Embed Size (px)
Citation preview
PEMODELAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH PANASBUMI BITTUANG, BERDASARKAN ANALISIS SECOND HORIZONTAL
DERIVATIVE, SECOND VERTICAL DERIVATIVE, PEMODELAN 2.5DDAN 3D ANOMALI GAYA BERAT
(Skripsi)
Oleh
TRI ATMA WAHYUDA SIRAIT
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGIUNIVERSITAS LAMPUNG
FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
2020
ABSTRACT
MODELING UNDER SURFACE STRUCTURE BITTUANGGEOTHERMAL AREA, BASED ON ANALYSIS OF SECOND
HORIZONTAL DERIVATIVE, SECOND VERTICAL DERIVATIVE, 2.5DAND 3D MODELING WITH GRAVITY ANOMALY
By
TRI ATMA WAHYUDA SIRAIT
The Bittuang area, Tana Toraja, South Sulawesi has volcanic geothermal potential.Bittuang Geothermal has several manifestations that appear to the surface in theform of hot water and fumaroles which have temperatures ranging from 39 ˚C - 96˚C. In the vicinity of the study area has several geological structures in the form offaults. Therefore, this study aims to find fault structures and obtain density valuesfor the study area using gravity data. Gravity processing in this research is done bydetermining the width of the window with spectrum analysis to be used in themoving average filter in order to obtain residual and regional anomaly zones.Meanwhile, to determine the geological structure, a Second Horizontal Deritive andSecond Vertical Derivative analysis was performed. In the modeling results, thedensity value is 2.35 gr / cc - 2.83 gr / cc in the 2D model, then 2.2 gr / cc - 3.0 gr /cc in the 3D model with bedrock in the form of rocks and it is known that themanifestations are thought to have a relationship with the structure fault. In thisstudy also uses additional data in the form of apparent resistivity contour map datato add information about the geothermal prospect area.
______
Keywords : Gravity, SHD and SVD, fault
i
ABSTRAK
PEMODELAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAHPANASBUMI BITTUANG, BERDASARKAN ANALISIS SECONDHORIZONTAL DERIVATIVE, SECOND VERTICAL DERIVATIVE,
PEMODELAN 2.5D DAN 3D ANOMALI GAYABERAT
Oleh
TRI ATMA WAHYUDA SIRAIT
Daerah Bittuang, Tana Toraja, Sulawesi Selatan memiliki potensi panas bumivulkanik. Panas Bumi Bittuang memiliki beberapa manifestasi yang muncul kepermukaan berupa air panas dan fumarol yang memiliki temperatur berkisar 39 ˚C– 96 ˚C. Pada sekitar area penelitian memiliki beberapa struktur geologi berupapatahan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mencari struktur patahandan mendapatkan nilai densitas daerah penelitian tersebut dengan menggunakandata gaya berat. Pengolahan gaya berat pada penelitian ini dilakukan denganmenentukan lebar jendela dengan analisis spektrum untuk digunakan pada filtermoving average agar mendapatkan zona anomali residual dan regional. Sedangkanuntuk menentukan struktur geologi dilakukan analisis Second Horizontal Deritivedan Second Vertical Derivative. Pada hasil pemodelan didapat nilai densitasnya2,35 gr/cc – 2.83 gr/cc pada model 2D kemudian 2,2 gr/cc – 3.0 gr/ cc pada model3D dengan batuan dasar berupa batuan malihan dan diketahui bahwa manifestasididuga memiliki hubungan dengan struktur patahan. Pada penelitian ini jugamenggunakan data tambahan berupa data peta kontur resistivitas semu untukmenambah informasi mengenai daerah prospek panas bumi.
______
Kata kunci : Gaya berat, SHD dan SVD, sesar
ii
PEMODELAN STRUKTUR BAWAH PERMUKAAN DAERAH PANASBUMI BITTUANG, BERDASARKAN ANALISIS SECOND HORIZONTAL
DERIVATIVE, SECOND VERTICAL DERIVATIVE, PEMODELAN 2.5DDAN 3D ANOMALI GAYABERAT
Oleh
TRI ATMA WAHYUDA SIRAIT
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai GelarSARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik GeofisikaFakultas Teknik Universitas Lampung
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGIUNIVERSITAS LAMPUNG
FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
2020
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pringsewu, Tanggamus pada tanggal 10
Februari 1998, sebagai anak ketiga dari empat bersaudara, dari
pasangan Bapak Jonny Sirait dan Ibu Ettelina Pandiangan.
Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-kanak (TK)
di TK Fransiskus Gisting, Tanggamus pada tahun 2003,
pendidikan Sekolah Dasar di SD Fransiskus Gisting, Tanggamus pada tahun 2009,
pendidikan Sekolah Menengah Pertama di SMP Xaverius Gisting, Tanggamus pada
tahun 2012 dan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA N 1 Talangpadang
pada tahun 2015.
Pada tahun 2015 penulis melanjutkan studi di perguruan tinggi dan terdaftar sebagai
mahasiswa Jurusan Teknik Geofisika Fakultas Teknik Universitas Lampung
melalui jalur SBMPTN. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam berbagai
organisasi. Pada tahun 2016 sampai 2018 penulis tercatat sebagai anggota aktif
Himpunan Mahasiswa Teknik Geofisika Bhuwana Universitas Lampung sebagai
anggota biro Kesekretariatan dan Rumah Tangga serta anggota aktif American
Association Petroleum Geologist (AAPG) SC Unila. Pada periode 2018/2019
penulis juga masih tercatat sebagai anggota aktif di bidang Finance and Goverment
di AAPG SC Unila. Pada Tahun 2018 penulis melakukan Kuliah Kerja Nyata
(KKN) di Desa Tanjung Rejo, Kecamatan Pulau Panggung, Tanggamus. Dalam
vii
pengaplikasian ilmu di bidang Teknik Geofisika penulis juga telah melaksanakan
Kerja Praktek di PT. Aneka Tambang (ANTAM) Tbk. Jakarta dengan Mengambil
tema “Pemodelan Bawah Permukaan Berdasarkan Data Magnetik di Daerah
Gunung Dahu Jawa Barat”. Penulis melakukan Tugas Akhir untuk skripsi di
Jurusan Teknik Geofisika, hingga akhirnya penulis menyelesaikan pendidikan
sarjana teknik pada tanggal 17 Januari 2020 dengan judul skripsi “Pemodelan
Struktur Bawah Permukaan Daerah Panas Bumi Bittuang, Berdasarkan Analisis
Second Horizontal Derivative, Second Vertical Derivative, Pemodelan 2.5D Dan
3D Anomali Gayaberat”.
viii
PERSEMBAHAN
Dengan penuh rasa syukur , skripsi ini kupersembahkan kepada :
TUHAN YANG MAHA ESA
Atas segala rahmat dan karunianya yang selalu penulis dapatkandi setiap langkah hingga terselesaikannya skripsi ini.
ORANG TUAKU TERSAYANGAYAHANDA JONNY SIRAIT
IBUNDA ETTELINA PANDIANGAN
Atas segala kasih sayang yang dengan penuh tulus dan ikhlas diberikan kepadapenulis. Serta berkat do’a dan kerja keras kalianlah skripsi ini dapat terselesaikan.Tak ada sesuatu yang dapat membalaskan jerih payah Ayah dan Ibu selama ini.Semoga kelak anakmu ini dapat meraih kesuksesan serta mengukir senyum yang
abadi di bibirmu.
KAKAK, ABANG , DAN ADIKKUYANG AKU KASIHI
Terimakasih kuucapkan atas segala do’a serta segala bentuk dukungan yang telahdiberikan. Sedari kecil bersama hingga saat ini telah mengukir jalannya masing-
masing. Semoga kelak kita bisa mencapai kesuksesaan bersama. Tetaplahbersama karena pada hakikatnya harta yang paling berharga adalah keluarga.
TEKNIK GEOFISIKA UNIVERSITAS LAMPUNG 2015
Terimakasih atas segala suka dan duka yang kita lewati bersama, serta dukunganyang tak pernah hentinya menemani masa-masa perkuliahan yang luar biasa ini.
KELUARGA BESAR TEKNIK GEOFISIKA UNIVERSITAS LAMPUNGALMAMATER TERCINTA, UNIVERSITAS LAMPUNG
ix
MOTTO
“Tak kan ada progresif tanpa ada perubahan di dalam pergerakan”-Ras Muhammad
“Segala perkara dapat kutanggung di dalam Dia yang memberi kekuatankepadaku”
-Filipi 4 : 13
“Ia membuat segala sesuatu indah pada waktu-Nya”-Pengkhotbah 3 : 11a
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala karunia dan
rahmat-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik yang
harus diselesaikan oleh mahasiswa Teknik Geofisika Universitas Lampung. Maka
dari itu penulis melakukan Tugas Akhir yang dilaksanakan di Laboratorium
Geofisika, Universitas Lampung. Sebagai bukti bahwa penulis telah menyelesaikan
Tugas Akhir ini adalah laporan tugas akhir ini yang berjudul “Pemodelan Struktur
Bawah Permukaan Daerah Panas Bumi Bittuang, Berdasarkan Analisis Second
Horizontal Derivative, Second Vertical Derivative, Pemodelan 2.5D Dan 3D
Anomali Gayaberat”.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka
dari itu kritik dan saran yang membangun sangat dibutuhkan. Selamat membaca
dan semoga bermanfaat.
