METODE GRAVITASI

METODE GRAVITASI 

1. Metode gravitasi

Metode gravitasi disebut juga metode gaya berat. Metode ini termasuk ke dalam metode tak langsung dalam kegiatan survey geofisika. Metode ini digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan pada area tempat dilakukannya survey, yaitu dengan cara mengamati variasi lateral dari densitas batuan bawah permukaan. Telah diketahui bahwa gaya gravitasi adalah suatu gaya yang bekerja antara dua benda, seperti gaya yang bekerja antara tubuh manusia dengan bumi atau antara planet bumi dengan planet lain. Besarnya gaya akan berbanding lurus dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik secara kuadrat dengan jarak antara kedua benda tersebut. Interaksi antara benda-benda yang ada di sekeliling area pengukuran akan berpengaruh terhadap nilai pengukuran.

Survey dengan menggunakan metode gravitasi memanfaatkan nilai percepatan gravitasi di area survey tersebut. Perubahan percepatan pada satu titik dengan titik lain disekitarnya dapat menandakan adanya perbedaan kandungan yang ada di bawah permukaan bumi. Namun, perubahan yang terjadi relatif kecil sehingga dalam pengukuran dengan metode gravitasi memerlukan alat ukur yang memiliki kepekaan yang sangat tinggi, dan alat tersebut adalah gravimeter. Bahkan sekarang telah dikembangkan alat mikrogravimeter.

Dalam gravimeter terdapat massa yang tergantung pada sebuah pegas, sehingga jika densitas batuan bawah permukaan berbeda akan menyebabkan tarikan atau gaya yang berbeda pula. Pada tempat yang memiliki kandungan batuan bawah permukaan dengan densitas yang lebih tinggi akan menyebabkan nilai gravitasi yang terukur lebih besar pula dan begitu pula sebaliknya untuk densitas yang lebih rendah.

Informasi yang didapatkan dari suvey adalah untuk mengetahui efek dari sumber yang tidak diketahui yang ada di bawah permukaan terhadap perubahan nilai gravitasi atau variasi nilai gravitasi. Untuk mengetahui efek dari sumber tersebut terhadap nilai gravitasi diperlukan proses-proses koreksi terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi nilai gravitasi, diantaranya :

• Efek kemuluran alat (drift)

• Efek pasang surut (tidal)

• Efek topografi

• Efek lintang, dll.

2. Koreksi

a. Koreksi pasang surut

Koreksi ini dilakukan untuk menghilangkan efek pengaruh pasang surut air laut akibat benda-benda langit di sekitar bumi. Gaya pasang-surut akan maksimum bila bulan dan matahari terletak pada satu arah dan berlawanan, dan akan minimum jika keduanya tegak lurus. Selain itu, penarikan bulan dan matahari juga memberikan efek pasang-surut terhadap benda-padat bumi. Gejala ini menjadi suatu ukuran tentang kekerasan bagian dalam bumi. Menurut Heiland, komponen tegak gaya pasang-surut  dirumuskan pada persamaan

b. Koreksi apungan

Nilai pengukuran gayaberat pada suatu titik dan diulang kembali pengukurannya secara teoritis nilai gayaberat akan tetap atau konstan. Namun dalam kenyataannya nilainya akan berubah. Selain diakibatkan kondisi pasang surut, perubahan tersebut juga dapat dipengaruhi oleh mekanisme alat. Goncangan pada saat transportasi dapat mempengaruhi mekanisme alat, ini disebut dengan apungan.

c. Koreksi lintang

Bumi berotasi pada porosnya, sehingga menyebabkan sebaran massa bumi berbeda. Sebaran massa bumi tidak sempurna, tetapi massa bumi terkumpul pada porosnya. Sehingga nilai perkiraan gayaberat rata-rata diberikan oleh fungsi lintang. Terdapat rumusan untuk mencari koreksi lintang antara lain Potsdam 1930, ISGN 1971 (International Standardizaton Geodetic Network 1971) dan yang terbaru WGS 84 (Word Geodetic System 1984). WGS 84 dituliskan pada persamaan berikut.

