Metoda Gravitasi Kelautan Baskoro 01(1)

Metoda GravitasiGEOFISIKA

Baskoro R

Geofisika

Encydopedia Dictionary of Exploration Geophysics (1973): Studi tentang bumidengan metoda fisika kuantitatif melalui :

1. Seisirnik pantul dan bias (reflection and refraction)

2. Gravitasi (gravity)

3. Kemagnetan (magnetic)

4. Kelistrikan (electric)

5. Radioaktif (radioactivity)

6. Georadar*

7. ** perkembangannya (seismologi, geotermometri, hidrologi,

oseanografi, meteorologi, kelistrikan atmosfer dan

kemagnetan terestrial, tektonofisik, geofisika eksplorasi dan

keteknikan)

• seismik dan gravitasi umum dipakai dalam eksplorasi minyak (hidrokarbon)

• elektrik umum dipakai dalam eksplorasi cebakan bijih (logam) dan airtanah

• magnetik : keduanya

SEISMIC

POTENTIAL FIELD Omni

Vista

Total-field magnetic contour map from a helicopter-

borne survey in South America

EM/Resistivity contour map from a helicopter-borne

survey in South America

EM/Quadrature component contour map from a

helicopter-borne survey in South America

Radiometrics/Potassium contour map from a

helicopter-borne survey in South America

Radiometrics/Thorium contour map from a

helicopter-borne survey in South America

Radiometrics/Uranium contour map from a

helicopter-borne survey in South America

Pengantar

• Metode gaya berat (gravitasi) adalah salah satu metode geofisika yang didasarkan pada pengukuran medan gravitasi. Pengukuran ini dapat dilakukan di permukaan bumi, di kapal maupun di udara. Dalam metode ini yang dipelajari adalah variasi medan gravitasi akibat variasi rapat massa batuan di bawah permukaan sehingga dalam pelaksanaannya yang diselidiki adalah perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya

• Teori yang mendasari adalah hukum Newton : “ Gaya tarik menarik antara dua massa m1 dan m2 yang terpisah dengan jarak r adalah sbb (Telford et al, 1990):

• Metode Gravity adalah salah satu metode eksplorasi geofisika, yang memanfaatkan sifat daya tarik antar benda yang didapat dari densitasnya, jadi prinsip eksplorasi dengan metode gravity ini yaitu mencari anomali gravity pada subsurface. Metode Gravity dilakukan untuk menyelidiki keadaan bawah permukaan berdasarkan perbedaan rapat masa cebakan mineral dari daerah sekeliling (rho = gram/cm3). Metode ini adalah metode geofisika yang sensitive terhadap perubahan vertikal, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari kontak intrusi, batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba, lubang di dalam masa batuan, shaff terpendam dan lain-lain. Eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk kisi atau lintasan penampang. Perpisahan anomali akibat rapat masa dari kedalaman berbeda dilakukan dengan menggunakan filter matematis atau filter geofisika. Di pasaran sekarang didapat alat gravimeter dengan ketelitian sangat tinggi (mgal), dengan demikian anomali kecil dapat dianalisa. Hanya saja metode penguluran data, harus dilakukan dengan sangat teliti untuk mendapatkan hasil yang akurat

Pengukuran gravitasi dapat digunakan untuk luasan area geologi lebih dari ratusan kilometer persegi, tetapi juga dapat untuk mendeteksi fitur dangkal yang lebih kecil di dalam tanah. Di beberapa daerah, metode gravitasi dapat mendeteksi rongga bawah permukaan. Manfaat lain dari metode gravitasi adalah bahwa pengukuran dapat dilakukan di daerah yang padat penduduk, dimana metode geofisika lainnya mungkin tidak bekerja. Sebagai contoh, pengukuran gravitasi bisa dibuat di dalam bangunan, di daerah perkotaan dan di daerah yang terganggu oleh keramaian, listrik, dan elektromagnetik. Pengukuran kondisi bawah permukaan dengan metode gravitasi membutuhkan sebuah gravitymeter dan alat penentu posisi yang sangat akurat, terutama pengukuran elevasi dari stasiun gravitasi. Satuan (unit) pengukuran yang digunakan dalam metode gravitasi adalah gal, berdasarkan gaya gravitasi di permukaan bumi. Gravitasi rata-rata di permukaan bumi adalah sekitar 980 gal. Unit umum digunakan dalam survei gravitasi adalah milligal (10-3 gal ). Pada beberapa aplikasi, memerlukan pengukuran dengan akurasi sampai ke μgal (10-6 gals), mereka sering disebut sebagai survei mikrogravitasi. Sebuah survei gravitasi rinci biasanya menggunakan stasiun pengukuran berjarak dekat (beberapa meter untuk beberapa ratus kaki) dan dilakukan dengan gravitymeter

• Dalam Metode Gravitasi besaran fisis yang terukur adalah percepatan gravitasi bumi.

