APLIKASI METODE RESISTIVITAS PADA MEDIA
APLIKASI METODE RESISTIVITAS PADA MEDIA REKAH KHUSUSNYA PADA KANTUNG
AIR BAWAH TANAH
(Studi Kasus: Area Penambangan Grasberg, PT. Freeport Indonesia)
Oleh:
Toddy Samuel
Program Studi Magister Teknik Air Tanah, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, ITB
Abstrak
Metode resistivitas adalah salah satu metode geofisika sudah banyak digunakan dalam investigasi air
tanah. Resistivitas merupakan metode cepat, murah, tidak merusak lingkungan dan terbukti memberikan
hasil yang menjanjikan dalam studi daerah karst (Mitrofan, 2008). Metode ini mampu mendefinisikan tipe
akuifer, kedalaman, ketebalan dan lokasinya (Lashkaripour, 2003).
Kondisi geologi dan iklim di area penambangan Grasberg merupakan faktor penyebab kuantitas air yang
tersimpan di bawah permukaan sangat besar. Sifat batuan berupa media poros, terdapat banyak rekahan
menyebabkan terbentuknya kantung- kantung air sedangkan hujan terjadi hampir setiap hari, dengan
curah hujan setiap tahunnya adalah 2500 mm – 4000 mm. Kuantitas air pada kantung air bawah tanah ini
menyebabkan desain lereng pada area penambangan menjadi tidak optimal dari segi vertikalitas
dikarenakan tekanan hidrostatik yang begitu besar. Vertikalitas lereng yang optimal menentukan efisiensi
biaya penambangan.
Penggunaan metode resistivitas dengan berbagai konfigurasinya mampu mendeteksi keberadaan air
bawah tanah pada daerah karst hingga kedalaman 350m. Salah satu konfigurasi yang dikenal adalah
konfigurasi Wenner. Metode resistivitas akan lebih baik apabila dikombinasikan dengan metode lainnya,
sehingga tujuan untuk mendeteksi keberadaan, geometri dan volume kantung- kantung air tersebut dapat
tercapai.
Kata Kunci: Hidrogeologi, Geolistrik, Resistivitas, Karst, Kantung air, Grasberg.
Abstract
Resistivity method is one of the geophysical methods that are widely used in groundwater investigations.
Resistivity methods are fast, low-cost and environmentally non destructive, they are proven to provide
promising results in karst studies (Mitrofan, 2008). A resistivity survey was carried out in order to study
groundwater conditions such as depth, thickness and location of the aquifer and the type of water.
(Lashkaripour, 2003).
Geological and climate condition of Grasberg are cause to large amount of water quantity in the
subsurface. The nature of the media as porous media, plus the highly number of fractures causing the
formation of water pockets while rainfall occurs almost every day, with annual rainfall is 2500 mm –
4000 mm. The quantity of water in water pockets cause the slope design not optimum in terms of
verticality due to massive hydrostatic pressure. Optimum verticality of the slope set the mining cost
efficiency.
The use of resistivity method with variety of configurations capable of detecting the presence of
underground water in karst areas, reaching a depth of 350m, one of the configurations known is wenner
configuration. Resistivity method would be better if combined with other methods, so the purpose to
detect the presence, geometry and volume of pockets of water can be achieved.
Keyword: Hydrogeology, Geoelectrical, Resistivity, Karst, Water Pocket, Grasberg.
1
1.
Pendahuluan
2.
Kondisi Geologi dan Hidrogeologi
Area penambangan Grasberg merupakan salah
PT.
satu
yaitu
pertambangan tembaga dan emas di daerah
penambangan dengan cara membuka lahan yang
Kecamatan Mimika Timur, Kabupaten Mimika,
berbentuk lereng, semakin vertikal lereng
Propinsi Papua. Area kontrak ini seluas 10.000
tersebut maka biaya untuk membuka lahan
Ha meliputi area 10 km x 10 km, dan memiliki
semakin
sangat
ijin penggunaan area untuk sarana dan prasarana
ditentukan oleh tekanan hidrostatik yang berupa
proyek seluas 1.630 km2, membujur dari Utara
tekanan pori pada batuan, semakin vertikal
(lokasi penambangan) ke Selatan (Pelabuhan
suatu lereng maka tekanan hidrostatik pada
Amamapare). Lokasi tambang tembaga dan
lereng harus semakin kecil. Tekanan hidrostatik
emas ini berada pada 04º03’30” - 04º11’30” LS
pada lereng dipengaruhi oleh kuantitas air yang
dan 137º02’30”- 137º10’00” BT. Area kerja
ada, pada kasus ini sebagian besar air berada
PT. Freeport Indonesia ini dapat dilihat pada
pada kantung – kantung air bawah tanah, oleh
Gambar 1.
jenis
penambangan
rendah.
Stabilitas
terbuka,
lereng
Freeport
Indonesia
memiliki
kontrak
karena itu untuk mengoptimalkan vertikalitas
lereng maka proses dewatering kantung –
kantung air bawah tanah sangat penting untuk
dilakukan. Proses dewatering akan sangat
efisien untuk dilaksanakan apabila keberadaan,
geometri serta volume kantung – kantung air
tersebut diketahui, untuk itu investigasi air tanah
yang berfokus pada kantung – kantung air
bawah tanah ini menjadi vital untuk dilakukan.
Untuk menekan biaya investigasi air tanah,
maka metode yang digunakan adalah metode
resistivitas.
Metode
resistivitas
merupakan
metode
sederhana dan paling umum digunakan dalam
pendugaan posisi akuifer air tanah. Metode
resistivitas atau metode Direct Current (DC)
Resistivity, merupakan metode cepat, murah,
tidak
merusak
lingkungan
dan
Gambar 1. Lokasi Proyek PT. Freeport
terbukti
Indonesia
memberikan hasil yang menjanjikan dalam studi
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Sarosa,
daerah karst (Mitrofan, 2008). Metode geolistrik
2004)
mampu mendefinisikan tipe akuifer, kedalaman,
ketebalan dan lokasinya (Lashkaripour, 2003).
