Metode Self Potensial untuk Analisa Alir
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
1
Metode Self Potensial untuk Analisa Aliran
Fluida Analisa Bawah Permukaan Tanah di
Taman Alumni ITS
Muhamad Rizki Romadhoni,Silvia Lestari , Nurul Huda
Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Alama, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: sudars29@gmail.com
Abstrak—Telah Dilakukan percobaan Geofisika berjudul
Metode Self Potensial dengan tujuan untuk menganalisa
aliran fluida bawah permukaan tanah di taman alumni
ITS, mengenalkan prinsip dan cara kerja alat yang
dipakai dalam metode self potensial, memperoleh
gambaran struktur lapisan bawah permukaan bumi dari
variasi distribusi tegangan statis yang terukur, dan
berdasarkan hasil intrepetasi dan data geologi daerah
eksplorasi , dapat ditentukan daerah-daerah prospek
ditempat tersebut, yang sesuai dengantujuan eksplorasi.
Proses ini dimulai pada tahap akuisisi data dengan
menetukan 6 line sepanjang 40 meter dan dengan spasi 4
meter. Pengukuran dilakukan setiap 4 meter terdapat
porouspot, Pengukuran dilakukan dengan menggunakan 1
set alat metode SP, diantaranya, 6 buah porouspot, kabel
penjepit, 3 buah palu geologi, multimeter, meteran,
larutan
CuSO4
dan
prouspot,pengolahan
data
menggunakan Software Surfare Hasil pengolahan data
adalah berupa kontur Self Potensial dengan warna yang
berbeda, dimana setiap warna menggambarkan anomali
tertentu. Dapat disimpulkan bahwa tanah bawah permukaan
lapangan Taman Alumni ITS memiliki beda potesial terkecil
yaitu -20mV dan yang terbesar adalah 30mV. Anomali yang
didapatkan pada percobaan ini yaitu adanya zona merah dan
hijau, dimana adanya daerah dengan warna merah karena
adanya bekas bangunan pada daerah tersebut, sedangkan
daerah hijau karena dulunya ITS merupakan daerah rawa
sehingga adanya kelembapan pada tanah tersebut.
Kata Kunci—PorousSpot,Self Potensial, Surfer
D
I. PENDAHULUAN
alam mempelajari ilmu fisika terutama bidang
kelistrikan dan kemagnetan belum lengkap jika
tanpa mengetahui aplikasi dari ilmu tersebut ,
sementara itu untuk mengetahui apa kandungan dalam tanah
kita memerlukan salah satunya yaitu ilmu dasar kelistrikan,
maka dari itu dimanfaatkannya ilmu dasar kelistrikan tersebut
dalam aplikasi menentukan kandungan bawah tanah dengan
metode self potensial.
Metode geolistrik merupakan bagian dari metode fisika yang
bertujuan untuk mengetahui apa yang ada di bawah
permukaan dengan pendekatan ilmu fisika dan kebumian.
Metode geolistrik sendiri merupakan metode yang mengukur
sifat kelistrikan batuan di bawah permukaan dan bagaimana
cara menangkapnya di permukaan. Metode geolistrik terbagi
menjadi beberapa metode, antara lain metode resistivitas,
induksi polarisasi, self-potensial dan metode mise-ala-mase.
Pada praktikum kali ini digunakan metode self potensial.
Metode Potensial Diri (Self Potential / SP) merupakan
suatu metode survei geofisika yang dapat dimanfaatkan untuk
mengeksplorasi sumberdaya alam bawah permukaan. Metode
ini didasarkan pada pengukuran potensial diri massa endapan
batuan dalam kerak bumi tanpa harus menginjeksikan aruys
listrik ke dalam tanah, seperti metode geolistrik lainnya.
Metode Potensial Diri dapat digunakan untuk mendeteksi
reservoir panas bumi, mineral logam, air bawah tanah dan
sebagainya. Selain itu, metode ini juga dapat digunakan untuk
mendeteksi rembesan limbah cair bawah permukaan dan
analisis geokimia.
Potensial diri merupakan tegangan statis alam yang
terdapat di permukaan bumi, akibat proses mekanik dan
elektrokimia di bawah permukaan. Pada dasarnya potensial
diri merupakan tegangan listrik searah (DC) yang terjadi di
permukaan bumi yang bervariasi secara lambat. Kemunculan
potensial diri terkait dengan pelapukan batuan/mineral, variasi
mineral di dalam batuan, aktivitas biolistrik bahan organik,
gradien tekanan dan temperature pada permukaan cairan, serta
gejala alam lainnya. Pada proses mekanik dihasilkan potensial
difusi
(liquid-junction),
potensial shale dan
potensial
[3]
mineralisasi .
Gambar 1. Mekanisme Polarisasi pada Mineral
Pada mulanya metode potensial diri digunakan untuk
menentukan daerah yang mengandung mineral logam.
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
Selanjutnya metode ini digunakan untuk mencari mineral
logam yang terkait dengan sulfida, grafit, dan megnetit.