Penulis
Tri Atma Wahyuda Sirait
xi
SANWACANA
Banyak sekali pihak yang telah berkontribusi dalam penyusunan skripsi ini, maka
pada kesempatan kali ini saya ingin menyampaikan terimakasih kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan karunia-Nya sehingga dapat
menyusun skripsi ini dengan baik.
2. Orang tua, Kakak, Abang dan Adik yang selalu memberikan doa, dukungan,
cinta, semangat dan kepercayaan dalam bentuk lahir maupun batin.
3. Dr. Ir. Muh. Sarkowi, M.Si. selaku pembimbing satu yang telah
memberikan waktu, tenaga dan pikirannya dalam penyusunan skripsi ini.
4. Ir. Syamsurijal Rasimeng, S.Si., M.Si. selaku pembimbing dua yang turut
membantu memperlancar penulisan skripsi ini serta sebagai Sekretaris
Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung
5. Dr. Ordas Dewanto, S.Si, M.Si. selaku penguji serta sebagai pembimbing
akademik yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun unutk
skripsi ini dan arahan yang terbaik bagi penulis.
6. Dr. Ir. Nandi Haerudin, S.Si., M.Si. selaku Ketua Jurusan Teknik Geofisika
Universitas Lampung.
7. Seluruh dosen Teknik Geofisika Universitas Lampung yang telah
memberikan ilmu dan pengajaran kepada penulis.
xii
8. Seluruh staf tata usaha Jurusan Teknik Geofisika Universitas Lampung yang
telah memberikan banyak bantuan.
9. Amelia Isti Ekarena yang selalu memberi dukungan, saran, dan menjadi
tempat berdiskusi dengan penulis.
10. Angga Reza Yuzi, Aldo Munaiscehe, Dian Sanjaya, Ferdy Permana Putra,
Ravi Dyan Wijaya, Muhammad Juliniardi, Muhamad Abil, dan Monang
Manalu sebagai teman serumah yang telah memberi semangat dan banyak
membantu penyusunan skripsi ini.
11. Agam Aji Ferdiherian, Dian Sanjaya, dan Monang Manalu sebagai teman
berdiskusi dalam penulisan skripsi ini.
12. Amelia Isti Ekarena, Ester Yohana RM Purba dan Monang Manalu
sebagai teman seiman yang selalu mendukung satu sama lain.
13. Keluarga Teknik Geofisika 2015 tercinta yang telah memberi banyak
kenangan suka dan duka bersama selama perkuliahan.
14. Semua pihak lain yang memberi kontribusi dan tidak dapat disebutkan satu
persatu.
xiii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT.................................................................................................... i
ABSTRAK ...................................................................................................... ii
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ v
HALAMAN PERNYATAAN........................................................................ vi
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................ vii
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... ix
MOTTO .......................................................................................................... x
KATA PENGANTAR.................................................................................... xi
SANWACANA ............................................................................................... xii
DAFTAR ISI................................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xviii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ..................................................................................... 1B. Tujuan .................................................................................................. 2C. Batasan Masalah .................................................................................. 3
xiv
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Letak dan Lokasi Penelitian................................................................. 4B. Kondisi Geologi ................................................................................... 5
1. Geologi Regional............................................................................. 52. Stratigrafi......................................................................................... 73. Geomorfologi .................................................................................. 10
III. TEORI DASAR
A. Konsep Dasar Metode Gayaberat........................................................ 121. Gaya Gravitasi................................................................................. 132. Percepatan Gravitasi........................................................................ 143. Potensial Gravitasi .......................................................................... 15
B. Anomali Bougeur ................................................................................ 17C. Analisis Spektrum ............................................................................... 17D. Filter Moving Average......................................................................... 21E. Metode Horizontal Gradient............................................................... 22F. Metode Second Vertical Derivative .................................................... 24G. Forward Modelling ............................................................................. 26H. Inverse Modelling................................................................................ 28I. Metode Gayaberat dalam Eksplorasi Panasbumi................................ 29