2
Gambar 3. Perkembangan Tektonik Pulau
Papua
Gambar 2. Lokasi Pusat Penambangan PT.
(Sumber: Dinas Pertambangan dan Energi
Freeport Indonesia
Provinsi Papua, 2004)
(Sumber: Hutasoit, dkk. 2010)
b.
a.
Stratigrafi
Setting Tektonik
Lokasi penambangan PT. Freeport Indonesia
Setting lempeng tektonik Pulau Papua telah
terletak pada daerah Irian Jaya Mobile Belt
diulas oleh beberapa ahli geologi, salah satunya
yang merupakan bagian perbatasan antara
Dow, dkk (1985), dan dapat dijadikan sebagai
lempeng Indo- Australia bagian Utara dengan
kerangka dalam menerangkan posisi dan sejarah
lempeng Pasifik bagian Barat Laut. Lempeng
tektonik. Konfigurasi tektonik Pulau Papua pada
Indo- Australia mengandung batuan klastik
saat ini berada pada bagian tepi utara lempeng
berumur mesozoik yang masuk ke dalam grup
Australia, yang berkembang akibat adanya
Kembelangan
pertemuan antara lempeng Australia yang
karbonat yang berumur Cenozoic yang masuk
bergerak ke utara dengan lempeng Pasifik yang
ke dalam grup New Guinea Limestone.
serta
mengandung
batuan
bergerak ke barat. Dua lempeng utama ini
mempunyai sejarah evolusi yang diidentifikasi
Secara regional, stratigrafi di sekitar daerah
berkaitan erat dengan perkembangan sari proses
penambangan bisa
magmatik dan pembentukan busur gunung api
kelompok besar yang terdiri dari kelompok
yang berasoisasi dengan mineralisasi emas
Kembelangan,
phorpir dan emas epithermal. Perkembangan
Limestone, kelompok Glacial Till dan kelompok
Tektonik Pulau Papua dapat dipaparkan seperti
Batuan Intrusi. (Gambar 4.).
dibagi
kelompok
kedalam empat
New
Guniea
gambar berikut:
1) Kelompok Kembelangan
Ahli geologi PT. Freeport Indonesia telah
membagi kelompok Kembelangan ini dalam
empat formasi yang terdiri:
3
Formasi Kopai (Jkk)
yang berumur
Jurassic serta memiliki ketebalan sekitar
dengan ketebalan 30 – 50 m yang tersusun
770 m, tersusun atas sandstone, siltstone
oleh quartzone sandstone dengan semen
dan black limestone.
berupa
Formasi Woniwagi (Jkkw) yang berumur
limestone.
cretaceous dengan ketebalan sekitar 980 m,
Formasi Sirga (Ts), berumur olegocene
calcite,
dan
siltstone
sandy
Formasi Kais (Tk), berumur oligocene –
tersusun atas batupasir kuarsa yang berlapis
pliocene dengan ketebalan mencapai 1.100
selang- seling dengan mudstone.
m yang terdiri dari empat bagian yaitu:
Formasi
Piniya
(Kkp)
yang
o
berumur
Bagian tertua dengan ketebalan 300 –
cretaceous dengan ketebalan sekitar 600 m
350
dan tersusun atas siltstone dan shale.
limestone (Tk1), 30-50 m dari bagian
Formasi Ekmai yang berumur cretaceous
lapisan ini merupakan lapisan yang
dengan total ketebalan mencapai 700 m
sangat penting untuk penentuan unit
Batuan
hidrostratigrafi.
penyusun
formasi
ini
dibagi
o
menjadi tiga sub- kelompok yang terdiri
o
dan
Lapisan paling bawah dengan tebal 600
sandstone
dengan
m
lapisan mencapai 80 m.
merupakan
unit
glauconitic
o
lapisan
Mg
Bagian kedua (Tk2) merupakan lapisan
shale
sandstone (Kke).
o
merupakan
limestone,
dari:
o
m
perulangan
ketebalan
total
Anggota dari bagian yang ketiga (Tk3)
Lapisan tengah dengan tebal sekitar
dengan ketebalan kurang lebih 200 m
100 m merupakan lapisan calcareous
merupakan
shale (Kkel).
sandstone.
o
Lapisan paling atas merupakan lapisan
occasional
interbedded
Bagian paling muda dari formasi ini
yang tipis dengan ketebalan hanya 4 m
(Tk4) dengan ketebalan sekitar 500 m
merupakan
merupakan lapisan limestone dengan
lapisan
penciri
berupa
sisipan
black calcareous shale (Kkeh).
interbedded carbonaceous
shale dan coal.
2) Kelompok New Guinea Limestone
Area ini merupakan area terjadinya intrusi
Kelompok New Guinea Limestone terdiri dari
berkali- kali, sehingga kaya akan mineral.
empat formasi yang berurut dari tua ke paling
Komposisi mineral batuannya berupa diorite
muda adalah sebagai berikut:
sampai quartz diorite yang berumur pliocene di
sekitar daerah struktural pada litologi karbonat.
Formasi Waripi (Tw), berumur paleocene
dengan ketebalan mencapai 300 m yang
merupakan lapisan Mg dolomite dengan
Dua buah intrusi primer yang ada di sekitar
sisipan silt dan sand.
lokasi adalah Grasberg Intrusive Complex
Formasi Faumai (Tf), berumur eocene
(GIC) dan Ertsberg Diorite. Pada empat lokasi
dengan ketebalan antara 120 – 150 m dan
yaitu Wanagon, South Wanagon, Idenberg dan
terdiri dari lapisan massive limestone.