Berdasarkan hal ini, para ahli geofisika mengungkapkan
mekanisme potensial diri pada daerah mineral. Mekanisme
polarisasi listrik spontan pada daerah mineral dapat dipahami
dari teori dikembangkan oleh Sato dan Mooney pada tahun
1960. Mereka mengatakan bahwa di dalam tubuh mineral
terjadi reaksi setengah sel elektrokimia, dimana anodanya
berada di bawah permukaan air tanah. Pada anoda terjadi
reaksi oksidasi sehingga anoda merupakan sumber arus sulfide
yang berada di bawah tanah. Sulfida mengalami oksidasi dan
reduksi yang akibat reaksi H2O dan O2 di dalam tanah[1].
Secara teknis prinsip kerja metode potensial diri adalah
mengukur tegangan statis alam (natural static voltage) melalui
dua buah elektroda yang ditancapkan di permukaan bumi,
yang dihubungkan dengan digital milivoltmeter. Milivoltmeter
ini harus mempunyai impedansi masukan yang besar untuk
mengabaikan arus listrik yang berasal dari bumi selama
pengukuran. Keunggulan metode Potensial Diri daripada
metode geolistrik lain adalah sangat responsif untuk target
bawah permukaan yang bersifat konduktif seperti mineral
logam dan mineral sulfida, serta dapat diterapkan untuk daerah
yang topografinya tidah datar[2].
Jika sebuah elektroda ditancapkan ke tanah sebagai
elektroda potensial, maka resultan gaya elektrokimia pada
bidang kontak antara elektroda dengan tanah air
akan membentuk potensial palsu (spurious) meski tidak ada
arus yang melaluinya. Potensial palsu ini mempunyai nilai
berbeda-beda antara satu tempat dengan tempat yang lain, atau
antara satu tempat dengan tempat lain, atau antara satu waktu
terhaap waktu yang lain, sehingga sangat sulit membuat faktor
koreksinya
untuk
mereduksi
nilai
potensial
ini.
Konsenkuensinya diperlukan yang bersifat non polarisasi,
sehingga nilai potensialnya tidak dipengaruhi oleh arus yang
melewatinya. Elektroda semacam ini dapat didesain dari
logam penghantar yang dicelupkan ke dalam larutan jenuhnya,
misalnya logam Cu dalam larutan CuSO4, logam Zn dalam
larutan ZnSO4 dan sebagainya. Logam dan larutan tersebut
dikemas dalam sebuah container berbentuk pot berpori
(porous pot). Penggunaan pot berpori dimaksudkan agar
larutan dapat merembes secara perlahan sehingga membuat
kontak dengan tanah[1].
Metode Potensial Diri yang di desain dengan elektroda
pot berpori (porous pot) sangat tepat diterapkan untuk
penelitian panas bumi, karena pada umumnya reservoir panas
bumi berisi fluida panas yang mengandung mineral-mineral
sulfida yang bersifat konduktif[2].
Metode potensial diri diperlukan untuk mengetahui jalur
komunikasi, arah aliran air injeksi di bawah permukaan.
Metode potensial diri sangat tepat untuk digunakan dalam
2
memetakan distribusi anomali yang berhubungan dengan arah
dan besaran relatif aliran fluida[2].
Dalam mengamati Self Potential suatu permukaan dapat
dilakukan 2 cara. Pertama dengan menggunakan metode
Gradien dan Medan total. Metode gradien yakni metode
dengan mengukur pada setiap titik dengan jarak yang sama
pada satu lane dengan acuan titik yang berbeda. Sedangkan
pada metode Medan total dengan menggunakan satu acuan
titik saja dan digunakan jarak tertentu pada satu lane[3].
Gambar 2. Pemodelan metode gradien dan metode potensial amplitudo
Beda potensial alami (background potential) ini akan
muncul akibat beberapa hal yaitu :
Aliran Fluida, aliran fluida ini juga dikontrol oleh suhu,
baik akibat cuaca, suhu permukaan maupun suhu bawah
permukaan dari mediumnya.Aktivitas bioelektrik akibat
organisme (tumbuhan), biasanya diakibatkan oleh proses
penyerapan air oleh akar tumbuhan berupa penerapan ion-ion
negatif.Konsentrasi larutan elektrolit pada air tanah, yaitu
berpindahnya ion-ion dalam larutan elektrolit pada air bawah
permukaan untuk mencapai kesetimbangan atau akibat
pengaruh dari luar.Reaksi geokimia lain, yaitu reaksi reduksi
dan oksidasi (redoks) pada zona mineralisasi.Nilai potensial
yang dihasilkan akan bervariasi, namun secara umum nilainya
kurang dari 100 mV. Nilai yang terukur dapat berupa negatif
atau positif[3]
Prinsip mekanisme yang menghasilkan potensial diri ini
adalah proses mekanik serta proses elektrokimia. Pertama
adalah proses mekanik yang menghasilkan potensial
elektrokinetik atau disebut dengan streaming potential.
Sedang yang lainnya adalah proses elektrokimia, proses ini
menghasilkan potensialliquid junction, potensial serpih dan
potensial mineralisasi.Anomali SP seringdiinterpretasikan
secara kuantitatif melalui profil, amplitudo, polaritas, dan pola
kontur. Bagian atas dari bijih mineral diasumsikan langsung
berada dibawah posisi potensial minimum dan maksimum.
