Metode Gravitasi (Gaya Berat)

Metode Gravitasi (Gaya Berat) adalah salah satu metode geofisika yang memanfaatkan perbedaa(Variasi/ Anomali)  gaya gravitasi yang disebabkan oleh perbedaan densitas dari batuan yang terdapat dibawah permukaan bumi. Densitas adalah Perbandingan antara massa dan volume dari suatu batuan yang menghasilkan nilai kepadatan(densitas). Semakin tinggi suatu densitas batuan, maka semakin tinggi pula gaya gravitasi pada tempat tersebut

Metode gravitasi ini termasuk kedalam metode pengukuran pasif. Karena pada metode ini kita hanya mengukur medan alami yang berasal dari bumi.

source. www.geosoft.com

Adapun kegunaan dari metode gravitasi ini adalah:

1. Eksplorasi Hidrokarbon (batubara, gas, minyak) 
2. Studi geologi regional (di daerah 100s km2) 
3. Eksplorasi / pengembangan Deposit mineral 
4. Geoteknik
5. Investigasi hidrologi (air tanah)
6. Deteksi rongga bawah permukaan 
7. Archeogeophysics

Saat ini saya mencoba merangkum beberapa artikel yang berkenaan menjadi sebuah paket terpadu belajar Metode Gravity. Untuk memudahkan anda ikutilah artikelnya satu persatu.

Teori Dasar Metode Gravity (Gaya Berat)

Secara garis besar, ada dua teori dasar yang terdapat pada metode gravityi ini, yaitu Hukum Gravitasi Newton dan Potensial Gravitasi. Hukum gravitasi newton menyatakan bahwa gaya berbanding lurus dengan massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. sedangkan Potensial gravitasi adalah energi potensial dari unit massa dari gaya tarik gravitasional. Perubahan potensial dapat dituliskan dengan. Baca Disini

Peralatan Dalam Metode Gravity 

Peralatan utama dalam survei gravity adalah gravity meter, yaitu alat ukur yang berfungsi untuk mengukur gravitasi. Dalam pengukurannya, alat ini memiliki ketelitian yang sangat tinggi, karena mampu merekam percepatan gravitasi sampai dibawah 0.01 mgal. Prinsip kerjanya sama saja dengan prinsip kerja pegas vertikal yang akan merenggang akibat dari gaya gravitasi. Selain gravity meter, ada alat pendukung lainnya yang dibutuhkan dalam survei, baca disini

Akuisisi Data Metode Gravity

Metode akuisisi data adalah suatu kegiatan yang dilakukan dengan tujuan untuk pengambilan data/ pengukuran yang dilakukan di suatu daerah survei. Pada umumnya, ada 3 hal yang harus dilakukan dalam suatu kegiatan survei, yaitu Mempersiapkan Peta Geologi, Mempersiapkan Peralatan Survei ,Survei/ Pengukuran. Baca disini

Koreksi Data Metode Gravity

Ketika kita melakukan suatu survei gravity, maka data gravitasi yang kita dapatkan tidak hanya berasal dari anomali yang kita harapkan,data tersebut juga dapat dipengaruhi oleh nois yang berasal dari lingkungan atau gaya gravitasi yang berasal dari luar angkasa, Oleh karena itu dibutuhkan koreksi data untuk memilah, atau memfilter data kita, sehingga kita mendapatkan data anomali yang bebas dari nois. Baca disini

Read more ...

Jenis Instrumen Gravimeter (Gaya Berat)

Gravimeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur gravitasi. Dalam pengukurannya, alat ini memiliki ketelitian yang sangat tinggi, karena mampu merekam percepatan gravitasi sampai dibawah 0.01 mgal. Prinsip kerjanya sama saja dengan prinsip kerja pegas vertikal yang akan merenggang akibat dari gaya gravitasi.