• Data percepatan gravitasisetelah melalui prosespengolahan diperoleh anomalipercepatan gravitasi bumi.

• Anomali percepatan gravitasidiakibatkan oleh perbedaanmassa jenis atau struktur geologi(besaran fisis berupa rapatmassa, kedalaman,volume/struktur.

• Biasanya digunakan dalameksplorasi migas bumi, mineral,geotermal, kegunungapiantektonik dll.

1226 University of Cambridge,,,, King Henry III

Tumapel 1222

Hukum Newton pertama dan kedua, dalam bahasa

Latin, dari edisi asli journal Principia Mathematica

tahun 1687

MEDAN GRAVITASI BUMI

• Harga g sangat bergantung pada bentuk bumi

sesungguhnya dan penyebaran volume bumi yang

dinyatakan dalam rapat massa.

• Karena bumi berbentuk ellipsoid, maka percepatan

gravitasi bumi (g) tidak sama disetiap tempat

dipermukaan bumi.

• Besarnya percepatan gravitasinya dipengaruhi oleh

faktor sudut lintang, elevasi, topografi, gaya tarik benda

langit, variasi rapat massa bawah permukaan dll.

• Karena adanya rotasi bumi pada porosnya yang

cenderung membentuk flat pada kedua kutubnya dan

gaya sentrifugal, akibatnya jari2 di khatulistiwa 21 km lebih

besar daripada jari2 kutub.

• Kejadian di atas disebut dengan efek flattening.

• Akibatnya terjadi perbedaan percepatan gravitasi di kutub

dan khatulistiwa.

Perbedaan percepatan gravitasi bumi di kutub dan khatulistiwa sebesar (3,39+6,63-4,85)=5,17 gal yang didasarkan pada 3 hal yaitu: (Hammer,1943)

1) Adanya percepatan sentrifugal di katulistiwa dan di

kutub tidak ada, menyebabkan gravitasi di

khatulistiwa lebih besar seharga 3,39 gal.

2) Jari2 kutub lebih kecil dibandingkan dengan jari2khatulistiwa, maka gravitasi di kutub lebih besar 6,63

gal daripada di khatulistiwa.

3) Karena bumi ellipsoid maka distribusi massa dikhatulistiwa lebih besar daripada kutub, sehingga

gravitasi di kahtulistiwa 4,86 gal lebih besar daripada

di kutub

VARIASI PERCEPATAN GRAVITASI DI PERMUKAAN BUMI

VARIASI PERCEPATAN GRAVITASI DI PERMUKAAN BUMI

PADA SUATU LOKASI (TITIK) PENGUKURAN DIAKIBATKAN

OLEH BEBERAPA HAL ANTARA LAIN:

Letak lintang lokasi titik pengukuran, diakibatkan oleh

permukaan bumi tidak bulat sempurna.

Elevasi lokasi pengukuran , semakin tinggi suatu tempat

di permukaan bumi maka percepatan gravitasi bumi

semakin kecil.

Keadaan topografi di sekitar lokasi titik pengukuran,kelebihan atau kekosongan massa akibat adanya bukit

dan lembah berpengaruh terhadap percepatan gravitasi

bumi.

Efek tidal, adanya bulan dan matahari berpengaruh

terhadap percepatan gravitasi bumi. Besarnya kurang lebih 3

mgal denga periode kurang lebih 12 jam.

Variasi rapat massa di bawah lokasi titik pengukuran, variasi

rapat massa di daerah pengukuran berpengaruh terhadap

percepatan gravitasi bumi di daerah pengukuran. Hal ini

merupakan relevansi jadi target diadakannya penyelidikan

metode gravitasi.

PENGUMPULAN DATAPENENTUAN LOKASI PENGUKURAN

Adanya peta topografi dan peta geologi

Skala peta usahakan sesuai dengan lebar

lokasi

Jika tidak ada peta lakukan dahulu

pemetaan lokasi pengukuran

Tentukan lintasan pengukuran dan base

station yang harga percepatan grvitasinya

diketahui (diikatkan dengan titik yang telah

diketahui percepatan gravitasinya).

Penentuan lintasan, loop lintasan

pengukuran, titik ikat dan base station

usahakan sedemikian rupa sehingga

pelaksanaan pengukuran efektif dan capai

target.

PENGUKURANLetak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal

(simpang jalan, jembatan, penunjuk km jalan dll)

Lokasi pengukuran harus ada dalam peta.

