKU KUTAMBARU
KABUPATEN LANGKAT
Hengki Sembiring (4103240011)
ABSTRAK
Kutambaru memiliki kondisi topografi yang berbukit-bukit dan memiliki
potensi alam berupa batu gamping. Penelitian bertujuan untuk mengetahui
struktur dan penyebaran batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai resistivitas
dan kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan pengujian mekanik
yang terdapat di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
Penentuan struktur batuan bawah permukaan dilakukan dengan
menggunakan alat geolistrik ARES (Automatatic Resistivity System) dengan
metode Schlumberger sebanyak delapan belas lintasan dan panjang lintasannya
155 meter. Nilai resistivitas bawah permukaan tersebut diolah menggunakan
software Res2Dinv sehingga didapatkan penampang dua dimensi. Analisa lintasan
diolah dengan menggunakan software Surfer8 untuk mengetahui estimasi
penyebaran batu gamping hingga kedalaman 28 meter. Kualitas batu gamping
sebagai bahan bangunan diperoleh dengan melakukan pengujian kuat tekan untuk
mendapatkan nilai kuat tekanannya dengan alat Compression Mechine dan
pengujian abrasi untuk mendapatkan nilai keausannya dengan alat Los Angeles.
Hasil penelitian geolistrik yang diperoleh menunjukkan bahwa banyak
terdapat batu gamping terkhusus di kedalaman 15 meter hingga 28 meter dengan
nilai resistivitas 500 Ωm hingga 10000 Ωm. Dari permukaan hingga kedalaman
10 meter didominasi oleh batu tufa dengan nilai resistivitas antara 100 Ωm hingga
500 Ωm. Hasil pengujian kuat tekan nilai rata-rata batu gamping sebesar 683
kg/cm2 dan 671 kg/cm2. Persentase keausannya 24,14% dan 27,4% yang menurut
SII 03-6861 sangat baik untuk bahan pondasi bangunan ringan, tonggak dan batu
tepi jalan, penutup lantai atau trotoar hingga batu hias
Kata Kunci : Kutambaru, Batu gamping, Geolistrik, Uji mekanik
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Batasan Masalah
1.3. Rumusan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1
1
3
4
4
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Bumi
2.2. Batuan
2.2.1. Jenis Batuan dan Proses Pembentukannya
2.2.1.1 Batuan Beku
2.2.1.1.Batuan Sedimen
2.2.1.2.Batuan Metamorf
2.3. Resistivitas Batuan
2.4. Sifat Kelistrikan Batuan
2.4.1. Konduksi Elektronik
2.4.2. Konduksi Elektrolitik
2.4.3. Konduksi Dielektrik
2.5. Mekanika Batuan
2.5.1. Prinsip Dasar Mekanika Batuan
2.6. Geolistrik
2.6.1. Metode Geolistrik
2.6.1.1.Metode Geolistrik Tahanan Jenis
5
5
6
6
7
8
13
13
15
15
16
16
17
17
20
20
22
vi
vii
2.6.1.2.Metode Hambatan Jenis
2.7. Uji Kuat Tekan Uniaksial (UCS)
2.7.1. Kuat Tekan Batuan
2.7.2. Modulus Young
2.8. Uji Kuat Aus
23
27
28
28
29
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat -Alat Penelitian
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Prosedur Geolistrik
3.3.2. Prosedur Compression Mechine
3.3.3. Prosedur Mesin Los Angeles
3.4. Diagram Alir Penelitian
3.5. Teknik Pengolahan Data
3.5.1. Pengolahan Data Geolistrik
3.5.2. Pengolahan Data Uji Mekanik
3.6. Teknik Analisis Data dan Interpretasi Data
30
30
31
32
32
32
33
34
35
35
35
36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Deskripsi Data
4.1.2. Pengolahan Data
4.2. Pembahasan
4.2.1. Hasil Analisis dan Interpretasi Data
4.2.2. Analisa Lintasan
4.2.3. Kuat Tekan Batu Gamping
4.2.4. Ketahanan Aus Batu Gamping
4.2.5. Analisa Pengujian Batu Gamping
37
37
37
39
40
40
47
56
58
59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
61
61
62
DAFTAR PUSTAKA
63
vii
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Penamaan Batuan Sedimen Klastik Berdasarkan Ukuran Butir 10
Tabel 2.2. Klasifikasi Batuan Sedimen Klastik
11
Tabel 2.3. Klasifikasi Batuan Non-Klastik
11
Tabel 2.4. Klasifikasi Batu Gamping
12
Tabel 2.5. Nilai Resistivitas Batuan
14
Tabel 2.6. Nilai Resistivitas batu secara umum
14
Tabel 2.7. Kuat Tekan, Berat Volume, Penyerapan air dan tahan aus
beberapa batuan alam
21
Tabel 2.8. Syarat Batu Alam untuk bahan bangunan menurut SII 0378-80 22
Tabel 3.1. Alat di Lapangan
31
Tabel 3.2. Alat Uji Kuat Tekan
31
Tabel 3.3. Alat Uji Abrasi
31
Tabel 3.4. Spesifikasi Geolistrik
31
Tabel 4.1. Hasil Penggridan Daerah Pengukuran Menggunakan GPS
37
Tabel 4.2. Estimasi Cadangan Batu Gamping
54
Tabel 4.3. Kuat Tekan Batu Gamping di Kutambaru Kabupaten Langkat
dengan Benda Uji Berbentuk Kubus
57
Tabel 4.3. Pengujian Ketahanan Aus Batu Gamping I
58
Tabel 4.4. Pengujian Ketahanan Aus Batu Gamping II
59
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Lapisan Bumi
5
Gambar 2.2. Siklus Batuan
7
Gambar 2.3. Resistivitas pada Silinder Konduktor
15
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Metode Resistivitas
22
Gambar 2.5. Perbandingan susunan elektroda dan pola data pseudosection
pada Wenner dan Schlumberger
24
Gambar 2.6. Skema Konfigurasi Schlumberger
24
Gambar 2.7. Susunan Elektroda untuk Dua Dimensi
26
Gambar 2.8. Teknik Akuisisi Lateral Mapping
26
Gambar 2.9. Teknik Akuisisi Vertical Sounding
27
Gambar 3.1. Peta Topografi Penelitian
30
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian
34
Gambar 4.1. Bentuk Morfologi Daerah Penelitian
38
Gambar 4.2. Kontur Daerah Penelitian Menggunakan Surfer8
38
Gambar 4.3. Penampang Dua Dimensi Line1
