Metode Survei GravitasiOleh :

Agung Septana NugrahaM0211006

Fahmi SyahrizaM0211026

Muhammad Nur IkhwanM0211056

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan AlamUniversitas Sebelas Maret

Prinsip Dasar Gravitasi Hukum Newton

Besar gaya gravitasi antara dua benda sebanding dengan massa kedua benda tersebut yakni m1 dan m2 dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak r keduanya. Semakin besar jarak antara kedua benda tersebut, maka gaya tarik-menarik antara keduanya semakin kecil. Pernyataan tersebut dapat dirumuskan dalam persamaan berikut ini:

1= Gaya gravitasi / tarik menarik antara dua benda.

= Konstanta Gravitasi m1 = Massa benda 1m2 = Massa benda 2

Prinsip Dasar Gravitasi Percepatan Gravitasi

Percepatan pada m2 karena adanya m1 dapat diperoleh dengan membagi F dengan m2 dalam persamaan (1) sebagai berikut :

2.aPercepatan g sebanding dengan gaya gravitasi per satuan massa karena pengaruh m1. Jika m1 adalah masa dari bumi (Me). Maka g menjadi percepatan gravitasi dan dinyatakan sebagai

2.bRe menyatakan jari-jari bumi dan r diperpanjang ke bawah menuju pusat bumi. (biasanya digunakan simbol yang sama g untuk percepatan gravitasi yang dikarenakan bumi ataupun m1). Nilai numerik dari g pada permukaan bumi adalah sekitar 980 cm / s2. Untuk percepatan gravitasi, 1 cm / s2 disebut sebagai galileo atau Gal.

Prinsip Dasar Gravitasi Potensial Gravitasi

Massa yang terdapat pada suatu ruang tertentu dapat menimbulkan suatu medan potensial skalar disekitarnya. Percepatan gravitasi merupakan medan konservatif dimana nilainya tidak bergantung pada lintasan yang ditempuhnya melainkan bergantung posisi awal dan posisi akhir. Percepatan gravitasi dapat di rumuskan sebagai gradien dari medan potensial skalar gravitasi (Blakely,1995). Dari persamaan tersebut dapat diketahui medan potensial gravitasi.

Sehingga,

3Dimana fungsi U merupakan potensial gravitasi sedangkan percepatan gravitasi merupakan medan potensial.

Struktur BumiBumi dibagi dalam tiga lapisan utama, antara lain kerak bumi, mantel bumi, serta inti bumi. Dari segi batuannya, untuk bagian kerak bumi terdapat batuan sedimen. Sedangkan untuk bagian bawah permukaan bumi, karena suhu dan tekanan tingginya menjadikan batuan memiliki densitas cukup tinggi. (Santoso, 2002).

Gambar 1. Struktur permukaan bumi (Santoso, 2002)

Metode Gravitasi

Gambar 2. Pengukuran densitas batuan

(Pratama, 2009) 

Peralatan Survei Gravitymeter La Coste-Romberg, type G, No. G-

1118 GPS Trimble GPS Navigasi, Garmin Altimeter Kamera Meteran Kompas geologi HT (alat komunikasi) Timer Peta Topografi Accu 12 V Alat tulis

Pengukuran Lapangan Menentukan Base Station

Dipilih pada lokasi yang cukup stabil, mudah dikenal dan dijangkau.

Jumlahnya bisa lebih dari satu tergantung dari keadaan lapangan.

Masing-masing base station sebaiknya dijelaskan secara cermat dan terperinci meliputi posisi, nama tempat, skala dan petunjuk arah

Menentukan Titik Ikat Titik ikat ini diperlukan sebagai tempat looping

dalam pengukuran. Pengukuran dimulai dari titik ikat dilanjutkan

ke titik-titik ukur yang lain dan kembali lagi ke titik ikat.

Pengukuran data lapangan meliputi pembacaan gravity meter juga penentuan posisi, waktu dan pembacaan barometer serta suhu.