Lokasi pengukuran bersifat permanen, mudah dijangkau,

bebas dari gangguan (kendaraan bermotor, getaran mesin,

dll)

PERALATAN YANG DIPERGUNAKAN

GRAVITIMETER (La Coste & Ronberg

Gravitimeter type G358 dan G617)dengan spesifikasi model zero length

spring, skala pembacaan 0 – 7000

mgal, ketelitian pembacaan 0,01 mgal,

koreksi drift kurang dari 1 mgal setiap

bulannya, memiliki termostat untuk

menjaga temperatur alat konstan.

GRAVITIMETER (Worden no 915)jangkauan skala 0 – 2400 satuan skala,

sebelum dipergunakan harus di

kalibrasi untuk mendapatkan konstanta

kalibrasi m (mgal/skala)

PERALATAN YANG DIGUNAKAN

Theodolit T2 (Wild Heerburgg, Switzerland) berdasarkan sifatdatar dengan ketelitian 1 detik.

Altimeter (American Paulin System Altimeter) jikamenggunakan altimeter perlu dilakukan koreksi : koreksi suhu,

koreksi drift, koreksi variasi tekanan udara, dan koreksi salah

lingkup.

Untuk penentuan titik ikat digunakan Oceanic MN8TM

Differensial GPS dengan ketelitian 0,3 m.

ALAT BANTU, sering dipergunakan:

Penunjuk waktu

Kompas

Pelindung perlatan

Termometer

Barometer

Dll sebagai penunjang.

Airborne Geophysical Surveying forHydrocarbon Exploration

AirSys™ Gravity Meter

Airborne Geophysical Surveying forMining Exploration

MICROGRAVITY SURVEYS

Super-G Gravity System

Super-G in Arctic environments

SHUTTLE SONDETM

The Shuttle Sonde moves the

gravity sensor over a 2.5 meter

interval inside the tool housing. A

miniaturized stepper motor winch

moves the gravity sensor up and

down with a small cable. Small

wheels attached to optical

encoders push on the inside of the

tool housing and can measure

depth changes to an accuracy of

+/- 1 mm.

Applications of the Shuttle Sonde:

1. Monitoring fluid saturations and

fluid movements in thin beds/short

intervals.

2. Locating bypassed production

in thin beds.

KOREKSI DATA PERCEPATAN GRAVITASI BUMI

Dasar pengolahan data metode gravitasi adalah :

Mencari perbedaan harga gravitasi suatu titik ke titik lain di suatu

tempat akibat massa batuan di bawah permukaan daerah penelitian.

Massa tersebut hanya menyumbang sekiatar 0,05% dari harga gravitasi

yang didapat.

Maka penyebab gravitasi selain itu harus direduksi/dihilangkan dengan

cara koreksi data.

KONVERSI KE HARGA MILIGAL

• Besar nilai yang ditampilkan gravitimeter belum memiliki

satuan

• Perlu dikonversi ke harga miligal dengan menggunakan

tabel.

• Setiap model gravitimeter memiliki tabel konversi yang

berbeda tergantung dari spesifikasi model alat tersebut.

KOREKSI PASANG SURUT (TIDAL)

• Pengukuran gravitasi di permukaan bumi dipengaruhi oleh

gravitasi bumi di lokasi itu sendiri.

• Selain itu juga dipengaruhi oleh gaya tarik bulan dan

matahari serta benda-benda langit lainnya.

• Maka hasil pengukuran perlu dilakukan koreksi pasang

surut yang diperoleh dari tabel.

KOREKSI DRIFT

• Goncangan pada alat grvitimeter maka menyebabkan

penyimpangan alat dari satu titik ke titik berikutnya.

• Disebabkan oleh karena alat memakai sistem pegas.

• Penyimpangan tersebut harus diperhitungkan dan

dikoreksi.

HARGA GRAVITASI PENGAMATAN (g obs)

• Setelah harga gravitasi pengukuran di konversi ke

mgal.

• Kemudian direduksi dengan koreksi pasang surut dan

drift alat.

• Maka diperoleh harga gravitasi pengamatan (g obs)

KOREKSI GRAVITASI TEORITIS (g)

• Rotasi bumi pada sumbunya, terjadi flat pada kedua

kutub, medan gravitasi di kutub lebih besar

dibandingkan di katulistiwa.

• Besar medan gravitasi dipengaruhi oleh letak lintang

/koreksi lintang.

• Untuk mengoreksi besar gravitasi teoritis terhadap data

lapangan dengan cara memasukkan posisi lintang di

titik amat kemudian dikurangkan dengan harga

gravitasi pengamatan.

UDARA BEBAS (Kub)

• Perbedaan ketinggian titik amat bervariasi berpengaruh

terhadap besarnya gravitasi.