Pada artikel kali ini disajikan dalam 3 bahasa (susah memahami bahasa melayu, jadi ya uda pasang teros :D, maaf untuk ketidaknyamanannya ) 

Hukum Hook

Hukum hook menyatakan bahwa "perubahan panjang pegas berbanding lurus dengan perubahan panjang gaya", maka, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

F = m.g = k.s

Dan

Δs = ( m/ k ) . Δg

Dengan : 

• m = massa beban (kg)
• k = konstanta elastic pegas (N/m)
• Δs = perubahan panjang pegas (m)
• Δg = perubahan gaya berat (m/s2)

Jenis- Jenis Instrumen Gravimeter

instrumen gravimeter terbagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah:

1. Pendulum-Based Gravimeter
2. Spring-Based Gravimeter
3. Stable Gravimeter
4. Non-Stable Gravimeter

1. Pendulum-Based Gravimeter

Pengukuran nilai percepatan gravitasi menggunakan pendulum (bandul) didasarkan pada perubahan periode ayunan bandul matematis terhadap panjang tali. Pengukuran gravitasimutlak dengan bandul matematis ini dapat di lakukan dengan teliti kekita pengukuran waktu juga dilakukan dengan sangat teliti. 

dengan 

• L adalah panjang tali
• g adalah gravitasi

2. Spring-Based Gravimeter

Spring-Based Gravimeters pada dasarnya adalah pegas, dan dengan mengukur jumlah dimana berat membentang pada alat, maka gravitasi lokal dapat diukur. Namun, sebelumnya kekuatan pegas harus dikalibrasi  terlebih dahulu dengan menempatkan instrumen di lokasi dengan percepatan gravitasi diketahui. 

Prinsip gravimeter ini terdiri dari suatu beban pada ujung batang, yang di tahan oleh zero length spring yang berfungsi sebagai pegas utama. Besarnya perubahan gaya tarik bumi akan menyebabkan perubahan kedudukan beban dan pengamatan. Hal tersebut dilakukan dengan pengaturan kembali beban pada kedudukan semula. Perubahan kedudukan yang di alami ujung batang di sebabkan karena adanya goncangan goncangan , selain karena adanya variasi gaya tarik bumi. Ujung batang yang lain di pasang shock eliminating spring untuk menghilangkan efek goncangan.

3. Stable Gravimeter

Gravimeter jenis ini menggunakan prinsip pegas untuk mengukur nilai gravitasi. Nilai gravitasi diukur dengan pertambahan atau berkurangnya gaya berat yang akan merenggangkan atau memendekkan pegas utama. alat bisa dikembalikan pada nilai koreksi yang tetap dengan merubah ketegangan pegas pengatur. Nilai pengatur ketegangan ini adalah fungsi langsung perubahan gaya berat berdasarkan dari nilai koreksi

Contoh gravimeter jenis stabil 

1. A-10 GRAVIMETER

A-10 Gravimeter merupakan alat yang menyatukan sensor ukuran berbagai perubahan gaya berat di kawasan yang jauh dan dekat. Unit penderiaan graviti adalah dalam bentuk bumi bergantung kepada satu magnetik yang stabil.

2. SCINTREX CG–3/3M 

Alat ini merupakan sejenis alat gravimeter microprocessor based automatic yang dimana berkemampuan untuk mengukur hingga 7000mGal tanpa perlu resetting dan berkemampuan untuk membaca hingga 0.005mGal (CG–3) or 0.001 mGal (CG–3M). Alat ini juga bisa digunakan dimanapun pada permukaan tanah hingga ke kawasan yang sangat luas dalam pengukuran gravity.

4. Non-Stable Gravimeters

Dalam jenis ini, pergeseran yang disebabkan oleh gravitasi akan membesar oleh daya ketiga (lihat pada diagram). Ada neraca antara spring utama dan graviti yang bertindak. Pemberat tambahan ditempatkan tepat di atas pivot dan tidakakan mempengaruhi daya momen ke alur ufuk jika kondisi seimbang. Sekiranyaada pertambahan nilai g dengan Δg akan menyebabkan alur senget sedikit dan pemberat tambahan akan menambah momen putaran yang berasal dari gravitasi yangakan menyebabkan spring terpanjang. Prinsip ini akan memudahkan pengukuran anjakan yang kecil