d. Koreksi udara bebas

Koreksi Udara Bebas Pengukuran gayaberat di mean sea level dan di ketinggian tertentu pasti memiliki hasil yang berbeda. Setiap perubahan ketinggian terhadap mean sea level nilai gayaberatnya akan berubah. Rata-rata perubahan gayaberat terhadap ketinggian sebesar 0.3086 mGal/m (Sleep and Fujita, 1997). Titik pengamatan tidak selamanya berada pada mean sea level, sehingga perlu dilakukan koreksi. Koreksi ini disebut dengan koreksi udara bebas yang dirumuskan pada persamaan

e. Koreksi Bouguer

Bouguer seorang Perancis pada tahun 1749 melakukan pengamatan di pegunungan Andes, Peru. Dia menyadari adanya ketergantungan ketinggian dan rapat massa. Dia menemukan hubungan analitis rapat massa di pegunungan Andes dan rapat massa rata-rata. Sehingga koreksi Bouguer dapat dirumuskan pada persamaan berikut ;

f. Koreksi Medan

Adanya efek medan akibat terdapat bukit ataupun lembah disekitar titik pengukuran yang dapat menyebabkan efek penambahan ataupun pengurangan nilai gayaberat pengukuran. Oleh karena itu dilakukan koreksi medan. Koreksi medan didapatkan dengan Hammer Chart.

3. Estimasi densitas permukaan rata – rata

Dalam eksplorasi geofisika dengan metode gravitasi dimana besaran yang menjadi sasaran utama adalah rapat masa (kontras densitas), maka perlu diketahui distribusi harga rapat massa batuan baik untuk keperluan pengolahan data maupun interpretasi.

Rapat massa batuan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah rapat massa butir atau matriks pembentuknya, porositas, dan kandungan fluida yang terdapat dalam pori-porinya. Namun demikian, terdapat banyak faktor lain yang ikut mempengaruhi rapat massa batuan, diantaranya adalah proses pembentukan, pemadatan (kompaksi) akibat tekanan, kedalaman, serta derajat pelapukan yang telah dialami batuan tersebut.

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk menentukan rapat massa rata-rata, yaitu:

1. Analisis batuan daerah survei dari pengukuran di laboratorium

2. Metode Nettleton

3. Metode Parasnis

4. Pemodelan struktur bawah permukaan

Pemodelan struktur bawah permukaan dilakukan dengan cara pemodelan ke depan (forward modelling). Pemodelan ke depan adalah suatu proses perhitungan data yang secara teoritis akan teramati di permukaan bumi jika diketahui harga parameter model bawah permukaan tertentu (Grandis, 2009). Dalam pemodelan dicari suatu model yang cocok atau fit dengan data lapangan, sehingga model tersebut dianggap mewakili kondisi bawah permukaan di daerah pengukuran.

a. Metode Talwani

Menurut Talwani (1959), pemodelan ke depan untuk menghitung efek gayaberat model benda bawah permukaan dengan penampang berbentuk sembarang yang dapat diwakili oleh suatu poligon bersisi n dinyatakan sebagai integral garis sepanjang sisi-sisi poligon:

b. Efek gravitasi benda 2 D

Perhitungan dua dimensi (2D) sepanjang profil yang tegak lurus terhadap sumbu dari benda prismatik yang mempunyai panjang tak berhingga telah dikenal dalam interpretasi kuantitatif metode gravitasi. Metode perhitungan tersebut banyak digunakan karena perhitungannya dilakukan dengan mengandaikan struktur geologi sebagai struktur yang mendekati benda dua dimensi sehingga akan mempermudah perhitungan, dan data yang diperoleh biasanya merupakan profil yang tegak lurus terhadap strike. Pada kenyataannya setiap benda atau struktur pasti mempunyai ujung. Oleh karena itu, untuk lebih mendekati keadaan alam yang sebenarnya, maka diperkenalkan benda 2,5 dimensi. Benda 2,5 dimensi yaitu benda 3 dimensi yang mempunyai penampang yang sama dengan panjang berhingga. Medan gravitasi pada titik yang berada di luar suatu massa yang terdistribusi kontinyu dengan volume V  adalah:

dengan potensial gravitasi:

Medan gravitasi pada titik P( ̅) yang berada di luar suatu massa yang terdistribusi kontinyu ( ̅ ) dengan volume V (Cady, 1980).