41
Gambar 4.4. Penampang Dua Dimensi Line2
42
Gambar 4.5. Penampang Dua Dimensi Line3
44
Gambar 4.6. Penampang Dua Dimensi Line4
46
Gambar 4.7. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 5 meter dengan
Surfer8
47
Gambar 4.8. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 10 meter dengan
Surfer8
48
Gambar 4.9. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 15 meter dengan
Surfer8
49
Gambar 4.10. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 20 meter dengan
Surfer8
50
ix
Gambar 4.11. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 25 meter dengan
Surfer8
51
Gambar 4.12. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 28 meter dengan
Surfer8
Gambar 4.13. Hasil Kontur Kedalaman 5 meter hingga 28 meter
52
53
Gambar 4.16. Dugaan Aliran Air Sungai Bawah Tanah Secara Horizontal
dan Vertikal
55
Gambar 4.17. Estimasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah
56
Gambar 4.18. Grafik Kuat Tekan Batu Gamping
57
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Peta Geologi Lokasi Penelitian
66
Lampiran 2. Tabel Data Lintasan
67
Lampiran 3. Gambar Tiga Kontur Resistivitas Pada Penampang
Kedalaman Semu
79
Lampiran 4. Tabel Keterangan Keadaan Daerah Penelitian di Setiap
Lintasan
81
Lampiran 5. Laporan hasil penggridan data surfer8
82
Lampiran 6. Perhitungan Volume
87
Lampiran 7. Alat yang digunakan saat penelitian
88
Lampiran 8. Dokumentasi Penelitian
90
Lampiran 9. Pengujian Kuat Tekan
93
Lampiran 10. Pengujian kuat aus
95
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki hasil alam yang melimpah di bawah permukaan bumi
berupa emas, perak, tembaga dan batuan. Batuan merupakan benda alam
penyusun utama bumi dan kumpulan dari satu atau lebih mineral, bahan organik
serta bahan-bahan vulkanik yang banyak dibutuhkan dan digunakan untuk
kehidupan manusia. Batuan terbentuk dari kumpulan magma yang membeku di
permukaan bumi dan berakhir menjadi berbagai jenis batuan diantaranya batuan
sedimen.
Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari akumulasi material
hasil perombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktivitas kimia
maupun organisme yang diendapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi yang
mengalami sedimentasi. Batuan sedimen memiliki komposisi mineral-mineral
antara lain kwarsa, feldsfar, mika, dolomit, kalsit, dan mineral lempung. Batuan
sedimen berjumlah 5% dari seluruh batuan-batuan yang terdapat di kerak bumi
yang terdiri dari batu lempung 15%, batu pasir 5% dan batu gamping kira-kira
80%. (Endarto, 2005)
Batu gamping merupakan golongan batuan sedimen yang berasal dari sisasisa organisme laut seperti kerang, siput laut, dan koral yang sudah mati. Batu
gamping terjadi secara organik, secara mekanik, atau secara kimia. Sebagian besar
batu gamping di alam terjadi secara organik yang merupakan pengendapan
cangkang atau rumah kerang dan siput, foraminifera atau ganggang yang berasal
dari kerangka binatang koral. Batu gamping yang terjadi secara mekanik memiliki
bahan yang tidak jauh berbeda dengan jenis batu gamping yang terjadi secara
organik. Perbedaan antara batu gamping yang terjadi secara mekanik dan batu
gamping secara organik adalah terjadinya perombakan dari bahan batu gamping
tersebut yang kemudian terbawa oleh arus dan biasanya diendapkan tidak jauh
dari tempat semula. Batu gamping yang terjadi secara kimia adalah jenis batu
gamping yang terjadi dalam kondisi iklim dan suasana lingkungan tertentu dalam
1
air laut ataupun air tawar. Batu gamping bersifat porous dan dipengaruhi zat
pengotor di dalam batuan, sehingga memiliki warna yang bervariasi. Batu
gamping
dengan
pengotornya
lempung,
maka
batu
gamping
tersebut
diklasifikasikan sebagai batu gamping lempungan, dan batu gamping dengan
pengotornya pasir diklasifikasikan sebagai batu gamping pasiran. Persentase unsur
pengotor berpengaruh terhadap warna batu gamping tersebut yaitu mulai dari
warna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, coklat, hingga hitam. Warna
kemerah-merahan disebabkan oleh adanya unsur mangan dan warna kehitamhitaman disebabkan oleh adanya unsur organik.
Batu gamping merupakan salah satu mineral industri yang digunakan oleh
sektor industri dan pertanian, bangunan, penstabil jalan raya, pengapuran,
pertanian, bahan keramik, industri kaca, industri semen, pembuatan karbit, untuk
peleburan dan pemurnian baja, untuk bahan pemutih dalam industri kertas
pulp dan karet. Kebutuhan batu gamping sebagai bahan bangunan pada saat
sekarang cukup banyak sehingga bahan galian batu gamping sangat baik
dikembangkan. Batu gamping yang akan digunakan sebagai bahan bangunan,
kualitas batu gamping harus memenuhi syarat tertentu yang telah diatur dalam SII
0378-80. Pengujian fisik dan mekanik batu gamping dapat memberikan gambaran
pemanfaatan bahan galian tersebut. Pengujian batu gamping telah dilakukan oleh
Raihan (2012) dengan melakukan uji mekanik. Analisis yang didapat bahwa batu
gamping yang diteliti memenuhi syarat mutu baku batu alam SII 0378-80 sebagai
bangunan seperti pondasi, batu tepi jalan dan batu hias atau batu tempel.
Batu gamping tersebar hampir di setiap pulau di seluruh Indonesia.