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Lokasi, Waktu dan Judul Praktikum ................................................... 30B. Alat dan Bahan.................................................................................... 30C. Prosedur Penelitian ............................................................................. 31D. Diagram Alir ...................................................................................... 33E. Jadwal Penelitian................................................................................. 34
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Anomali Bougeur................................................................................. 35B. Analisis Spektrum................................................................................ 36C. Anomali Regional dan Residual .......................................................... 46D. Analisis Horizontal Derivative dan Second Vertical Derivative
Regional ............................................................................................... 49E. Analisis Horizontal Derivative dan Second Vertical Derivative
Residual................................................................................................ 54F. Forward Modelling .............................................................................. 59G. Inverse Modelling ................................................................................ 66H. Penentuan Zona Prospek Daerah Panasbumi....................................... 69
xv
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan .......................................................................................... 72B. Saran .................................................................................................... 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Stratigrafi Daerah Panas Bumi Bittuang.................................................... 10
2. Operator Filter SVD Elkins (1951)............................................................. 25
3. Operator Filter SVD Henderson dan Zietz (1949) ..................................... 25
4. Operator Filter SVD Rosenbach (1953)..................................................... 25
5. Jadwal Kegiatan Penelitian ........................................................................ 34
6. Hasil Analisis Spektrum ............................................................................ 45
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Peta Lokasi Penelitian ...............................................................................4
2. Peta Geologi Daerah Penelitian.................................................................6
3. Model Penampang Slice ABC Peta Geologi .............................................7
4. Peta Geomorfologi Daerah Penelitian.......................................................11
5. Benda m dan mo menghasilkan gaya gravitasi yang sebanding
dengan , , . Vektor r memiliki arah dari sumber gravitasi ke
titikobservasi, yang mana dalam kasus ini lokasinya di .....................13
6. Potensial dan kuat medan massa 3 dimensi ..............................................16
7. Kurva Ln(A) terhadap k .............................................................................21
8. Anomali gayaberat dan gradien horizontal pada model tabular................23
9. Efek benda bentuk poligon anomali gravitasi ...........................................27
10. Diagram Alir Penelitian ............................................................................33
11. Peta Anomali Bougeur Lengkap Daerah Penelitian..................................36
12. Peta Lintasan Analisis Spektrum...............................................................37
13. Grafik Analisis Spektrum Lintasan A-A’..................................................38
xviii
14. Grafik Analisis Spektrum Lintasan B-B’ ..................................................39
15. Grafik Analisis Spektrum Lintasan C-C’ ..................................................40
16. Grafik Analisis Spektrum Lintasan D-D’..................................................41
17. Grafik Analisis Spektrum Lintasan E-E’ ..................................................43
18. Grafik Analisis Spektrum Lintasan F-F’ ...................................................44
19. Peta Anomali Regional Daerah Penelitian ................................................47
20. Peta Anomali Residual Daerah Penelitian.................................................48
21. Peta Second Horizontal Derivative Regional arah N315˚.........................49
22. Peta Indikasi Sesar SHD Regional arah N315˚ .........................................50
23. Peta Second Vertical Derivative Regional ................................................51
24. Peta Indikasi Sesar SVD Regional ............................................................52
25. Peta Korelasi Sesar Analisis SHD dan Analisis SVD Regional ...............53
26. Peta Second Horizontal Derivative Residual arah N45˚ ...........................54
27. Peta Indikasi Sesar SHD Residual arah N45˚ ...........................................55