Lembah
4
Tembaga
(Subsurface)
ditemukan
tubuh batuan beku yang ukurannya relatif kecil
Pada daerah yang berlitologi batuan intrusif,
dibanding dengan batuan intrusi primer.
bagian yang paling penting jika ditinjau secara
hidrologi adalah bagian yang secara geoteknik
memiliki nilai RQD mendekati nol. Pada lokasi
penelitian bagian yang seperti ini biasanya
disebut dengan Poker Chip Zone, merupakan
bagian yang hampir tidak memiliki kandungan
anhydrite.
Gambar 4. Kolom Stratigrafi
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Sarosa,
Gambar 5. Peta Geologi Grasberg, PT.
2004)
Freeport Indonesia
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Manik,
Tubuh batuan intrusi merupakan bagian yang
2007)
kering kecuali pada daerah- daerah yang
tersesarkan dan daerah kontak dengan batuan
Kondisi geologi dan iklim di area penambangan
karbonat yaitu di sekitar skarn yang terkekarkan
Grasberg merupakan faktor penyebab kuantitas
dan hornfels yang merupakan daerah water-
air yang tersimpan di bawah permukaan sangat
bearing.
besar. Sifat batuan berupa media poros, terdapat
banyak rekahan menyebabkan terbentuknya
Pada
daerah
intrusi
vulkanik
pengaruh
kantung- kantung air sedangkan hujan terjadi
hidrotermal akibat pemanasan oleh magma akan
hampir setiap hari, dengan curah hujan setiap
menyebabkan besarnya porositas dan tingginya
tahunnya adalah 2500 mm – 4000 mm.
permeabilitas batuan. Pengaruh hidrotermal ini
Kuantitas air pada kantung air bawah tanah ini
tidak terjadi pada daerah DOZ dikarenakan
menyebabkan
terjadinya pengendapan anhydrite yang mampu
menyumbat
pori-
pori
batuan
desain
lereng
pada
area
penambangan menjadi tidak optimal dari segi
sehingga
vertikalitas dikarenakan tekanan hidrostatik
permeabilitas batuan lebih rendah dibandingkan
yang begitu besar. Vertikalitas lereng yang
daerah lainnya.
optimal
menentukan
penambangan.
5
efisiensi
biaya
3.
Gambar 6. Diagram alur penelitian
Metodologi
Konfigurasi umum yang digunakan adalah:
Prinsip umum dari metode resistivitas adalah:
a.
Arus
listrik
(I)
diinjeksi
dengan
a.
Schlumberger:
b.
Wenner
c.
Pole- pole
d.
Pole- dipole
e.
Dipole- dipole
menggunakan 2 elektroda (A, B).
b.
Dua elektroda (M, N) lainnya mengukur
beda potensial (V).
Teknik Pengukuran metode resistivitas:
a.
Mapping: pengukuran untuk memperoleh
informasi
mengenai
variasi
resistivitas
secara lateral.
b.
Sounding: pengukuran untuk memperoleh
informasi
mengenai
variasi
resistivitas
terhadap kedalaman (vertikal).
c.
Imaging/tomografi:
pengukuran
untuk
memperoleh informasi mengenai variasi
resistivitas baik secara lateral maupun
vertikal (2-D atau 3-D).
Teknik pengukuran metode resistivitas pada
lereng penambangan Grasberg sangat khusus
karena dilakukan secara vertikal mengikuti alur
ketinggian lereng.
Alur
penelitian
pada
area
penambangan
Grasberg dapat dilihat pada gambar 6..
6
4.
Review Paper
Telah banyak hasil penelitian tentang geolistrik/ resisitivitas di daerah karst. Berikut ini ditampilkan beberapa hasil penelitian untuk mendukung investigasi kantungkantung air di daerah penelitian.
Tabel 1. Review Paper/ Jurnal Penelitian Geolistik/ Resistivitas di daerah Karst
Tahun
Peneliti
Metoda/
Hasil
Konfigurasi
Resistivitas yang dihasilkan 15Ω - 20Ω pada kedalaman 5 – 20m dengan porositas 18% 2000
Hago, H. A
Wenner, Pole- Dipole
35%. Luas area yang dapat dijangkau adalah 15977900 m2 dengan kedalaman 13m dan
Schlumberger
volume 204610000 m3. Porositas rata- rata akuifernya adalah 30% dengan kapasitas
61,383,000 ± 6,752,130 m3.
2004
2004
Gowd, S. S.
Skimmer, D. dan Heinson G.
Vertical Electrical
Sounding (VES)
potensial akuifer, salah satunya aquifer pada rekahan batuan gamping kedalaman 60,7 m.
Mengintepretasikan struktur utama hidrologi di Clare Valley, Australia selatan. Nilai
Electromagnetic
resistivitas yang didapat diintepretasikan menjadi aliran air bawah tanah secara regional.
Mitrofan, H., I. Povara dan M.
konduktivitas besar
Mafteiu.
dan “mise á la
masse”
2010
dapat menentukan kedalaman sampai bedrock, ketebalan lapisan saturated, serta peta
Wenner,
VES dengan
2008
Resistivitas yang dihasilkan berkorelasi dengan litologi di daerah penelitian. Metode VES
Metode “Mise á la masse” menghasilkan kelurusan resistivitas semu maksimum. Fitur
resistivitas utama berkaitan dengan saluran utama yang mengisi mata air panas Hercules.
Penggambaran jalur aliran tersembunyi berkaitan dengan mata air Hercules di Baile
Herculane merupakan aplikasi terbaik metode resistivitas dalam studi karst di Rumania.
Metode ‘‘mise á la masse’’ terbukti optimal dalam kasus ini.
Ha, H. S., D. S. Kim, dan I. J.
Electrical Resistivity
ERI digunakan untuk memetakan zona rekahan. ERI mampu menggambrakan rekahannya dan
Park
Imaging (ERI) dan
menggambarkan stabilitas rekahan. ERT digunakan pada 2 lobang bor untuk memantau
7
Electrical Resistivity
pergerakan air asin setelah diinjeksikan pada salah satu lobang.