Jika sumbu polarisasi yaitu sumbu diantara katoda dan anoda
pada bijih material adalah miring atau lereng dan garis atau
vertikal. Bentuk profil akan menjadi asimetrik dengan
kemiringan yang curam dan juga positif mengikuti keduanya
berada pada sisi bawah. Kesulitan akan muncul ketika ada
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
lebih dari dua geologi memberikan pengaruh besar pada
anomaly SP baik itu kenaikan atau penurunan yang saling
melapisi. Interperetasi selanjutnya adalah bagaimana
memperkirakan bentuk dari biji besi dibandingkn dengan
bentuk geometri yang telah diketahui berbentuk bola atau
silinder dengan asumsi arah polarisasi[3].
II.METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini
adalah gps untuk menentukan koordinat lokasi, meteran untuk
alat ukur, tiga buah palu geologi untuk membuat lubang
tempat di taruhnya porous spot, enam buah porous pots untuk
elektroda nonpolarisasi, kabel, larutan CuSo4 dan dua buah
multimeter.
3
D.Flow Chart
Start
Mempersiapkan peralatan dan bahan yang di gunakan
Membuat lubang untuk tempat porous pot
Mengkalibrasi Porous pot
Mencatat posisi lintang dan bujur
pada titik pengukuran dengan GPS
B. Skema akuisisi data
Menentukan titik base station
Menentukan letak 6 line sejauh
40m spasi 4m
Melakukan pengukuran
tegangan Base Station setiap 10
menit
Melakukan Pengukuran tegangan
setiap 4 m
Mencatat data tegangan yang
terbaca oleh multimeter
Mencatat data tegangan yang
terbaca oleh multimeter
Gambar 3. Desain Pengukuran Self-Potential
C.Cara Kerja
Langkah pertama percobaan yang dilakukan untuk
pengambilan data adalah ditentukan lokasi untuk pengambilan
data yang terletak di samping gedung Taman Alumni ITS
.Sebanyak 6 lintasan yang sejajar dengan panjang 48 meter
dengan spasi antar line sebesr 4 meter dan spasi prousspot 4
meter. Selanjutnya, dilakukan pengambilan data pada setiap
lintasan. Pada lintasan yang pertama dan kedua hingga ke
enam dilakukan penggalian tanah untuk menanam porous
pots yang berpindah setelah pengambilan data. Lalu di
tuangkan CuSo4 ke porous pots. Lalu pada tiap lintasan
dilakukan pengambilan data yang dengan menggunakan GPS
untuk mencatat nilai koordinat x dan y di tiap titik setiap 4
meter. Langkah selanjutnya dilakukan penanaman porouspot
dan dihitung beda potensial dengan menggunakan multimeter
yang disediakan. Saat penanaman porouspot di usahakan
porous pots tetap diam dengan cara tanah dibuat padat,. Data
yang didapat berupa besar beda potensial.
Setelah pengambilan data di lapangan selesai dilakukan,
maka langkah selanjutnya adalah mengolah data yang telah di
catat untuk di salin di excel. Selanjutnya data tersebut di
lakukan pengolahan menggunakan Software pengolah data
bernama Surfer8. Software tersebut berfungsi untuk mengolah
data secara kualitatif yang berupa angka-angka untuk di ubah
dalam bentuk gambar anomaly anomaly.Selanjutnya, dari
anomaly tersebut dibuat visualisasi sedemikian rupa, sehingga
dapat dibedakan anomaly-anomali yang ada di dalam
tanah.Ham ini akan mempermudah proses identifikasi
anomaly yang berada di dalam tanah.
Apakah Sudah
melakukan di
semua titik di 6
line?
Melakukan pengolahan
data dengan Sotware
Surfer
Finis
h
Gamabar 4. flow chart
E. Persamaan
Untuk mengolah data beda potensial yang didapat,
digunakan persamaan berikut :
Vkoreksi harian = Vrover - Vbase
(1)
ΔH = Vkoreksi harian + V lintasan
(2)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pembahasan
Telah dilakukan analisa bawah permukaan lapangan taman
alumni ITS dengan menggunakan metode Self Potensial
Adapun data yang di peroleh dari percobaan ini ditanpilkan
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
pada lampiran.Dari hasil tabel yang dilampirkan dilakukan
pengolahan data dengan menggunakan software aplikasi
Surfer. Interpretasi data dilakukan untuk mengetahui anomali
pada bawah tanah. Surfer merupakan software yang
digunakan untuk menampilkan kontur sehingga di dapat
tampilan pada gambar 5.