Hampir semua daerah yang memiliki batu gamping memiliki bentangan alam
kars. Daerah yang memiliki batu gamping tidak semua berkembang dengan baik
menjadi bentangan kars dan bentangan alam kars di setiap daerah memiliki
bentukan yang khas. Sumatera Utara memiliki penyebaran batu gamping yang
umumnya terletak pada kawasan hutan lindung, hutan produksi dan hutan
konservasi seperti yang terletak dikawasan hutan lindung daerah Kabupaten
Langkat di Taman Nasional Gunung Lauser (TNGL). Mengidentifikasi jenis
sumber daya mineral seperti batuan pada bawah permukaan dapat digunakan
2
metode geofisika. Metoda geofisika yang digunakan dalam penyelidikan
penyebaran batu gamping salah satunya adalah metode geolistrik. (Pohan, 2009)
Metode geolistrik bertujuan untuk memperkirakan formasi batuan bawah
permukaan terutama kemampuannya untuk menghantarkan atau menghambat
listrik (konduktivitas atau resistivitas) dengan cara mengalirkan sumber ke suatu
beban listrik sehingga besarnya resistansi dapat diperkirakan berdasarkan
besarnya potensial sumber dan besarnya arus yang mengalir. Metode geolistrik
dapat digunakan untuk mengetahui struktur bawah permukaan berdasarkan variasi
resistivitas batuan. Metode geolistrik digunakan Nadliroh (2012) dalam
menyelidiki penyebaran batu gamping yang nilai resistivitasnya diperoleh
591Ωm.
Pendeteksian
batu
gamping
menggunakan
metode
geolistrik
mendapatkan hasil nilai resistivitas yang berbeda oleh Herlin dan Budiman (2012)
sebesar 22794Ωm - 134811Ωm. Nabeel dkk (2013) mendapatkan nilai resistivitas
batu gamping sebesar 1027Ωm – 8000 Ωm dengan menggunakan metode
geolistrik konfigurasi Schlumberger.
Metode geolistrik resistivitas dapat menentukan resistivitas batuan bawah
permukaan bumi. Sehingga peneliti memilih judul : Penentuan Struktur Batuan
Bawah Permukaan dan Uji Mekanik Batuan di Daerah Pamah Paku
Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalahnya yaitu :
1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik untuk
mengetahui struktur batuan di bawah permukaan pada daerah Pamah Paku
Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Konfigurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi
Schlumberger.
3. Data diperoleh berupa data resistivitas dari penyebaran batuan di bawah
permukaan daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
4. Kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan diuji dengan pengujian
mekanik .
3
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah maka masalah dirumuskan
sebagai berikut:
1. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai
resistivitasnya di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Bagaimana penyebaran batuan bawah permukaan berdasarkan hasil inversi
dua dimensi dengan software Res2Dinv di daerah Pamah Paku Kutambaru
Kabupaten Langkat.
3. Bagaimanan kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan uji
mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui struktur batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai
resistivitasnya di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Mengetahui penyebaran batuan berdasarkan nilai resistivitas batuan yang
terdapat di bawah permukaan berdasarkan hasil invers dua dimensi dengan
software Res2Dinv daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
3. Mengetahui kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan uji
mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Sebagai informasi untuk mengetahui struktur bawah permukaan di daerah
Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Sebagai informasi untuk mengetahui kualitas batu gamping sebagai bahan
bangunan dengan pengujian mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru
Kabupaten Langkat.
3. Salah satu bahan pertimbangan untuk penelitian lebih lanjut mengenai
struktur bawah permukaan dan teknik pengujian mekanik pada batuan.
4
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Struktur batuan bawah permukaan di daerah Pamah Paku memiliki nilai
resistivitas antara 1,92 Ωm hingga 15954 Ωm. Nilai resistivitas tinggi diduga
sebagai batu gamping sedangkan keterdapatan anomali rendah pada daerah
tersebut diduga sebagai sebaran air tanah yang dapat ditemukan pada
kedalaman 6 meter hingga 28 meter di jarak yang berbeda-beda dan pola
sebaran air bawah permukaan tersebut umumnya dari Selatan ke Utara
2. Penyebaran batuan bawah permukaan untuk daerah Pamah Paku didominasi
oleh batuan tufa sedangkan untuk batu gamping terdapat di kedalaman 15
meter hingga 28 meter dengan besar cadangannya berkisar 48.654.000 m3 juta
ton
3. Kualitas batu gamping yang diperoleh dengan uji mekanik dari 5 jenis batuan
dan dua macam dimensi batuan yang dibentuk mempunyai nilai kuat tekan
rata-rata 683 Kg/cm2 dan 671 Kg/cm2 yang menurut kuatnya bermanfaat
untuk penutup lantai atau trotoar dan untuk pondasi bangunan yang ringan,
sedangkan uji abrasi dua batuan didapatkan tahan ausnya sebesar 24,14 % dan
27,40 % yang menurut standar batu alam sebagai bangunan merupakan batuan
yang sangat baik untuk bahan bangunan yang ringan hingga sedang.
61
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya
yaitu:
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan
data, sehingga penyebaran batu gamping dapat terlihat baik di permukaan
maupun di bawah permukaan.
2. Melakukan uji mekanik pada batu gamping tersebut dengan uji yang lain
seperti uji Modulus of Rupture, uji serapan air, uji kuat lekat batu untuk
melihat kualiatas batuan tersebut sebagai bahan bangunan yang baik.
3. Melakukan uji batuan yang lain seperti uji XRD maupun thin slice untuk
mengetahui kandungan apa yang terdapat pada batu gamping tersebut
sehingga lebih terlihat kegunaan batu gamping tersebut lebih maksimal.
62
DAFTAR PUSTAKA
Alwin, (2011), Studi Pemanfaatan Batu Gamping di Tapanuli Selatan, Badan
Penelitian dan Pengembangan, Pemerintah Provinsi Sumatera Utara.
Boggs Sam, (2009), Petrology Of Sedimentary Rocks, Cambridge University
Press, USA.
BSN, (2008), Cara Uji Kuat Tekan Batu Uniaksial, Badan Penelitian dan
Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum. Indonesia
Endarto Danang, (2005), Pengantar Geologi Dasar, Cetakan 2, LPP UNS dan
UPT Press, Surakarta.
Folk Robert, (1974), Petrology Of Sedimentary Rocks, Hemhill Publishing
Company, Texas.
Hamblin, W. K., Howard, D. J., (1980), Physical Geology, Brigham Young
University, Utah.
Herlin Helmi, Budiman Arif, (2012), Penentuan Bidang Gelincir Gerakan Tanah
dengan Aplikasi Geolistrik Metode Tahanan Jenis Dua Dimensi
Konfigurasi Wenner-Schlumberger, Jurnal Fisika Unand Vol. 1 No. 1. :
19-24.
Karunia Dimas Noer, Darsono, Darmanto, (2012), Identifikasi Pola Aliran Sungai
Bawah Tanah di Mudal, Pracimantoro Dengan Metode Geolistrik,
Indonesian Journal of Applied Physics (2012) Vol.2 No.2.