Contoh gravimeter jenis tak stabil: 

1. FG5 LA-COSTE ROMBERG

FG-5 menggunakan metode jatuhan bebas, yaitu sesuatu benda dijatuhkan ke dalam ruang vakum. Objek yang jatuh itu akan diawasi dengan menggunakan laser interferometer yang ketelitian tinggi. Arah jatuhan untuk bahan yang digunakan dalam metode jatuhan bebas adalah mengacu sepenuhnya kepada spring aktif yang kokoh yang disebut 'superspring'. Superspring membekal pengecualian gempa bumi, yaitu sebagai referensi optik untuk meningkatkan penunjukan noise pada alat FG-5.Peminggiran optik terjadi dalam interferometer sehingga dapat jarak pengukuran yang lebih jitu. Dalam system ukur ini dapat dijadikan sebagai standart absolutewavelength. Jika tersedia waktu yang diberikan terlalu panjang, maka alat FG-5perlu dibuat kalibrasi gravitasi

2. WORDEN GRAVITYMETER

Alat Worden Gravitimeter adalah digunakan untuk pengukuran perbedaan gravity bumi, dan ia dapat mendeteksi 1:100 000 000 dari gravity normal bumi. Desain bagi alat tersebut, pengukuran perbedaan gravity yaitu 0.01 miligal atau 1 inci dalam perubahan ketinggian dapat dilakukan. Alat Worden Gravitimeter yang istimewa ini masih lagi dipakai pada masa kini, dan itu mudah dibawa serta pengukurannya adalahberkejituan yang tinggi. Alat Worden Gravitimeter ini hanyalah satu-satunya alat yangtelah mencapai 1500 unit dalam produksinya. Alat Worden Gravitimeter ini adalah berdasarkan kepada pembangunan sistem kenyalan dari quartz. Ini dirancang dengan dipasangkan dengan 3 spring untuk mendapatkan zero-length

Read more ...

Koreksi Data Gravity (Gaya Berat)

Ketika kita melakukan suatu survei gravity, maka data gravitasi yang kita dapatkan tidak hanya berasal dari anomali yang kita harapkan,data tersebut juga dapat dipengaruhi oleh nois yang berasal dari lingkungan atau gaya gravitasi yang berasal dari luar angkasa, Oleh karena itu dibutuhkan koreksi data untuk memilah, atau memfilter data kita, sehingga kita mendapatkan data anomali yang bebas dari nois.

Koreksi data adalah pemilahan data gravity yang didapat dengan cara membuang bagian data yang tidak dibutuhkan, dan hanya menyisakan bagian data yang memiliki informasi anomali yang kita cari.

Pada artikel ini, Koreksi data sudah diurutkan dimulai dari koreksi pasang surut, hingga koreksi terrain.

Koreksi Data

Secara Garis besar, Koreksi dibagi atas dua bagian, yaitu

1. Koreksi Waktu
2. Koreksi Spasial

1. Koreksi Waktu

Koreksi waktu(drift dan tidal)

Kita harus melakukan koreksi waktu karena gaya gravitasi berbeda dari waktu ke waktu (pagi-siang-malam). Pada umumnya, koreksi waktu ini sudah dilakukan oleh alat, jadi kita bisa langsut loncat ke koreksi dibawahnya. Koreksi waktu dibagi atas 2, yaitu: 

1. Koreksi Pasang Surut (Tidal)

Koreksi pasang surut adalah koreksi yang dilakukan untuk menghilangkan efek dari gravitasi benda luar angkasa (bulan, matahari) yang berubah terhadap waktu(pagi-siang-malam).

2. Koreksi Kelelahan Alat (Drift)

Koreksi drift dilakukan karena adanya perenggangan pegas pada alat ketika dilakukan pengukuran. Koreksi ini dilakukan dengan kembali ke base station (looping) sesering mungkin. Namun pada umumnya, pengukuran kembali ke base station dilakukan setiap 1 atau 2 jam sekali. 