Gambar 5. Kontur yang diperoleh
Percobaan ini dilakukan di taman alumni ITS , percobaan
dimulai pukul 13.00 dan di akhir pada pukul 15.00. Letak
tempat percoban secara jelas ditunjukan di gambar 3. Metode
pengambilan data pada metode self-potential ini adalah
metode gradient. Metode ini menggunakan dua elektroda yang
dipindahkan secara bergantian sesuai dengan arah lintasan
yang dipakai. Elektroda dibagi menjadi dua fungsi yaitu
elektroda base dan elektroda rover. Pada elektroda base
difungsikan sebagai elektroda tetap yang ditanam
dipermukaan tanah kemudian dihubungkan dengan
multimeter. Sedangkan elektroda rover difungsikan sebagai
elektroda bergerak sehingga berpindah ke titik pengukuran
secara berurutan sepanjang lintasan yang dihubungkan ke
multimeter. Digunakan 6 lintasan sepanjang 48 meter dengan
jarak antar lintasan adalah 4 meter serta jarak antar porous
pot pada masing-masing lintasan adalah 2 meter. Kemudian
data beda potensial yang didapat diolah dengan persamaan 1
dan 2 pada Ms.Excel, lalu diinterpretasikan dengan software
surfer
Percobaan ini didapat data berupa beda potensial. Beda
potensial ini merupakan hasil potensial alami dari dua titik itu
sendiri yang berasal dari proses aktifitas elektrokimia ataupun
elektrokinetik . Potensial ini berhubungan dengan pelapukan
pada tubuh mineral, kandungan mineral, aktivitas biolistrik
pada bahan organik, proses korosi, gradien tekanan panas pada
permukaan cairan, aliran fluida, dan fenomena alam lain dari
alam. Dimana proses mekanik menghasilkan potensial
elektrokinetik (streaming potential) contohnya seperti aliran
fluida dan proses elektrokimia yang menghasilkan potensial
liquid junction , contohnya yaitu polarisasi mineral hingga
4
menghasilkan elektrokimia, atau namanya potensial
mineralisasi. Setiap lapisan bumi terdapat porositas yang
berbeda karena adanya mineral yang berbeda dalam tanah
yang disebabkan proses pengendapan tanah hingga menjadi
batuan. Sehingga pada percobaan ini didapat beda potensial
dengan mengukur beda potensial yang ada pada porous pot
yang berisi larutan CuSO4. Menggunakan CuSO4 ini berguna
agar elektroda menjadi nonpolarisasi karena jika
menggunakana elektroda plus dan minus maka potensial di
titik tersebut tidak bisa diketahui karena akibat dari polarisasi
elektroda sehingga muatan terkutubkan dan potensial alami
menjadi tidak terbaca atau sudah berubah akibat
terpolarisasinya muatan, Proses didapatnya beda potensial
yaitu ketika larutan menembus pori-pori dari porous pot
menuju dalam tanah akan menabrak fluida-fluida di dalam
tanah dan akan bergerak dan menghasilkan arus serta beda
potensial terbaca pada multimeter
Dari gambar 5, dapat ketahui bahwa terdapat warna biru,
dengan potensial negatif hal ini mengindikasikan adanya
sumber air, namun sumber air yang terlihat pada gambar data
hanya sedikit sekali, hal ini karena waktu penelitian yang
sudah siang dilain itu pengambilan data dilakukan saat musim
kemarau, sehingga mempengaruhi kelembapan. Kemudian
terdapat warna merah dimana potensialnya paling besar,
dimana hal ini mengindikasi bahwa pada daerah deengan
warna merah ini terjadi pengumpulan aliran fluida, kemudian
terdapat warna hijau yang memiliki potensial diantara warna
biru dan merah, hal ini mengindikasi daerah hijau merupakan
daerah resapan air, sehingga aliran fluida yaitu berasal dari
daerah warna biru, kemudian ke daerah warna hijau yang
merupakan daerah resapan air, lalu ke daerah warna merah
yang merupakan akumulasi atau tempat fluida terakumulasi.
Anomali yang didapatkan pada penelitian ini yaitu adanya
zona merah dan hijau, dimana adanya daerah dengan warna
merah karena adanya bekas bangunan pada daerah tersebut,
sedangkan daerah hijau karena dulunya ITS merupakan daerah
rawa sehingga adanya kelembapan pada tanah tersebut..
IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari hasil analisa data yang didapat dapat disimpulkan
bahwa tanah lapangan Taman Alumni ITS memiliki beda
potensial terkecil yaitu -20mV dan yang terbesar adalah
30mV. Anomali yang didapatkan pada percobaan ini yaitu
adanya zona merah dan hijau, dimana adanya daerah dengan
warna merah karena adanya bekas bangunan pada daerah
tersebut, sedangkan daerah hijau karena dulunya ITS
merupakan daerah rawa sehingga adanya kelembapan pada
tanah tersebut.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium Geofisika, Nurul Huda dan Silvia Lestari yang
telah membimbing jalannya praktikum . Serta ucapan terima
kasih kepada anggota kalompok praktikum yang telah bekerja
sama dengan baik dan lancar.
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
Ferum Mahendra, Markus, Burhan Indriawan.2013. ”Pemetaan
Permukaan Bawah Tanah di Taman Perpustakaan UNM dengan
Metode Geolistrik Potensial Diri”. Malang:Universitas Negeri Malang.
Moore, J.R., John W., Sanders John J.C., and Steven D.G. 2011.”SelfPotential Investigation Of Moraine & Seepage”. New York:
Cambridge University Press.
Raharjo, S, Sehah. 2011. “Survei Metode Self Potential Menggunakan
Elektroda Pot Berpori untuk Mendeteksi Aliran Fluida Panas Bawah
Permukaan di Kawasan Baturaden Kabupaten Banyumas Jawa
Tengah”.Berkala Fisika Flux, Vol 8, No.1, Februari 2011, Hal. 7-21.