Levin Harold, (1982), The Earth Through Time Second Edition, Washington
University, New York.
Loke,M.H., (2001), Tutorial 2D and 3D Electrical Imaging Surveys, European
Section, EM1, Europe.
Milsom John Reynolds, (2003), An Introduction to Applied and Environmental
Geophysics,Wiley, England.
Nabeel Faza Warnana, Dwa Desa Bahri, Ayi Syaeful, (2013), Analisa Sebaran
Fosfat dengan menggunakan Metode Konfigurasi Wenner-Schlumberger :
Studi Kasus Saronggi, Madura, Jurnal Sains dan Semi Pomits Vol. 2 No.
1. : 2337-3520.
63
Nadliroh Siti Ulien, Khumaedi, Supriyadi, (2012), Pemodelan Fisis Aplikasi
Metode Geolistrik untuk Identifikasi Fosfat dalam Batuan Gamping,
Indonesia Journal of Apllied Physics Vol. 2 No. 2 : 83-90.
Noor Djauhari, (2008), Geologi untuk Perencanaan, Erlangga, Jakara.
Parhusip Junita, (2011), Analisis Tahanan Jenis Batuan dan Mineral di Bawah
Permukaan dengan Menggunakan Geolistrik di Daerah Panas Bumi Desa
Penen Kecamatan Sibiru-biru Kabupaten Deli Serdang, Skripsi FMIPA
Unimed, Medan.
Pettijhon Potter, (1964), Sedimentary Rocks, 1964, Cambridge University Press,
USA.
Pohan Maulana. (2009), Laporan Akhir Kajian Potensi Sumberdaya Mineral di
Kawasan Hutan Lindung di Sumatera Utara, Badan Penelitian dan
Pengembangan, Sumatera Utara.
Prager, J. Ellen, (2006), Furious Earth (Bumi Murka), Pakar Raya, Bandung.
Raihan, dkk., (2012), Mechanical Analysis Of Limestone In Jaya, Lhong and
Lhoknga, Journal of Aceh Physics Society, SS, Vol.1 pp. 7-8, Aceh.
Rizalmi Nelvira, Akmam dan Mahrizal, (2013), Estimasi Kedalaman Batuan
Dasar Berdasarkan Nilai Tahanan Jenis Menggunakan Metode Geolistrik
Konfigurasi Schlumberger di Universitas Negeri Padang Kampus Air
Tawar, Pilar of Physics, Vol 1, April 2013, Sumatera Barat.
Santi Deni, (2013), Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas
Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity Di Daerah Gunung SibualBuali Sipirok Tapanuli Selatan., Skripsi FMIPA Unimed, Medan.
Santoso Djoko, (2002), Pengantar Teknik Geofisika, ITB, Bandung.
Sarah Hasma, Fadhli Syamsudin, Lono Satrio, (2012), Mechanical Analysis of
Serpentineite Rock in Indrapura, Tangse and Beutong, Journal of The
Aceh Physical Society,SS, Vol 1, No.1.
Selamat, (2010), Tugas Bahan Bangunan (Batu Alam Sebagai Bahan Bangunan),
Fakultas Teknik UNP, Padang.
SNI 03-7880, (2012), Standart Batu Alam untuk bahan bangunan.
64
Telfrod, Geldart, Sheriff, (2004), Apllied Geophysics Second Edition, Cambridge
University Press, New York.
Wadiyana, (2009), Kajian Karateristik Batu Alam Lokal Kabupaten Gunungkidul
Sebagai Alternatif pengganti Bata Merah Pejal untuk Pembangunan dan
Rehabilitasi Rumah Sederhana, Thesis Magister Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret, Surakarta.
Widana I Nyoman Negara, Suwarsa Putra Tjokorde Gede, (2010), The Potentially
of Nusa Penida Rock Limestone Used As Aggregate On Asphalt Pavement
Mixed (Potensi Batu Kapur Nusa Penida Sebagai Agregat Perkerasan
Jalan), Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol 14 No.1.
65
UJI MEKANIK BATUAN DI DAERAH PAMAH PAKU
KUTAMBARU KABUPATEN LANGKAT
Oleh :
Hengki Sembiring
NIM 4103240011
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
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa di Surga dan Tuhan
Yesus Kristus putraNya yang kudus, atas segala rahmat dan berkatNya yang
memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi yang
berjudul “Penentuan Struktur Batuan Bawah Permukaan dan Uji Mekanik Batuan di
Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat” dapat diselesaikan dengan baik sesuai
dengan waktu yang direncanakan.
Selama proses penyusunan berlangsung, penulis memperoleh banyak ilmu
dan pelajaran serta motivasi yang baik untuk menyelesaikan skripsi ini. Dalam
kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak
yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, antara lain Ibu Rita Juliani S.Si.,
M.Si. selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang selalu meluangkan waktu, pikiran dan
tenaganya untuk membimbing penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Serta kepada
ketiga Dosen Penguji, Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D, Bapak Drs. Rappel
Situmorang, M.Si serta Bapak Drs. Juniar Hutahaen, M.Si yang telah banyak
memberikan kritik, masukan dan saran yang membangun untuk kesempurnaan skripsi
ini dan kepada bapak Drs. Makmur Sirait, M.Si sebagai Dosen Pembimbing
Akademik yang telah membimbing penulis selama masa perkuliahan di Fisika
Unimed. Penghargaan diberikan kepada kedua orangtua penulis, Bapak Idaman
Sembiring dan Mama Netty Wani Saragih yang telah selalu memberikan dukungan
baik secara moril dan materil kepada penulis untuk kelancaran dan kesempurnaan
skripsi ini dan kepada adik- adik, Ivo Zoel Sembiring, Arie Sembiring, Rizaldo
Sembiring. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman teman
seperjuangan anak-anak Fisika Nondik “KECE” 2010 terkhusus untuk Adeline,
Rochayanti, Sartika, Swarningsih, Filemon, Sovian, Syahputra, Vicky, Affan, Julizar,
Marusaha, Biduan, Robert dan teman-teman satu kelas yang tidak dapat tersebutkan
satu persatu. Kalianlah yang selalu memberikan hari – hari menjadi menyenangkan
baik di dalam kampus maupun di luar kampus. Ucapakan terima kasih juga diberikan
v
kepada Tulang Suhunan Saragih, ST yang telah membantu penulis di lapangan untuk
pengambilan titik pengukuran dan pembahasan skripsi juga hal-hal yang penting
dalam kelengkapan skripsi, juga kepada bg Arman, bg Hendra, bg Jay, bg Istas, bg
Andico, Papa Adi Surbakti, Papa Jacky, Mama Pati, Papa Wien, bg Rukun, bg Wandi
yang telah membantu penulis mendapatkan data di lapangan. Tak lupa juga untuk
bang Eno yang telah membantu membentuk batu untuk dapat diuji serta bang
Rahmadsyah Rangkuti yang telah membantu menguji sampel batuan di laboratorium
Beton Teknik Sipil USU. Penulis juga mengucapkan terimaksih kepada teman-teman
GKPS PAS, Trianita, Ristiani, Felino, Teguh, Manda, Jhon, kak Siska, kak Vita, Kak
Yuni bang Waldes Mumun dan Seluruh Pengurus dan Guru Sekolah Minggu serta
adik kesayangan Isrin Evawanti Nadeak yang selalu membawakan doanya untuk
kelancaran skripsi ini.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan di dalam penulisan isi
skripsi ini dan semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan.