Biasanya, kedua koreksi ini dilakukan secara bersamaan. Persamaannya dapat dituliskan dengan:

dengan:

• gi = gravitasi pada titik survei ke-i
• gbf = gravitasi pada titik base pada akhir pengukuran di hari tersebut
• gbi = gravitasi pada titik base pada awal pengukuran di hari tersebut
• ti = waktu pengukuran pada titik survei ke-i
• tbi = waktu pengukuran pada titik base pada awal pengukuran di hari tersebut
• tbf = waktu pengukuran pada titik base pada akhir pengukuran di hari tersebut

2. Koreksi Spasial

Koreksi spasial adalah koreksi yang dilakukan untuk menghilangkah pengaruh dari perbedaan jarak. Koreksi ini dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu

1. Koreksi Lintang ( Latitude correction )
2. Koreksi Udara bebas ( Free air correction )
3. Koreksi Bouger (Bouger slap correction)
4. Koreksi Topografi (Terrain correction)

1. Koreksi Lintang (Latitude correction)

Pengaruh gravitas (kiri), pengaruh sentrifugal(kanan)

Koreksi lintang adalah koreksi yang dilakukan karena perbedaan jari jari bumi (jari jari bumi di equator dan dikutub berbeda), dan pengaruh dari gaya sentrifugal. Persamaan untuk koreksi lintang adalah

2. Koreksi udara bebas

Koreksi udara bebas adalah koreksi yang dilakukan untuk menghilangkan pengaruh ketinggian terhadap nilai pengukuran pada suatu titik pengamatan

dengan h adalah ketinggian stasiun titik pengamatan dari permukaan laut.

3. Koreksi bouger (bouger slap correction)

a. kelebihan massa(diatas garis biru), b. kelebihan massa dapat di aproksimasi dengan garis lurus dari material permukaan dengan densitas rho b

Koreksi bouger adalah koreksi yang dilakukan untuk memperhitungkan kelebihan massa (terhadap permukaan laut)dan defisiensi massa pada titik observasi yang terletak dibawah permukaan laut. Persamaan untuk koreksi bouger adalah

4. Koreksi topografi (Terrain correction)

koreksi topografi adalah koreksi yang menghitung variasi percepatan gravitasi yang disebabkan oleh variasi topografi pada setiap titik observasi. Persamaan untuk koreksi topografi adalah

Read more ...

Teori Dasar Metode Gravity (Gaya Berat)

Metode Gravity (Gaya Berat) adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk memetakan kondisi bawah permukaan dengan mengamati variasi densitas yang terdapat pada lokasi survei tersebut.

Ada beberapa hal yang dijadikan dasar dalam metode gravity ini, diantaranya adalah:

1. Hukum Gravitasi Newton
2. Potensial Gravitasi

1. Hukum Gravitasi Newton

Metode Gravitasi bekerja berdasarkan hukum gravitasi newton, yaitu yang menyatakan bahwa gaya berbanding lurus dengan massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Secara matematis dapat dituliskan dengan: 

Keterangan: 

• F = Gaya tarik antar dua massa (N)
• m1, m2 = Massa benda (kg)
• r = jarak antar kedua benda (m)
• G = Konstanta gravitasi, 6.672 x 10^-11 NM^2/KG^2
• r(satuan) = unit vektor, dengan arah dari m2 menuju m1

untuk gaya pada m2 dinyatakan dengan Hukum Newton II, yaitu:

F = m2*g

dengan mensubtitusikan ke persamaan diatas, maka didapatkan persamaan percepatan (g)

percepatan (g) sebanding dengan gaya gravitasi per unit massa. jika m1 merupakan gravitasi bumi, Me, g akan menjadi percepatan gravitasi bumi, maka dapat ditulis:

2. Potensial Gravitasi

Potensial gravitasi adalah energi potensial dari unit massa dari gaya tarik gravitasional. Perubahan potensial dapat dituliskan dengan 

m dUg = F fr = -m ag dr

dan dari persamaan diatas, maka didapatkan persamaan gravitasi 

secara umum, persamaan ini merupakan persamaan vektor tiga dimensi, jika koordinat kartesian (x,y,z), maka percepatan akan mempunyai komponen (ax,ay,az), sehingga dapat dituliskan sebagai berikut: 

Maka potensial gravitasi dari massa M adalah

dan didapatkan solusi untuk potensial gravitasi berikut: 

Read more ...