28. Peta Second Vertical Derivative Residual.................................................56
29. Peta Indikasi Sesar SVD Residual ............................................................57
30. Peta Korelasi Sesar Analisis SHD dan Analisis SVD Residual ................58
31. Peta Tahanan Jenis Semu AB/2 = 500 m ..................................................59
32. Peta Tahanan Jenis Semu AB/2 = 1000 m ...............................................60
33. Model Sistem Panas Bumi Bittuang..........................................................61
34. Peta Lintasan Pemodelan 2D pada Peta Anomali Residual ......................62
35. Forward Modelling Lintasan AB Residual ...............................................64
36. Forward Modelling Lintasan CD Residual ...............................................65
37. Model 3D Anomali Bougeur Lengkap......................................................66
xix
38. (a) Profil Anomali Residual Lintasan AB; (b) Profil SVD Lintasan AB
(c) Penampang Bawah Permukaan Lintasan AB forward modelling; (d)
Penampang Bawah Permukaan Lintasan AB inverse modelling. .............67
39. (a) Profil Anomali Residual Lintasan CD; (b) Profil SVD Lintasan CD
(c) Penampang Bawah Permukaan Lintasan CD forward modelling; (d)
Penampang Bawah Permukaan Lintasan CD inverse modelling. .............68
40. Zona Prospek Panasbumi ..........................................................................70
41. Peta Geologi Overlay Anomali Residual ..................................................71
xx
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Potensi panas bumi di Indonesia merupakan salah satu negara dengan potensi
panas bumi yang cukup besar yaitu ± 29 GW atau setara dengan 40 % potensi panas
bumi dunia, namun demikian pemanfaatannya masih kecil yaitu sebesar 1.189 MW
atau setara 4,2% dari potensi yang ada. Posisi tersebut menempatkan Indonesia
diurutan ketiga sebagai negara pemanfaat energi panas bumi setelah Philiphina dan
Amerika Serikat. Kebijakan Energi Nasional telah menargetkan agar panas bumi
dapat menyokong 5% bauran energy nasional pada 2025, namun hingga saat ini
panas bumi baru berkontribusi 1% dengan perkembangan yang lambat (Fandari
dkk., 2014). Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa sumber daya panas bumi di
Indonesia belum dimanfaatkan secara maksimal. Untuk itu perlu dilakukan
pengembangan sumber daya panas bumi di Indonesia, salah satunya adalah di
Daerah Bittuang. Penulis memilih penelitian lapangan panas bumi Bittuang untuk
menganalisis struktur bawah permukaan dengan menggunakan data gaya berat.
Metode gaya berat adalah suatu usaha menggambarkan keadaan bawah
permukaan berdasarkan variasi medan gravitasi yang disebabkan oleh perbedaan
densitas batuan bawah permukaan. Parameter yang diselidiki adalah perbedaan
medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya.
2
Identifikasi adanya sturktur di bawah permukaan didapatkan dari variasi nilai
densitas batuan di bawah permukaan (Telford dkk., 1990). Pengaplikasian metode
gaya berat didaerah prospek panas bumi Bittuang, Tana Toraja, Sulawesi Selatan
untuk menentukan model struktur pembentuk sistem panas bumi di bawah
permukaan yang berhubungan erat dengan manifestasi panas bumi di daerah
penelitian dengan menggunakan salah satu teknik filtering, yaitu Second Vertical
Derivative untuk membantu mengetahui struktur patahan daerah penelitian
(Sarkowi, 2010).
Daerah panas bumi Bittuang menjadi daerah prospek ditandai dengan beberapa
manifestasi panas bumi yang berada pada ketinggian 1592-1680 mdpl,
manifestasinya berupa Air Panas Cepeng dan Balla dengan pH sebesar 4 – 7 dan
suhunya sebesar 37-97 °C. Terdapat sublimasi belerang dan batuan alterasi. Daerah
prospek panas bumi Bittuang mempunyai luas 9 km2. Berdasarkan kajian geokimia
daerah prospek panas bumi Bittuang memiliki suhu reservoir sebesar 200 °C dan
termperatur pada cut-off sebesar 120 °C (Bakrun, dkk., 2009).
B. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui kedalaman anomali regional dan residual dengan menggunakan
analisis spektrum.
2. Menganalisis pola struktur menggunakan data Second Horizontal Derivative
dan Second Vertical Derivative .
3. Melakukan pemodelan 2.5D dengan menentukan sebaran densitas dan 3D
berdasarkan data anomali gaya berat.
3
C. Batasan Masalah
1. Data Anomali Bougeur yang digunakan adalah data sekunder.
2. Idenstifikas struktur dilakukan berdasarkan data Second Horizontal Derivative
dan Second Vertical Derivative.
3. Melakukan pemodelan 2.5D menggunakan data anomali residual dan beracuan
dengan informasi geologi, sedangkan pemodelan 3D hanya berdasarkan data
anomali bougeur lengkap.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Letak dan Lokasi Penelitian
Gambar 1. Peta Lokasi Penelitian (Google Earth, 2019).
5
Bittuang merupakan salah satu kecamatan dari Tana Toraja yang berjarak
sekitar 40 km dari ibukota Makale. Luas daerah penelitian berkisar 80 km2. Lokasi
penelitian berada di Kabupaten Tana Toraja, Provinsi Sulawesi Selatan terletak
antara 119° 36’ 57,24” – 119° 45’ 1,70” BT dan 2° 50’ 1,53” - 3° 0’ 0,86” LS.