Medan, 27 Juni 2014
Penulis,
Hengki Sembiring
NIM. 4103240011
iii
PENENTUAN STRUKTUR BATUAN BAWAH PERMUKAAN DAN UJI
MEKANIK BATUAN DI DAERAH PAMAH PAKU KUTAMBARU
KABUPATEN LANGKAT
Hengki Sembiring (4103240011)
ABSTRAK
Kutambaru memiliki kondisi topografi yang berbukit-bukit dan memiliki
potensi alam berupa batu gamping. Penelitian bertujuan untuk mengetahui
struktur dan penyebaran batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai resistivitas
dan kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan pengujian mekanik
yang terdapat di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
Penentuan struktur batuan bawah permukaan dilakukan dengan
menggunakan alat geolistrik ARES (Automatatic Resistivity System) dengan
metode Schlumberger sebanyak delapan belas lintasan dan panjang lintasannya
155 meter. Nilai resistivitas bawah permukaan tersebut diolah menggunakan
software Res2Dinv sehingga didapatkan penampang dua dimensi. Analisa lintasan
diolah dengan menggunakan software Surfer8 untuk mengetahui estimasi
penyebaran batu gamping hingga kedalaman 28 meter. Kualitas batu gamping
sebagai bahan bangunan diperoleh dengan melakukan pengujian kuat tekan untuk
mendapatkan nilai kuat tekanannya dengan alat Compression Mechine dan
pengujian abrasi untuk mendapatkan nilai keausannya dengan alat Los Angeles.
Hasil penelitian geolistrik yang diperoleh menunjukkan bahwa banyak
terdapat batu gamping terkhusus di kedalaman 15 meter hingga 28 meter dengan
nilai resistivitas 500 Ωm hingga 10000 Ωm. Dari permukaan hingga kedalaman
10 meter didominasi oleh batu tufa dengan nilai resistivitas antara 100 Ωm hingga
500 Ωm. Hasil pengujian kuat tekan nilai rata-rata batu gamping sebesar 683
kg/cm2 dan 671 kg/cm2. Persentase keausannya 24,14% dan 27,4% yang menurut
SII 03-6861 sangat baik untuk bahan pondasi bangunan ringan, tonggak dan batu
tepi jalan, penutup lantai atau trotoar hingga batu hias
Kata Kunci : Kutambaru, Batu gamping, Geolistrik, Uji mekanik
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
viii
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Batasan Masalah
1.3. Rumusan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1
1
3
4
4
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Bumi
2.2. Batuan
2.2.1. Jenis Batuan dan Proses Pembentukannya
2.2.1.1 Batuan Beku
2.2.1.1.Batuan Sedimen
2.2.1.2.Batuan Metamorf
2.3. Resistivitas Batuan
2.4. Sifat Kelistrikan Batuan
2.4.1. Konduksi Elektronik
2.4.2. Konduksi Elektrolitik
2.4.3. Konduksi Dielektrik
2.5. Mekanika Batuan
2.5.1. Prinsip Dasar Mekanika Batuan
2.6. Geolistrik
2.6.1. Metode Geolistrik
2.6.1.1.Metode Geolistrik Tahanan Jenis
5
5
6
6
7
8
13
13
15
15
16
16
17
17
20
20
22
vi
vii
2.6.1.2.Metode Hambatan Jenis
2.7. Uji Kuat Tekan Uniaksial (UCS)
2.7.1. Kuat Tekan Batuan
2.7.2. Modulus Young
2.8. Uji Kuat Aus
23
27
28
28
29
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat -Alat Penelitian
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Prosedur Geolistrik
3.3.2. Prosedur Compression Mechine
3.3.3. Prosedur Mesin Los Angeles
3.4. Diagram Alir Penelitian
3.5. Teknik Pengolahan Data
3.5.1. Pengolahan Data Geolistrik
3.5.2. Pengolahan Data Uji Mekanik
3.6. Teknik Analisis Data dan Interpretasi Data
30
30
31
32
32
32
33
34
35
35
35
36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
4.1.1. Deskripsi Data
4.1.2. Pengolahan Data
4.2. Pembahasan
4.2.1. Hasil Analisis dan Interpretasi Data
4.2.2. Analisa Lintasan
4.2.3. Kuat Tekan Batu Gamping
4.2.4. Ketahanan Aus Batu Gamping
4.2.5. Analisa Pengujian Batu Gamping
37
37
37
39
40
40
47
56
58
59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
61
61
62
DAFTAR PUSTAKA
63
vii
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Penamaan Batuan Sedimen Klastik Berdasarkan Ukuran Butir 10
Tabel 2.2. Klasifikasi Batuan Sedimen Klastik
11
Tabel 2.3. Klasifikasi Batuan Non-Klastik
11
Tabel 2.4. Klasifikasi Batu Gamping
12
Tabel 2.5. Nilai Resistivitas Batuan
14
Tabel 2.6. Nilai Resistivitas batu secara umum
14
Tabel 2.7. Kuat Tekan, Berat Volume, Penyerapan air dan tahan aus
beberapa batuan alam
21
Tabel 2.8. Syarat Batu Alam untuk bahan bangunan menurut SII 0378-80 22
Tabel 3.1. Alat di Lapangan
31
Tabel 3.2. Alat Uji Kuat Tekan
31
Tabel 3.3. Alat Uji Abrasi
31
Tabel 3.4. Spesifikasi Geolistrik
31
Tabel 4.1. Hasil Penggridan Daerah Pengukuran Menggunakan GPS
37
Tabel 4.2. Estimasi Cadangan Batu Gamping
54
Tabel 4.3. Kuat Tekan Batu Gamping di Kutambaru Kabupaten Langkat
dengan Benda Uji Berbentuk Kubus
57
Tabel 4.3. Pengujian Ketahanan Aus Batu Gamping I
58
Tabel 4.4. Pengujian Ketahanan Aus Batu Gamping II
59
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Lapisan Bumi
5
Gambar 2.2. Siklus Batuan
7