Tomography (ERT)
Hamdan, H., G. Kritikakis, N.
2010
Andronikidis, N. Economou, E.
Manoutsoglou dan A. Vafidis
2010
2011
VES, VLF, Seismik,
dan tomografi
Kaus, A., W. Boening &Partner
Imaging 2-D
Angulo, B., T. Morales, J. A.
Tes Injeksi Air dan
Uriarte, dan I. Antigüedad
Logging listrik
VES menyediakan informasi akuifer dangkal dan memberikan batasan lapisan yang memiliki
resistivitas rendah terhadap salinisasi. Tomografi memberikan gambaran struktur yang lebih
dalam untuk mendeteksi air asin dan zona rekahan. Kedalaman penetrasi mencapai 55m.
Kedalaman investigasi mencapai 350 m untuk daerah Afrika Selatan.
Metode geolistrik dapat menentukan rekahan pada lobang bor dengan kedalaman 100 – 120m.
hubungan antara konduktivitas hidrauik dan resistivitas adalah (R2: 0.725–0.935; σest: 0.159–
0.738
Dari penjelasan di atas, dengan menggunakan metode resistivitas dan berbagai konfigurasinya, mampu mendeteksi keberadaan air di bawah tanah pada daerah karst
dan batuan gamping, mencapai kedalaman 350m. Salah satu konfigurasi yang dikenal adalah konfiguraasi wenner. Metode resistivitas akan lebih baik apabila
dikombinasikan dengan metode lainnya, sehingga tujuan untuk mendeteksi keberadaan, geometri dan volume kantung- kantung air tersebut dapat tercapai.
Ucapan Terimakasih
Terimakasih penulis ucapkan kepada DR. D. Erwin Irawan selaku tutor sekaligus dosen pembimbing serta saudara Iftitah Rohman Hukama, S.Si selaku rekan dalam
melakukan riset sehingga penulis mampu menulis review paper tentang “Aplikasi Metode Resistivitas Pada Media Rekah Khususnya Kantung Air Bawah Tanah (Studi
Kasus: Area Penambangan Grasberg, PT. Freeport Indonesia)”.
8
Aliran Air Tanah Dua Dimensi dalam
Daftar Pustaka
Media
2011.
Konduktivitas
Big
Gossan,
Sipil Vol. 17 No. 2 Agustus 2011, hal:
Karakterisasi
Hidraulik
di
Tembagapura, Papua. Jurnal Teknik
Angulo, B., T. Morales, J. A. Uriarte, dan I.
Antigüedad.
Rekahan
91 – 102.
Daerah
Uji
Kaus, A., W. Boening dan Partner. 2010.
Injeksi Air dan Logging Resistivitas
Pemetaan Geolistrik 2-D: Eksplorasi
Listrik. Environmental Geology 117:
pada
90-96.
Longsoran dan Daerah Pembuangan
Recharge
Karst
menggunakan
Karst,
Air
Tanah,
Sampah. Jerman: Geo eksploration
Anonim. 2004. Setting Tektonik Papua. Dinas
Technologies.
Pertambangan dan Energgi Propinsi
Papua
Daerah
Lashkaripour, G. R..2003. Invesitigasi Kondisi
(http://distamben.papua.go.id/)
diakses 24 Februari 2011 pkl 13:30.
Air Tanah dengan Metode Resistivitas
Gowd, S. S.. 2004. Survei Resistivitas Listrik
Geolistrik: Studi Kasus Akuifer Korin,
untuk menentukan Potensi Akuifer Air
Iran Tenggara. Journal of Spatial
Tanah di DAS Peddavanka, Distrik
Hydrology. 3 (1): 1-5.
Anantapur, Andhra Pradesh, India.
Manik, J. G. 2007. Aplikasi Klasifikasi Massa
Environmental Geology 46: 118-131.
Batuan dalam Analisis Kemantapan
Ha, H. S., D. S. Kim, dan I. J. Park. 2010.
Lereng
G-6/PB-8
South
Grasberg
Aplikasi Teknologi Resistivitas Listrik
Open Pit Mine Menggunakan data
untuk Mendeteksi Zona Lemah dan
Kekar dari Kegiatan Core Orienting.
Rekahan Selama Pembangunan Bawah
Teknik Pertambangan, ITB. (Tidak
Tanah. Environmental Earth Science
Dipublikasikan).
60: 723–731.
Mitrofan, H., I. P. dan M. Mafteiu. 2008.
Hago, H. A.. 2000. Aplikasi Metode Resistivitas
Investigasi Geolistrik Menggunakan
Listrik dalam Perkiraan Kuantitatif
Metode Resistivitas di Daerah Karst di
Layer Air Tanah pada Akuifer Tidak
Romania.
Tertekan. Fakultas Ilmu Pengetahuan
55:405–413.
dan Lingkungan, Universitas Putra
Environmental
Sarosa, S.. 2004. Analisa
Malaysia (Tidak Dipublikasikan).
Air
Tanah
Geology
Perubahan Kimia
dan Aplikasinya dalam
Hamdan, H., G. Kritikakis, N. Andronikidis, N.
Penyaliran Air Tanah pada tambang
Economou, E. Manoutsoglou dan A.
bawah tanah IOZ dan DOZ PT.
Vafidis.
Freeport
2010.
Metode
Geofisika
Indonesia.
“Veteran”
Terpadu untuk Pemetaan Akuifer Air
Pertambangan,
Asin
Yogyakarta. (Tidak Dipublikasikan).
Karst,
Studi
Kasus
Stylos,
UPN
Teknik
Skimmer, D. dan G. Heinson. 2004. A
Chania, Yunani. Journal of The Balkan
comparison
Geophysical Society, (13) 1: 1-8.
Hutasoit, L. M.,Mudrik R. D., Lilik E. W.,
of
electrical
and
electromagnetic methods for
the
detection of hydraulic pathways in a
Toddy S.. 2010. Distribusi Vektor
9
fractured rock aquifer, Clare Valley,
South Australia, Springer – Verlag.