5
1
Metode Self Potensial untuk Analisa Aliran
Fluida Analisa Bawah Permukaan Tanah di
Taman Alumni ITS
Muhamad Rizki Romadhoni,Silvia Lestari , Nurul Huda
Departemen Fisika, Fakultas Ilmu Alama, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: sudars29@gmail.com
Abstrak—Telah Dilakukan percobaan Geofisika berjudul
Metode Self Potensial dengan tujuan untuk menganalisa
aliran fluida bawah permukaan tanah di taman alumni
ITS, mengenalkan prinsip dan cara kerja alat yang
dipakai dalam metode self potensial, memperoleh
gambaran struktur lapisan bawah permukaan bumi dari
variasi distribusi tegangan statis yang terukur, dan
berdasarkan hasil intrepetasi dan data geologi daerah
eksplorasi , dapat ditentukan daerah-daerah prospek
ditempat tersebut, yang sesuai dengantujuan eksplorasi.
Proses ini dimulai pada tahap akuisisi data dengan
menetukan 6 line sepanjang 40 meter dan dengan spasi 4
meter. Pengukuran dilakukan setiap 4 meter terdapat
porouspot, Pengukuran dilakukan dengan menggunakan 1
set alat metode SP, diantaranya, 6 buah porouspot, kabel
penjepit, 3 buah palu geologi, multimeter, meteran,
larutan
CuSO4
dan
prouspot,pengolahan
data
menggunakan Software Surfare Hasil pengolahan data
adalah berupa kontur Self Potensial dengan warna yang
berbeda, dimana setiap warna menggambarkan anomali
tertentu. Dapat disimpulkan bahwa tanah bawah permukaan
lapangan Taman Alumni ITS memiliki beda potesial terkecil
yaitu -20mV dan yang terbesar adalah 30mV. Anomali yang
didapatkan pada percobaan ini yaitu adanya zona merah dan
hijau, dimana adanya daerah dengan warna merah karena
adanya bekas bangunan pada daerah tersebut, sedangkan
daerah hijau karena dulunya ITS merupakan daerah rawa
sehingga adanya kelembapan pada tanah tersebut.
Kata Kunci—PorousSpot,Self Potensial, Surfer
D
I. PENDAHULUAN
alam mempelajari ilmu fisika terutama bidang
kelistrikan dan kemagnetan belum lengkap jika
tanpa mengetahui aplikasi dari ilmu tersebut ,
sementara itu untuk mengetahui apa kandungan dalam tanah
kita memerlukan salah satunya yaitu ilmu dasar kelistrikan,
maka dari itu dimanfaatkannya ilmu dasar kelistrikan tersebut
dalam aplikasi menentukan kandungan bawah tanah dengan
metode self potensial.
Metode geolistrik merupakan bagian dari metode fisika yang
bertujuan untuk mengetahui apa yang ada di bawah
permukaan dengan pendekatan ilmu fisika dan kebumian.
Metode geolistrik sendiri merupakan metode yang mengukur
sifat kelistrikan batuan di bawah permukaan dan bagaimana
cara menangkapnya di permukaan. Metode geolistrik terbagi
menjadi beberapa metode, antara lain metode resistivitas,
induksi polarisasi, self-potensial dan metode mise-ala-mase.
Pada praktikum kali ini digunakan metode self potensial.
Metode Potensial Diri (Self Potential / SP) merupakan
suatu metode survei geofisika yang dapat dimanfaatkan untuk
mengeksplorasi sumberdaya alam bawah permukaan. Metode
ini didasarkan pada pengukuran potensial diri massa endapan
batuan dalam kerak bumi tanpa harus menginjeksikan aruys
listrik ke dalam tanah, seperti metode geolistrik lainnya.
Metode Potensial Diri dapat digunakan untuk mendeteksi
reservoir panas bumi, mineral logam, air bawah tanah dan
sebagainya. Selain itu, metode ini juga dapat digunakan untuk
mendeteksi rembesan limbah cair bawah permukaan dan
analisis geokimia.
Potensial diri merupakan tegangan statis alam yang
terdapat di permukaan bumi, akibat proses mekanik dan
elektrokimia di bawah permukaan. Pada dasarnya potensial
diri merupakan tegangan listrik searah (DC) yang terjadi di
permukaan bumi yang bervariasi secara lambat. Kemunculan
potensial diri terkait dengan pelapukan batuan/mineral, variasi
mineral di dalam batuan, aktivitas biolistrik bahan organik,
gradien tekanan dan temperature pada permukaan cairan, serta
gejala alam lainnya. Pada proses mekanik dihasilkan potensial
difusi
(liquid-junction),
potensial shale dan
potensial
[3]
mineralisasi .
Gambar 1. Mekanisme Polarisasi pada Mineral
Pada mulanya metode potensial diri digunakan untuk
menentukan daerah yang mengandung mineral logam.
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
Selanjutnya metode ini digunakan untuk mencari mineral
logam yang terkait dengan sulfida, grafit, dan megnetit.