Gambar 2.3. Resistivitas pada Silinder Konduktor
15
Gambar 2.4. Prinsip Kerja Metode Resistivitas
22
Gambar 2.5. Perbandingan susunan elektroda dan pola data pseudosection
pada Wenner dan Schlumberger
24
Gambar 2.6. Skema Konfigurasi Schlumberger
24
Gambar 2.7. Susunan Elektroda untuk Dua Dimensi
26
Gambar 2.8. Teknik Akuisisi Lateral Mapping
26
Gambar 2.9. Teknik Akuisisi Vertical Sounding
27
Gambar 3.1. Peta Topografi Penelitian
30
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian
34
Gambar 4.1. Bentuk Morfologi Daerah Penelitian
38
Gambar 4.2. Kontur Daerah Penelitian Menggunakan Surfer8
38
Gambar 4.3. Penampang Dua Dimensi Line1
41
Gambar 4.4. Penampang Dua Dimensi Line2
42
Gambar 4.5. Penampang Dua Dimensi Line3
44
Gambar 4.6. Penampang Dua Dimensi Line4
46
Gambar 4.7. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 5 meter dengan
Surfer8
47
Gambar 4.8. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 10 meter dengan
Surfer8
48
Gambar 4.9. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 15 meter dengan
Surfer8
49
Gambar 4.10. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 20 meter dengan
Surfer8
50
ix
Gambar 4.11. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 25 meter dengan
Surfer8
51
Gambar 4.12. Kontur Nilai Resistivitas di Kedalaman 28 meter dengan
Surfer8
Gambar 4.13. Hasil Kontur Kedalaman 5 meter hingga 28 meter
52
53
Gambar 4.16. Dugaan Aliran Air Sungai Bawah Tanah Secara Horizontal
dan Vertikal
55
Gambar 4.17. Estimasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah
56
Gambar 4.18. Grafik Kuat Tekan Batu Gamping
57
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Peta Geologi Lokasi Penelitian
66
Lampiran 2. Tabel Data Lintasan
67
Lampiran 3. Gambar Tiga Kontur Resistivitas Pada Penampang
Kedalaman Semu
79
Lampiran 4. Tabel Keterangan Keadaan Daerah Penelitian di Setiap
Lintasan
81
Lampiran 5. Laporan hasil penggridan data surfer8
82
Lampiran 6. Perhitungan Volume
87
Lampiran 7. Alat yang digunakan saat penelitian
88
Lampiran 8. Dokumentasi Penelitian
90
Lampiran 9. Pengujian Kuat Tekan
93
Lampiran 10. Pengujian kuat aus
95
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki hasil alam yang melimpah di bawah permukaan bumi
berupa emas, perak, tembaga dan batuan. Batuan merupakan benda alam
penyusun utama bumi dan kumpulan dari satu atau lebih mineral, bahan organik
serta bahan-bahan vulkanik yang banyak dibutuhkan dan digunakan untuk
kehidupan manusia. Batuan terbentuk dari kumpulan magma yang membeku di
permukaan bumi dan berakhir menjadi berbagai jenis batuan diantaranya batuan
sedimen.
Batuan sedimen adalah batuan yang terbentuk dari akumulasi material
hasil perombakan batuan yang sudah ada sebelumnya atau hasil aktivitas kimia
maupun organisme yang diendapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi yang
mengalami sedimentasi. Batuan sedimen memiliki komposisi mineral-mineral
antara lain kwarsa, feldsfar, mika, dolomit, kalsit, dan mineral lempung. Batuan
sedimen berjumlah 5% dari seluruh batuan-batuan yang terdapat di kerak bumi
yang terdiri dari batu lempung 15%, batu pasir 5% dan batu gamping kira-kira
80%. (Endarto, 2005)
Batu gamping merupakan golongan batuan sedimen yang berasal dari sisasisa organisme laut seperti kerang, siput laut, dan koral yang sudah mati. Batu
gamping terjadi secara organik, secara mekanik, atau secara kimia. Sebagian besar
batu gamping di alam terjadi secara organik yang merupakan pengendapan
cangkang atau rumah kerang dan siput, foraminifera atau ganggang yang berasal
dari kerangka binatang koral. Batu gamping yang terjadi secara mekanik memiliki
bahan yang tidak jauh berbeda dengan jenis batu gamping yang terjadi secara
organik. Perbedaan antara batu gamping yang terjadi secara mekanik dan batu
gamping secara organik adalah terjadinya perombakan dari bahan batu gamping
tersebut yang kemudian terbawa oleh arus dan biasanya diendapkan tidak jauh
dari tempat semula. Batu gamping yang terjadi secara kimia adalah jenis batu
gamping yang terjadi dalam kondisi iklim dan suasana lingkungan tertentu dalam
1
air laut ataupun air tawar. Batu gamping bersifat porous dan dipengaruhi zat
pengotor di dalam batuan, sehingga memiliki warna yang bervariasi. Batu
gamping
dengan
pengotornya
lempung,
maka
batu
gamping
tersebut
diklasifikasikan sebagai batu gamping lempungan, dan batu gamping dengan
pengotornya pasir diklasifikasikan sebagai batu gamping pasiran. Persentase unsur
pengotor berpengaruh terhadap warna batu gamping tersebut yaitu mulai dari
warna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, coklat, hingga hitam. Warna
kemerah-merahan disebabkan oleh adanya unsur mangan dan warna kehitamhitaman disebabkan oleh adanya unsur organik.