10
AIR BAWAH TANAH
(Studi Kasus: Area Penambangan Grasberg, PT. Freeport Indonesia)
Oleh:
Toddy Samuel
Program Studi Magister Teknik Air Tanah, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, ITB
Abstrak
Metode resistivitas adalah salah satu metode geofisika sudah banyak digunakan dalam investigasi air
tanah. Resistivitas merupakan metode cepat, murah, tidak merusak lingkungan dan terbukti memberikan
hasil yang menjanjikan dalam studi daerah karst (Mitrofan, 2008). Metode ini mampu mendefinisikan tipe
akuifer, kedalaman, ketebalan dan lokasinya (Lashkaripour, 2003).
Kondisi geologi dan iklim di area penambangan Grasberg merupakan faktor penyebab kuantitas air yang
tersimpan di bawah permukaan sangat besar. Sifat batuan berupa media poros, terdapat banyak rekahan
menyebabkan terbentuknya kantung- kantung air sedangkan hujan terjadi hampir setiap hari, dengan
curah hujan setiap tahunnya adalah 2500 mm – 4000 mm. Kuantitas air pada kantung air bawah tanah ini
menyebabkan desain lereng pada area penambangan menjadi tidak optimal dari segi vertikalitas
dikarenakan tekanan hidrostatik yang begitu besar. Vertikalitas lereng yang optimal menentukan efisiensi
biaya penambangan.
Penggunaan metode resistivitas dengan berbagai konfigurasinya mampu mendeteksi keberadaan air
bawah tanah pada daerah karst hingga kedalaman 350m. Salah satu konfigurasi yang dikenal adalah
konfigurasi Wenner. Metode resistivitas akan lebih baik apabila dikombinasikan dengan metode lainnya,
sehingga tujuan untuk mendeteksi keberadaan, geometri dan volume kantung- kantung air tersebut dapat
tercapai.
Kata Kunci: Hidrogeologi, Geolistrik, Resistivitas, Karst, Kantung air, Grasberg.
Abstract
Resistivity method is one of the geophysical methods that are widely used in groundwater investigations.
Resistivity methods are fast, low-cost and environmentally non destructive, they are proven to provide
promising results in karst studies (Mitrofan, 2008). A resistivity survey was carried out in order to study
groundwater conditions such as depth, thickness and location of the aquifer and the type of water.
(Lashkaripour, 2003).
Geological and climate condition of Grasberg are cause to large amount of water quantity in the
subsurface. The nature of the media as porous media, plus the highly number of fractures causing the
formation of water pockets while rainfall occurs almost every day, with annual rainfall is 2500 mm –
4000 mm. The quantity of water in water pockets cause the slope design not optimum in terms of
verticality due to massive hydrostatic pressure. Optimum verticality of the slope set the mining cost
efficiency.
The use of resistivity method with variety of configurations capable of detecting the presence of
underground water in karst areas, reaching a depth of 350m, one of the configurations known is wenner
configuration. Resistivity method would be better if combined with other methods, so the purpose to
detect the presence, geometry and volume of pockets of water can be achieved.
Keyword: Hydrogeology, Geoelectrical, Resistivity, Karst, Water Pocket, Grasberg.
1
1.
Pendahuluan
2.
Kondisi Geologi dan Hidrogeologi
Area penambangan Grasberg merupakan salah
PT.
satu
yaitu
pertambangan tembaga dan emas di daerah
penambangan dengan cara membuka lahan yang
Kecamatan Mimika Timur, Kabupaten Mimika,
berbentuk lereng, semakin vertikal lereng
Propinsi Papua. Area kontrak ini seluas 10.000
tersebut maka biaya untuk membuka lahan
Ha meliputi area 10 km x 10 km, dan memiliki
semakin
sangat
ijin penggunaan area untuk sarana dan prasarana
ditentukan oleh tekanan hidrostatik yang berupa
proyek seluas 1.630 km2, membujur dari Utara
tekanan pori pada batuan, semakin vertikal
(lokasi penambangan) ke Selatan (Pelabuhan
suatu lereng maka tekanan hidrostatik pada
Amamapare). Lokasi tambang tembaga dan
lereng harus semakin kecil. Tekanan hidrostatik
emas ini berada pada 04º03’30” - 04º11’30” LS
pada lereng dipengaruhi oleh kuantitas air yang
dan 137º02’30”- 137º10’00” BT. Area kerja
ada, pada kasus ini sebagian besar air berada
PT. Freeport Indonesia ini dapat dilihat pada
pada kantung – kantung air bawah tanah, oleh
Gambar 1.
jenis
penambangan
rendah.
Stabilitas
terbuka,
lereng
Freeport
Indonesia
memiliki
kontrak
karena itu untuk mengoptimalkan vertikalitas
lereng maka proses dewatering kantung –
kantung air bawah tanah sangat penting untuk
dilakukan. Proses dewatering akan sangat
efisien untuk dilaksanakan apabila keberadaan,
geometri serta volume kantung – kantung air
tersebut diketahui, untuk itu investigasi air tanah
yang berfokus pada kantung – kantung air
bawah tanah ini menjadi vital untuk dilakukan.
Untuk menekan biaya investigasi air tanah,
maka metode yang digunakan adalah metode
resistivitas.
Metode
resistivitas
merupakan
metode
sederhana dan paling umum digunakan dalam
pendugaan posisi akuifer air tanah. Metode
resistivitas atau metode Direct Current (DC)
Resistivity, merupakan metode cepat, murah,
tidak
merusak
lingkungan
dan
Gambar 1. Lokasi Proyek PT. Freeport
terbukti
Indonesia
memberikan hasil yang menjanjikan dalam studi
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Sarosa,
daerah karst (Mitrofan, 2008). Metode geolistrik
2004)
mampu mendefinisikan tipe akuifer, kedalaman,
ketebalan dan lokasinya (Lashkaripour, 2003).