Berdasarkan hal ini, para ahli geofisika mengungkapkan
mekanisme potensial diri pada daerah mineral. Mekanisme
polarisasi listrik spontan pada daerah mineral dapat dipahami
dari teori dikembangkan oleh Sato dan Mooney pada tahun
1960. Mereka mengatakan bahwa di dalam tubuh mineral
terjadi reaksi setengah sel elektrokimia, dimana anodanya
berada di bawah permukaan air tanah. Pada anoda terjadi
reaksi oksidasi sehingga anoda merupakan sumber arus sulfide
yang berada di bawah tanah. Sulfida mengalami oksidasi dan
reduksi yang akibat reaksi H2O dan O2 di dalam tanah[1].
Secara teknis prinsip kerja metode potensial diri adalah
mengukur tegangan statis alam (natural static voltage) melalui
dua buah elektroda yang ditancapkan di permukaan bumi,
yang dihubungkan dengan digital milivoltmeter. Milivoltmeter
ini harus mempunyai impedansi masukan yang besar untuk
mengabaikan arus listrik yang berasal dari bumi selama
pengukuran. Keunggulan metode Potensial Diri daripada
metode geolistrik lain adalah sangat responsif untuk target
bawah permukaan yang bersifat konduktif seperti mineral
logam dan mineral sulfida, serta dapat diterapkan untuk daerah
yang topografinya tidah datar[2].
Jika sebuah elektroda ditancapkan ke tanah sebagai
elektroda potensial, maka resultan gaya elektrokimia pada
bidang kontak antara elektroda dengan tanah air
akan membentuk potensial palsu (spurious) meski tidak ada
arus yang melaluinya. Potensial palsu ini mempunyai nilai
berbeda-beda antara satu tempat dengan tempat yang lain, atau
antara satu tempat dengan tempat lain, atau antara satu waktu
terhaap waktu yang lain, sehingga sangat sulit membuat faktor
koreksinya
untuk
mereduksi
nilai
potensial
ini.
Konsenkuensinya diperlukan yang bersifat non polarisasi,
sehingga nilai potensialnya tidak dipengaruhi oleh arus yang
melewatinya. Elektroda semacam ini dapat didesain dari
logam penghantar yang dicelupkan ke dalam larutan jenuhnya,
misalnya logam Cu dalam larutan CuSO4, logam Zn dalam
larutan ZnSO4 dan sebagainya. Logam dan larutan tersebut
dikemas dalam sebuah container berbentuk pot berpori
(porous pot). Penggunaan pot berpori dimaksudkan agar
larutan dapat merembes secara perlahan sehingga membuat
kontak dengan tanah[1].
Metode Potensial Diri yang di desain dengan elektroda
pot berpori (porous pot) sangat tepat diterapkan untuk
penelitian panas bumi, karena pada umumnya reservoir panas
bumi berisi fluida panas yang mengandung mineral-mineral
sulfida yang bersifat konduktif[2].
Metode potensial diri diperlukan untuk mengetahui jalur
komunikasi, arah aliran air injeksi di bawah permukaan.
Metode potensial diri sangat tepat untuk digunakan dalam
2
memetakan distribusi anomali yang berhubungan dengan arah
dan besaran relatif aliran fluida[2].
Dalam mengamati Self Potential suatu permukaan dapat
dilakukan 2 cara. Pertama dengan menggunakan metode
Gradien dan Medan total. Metode gradien yakni metode
dengan mengukur pada setiap titik dengan jarak yang sama
pada satu lane dengan acuan titik yang berbeda. Sedangkan
pada metode Medan total dengan menggunakan satu acuan
titik saja dan digunakan jarak tertentu pada satu lane[3].
Gambar 2. Pemodelan metode gradien dan metode potensial amplitudo
Beda potensial alami (background potential) ini akan
muncul akibat beberapa hal yaitu :
Aliran Fluida, aliran fluida ini juga dikontrol oleh suhu,
baik akibat cuaca, suhu permukaan maupun suhu bawah
permukaan dari mediumnya.Aktivitas bioelektrik akibat
organisme (tumbuhan), biasanya diakibatkan oleh proses
penyerapan air oleh akar tumbuhan berupa penerapan ion-ion
negatif.Konsentrasi larutan elektrolit pada air tanah, yaitu
berpindahnya ion-ion dalam larutan elektrolit pada air bawah
permukaan untuk mencapai kesetimbangan atau akibat
pengaruh dari luar.Reaksi geokimia lain, yaitu reaksi reduksi
dan oksidasi (redoks) pada zona mineralisasi.Nilai potensial
yang dihasilkan akan bervariasi, namun secara umum nilainya
kurang dari 100 mV. Nilai yang terukur dapat berupa negatif
atau positif[3]
Prinsip mekanisme yang menghasilkan potensial diri ini
adalah proses mekanik serta proses elektrokimia. Pertama
adalah proses mekanik yang menghasilkan potensial
elektrokinetik atau disebut dengan streaming potential.
Sedang yang lainnya adalah proses elektrokimia, proses ini
menghasilkan potensialliquid junction, potensial serpih dan
potensial mineralisasi.Anomali SP seringdiinterpretasikan
secara kuantitatif melalui profil, amplitudo, polaritas, dan pola
kontur. Bagian atas dari bijih mineral diasumsikan langsung
berada dibawah posisi potensial minimum dan maksimum.