Batu gamping merupakan salah satu mineral industri yang digunakan oleh
sektor industri dan pertanian, bangunan, penstabil jalan raya, pengapuran,
pertanian, bahan keramik, industri kaca, industri semen, pembuatan karbit, untuk
peleburan dan pemurnian baja, untuk bahan pemutih dalam industri kertas
pulp dan karet. Kebutuhan batu gamping sebagai bahan bangunan pada saat
sekarang cukup banyak sehingga bahan galian batu gamping sangat baik
dikembangkan. Batu gamping yang akan digunakan sebagai bahan bangunan,
kualitas batu gamping harus memenuhi syarat tertentu yang telah diatur dalam SII
0378-80. Pengujian fisik dan mekanik batu gamping dapat memberikan gambaran
pemanfaatan bahan galian tersebut. Pengujian batu gamping telah dilakukan oleh
Raihan (2012) dengan melakukan uji mekanik. Analisis yang didapat bahwa batu
gamping yang diteliti memenuhi syarat mutu baku batu alam SII 0378-80 sebagai
bangunan seperti pondasi, batu tepi jalan dan batu hias atau batu tempel.
Batu gamping tersebar hampir di setiap pulau di seluruh Indonesia.
Hampir semua daerah yang memiliki batu gamping memiliki bentangan alam
kars. Daerah yang memiliki batu gamping tidak semua berkembang dengan baik
menjadi bentangan kars dan bentangan alam kars di setiap daerah memiliki
bentukan yang khas. Sumatera Utara memiliki penyebaran batu gamping yang
umumnya terletak pada kawasan hutan lindung, hutan produksi dan hutan
konservasi seperti yang terletak dikawasan hutan lindung daerah Kabupaten
Langkat di Taman Nasional Gunung Lauser (TNGL). Mengidentifikasi jenis
sumber daya mineral seperti batuan pada bawah permukaan dapat digunakan
2
metode geofisika. Metoda geofisika yang digunakan dalam penyelidikan
penyebaran batu gamping salah satunya adalah metode geolistrik. (Pohan, 2009)
Metode geolistrik bertujuan untuk memperkirakan formasi batuan bawah
permukaan terutama kemampuannya untuk menghantarkan atau menghambat
listrik (konduktivitas atau resistivitas) dengan cara mengalirkan sumber ke suatu
beban listrik sehingga besarnya resistansi dapat diperkirakan berdasarkan
besarnya potensial sumber dan besarnya arus yang mengalir. Metode geolistrik
dapat digunakan untuk mengetahui struktur bawah permukaan berdasarkan variasi
resistivitas batuan. Metode geolistrik digunakan Nadliroh (2012) dalam
menyelidiki penyebaran batu gamping yang nilai resistivitasnya diperoleh
591Ωm.
Pendeteksian
batu
gamping
menggunakan
metode
geolistrik
mendapatkan hasil nilai resistivitas yang berbeda oleh Herlin dan Budiman (2012)
sebesar 22794Ωm - 134811Ωm. Nabeel dkk (2013) mendapatkan nilai resistivitas
batu gamping sebesar 1027Ωm – 8000 Ωm dengan menggunakan metode
geolistrik konfigurasi Schlumberger.
Metode geolistrik resistivitas dapat menentukan resistivitas batuan bawah
permukaan bumi. Sehingga peneliti memilih judul : Penentuan Struktur Batuan
Bawah Permukaan dan Uji Mekanik Batuan di Daerah Pamah Paku
Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalahnya yaitu :
1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode geolistrik untuk
mengetahui struktur batuan di bawah permukaan pada daerah Pamah Paku
Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Konfigurasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah konfigurasi
Schlumberger.
3. Data diperoleh berupa data resistivitas dari penyebaran batuan di bawah
permukaan daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
4. Kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan diuji dengan pengujian
mekanik .
3
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian dari latar belakang masalah maka masalah dirumuskan
sebagai berikut:
1. Bagaimana struktur batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai
resistivitasnya di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Bagaimana penyebaran batuan bawah permukaan berdasarkan hasil inversi
dua dimensi dengan software Res2Dinv di daerah Pamah Paku Kutambaru
Kabupaten Langkat.
3. Bagaimanan kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan uji
mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui struktur batuan di bawah permukaan berdasarkan nilai
resistivitasnya di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Mengetahui penyebaran batuan berdasarkan nilai resistivitas batuan yang
terdapat di bawah permukaan berdasarkan hasil invers dua dimensi dengan
software Res2Dinv daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
3. Mengetahui kualitas batu gamping sebagai bahan bangunan dengan uji
mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Sebagai informasi untuk mengetahui struktur bawah permukaan di daerah
Pamah Paku Kutambaru Kabupaten Langkat.
2. Sebagai informasi untuk mengetahui kualitas batu gamping sebagai bahan
bangunan dengan pengujian mekanik di daerah Pamah Paku Kutambaru
Kabupaten Langkat.
3. Salah satu bahan pertimbangan untuk penelitian lebih lanjut mengenai
struktur bawah permukaan dan teknik pengujian mekanik pada batuan.
4
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengolahan, analisis dan interpretasi data pada penelitian dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Struktur batuan bawah permukaan di daerah Pamah Paku memiliki nilai
resistivitas antara 1,92 Ωm hingga 15954 Ωm. Nilai resistivitas tinggi diduga
sebagai batu gamping sedangkan keterdapatan anomali rendah pada daerah
tersebut diduga sebagai sebaran air tanah yang dapat ditemukan pada
kedalaman 6 meter hingga 28 meter di jarak yang berbeda-beda dan pola
sebaran air bawah permukaan tersebut umumnya dari Selatan ke Utara
2. Penyebaran batuan bawah permukaan untuk daerah Pamah Paku didominasi
oleh batuan tufa sedangkan untuk batu gamping terdapat di kedalaman 15
meter hingga 28 meter dengan besar cadangannya berkisar 48.654.000 m3 juta
ton
3. Kualitas batu gamping yang diperoleh dengan uji mekanik dari 5 jenis batuan
dan dua macam dimensi batuan yang dibentuk mempunyai nilai kuat tekan
rata-rata 683 Kg/cm2 dan 671 Kg/cm2 yang menurut kuatnya bermanfaat
untuk penutup lantai atau trotoar dan untuk pondasi bangunan yang ringan,
sedangkan uji abrasi dua batuan didapatkan tahan ausnya sebesar 24,14 % dan
27,40 % yang menurut standar batu alam sebagai bangunan merupakan batuan
yang sangat baik untuk bahan bangunan yang ringan hingga sedang.