2
Gambar 3. Perkembangan Tektonik Pulau
Papua
Gambar 2. Lokasi Pusat Penambangan PT.
(Sumber: Dinas Pertambangan dan Energi
Freeport Indonesia
Provinsi Papua, 2004)
(Sumber: Hutasoit, dkk. 2010)
b.
a.
Stratigrafi
Setting Tektonik
Lokasi penambangan PT. Freeport Indonesia
Setting lempeng tektonik Pulau Papua telah
terletak pada daerah Irian Jaya Mobile Belt
diulas oleh beberapa ahli geologi, salah satunya
yang merupakan bagian perbatasan antara
Dow, dkk (1985), dan dapat dijadikan sebagai
lempeng Indo- Australia bagian Utara dengan
kerangka dalam menerangkan posisi dan sejarah
lempeng Pasifik bagian Barat Laut. Lempeng
tektonik. Konfigurasi tektonik Pulau Papua pada
Indo- Australia mengandung batuan klastik
saat ini berada pada bagian tepi utara lempeng
berumur mesozoik yang masuk ke dalam grup
Australia, yang berkembang akibat adanya
Kembelangan
pertemuan antara lempeng Australia yang
karbonat yang berumur Cenozoic yang masuk
bergerak ke utara dengan lempeng Pasifik yang
ke dalam grup New Guinea Limestone.
serta
mengandung
batuan
bergerak ke barat. Dua lempeng utama ini
mempunyai sejarah evolusi yang diidentifikasi
Secara regional, stratigrafi di sekitar daerah
berkaitan erat dengan perkembangan sari proses
penambangan bisa
magmatik dan pembentukan busur gunung api
kelompok besar yang terdiri dari kelompok
yang berasoisasi dengan mineralisasi emas
Kembelangan,
phorpir dan emas epithermal. Perkembangan
Limestone, kelompok Glacial Till dan kelompok
Tektonik Pulau Papua dapat dipaparkan seperti
Batuan Intrusi. (Gambar 4.).
dibagi
kelompok
kedalam empat
New
Guniea
gambar berikut:
1) Kelompok Kembelangan
Ahli geologi PT. Freeport Indonesia telah
membagi kelompok Kembelangan ini dalam
empat formasi yang terdiri:
3
Formasi Kopai (Jkk)
yang berumur
Jurassic serta memiliki ketebalan sekitar
dengan ketebalan 30 – 50 m yang tersusun
770 m, tersusun atas sandstone, siltstone
oleh quartzone sandstone dengan semen
dan black limestone.
berupa
Formasi Woniwagi (Jkkw) yang berumur
limestone.
cretaceous dengan ketebalan sekitar 980 m,
Formasi Sirga (Ts), berumur olegocene
calcite,
dan
siltstone
sandy
Formasi Kais (Tk), berumur oligocene –
tersusun atas batupasir kuarsa yang berlapis
pliocene dengan ketebalan mencapai 1.100
selang- seling dengan mudstone.
m yang terdiri dari empat bagian yaitu:
Formasi
Piniya
(Kkp)
yang
o
berumur
Bagian tertua dengan ketebalan 300 –
cretaceous dengan ketebalan sekitar 600 m
350
dan tersusun atas siltstone dan shale.
limestone (Tk1), 30-50 m dari bagian
Formasi Ekmai yang berumur cretaceous
lapisan ini merupakan lapisan yang
dengan total ketebalan mencapai 700 m
sangat penting untuk penentuan unit
Batuan
hidrostratigrafi.
penyusun
formasi
ini
dibagi
o
menjadi tiga sub- kelompok yang terdiri
o
dan
Lapisan paling bawah dengan tebal 600
sandstone
dengan
m
lapisan mencapai 80 m.
merupakan
unit
glauconitic
o
lapisan
Mg
Bagian kedua (Tk2) merupakan lapisan
shale
sandstone (Kke).
o
merupakan
limestone,
dari:
o
m
perulangan
ketebalan
total
Anggota dari bagian yang ketiga (Tk3)
Lapisan tengah dengan tebal sekitar
dengan ketebalan kurang lebih 200 m
100 m merupakan lapisan calcareous
merupakan
shale (Kkel).
sandstone.
o
Lapisan paling atas merupakan lapisan
occasional
interbedded
Bagian paling muda dari formasi ini
yang tipis dengan ketebalan hanya 4 m
(Tk4) dengan ketebalan sekitar 500 m
merupakan
merupakan lapisan limestone dengan
lapisan
penciri
berupa
sisipan
black calcareous shale (Kkeh).
interbedded carbonaceous
shale dan coal.
2) Kelompok New Guinea Limestone
Area ini merupakan area terjadinya intrusi
Kelompok New Guinea Limestone terdiri dari
berkali- kali, sehingga kaya akan mineral.
empat formasi yang berurut dari tua ke paling
Komposisi mineral batuannya berupa diorite
muda adalah sebagai berikut:
sampai quartz diorite yang berumur pliocene di
sekitar daerah struktural pada litologi karbonat.
Formasi Waripi (Tw), berumur paleocene
dengan ketebalan mencapai 300 m yang
merupakan lapisan Mg dolomite dengan
Dua buah intrusi primer yang ada di sekitar
sisipan silt dan sand.
lokasi adalah Grasberg Intrusive Complex
Formasi Faumai (Tf), berumur eocene
(GIC) dan Ertsberg Diorite. Pada empat lokasi
dengan ketebalan antara 120 – 150 m dan
yaitu Wanagon, South Wanagon, Idenberg dan
terdiri dari lapisan massive limestone.
Lembah
4
Tembaga
(Subsurface)
ditemukan
tubuh batuan beku yang ukurannya relatif kecil
Pada daerah yang berlitologi batuan intrusif,
dibanding dengan batuan intrusi primer.
bagian yang paling penting jika ditinjau secara
hidrologi adalah bagian yang secara geoteknik
memiliki nilai RQD mendekati nol. Pada lokasi
penelitian bagian yang seperti ini biasanya
disebut dengan Poker Chip Zone, merupakan
bagian yang hampir tidak memiliki kandungan
anhydrite.