Konversi dan Koreksi Konversi Pembacaan Gravity Meter

Pemrosesan data gayaberat dilakukan terhadap nilai pembacaan gravity meter untuk mendapatkan nilai anomali Bouguer. Untuk memperoleh nilai anomali Bouguer dari setiap titik amat, maka dilakukan konversi pembacaan gravity meter menjadi nilai gayaberat dalam satuan milligal. Untuk melakukan konversi memerlukan tabel konversi dari gravity meter tersebut. Setiap gravity meter dilengkapi dengan tabel konversi.

Faktor Koreksi dalam GravitasiNilai percepatan gravitasi juga dipengaruhi oleh berbagai macam faktor, sehingga perlu dilakukan koreksi atau reduksi untuk memperoleh nilai percepatan gravitasi yang tepat. Berikut beberapa faktor reduksi dalam gravitasi koreksi apungan (drift correction) koreksi pasang surut (tidal correction) koreksi lintang (latitude correction) koreksi udara bebas (free-air correction) koreksi Bouguer (nilai anomali Bouguer

Sederhana (ABS) pada topografi.) koreksi medan (terrain correction)

Faktor Koreksi dalam Gravitasi Koreksi Drift (Apungan)

Koreksi apungan akibat adanya perbedaan pembacaan  gravity dari stasiun yang sama pada waktu yang berbeda, yang disebabkan karena adanya guncangan pegas alat gravimeter selama proses transportasi dari suatu stasiun ke stasiun lainnya. 

Dn = (Tn - T1) Koreksi Pasang Surut (Tidal)

Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan pengaruh gravitasi benda-benda di luar bumi seperti bulan dan matahari, yang berubah terhadap lintang dan waktu. Untuk mendapatkan nilai pasang surut ini maka, dilihatlah perbedaan nilai gravitasi stasiun dari waktu ke waktu terhadap base. Gravitasi terkoreksi tidal dapat ditulis sebagai berikut :

gst = gs + t

Faktor Koreksi dalam Gravitasi Koreksi lintang

Koreksi ini dilakukan karena bentuk bumi yang tidak sepenuhnya bulat sempurna, tetapi pepat pada daerah ekuator dan juga karena rotasi bumi. Hal tersebut membuat ada perbedaan nilai gravitasi karena pengaruh lintang yang ada di bumi. Secara umum gravitasi terkoreksi lintang dapat ditulis sebagai berikut :

g (ϕ) = 978031.8(1+0.005304sin2ϕ+0.0000059sin22ϕ)dimana :

g (ϕ) = gravitasi terkoreksi lintang (ϕ = sudut dalam radian)

Koreksi udara bebas (Free Air Correction)Koreksi ini dilakukan untuk mengkompensasi ketinggian antara titik pengamatan dan datum (mean sea level). Koreksi ini dapat ditulis sebagai berikut :

gFA = -0.3086 × h

Koreksi BouguerKoreksi bouger dilakukan untuk mengkompensasi pengaruh massa batuan terdapat antara stasiun pengukuran dan (mean sea level) yang diabaikan pada koreksi udara bebas. Koreksi ini dapat ditulis sebagai berikut :

gB = 0.04193 × ρ × h Koreksi medan (Terrain Correction)

Koreksi medan mengakomodir ketidakteraturan pada topografi sekitar titik pengukuran. Pada saat pengukuran, elevasi topografi di sekitar titik pengukuran, biasanya dalam radius dalam dan luar, diukur elevasinya. Sehingga koreksi ini dapat ditulis sebagai berikut :

TC(mGal) = 0.04191 (r2–r1+–)

Faktor Koreksi dalam Gravitasi

Anomali bouguer didefinisikan sebagai selisih antara medan gravitasi pengamatan dengan medan gravitasi normal yang telah dikoreksi (Parasnis, 1978). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