• Makin tinggi tempat makin kecil gravitasinya.

• Maka perlu dilakukan koreksi udara bebas yang

besarnya -0,3086 h mgal, dengan h ketinggian titik amatterhadap msl dalam meter.

• Koreksi ini dengan cara ditambahkan jika stasiun

gravitasi di atas datum, dan dikurangkan apabila

berada di bawahnya.

KOREKSI BOUGUER (Kb)

• Massa yg terletak diantara titik amat dengan dataum

menimbulkan efek gravitasi (belum diperhitungkan

dalam Kub)

• Koreksi Bouguer dimaksudkan untuk mereduksi efek

gravitasi oleh massa tsb. Besarnya adalah -0,04193 ph

mgal, dimana h ketinggian titik amat terhadap datum

satuam meter, p densitas Bouguer.

• Penentuan p menggunakan Metode Nettleton yaitu

dengan mencari koreksi Bouguer sebagai fungsi

densitas yang paling kecil korelasinya dengan

ketinggian dalam sebuah lintasan (biasanya 2,20+0,01

gr/cm2.

KOREKSI MEDAN (Km)

• Koreksi Bougeur menganggap permukaan lempengan di

atas bidang acuan rata, melainkan ada lembah dan

bukit, sehingga tidak mewakili keadaan sebenarnya.

• Biasanya menggunakan metode Hammer dan metode

Kane dengan bantuan program.

• Adanya lembah dan bukit disekitar titik pengamatan

akan menimbulkan efek-efek yang mengurangi

percepatan gravitasi di titik amat.

• Koreksi medan yang dilakukan selalu berharga positif.

ANOMALI BOUGUER LENGKAP (AB)

• Anomali Bougeur lengkap adalah harga anomali gravitasi

di suatu tempat yang dalam perhitungannya telah

memasukkan semua koreksi-koreksi.

• Besarnya AB = gobs-gn+Kub-Kb+Km,

• dimana gobs adalah harga gravitasi pengamatan, gn

harga gravitasi teoritis, Kub koreksi udara bebas, Kb

koreksi Bougeur dan Km koreksi Medan.

• Setelah diperoleh harga AB lengkap seluruh station

daerah penelitian dibuat peta kontur anomali Bougeur

daerah penelitian.

PROYEKSI KE BIDANG DATAR

• DATA AB lengkap yang dipetakan masih terpapar pada

topografi, berarti letak data tidak teratur dengan

ketinggian bervariasi.

• Di buat suatu bidang datar dengan kedalaman tertentu

dibawah permukaan bumi, gunanya untuk memudahkan

interpretasi.

• Biasanya dengan Metode Sumber Ekivalen Titik

Massa(Dampney, 1969)

KONTINUITAS KE ATAS

• DATA YANG SUDAH TERPAPAR PADA BIDANG MASSA

MUDAH DIANGKAT PADA KETINGGIAN DIINGINKAN.

• DIMANA PADA FASE INI MUDAH MEREDUKSI

MENGHILANGKAN EFEK LOKAL DARI ANOMALI REGIONAL.

INTERPRETASI METODE GRAVITASI

INTERPRETASI dapat dilakukan dengan cara kualitatif 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 yaitu :

1. pemodelan maju (forward modelling) digunakan untuk

melihat respon gravitasi yang ditimbulkan dari model

geologi yang dibuat. Sedangan

2. pemodelan mundur (inverse modelling) digunakan

untuk membuat model geologi dari pengaruh medan

gravitasi daerah penelitian.

BHGM LOG IN FRACTURED CARBONATEAlaska North Slope - LisburneFormation

Well on flank of a tight reef

Well on flank of porous reef

Well inside tight reef.

Well inside reef with adjacent porosity.

BHGM Surveying of Salt Flank from Offset Well

Case 1 -

Response of salt

dome when

surrounding sediments

are uniform density.

The BHGM density

response shows a

higher density than the

sediment density as

shown by the blue

adjacent higher

density salt.gamma

gamma density trace

due to the

The green density

difference trace

defined as the BHGM

density minus the

gamma gamma

density also shows

the response of the

salt dome in uniform

density clastic

sediments.

Case 2 - A large overhang model in 2.5 dimensions.

The salt response is best seen in the density difference trace

Case 3 - When the salt flank is less overhung the BHGM density

decreases.

SALT DOME DELINEATION WITH BOREHOLE GRAVITY

Final interpreted

shape of salt

dome and

surrounding

geology with the

field and model

surface and

borehole gravity

responses.

Vertical

exaggeration

2.5:1.

Bouguer gravity contour image

Pre-cretaceous high-density

basement (derived from Bouguer

gravity)

end