Gambar 4. Kolom Stratigrafi
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Sarosa,
Gambar 5. Peta Geologi Grasberg, PT.
2004)
Freeport Indonesia
(Sumber: PT. Freeport Indonesia op cit Manik,
Tubuh batuan intrusi merupakan bagian yang
2007)
kering kecuali pada daerah- daerah yang
tersesarkan dan daerah kontak dengan batuan
Kondisi geologi dan iklim di area penambangan
karbonat yaitu di sekitar skarn yang terkekarkan
Grasberg merupakan faktor penyebab kuantitas
dan hornfels yang merupakan daerah water-
air yang tersimpan di bawah permukaan sangat
bearing.
besar. Sifat batuan berupa media poros, terdapat
banyak rekahan menyebabkan terbentuknya
Pada
daerah
intrusi
vulkanik
pengaruh
kantung- kantung air sedangkan hujan terjadi
hidrotermal akibat pemanasan oleh magma akan
hampir setiap hari, dengan curah hujan setiap
menyebabkan besarnya porositas dan tingginya
tahunnya adalah 2500 mm – 4000 mm.
permeabilitas batuan. Pengaruh hidrotermal ini
Kuantitas air pada kantung air bawah tanah ini
tidak terjadi pada daerah DOZ dikarenakan
menyebabkan
terjadinya pengendapan anhydrite yang mampu
menyumbat
pori-
pori
batuan
desain
lereng
pada
area
penambangan menjadi tidak optimal dari segi
sehingga
vertikalitas dikarenakan tekanan hidrostatik
permeabilitas batuan lebih rendah dibandingkan
yang begitu besar. Vertikalitas lereng yang
daerah lainnya.
optimal
menentukan
penambangan.
5
efisiensi
biaya
3.
Gambar 6. Diagram alur penelitian
Metodologi
Konfigurasi umum yang digunakan adalah:
Prinsip umum dari metode resistivitas adalah:
a.
Arus
listrik
(I)
diinjeksi
dengan
a.
Schlumberger:
b.
Wenner
c.
Pole- pole
d.
Pole- dipole
e.
Dipole- dipole
menggunakan 2 elektroda (A, B).
b.
Dua elektroda (M, N) lainnya mengukur
beda potensial (V).
Teknik Pengukuran metode resistivitas:
a.
Mapping: pengukuran untuk memperoleh
informasi
mengenai
variasi
resistivitas
secara lateral.
b.
Sounding: pengukuran untuk memperoleh
informasi
mengenai
variasi
resistivitas
terhadap kedalaman (vertikal).
c.
Imaging/tomografi:
pengukuran
untuk
memperoleh informasi mengenai variasi
resistivitas baik secara lateral maupun
vertikal (2-D atau 3-D).
Teknik pengukuran metode resistivitas pada
lereng penambangan Grasberg sangat khusus
karena dilakukan secara vertikal mengikuti alur
ketinggian lereng.
Alur
penelitian
pada
area
penambangan
Grasberg dapat dilihat pada gambar 6..
6
4.
Review Paper
Telah banyak hasil penelitian tentang geolistrik/ resisitivitas di daerah karst. Berikut ini ditampilkan beberapa hasil penelitian untuk mendukung investigasi kantungkantung air di daerah penelitian.
Tabel 1. Review Paper/ Jurnal Penelitian Geolistik/ Resistivitas di daerah Karst
Tahun
Peneliti
Metoda/
Hasil
Konfigurasi
Resistivitas yang dihasilkan 15Ω - 20Ω pada kedalaman 5 – 20m dengan porositas 18% 2000
Hago, H. A
Wenner, Pole- Dipole
35%. Luas area yang dapat dijangkau adalah 15977900 m2 dengan kedalaman 13m dan
Schlumberger
volume 204610000 m3. Porositas rata- rata akuifernya adalah 30% dengan kapasitas
61,383,000 ± 6,752,130 m3.
2004
2004
Gowd, S. S.
Skimmer, D. dan Heinson G.
Vertical Electrical
Sounding (VES)
potensial akuifer, salah satunya aquifer pada rekahan batuan gamping kedalaman 60,7 m.
Mengintepretasikan struktur utama hidrologi di Clare Valley, Australia selatan. Nilai
Electromagnetic
resistivitas yang didapat diintepretasikan menjadi aliran air bawah tanah secara regional.
Mitrofan, H., I. Povara dan M.
konduktivitas besar
Mafteiu.
dan “mise á la
masse”
2010
dapat menentukan kedalaman sampai bedrock, ketebalan lapisan saturated, serta peta
Wenner,
VES dengan
2008
Resistivitas yang dihasilkan berkorelasi dengan litologi di daerah penelitian. Metode VES
Metode “Mise á la masse” menghasilkan kelurusan resistivitas semu maksimum. Fitur
resistivitas utama berkaitan dengan saluran utama yang mengisi mata air panas Hercules.
Penggambaran jalur aliran tersembunyi berkaitan dengan mata air Hercules di Baile
Herculane merupakan aplikasi terbaik metode resistivitas dalam studi karst di Rumania.
Metode ‘‘mise á la masse’’ terbukti optimal dalam kasus ini.
Ha, H. S., D. S. Kim, dan I. J.
Electrical Resistivity
ERI digunakan untuk memetakan zona rekahan. ERI mampu menggambrakan rekahannya dan
Park
Imaging (ERI) dan
menggambarkan stabilitas rekahan. ERT digunakan pada 2 lobang bor untuk memantau
7
Electrical Resistivity
pergerakan air asin setelah diinjeksikan pada salah satu lobang.
Tomography (ERT)
Hamdan, H., G. Kritikakis, N.