(2.13)Anomali bouguer merupakan nilai anomali gravitasi di suatu daerah dimana dalam penghitungannya telah memasukkan koreksi–koreksi gravitasi.Dinyatakan seperti di bawah ini:

(2.14)Dimana, AB : anomalibouguer: nilai gravitasi terukur (yang telah dikonversi ke mGal)

: nilai gravitasi normal : koreksi udara bebas : koreksi bouguer : koreksi medan

Anomali

Pengertian Anomali ResidualAnomali residual dapat didefinisikan sebagai deviasi dari anomali permukaan pada sebuah daerah. Anomali ini sering juga disebut dengan anomali lokal. Anomali ini sangat penting dalam pengidentifikasian struktur bawah permukaan bumi. Pengertian Anomali Regional

Anomali regional merupakan anomali permukaan sebelum dilakukan pemfilteran. Anomali regional akan memiliki lebar nilai anomali yang lebih besar daripada anomali residualnya. Nilai dari anomali ini sangat berpengaruh terhadap anomali residual (lokal).

Anomali

Anomali Bouguer merupakan penjumlahan dari anomali regional dan anomali residual. Secara sederhana, jika ditinjau dari segi luas anomali regional akan mempunyai luas anomali lebih besar dari residual. Kedalaman anomali residual lebih dangkal dari regional. Kedua anomali tersebut saling berinteraksi dan menimbulkan anomali yang tumpang–tindih. Oleh sebab itu, anomali-anomali tersebut harus saling dipisahkan. Ada beberapa metode yang dapat digunakan dalam pemisahan anomali regional–residual diantaranya yaitu: Metode moving average (rataan bergerak), Metode Upward Continuation.

Pemisahan Anomali Regional - Residual

Rataan bergerak dilakukan dengan cara merata-ratakan nilai anomalinya. Hasil dari perata-rataan ini merupakan anomali regionalnya. Sedangkan anomali residualnya didapatkan dengan mengurangkan data hasil pengukuran gravitasi dengan anomali regionalnya (Abdelrahman, 1996). Secara matematis persamaan rataan bergerak untuk 2 dimensi adalah sebagai berikut :

Dimana n=(N-1)/2 , dan N harus bilangan ganjil (Setyanta, 2010).Setelah didapatkan ∆Treg, maka harga ∆Tresidual dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

∆Tresidual=∆T- ∆Treg

Dimana ∆Treg = anomali regional ∆Tresidual = anomali residual ∆T = anomali Bouguer

Metode Moving Average

Metode ini digunakan karena dapat mentransformasi medan potensial yang diukur pada suatu permukaan sehingga medan potensial di tempat lain di atas permuakaan pengukuran dan cerderung menonjolkan anomali yang disebabkan oleh sumber yang dalam (efek regional) dengan menghilangkan atau mengabaikan anomali yang disebabkan oleh sumber yang dangkal (efek residual), dan hasil dari metode ini adalah anomali regionalnya. Anomali residual diperoleh dengan menghitung selisih anomali Bouguer terhadap anomali regional (Hasria, 2011). 

 Dimana adalah harga medan potensial pada hasil kontinuasi, dan adalah harga medan potensial pada bidang observasi sebenarnya Δz adalah jarak atau ketinggian pengangkatan (Blakely, 1995).

Metode Upward Continuation

Interpretasi Interpretasi dapat dilakukan dengan cara kaulitatif

dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif dilakukan dengan

menfasirkan peta anomali Bougeur. Interpretasi kuantitatif dilakukan dengan cara

pemodelan . Didalam metode gravitasi pemodelan dilakukan

dengan dua jenis pemodelan. pemodelan maju (forward modelling) digunakan

untuk melihat respon gravitasi yang ditimbulkan dari model geologi yang dibuat. Sedangan

pemodelan mundur (inverse modelling) digunakan untuk membuat model geologi dari pengaruh medan gravitasi daerah penelitian.