Jika sumbu polarisasi yaitu sumbu diantara katoda dan anoda
pada bijih material adalah miring atau lereng dan garis atau
vertikal. Bentuk profil akan menjadi asimetrik dengan
kemiringan yang curam dan juga positif mengikuti keduanya
berada pada sisi bawah. Kesulitan akan muncul ketika ada
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
lebih dari dua geologi memberikan pengaruh besar pada
anomaly SP baik itu kenaikan atau penurunan yang saling
melapisi. Interperetasi selanjutnya adalah bagaimana
memperkirakan bentuk dari biji besi dibandingkn dengan
bentuk geometri yang telah diketahui berbentuk bola atau
silinder dengan asumsi arah polarisasi[3].
II.METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini
adalah gps untuk menentukan koordinat lokasi, meteran untuk
alat ukur, tiga buah palu geologi untuk membuat lubang
tempat di taruhnya porous spot, enam buah porous pots untuk
elektroda nonpolarisasi, kabel, larutan CuSo4 dan dua buah
multimeter.
3
D.Flow Chart
Start
Mempersiapkan peralatan dan bahan yang di gunakan
Membuat lubang untuk tempat porous pot
Mengkalibrasi Porous pot
Mencatat posisi lintang dan bujur
pada titik pengukuran dengan GPS
B. Skema akuisisi data
Menentukan titik base station
Menentukan letak 6 line sejauh
40m spasi 4m
Melakukan pengukuran
tegangan Base Station setiap 10
menit
Melakukan Pengukuran tegangan
setiap 4 m
Mencatat data tegangan yang
terbaca oleh multimeter
Mencatat data tegangan yang
terbaca oleh multimeter
Gambar 3. Desain Pengukuran Self-Potential
C.Cara Kerja
Langkah pertama percobaan yang dilakukan untuk
pengambilan data adalah ditentukan lokasi untuk pengambilan
data yang terletak di samping gedung Taman Alumni ITS
.Sebanyak 6 lintasan yang sejajar dengan panjang 48 meter
dengan spasi antar line sebesr 4 meter dan spasi prousspot 4
meter. Selanjutnya, dilakukan pengambilan data pada setiap
lintasan. Pada lintasan yang pertama dan kedua hingga ke
enam dilakukan penggalian tanah untuk menanam porous
pots yang berpindah setelah pengambilan data. Lalu di
tuangkan CuSo4 ke porous pots. Lalu pada tiap lintasan
dilakukan pengambilan data yang dengan menggunakan GPS
untuk mencatat nilai koordinat x dan y di tiap titik setiap 4
meter. Langkah selanjutnya dilakukan penanaman porouspot
dan dihitung beda potensial dengan menggunakan multimeter
yang disediakan. Saat penanaman porouspot di usahakan
porous pots tetap diam dengan cara tanah dibuat padat,. Data
yang didapat berupa besar beda potensial.
Setelah pengambilan data di lapangan selesai dilakukan,
maka langkah selanjutnya adalah mengolah data yang telah di
catat untuk di salin di excel. Selanjutnya data tersebut di
lakukan pengolahan menggunakan Software pengolah data
bernama Surfer8. Software tersebut berfungsi untuk mengolah
data secara kualitatif yang berupa angka-angka untuk di ubah
dalam bentuk gambar anomaly anomaly.Selanjutnya, dari
anomaly tersebut dibuat visualisasi sedemikian rupa, sehingga
dapat dibedakan anomaly-anomali yang ada di dalam
tanah.Ham ini akan mempermudah proses identifikasi
anomaly yang berada di dalam tanah.
Apakah Sudah
melakukan di
semua titik di 6
line?
Melakukan pengolahan
data dengan Sotware
Surfer
Finis
h
Gamabar 4. flow chart
E. Persamaan
Untuk mengolah data beda potensial yang didapat,
digunakan persamaan berikut :
Vkoreksi harian = Vrover - Vbase
(1)
ΔH = Vkoreksi harian + V lintasan
(2)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pembahasan
Telah dilakukan analisa bawah permukaan lapangan taman
alumni ITS dengan menggunakan metode Self Potensial
Adapun data yang di peroleh dari percobaan ini ditanpilkan
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
pada lampiran.Dari hasil tabel yang dilampirkan dilakukan
pengolahan data dengan menggunakan software aplikasi
Surfer. Interpretasi data dilakukan untuk mengetahui anomali
pada bawah tanah. Surfer merupakan software yang
digunakan untuk menampilkan kontur sehingga di dapat
tampilan pada gambar 5.