61
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran untuk penelitian selanjutnya
yaitu:
1. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan memperluas daerah pengambilan
data, sehingga penyebaran batu gamping dapat terlihat baik di permukaan
maupun di bawah permukaan.
2. Melakukan uji mekanik pada batu gamping tersebut dengan uji yang lain
seperti uji Modulus of Rupture, uji serapan air, uji kuat lekat batu untuk
melihat kualiatas batuan tersebut sebagai bahan bangunan yang baik.
3. Melakukan uji batuan yang lain seperti uji XRD maupun thin slice untuk
mengetahui kandungan apa yang terdapat pada batu gamping tersebut
sehingga lebih terlihat kegunaan batu gamping tersebut lebih maksimal.
62
DAFTAR PUSTAKA
Alwin, (2011), Studi Pemanfaatan Batu Gamping di Tapanuli Selatan, Badan
Penelitian dan Pengembangan, Pemerintah Provinsi Sumatera Utara.
Boggs Sam, (2009), Petrology Of Sedimentary Rocks, Cambridge University
Press, USA.
BSN, (2008), Cara Uji Kuat Tekan Batu Uniaksial, Badan Penelitian dan
Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum. Indonesia
Endarto Danang, (2005), Pengantar Geologi Dasar, Cetakan 2, LPP UNS dan
UPT Press, Surakarta.
Folk Robert, (1974), Petrology Of Sedimentary Rocks, Hemhill Publishing
Company, Texas.
Hamblin, W. K., Howard, D. J., (1980), Physical Geology, Brigham Young
University, Utah.
Herlin Helmi, Budiman Arif, (2012), Penentuan Bidang Gelincir Gerakan Tanah
dengan Aplikasi Geolistrik Metode Tahanan Jenis Dua Dimensi
Konfigurasi Wenner-Schlumberger, Jurnal Fisika Unand Vol. 1 No. 1. :
19-24.
Karunia Dimas Noer, Darsono, Darmanto, (2012), Identifikasi Pola Aliran Sungai
Bawah Tanah di Mudal, Pracimantoro Dengan Metode Geolistrik,
Indonesian Journal of Applied Physics (2012) Vol.2 No.2.
Levin Harold, (1982), The Earth Through Time Second Edition, Washington
University, New York.
Loke,M.H., (2001), Tutorial 2D and 3D Electrical Imaging Surveys, European
Section, EM1, Europe.
Milsom John Reynolds, (2003), An Introduction to Applied and Environmental
Geophysics,Wiley, England.
Nabeel Faza Warnana, Dwa Desa Bahri, Ayi Syaeful, (2013), Analisa Sebaran
Fosfat dengan menggunakan Metode Konfigurasi Wenner-Schlumberger :
Studi Kasus Saronggi, Madura, Jurnal Sains dan Semi Pomits Vol. 2 No.
1. : 2337-3520.
63
Nadliroh Siti Ulien, Khumaedi, Supriyadi, (2012), Pemodelan Fisis Aplikasi
Metode Geolistrik untuk Identifikasi Fosfat dalam Batuan Gamping,
Indonesia Journal of Apllied Physics Vol. 2 No. 2 : 83-90.
Noor Djauhari, (2008), Geologi untuk Perencanaan, Erlangga, Jakara.
Parhusip Junita, (2011), Analisis Tahanan Jenis Batuan dan Mineral di Bawah
Permukaan dengan Menggunakan Geolistrik di Daerah Panas Bumi Desa
Penen Kecamatan Sibiru-biru Kabupaten Deli Serdang, Skripsi FMIPA
Unimed, Medan.
Pettijhon Potter, (1964), Sedimentary Rocks, 1964, Cambridge University Press,
USA.
Pohan Maulana. (2009), Laporan Akhir Kajian Potensi Sumberdaya Mineral di
Kawasan Hutan Lindung di Sumatera Utara, Badan Penelitian dan
Pengembangan, Sumatera Utara.
Prager, J. Ellen, (2006), Furious Earth (Bumi Murka), Pakar Raya, Bandung.
Raihan, dkk., (2012), Mechanical Analysis Of Limestone In Jaya, Lhong and
Lhoknga, Journal of Aceh Physics Society, SS, Vol.1 pp. 7-8, Aceh.
Rizalmi Nelvira, Akmam dan Mahrizal, (2013), Estimasi Kedalaman Batuan
Dasar Berdasarkan Nilai Tahanan Jenis Menggunakan Metode Geolistrik
Konfigurasi Schlumberger di Universitas Negeri Padang Kampus Air
Tawar, Pilar of Physics, Vol 1, April 2013, Sumatera Barat.
Santi Deni, (2013), Penentuan Struktur Bawah Permukaan Daerah Potensi Panas
Bumi Dengan Metode Geolistrik Resistivity Di Daerah Gunung SibualBuali Sipirok Tapanuli Selatan., Skripsi FMIPA Unimed, Medan.
Santoso Djoko, (2002), Pengantar Teknik Geofisika, ITB, Bandung.
Sarah Hasma, Fadhli Syamsudin, Lono Satrio, (2012), Mechanical Analysis of
Serpentineite Rock in Indrapura, Tangse and Beutong, Journal of The
Aceh Physical Society,SS, Vol 1, No.1.
Selamat, (2010), Tugas Bahan Bangunan (Batu Alam Sebagai Bahan Bangunan),
Fakultas Teknik UNP, Padang.
SNI 03-7880, (2012), Standart Batu Alam untuk bahan bangunan.
64
Telfrod, Geldart, Sheriff, (2004), Apllied Geophysics Second Edition, Cambridge
University Press, New York.
Wadiyana, (2009), Kajian Karateristik Batu Alam Lokal Kabupaten Gunungkidul
Sebagai Alternatif pengganti Bata Merah Pejal untuk Pembangunan dan
Rehabilitasi Rumah Sederhana, Thesis Magister Teknik Sipil Universitas
Sebelas Maret, Surakarta.
Widana I Nyoman Negara, Suwarsa Putra Tjokorde Gede, (2010), The Potentially
of Nusa Penida Rock Limestone Used As Aggregate On Asphalt Pavement
Mixed (Potensi Batu Kapur Nusa Penida Sebagai Agregat Perkerasan
Jalan), Jurnal Ilmiah Teknik Sipil Vol 14 No.1.
65