Metode Akuisisi Data Gravity (Gaya berat)

Metode akuisisi data adalah metode pengambilan data/ pengukuran yang dilakukan di suatu daerah survei. Ada beberapa hal yang harus dipersiapkan sebelum melakukan survei gravity, diantaranya adalah ketersediaan informasi mengenai lokasi survei, dan  alat-alat pengukuran dilapangan.

Langkah Akuisisi Data

Pada umumnya, ada beberapa hal yang harus dilakukan sebelum melakukan suatu survei geofisika, yaitu:

1. Mempersiapkan Peta Geologi
2. Mempersiapkan Peralatan Survei
3. Survei/ Pengukuran

1. Peta Geologi

Peta Geologi Aceh (source. google)

Fungsi peta geologi atau peta topografi dalam tahap awal survei metode gravity ini adalah untuk menentukan lintasan pengukuran dan lokasi base station (bagusnya yang telah diketahui percepatan gravitasinya).

Base Station adalah sebuah lokasi yang digunakan untuk/ sebagai titik ikat gravity. Pada base station ini, nantinya akan dilakukan

• Pengukuran gravity relatif
• Waktu

Hal tersebut bertujuan untuk mendapatkan nilai koreksi waktu. Kita harus melakukan koreksi karena nilai percepatan gravitasi berubah dari waktu ke waktu. Misalnya percepatan gravitasi pada pagi hari tidak sama dengan percepatan gravitasi pada malam hari. Baca disini

Hal yang harus diperhatikan dalam penentuan lintasan pengukuran, yaitu:

• Target pengukuran setidaknya harus memiliki kontras densiti yang jelas agar dapat terdeteksi oleh alat.
•  Grid (lintasan pengukuran) pada umumnya cukup lebar, yaitu 200 m s/d 1 km.
• Setiap titik pengamatan diusahakan bebas dari nois, seperti angin, pohon(Karena tingkat sensitivitasnya, alat ini dapat juga merekam pergerakan dari akar pohon)
• Jarak setiap titik pengukuran harus diketahui dengan akurat, karena nantinya akan diperhitungkan dalam pengkoreksian hasil pembacaan alat.

Hal yang harus diperhatikan dalam penentuan lokasi base station, yaitu:

• Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca pada peta.
• Lokasi titik pengukuran harus mudah dijangkau serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, mesin/ tidak berdekatan dengan jalan
• Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa ada penghalang.

Penentuan lokasi base station menjadi sangat penting karena, pada saat pengambilan data nanti harus dilakukan proses looping (proses kembali dari titik pengukuran ke base station) untuk mendapatkan data koreksi waktu. Untuk jumlah base stationnya ini sendiri tergantung pada luas area pengukuran.

 looping

2. Peralatan Survei Metode Gravity

Adapun peralatan yang dibutuhkan dalam survei metode gravity adalah sebagai berikut:

• Seperangkat Gravitimeter
• GPS
• Peta Geologi dan peta Topografi
• Penunjuk Waktu
• Alat tulis
• Kamera
• Pelindung Gravitimeter
• Dan beberapa alat pendukung lainnya

Setelah seluruh alat pengukuran tersedia, baru dilakukan proses pengukuran.

3. Survei/ Pengukuran

Pengukuran dimulai dari base station ke lintasan pengukuran dengan meliputi pembacaan alat gravimeter, penentuan posisi dan juga waktu. Semakin sering kita kembali ke base station (looping), maka semakin baik koreksi data yang kita dapatkan.

Adapun data yang didapatkan dari hasil pengukuran adalah:

1. Tanggal, Waktu dan hari pembacaan (Koreksi waktu)
2. Pembacaan alat gravitimeter
3. Koordinat base station
4. Ketinggian titik pengukuran (Koreksi spasial)

Read more ...