2010
Andronikidis, N. Economou, E.
Manoutsoglou dan A. Vafidis
2010
2011
VES, VLF, Seismik,
dan tomografi
Kaus, A., W. Boening &Partner
Imaging 2-D
Angulo, B., T. Morales, J. A.
Tes Injeksi Air dan
Uriarte, dan I. Antigüedad
Logging listrik
VES menyediakan informasi akuifer dangkal dan memberikan batasan lapisan yang memiliki
resistivitas rendah terhadap salinisasi. Tomografi memberikan gambaran struktur yang lebih
dalam untuk mendeteksi air asin dan zona rekahan. Kedalaman penetrasi mencapai 55m.
Kedalaman investigasi mencapai 350 m untuk daerah Afrika Selatan.
Metode geolistrik dapat menentukan rekahan pada lobang bor dengan kedalaman 100 – 120m.
hubungan antara konduktivitas hidrauik dan resistivitas adalah (R2: 0.725–0.935; σest: 0.159–
0.738
Dari penjelasan di atas, dengan menggunakan metode resistivitas dan berbagai konfigurasinya, mampu mendeteksi keberadaan air di bawah tanah pada daerah karst
dan batuan gamping, mencapai kedalaman 350m. Salah satu konfigurasi yang dikenal adalah konfiguraasi wenner. Metode resistivitas akan lebih baik apabila
dikombinasikan dengan metode lainnya, sehingga tujuan untuk mendeteksi keberadaan, geometri dan volume kantung- kantung air tersebut dapat tercapai.
Ucapan Terimakasih
Terimakasih penulis ucapkan kepada DR. D. Erwin Irawan selaku tutor sekaligus dosen pembimbing serta saudara Iftitah Rohman Hukama, S.Si selaku rekan dalam
melakukan riset sehingga penulis mampu menulis review paper tentang “Aplikasi Metode Resistivitas Pada Media Rekah Khususnya Kantung Air Bawah Tanah (Studi
Kasus: Area Penambangan Grasberg, PT. Freeport Indonesia)”.
8
Aliran Air Tanah Dua Dimensi dalam
Daftar Pustaka
Media
2011.
Konduktivitas
Big
Gossan,
Sipil Vol. 17 No. 2 Agustus 2011, hal:
Karakterisasi
Hidraulik
di
Tembagapura, Papua. Jurnal Teknik
Angulo, B., T. Morales, J. A. Uriarte, dan I.
Antigüedad.
Rekahan
91 – 102.
Daerah
Uji
Kaus, A., W. Boening dan Partner. 2010.
Injeksi Air dan Logging Resistivitas
Pemetaan Geolistrik 2-D: Eksplorasi
Listrik. Environmental Geology 117:
pada
90-96.
Longsoran dan Daerah Pembuangan
Recharge
Karst
menggunakan
Karst,
Air
Tanah,
Sampah. Jerman: Geo eksploration
Anonim. 2004. Setting Tektonik Papua. Dinas
Technologies.
Pertambangan dan Energgi Propinsi
Papua
Daerah
Lashkaripour, G. R..2003. Invesitigasi Kondisi
(http://distamben.papua.go.id/)
diakses 24 Februari 2011 pkl 13:30.
Air Tanah dengan Metode Resistivitas
Gowd, S. S.. 2004. Survei Resistivitas Listrik
Geolistrik: Studi Kasus Akuifer Korin,
untuk menentukan Potensi Akuifer Air
Iran Tenggara. Journal of Spatial
Tanah di DAS Peddavanka, Distrik
Hydrology. 3 (1): 1-5.
Anantapur, Andhra Pradesh, India.
Manik, J. G. 2007. Aplikasi Klasifikasi Massa
Environmental Geology 46: 118-131.
Batuan dalam Analisis Kemantapan
Ha, H. S., D. S. Kim, dan I. J. Park. 2010.
Lereng
G-6/PB-8
South
Grasberg
Aplikasi Teknologi Resistivitas Listrik
Open Pit Mine Menggunakan data
untuk Mendeteksi Zona Lemah dan
Kekar dari Kegiatan Core Orienting.
Rekahan Selama Pembangunan Bawah
Teknik Pertambangan, ITB. (Tidak
Tanah. Environmental Earth Science
Dipublikasikan).
60: 723–731.
Mitrofan, H., I. P. dan M. Mafteiu. 2008.
Hago, H. A.. 2000. Aplikasi Metode Resistivitas
Investigasi Geolistrik Menggunakan
Listrik dalam Perkiraan Kuantitatif
Metode Resistivitas di Daerah Karst di
Layer Air Tanah pada Akuifer Tidak
Romania.
Tertekan. Fakultas Ilmu Pengetahuan
55:405–413.
dan Lingkungan, Universitas Putra
Environmental
Sarosa, S.. 2004. Analisa
Malaysia (Tidak Dipublikasikan).
Air
Tanah
Geology
Perubahan Kimia
dan Aplikasinya dalam
Hamdan, H., G. Kritikakis, N. Andronikidis, N.
Penyaliran Air Tanah pada tambang
Economou, E. Manoutsoglou dan A.
bawah tanah IOZ dan DOZ PT.
Vafidis.
Freeport
2010.
Metode
Geofisika
Indonesia.
“Veteran”
Terpadu untuk Pemetaan Akuifer Air
Pertambangan,
Asin
Yogyakarta. (Tidak Dipublikasikan).
Karst,
Studi
Kasus
Stylos,
UPN
Teknik
Skimmer, D. dan G. Heinson. 2004. A
Chania, Yunani. Journal of The Balkan
comparison
Geophysical Society, (13) 1: 1-8.
Hutasoit, L. M.,Mudrik R. D., Lilik E. W.,
of
electrical
and
electromagnetic methods for
the
detection of hydraulic pathways in a
Toddy S.. 2010. Distribusi Vektor
9
fractured rock aquifer, Clare Valley,
South Australia, Springer – Verlag.
10