Gambar 5. Kontur yang diperoleh
Percobaan ini dilakukan di taman alumni ITS , percobaan
dimulai pukul 13.00 dan di akhir pada pukul 15.00. Letak
tempat percoban secara jelas ditunjukan di gambar 3. Metode
pengambilan data pada metode self-potential ini adalah
metode gradient. Metode ini menggunakan dua elektroda yang
dipindahkan secara bergantian sesuai dengan arah lintasan
yang dipakai. Elektroda dibagi menjadi dua fungsi yaitu
elektroda base dan elektroda rover. Pada elektroda base
difungsikan sebagai elektroda tetap yang ditanam
dipermukaan tanah kemudian dihubungkan dengan
multimeter. Sedangkan elektroda rover difungsikan sebagai
elektroda bergerak sehingga berpindah ke titik pengukuran
secara berurutan sepanjang lintasan yang dihubungkan ke
multimeter. Digunakan 6 lintasan sepanjang 48 meter dengan
jarak antar lintasan adalah 4 meter serta jarak antar porous
pot pada masing-masing lintasan adalah 2 meter. Kemudian
data beda potensial yang didapat diolah dengan persamaan 1
dan 2 pada Ms.Excel, lalu diinterpretasikan dengan software
surfer
Percobaan ini didapat data berupa beda potensial. Beda
potensial ini merupakan hasil potensial alami dari dua titik itu
sendiri yang berasal dari proses aktifitas elektrokimia ataupun
elektrokinetik . Potensial ini berhubungan dengan pelapukan
pada tubuh mineral, kandungan mineral, aktivitas biolistrik
pada bahan organik, proses korosi, gradien tekanan panas pada
permukaan cairan, aliran fluida, dan fenomena alam lain dari
alam. Dimana proses mekanik menghasilkan potensial
elektrokinetik (streaming potential) contohnya seperti aliran
fluida dan proses elektrokimia yang menghasilkan potensial
liquid junction , contohnya yaitu polarisasi mineral hingga
4
menghasilkan elektrokimia, atau namanya potensial
mineralisasi. Setiap lapisan bumi terdapat porositas yang
berbeda karena adanya mineral yang berbeda dalam tanah
yang disebabkan proses pengendapan tanah hingga menjadi
batuan. Sehingga pada percobaan ini didapat beda potensial
dengan mengukur beda potensial yang ada pada porous pot
yang berisi larutan CuSO4. Menggunakan CuSO4 ini berguna
agar elektroda menjadi nonpolarisasi karena jika
menggunakana elektroda plus dan minus maka potensial di
titik tersebut tidak bisa diketahui karena akibat dari polarisasi
elektroda sehingga muatan terkutubkan dan potensial alami
menjadi tidak terbaca atau sudah berubah akibat
terpolarisasinya muatan, Proses didapatnya beda potensial
yaitu ketika larutan menembus pori-pori dari porous pot
menuju dalam tanah akan menabrak fluida-fluida di dalam
tanah dan akan bergerak dan menghasilkan arus serta beda
potensial terbaca pada multimeter
Dari gambar 5, dapat ketahui bahwa terdapat warna biru,
dengan potensial negatif hal ini mengindikasikan adanya
sumber air, namun sumber air yang terlihat pada gambar data
hanya sedikit sekali, hal ini karena waktu penelitian yang
sudah siang dilain itu pengambilan data dilakukan saat musim
kemarau, sehingga mempengaruhi kelembapan. Kemudian
terdapat warna merah dimana potensialnya paling besar,
dimana hal ini mengindikasi bahwa pada daerah deengan
warna merah ini terjadi pengumpulan aliran fluida, kemudian
terdapat warna hijau yang memiliki potensial diantara warna
biru dan merah, hal ini mengindikasi daerah hijau merupakan
daerah resapan air, sehingga aliran fluida yaitu berasal dari
daerah warna biru, kemudian ke daerah warna hijau yang
merupakan daerah resapan air, lalu ke daerah warna merah
yang merupakan akumulasi atau tempat fluida terakumulasi.
Anomali yang didapatkan pada penelitian ini yaitu adanya
zona merah dan hijau, dimana adanya daerah dengan warna
merah karena adanya bekas bangunan pada daerah tersebut,
sedangkan daerah hijau karena dulunya ITS merupakan daerah
rawa sehingga adanya kelembapan pada tanah tersebut..
IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari hasil analisa data yang didapat dapat disimpulkan
bahwa tanah lapangan Taman Alumni ITS memiliki beda
potensial terkecil yaitu -20mV dan yang terbesar adalah
30mV. Anomali yang didapatkan pada percobaan ini yaitu
adanya zona merah dan hijau, dimana adanya daerah dengan
warna merah karena adanya bekas bangunan pada daerah
tersebut, sedangkan daerah hijau karena dulunya ITS
merupakan daerah rawa sehingga adanya kelembapan pada
tanah tersebut.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten
laboratorium Geofisika, Nurul Huda dan Silvia Lestari yang
telah membimbing jalannya praktikum . Serta ucapan terima
kasih kepada anggota kalompok praktikum yang telah bekerja
sama dengan baik dan lancar.
LAPORAN FISIKA LABORATORIUM GEOFISIKA METODE Self Potensial 1115100036
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
Ferum Mahendra, Markus, Burhan Indriawan.2013. ”Pemetaan
Permukaan Bawah Tanah di Taman Perpustakaan UNM dengan
Metode Geolistrik Potensial Diri”. Malang:Universitas Negeri Malang.
Moore, J.R., John W., Sanders John J.C., and Steven D.G. 2011.”SelfPotential Investigation Of Moraine & Seepage”. New York:
Cambridge University Press.
Raharjo, S, Sehah. 2011. “Survei Metode Self Potential Menggunakan
Elektroda Pot Berpori untuk Mendeteksi Aliran Fluida Panas Bawah
Permukaan di Kawasan Baturaden Kabupaten Banyumas Jawa
Tengah”.Berkala Fisika Flux, Vol 8, No.1, Februari 2011, Hal. 7-21.
5