B. Kondisi Geologi
1. Geologi Regional
Berdasarkan peta geologi regional daerah Panas Bumi Bittuang berada pada
posisi pertemuan tiga lempeng, yaitu lempeng Pasifik, lempeng Eurasia, dan
lempeng Indo-Australia. Akibat dari pertemuan tersebut menyebabkan struktur
yang terbentuk dari tektoniknya menjadi kompleks (Van Leeuwen, 1994). Batuan
malihan merupakan batuan berumur Kapur di daerah survei yang berada pada
bagian barat. Tektonik pada zaman Kapur menyebabkan adanya pemalihan dengan
derajat rendah-sedang. Daerah penyelidikan memiliki aktivitas tektonik yang
diperkirakan terjadi di zaman Pra-Tersier ditandai dengan beberapa struktur sesar,
berupa rim kaldera, sesar mendatar dan sesar normal. Rim kaldera terbentuk setelah
erupsi Gunung Karua. Sesar normal berarah baratdaya-timurlaut, berarah hamper
utara-selatan, dan berarah baratlaut-tenggara. Sedangkan pada sesar mendatar
menyebabkan pergeseran struktur dan batuan yang berarah baratdaya-timur laut.
Terdapat aktivitas vulkanik yang disebabkan oleh Gunung Karua yang ditandai
adanya singkapan lava. Batuan vulkanik yang tersebar berupa aliran lava dan
piroklastik yang dominan pada daerah timur, tengah, dan utara. Batuan vulkanik
tersebut diperkirakan berumur Kuarter.
6
Gambar 2. Peta Geologi Daerah Penelitian (Modifiksi dari Soetoyo dkk., 2009).
Daerah penyelidikan merupakan bagian dari Geologi Sulawesi Barat, yaitu
Mandala (Sukamto, 1973) ditandai dengan batuan terobosan berumur Miosen –
7
Pliosen. Setelah aktivitas vulkanik berupa erupsi Gunung Karua menyebabkan
kekosongan di dalam perut bumi dan terbentuknya bidang yang amblas berupa rim
kaldera, kemudian terjadi kembali aktivitas magmatik dan membentuk kubah lava
muda (lava Gunung Karua-3 pada Gambar 2).
Gambar 3. Model Penampang Slice ABC Peta Geologi
2. Stratigrafi
Lapangan Panas Bumi Bittuang memiliki stratigrafi yang terdiri dari beberapa
satu satuan batuan, yaitu batuan malihan, batuan sedimen, batuan terobosan, dan
batuan vulkanik. Satuan batuan tersebut diurutkan dari muda ke tua. Lava Gunung
Karua-3 (QKl-3), Lava Gunung Malibu (QMl), Jatuhan Piroklastik Gunung Karua
(QKjp), Aliran Piroklastik Gunung Karua (QKap), Lava Gunung Karua-2 (QKl-2),
Lava Gunung Karua-1, Intrusi Rattebombong (TRbi), Lava Gunung Ruppu, Lava
Gunung Panusuk (TPl), Batupasir (Tps), Batuan Malihan (Kbm).
Satuan Lava Gunung Karu-3 (QKl-3), terletak di puncak komplek Gunung
Karua. Satuan ini berkomposisi basalt berwarna abu-abu tua bertekstur porfiritik-
afanitik, tersusun oleh mineral plagiokas, piroksen dan biotit. Satuan ini terletak di
dalam rim kaldera, diperkirakan bahwa satuan ini berhubungan erat dengan sistem
panas bumi daerah Bittuang dan satuan ini berumur Plistosen.
Satuan Lava Gunung Malibu (QMl), terletak di bagian timur daerah survei,
diperkirakan Satuan Lava Gunung Malibu merupakan parasit berupa kubah lava
8
dari Gunung Karua. Kenampakan batuan yang tidak jelas karena telah terlapukkan
dan tertutup vegetasi. Satuan ini berumur Plistosen.
Satuan Jatuhan Piroklastik Gunung Karua (QKjp), terletak pada bagian
timur dan tengah daerah penyelidikan. Pada singkapan ini memiliki batuan yang
berkomposisi tuff dengan ukuran debu (ash)-lapili, komposisi riolit-dasitik,
terdapat fragmen batuapung (pumice), sticky. Batuan ini berwarna putih-putih
kecoklatan dengan susunan gelas-gelas vulkanik dan kuarsa, terpilah sedang, kemas
tertutup. Satuan terbentuk sesudah satuan aliran piroklastik, dan diperkirakan
memiliki umur Plistosen.
Satuan Aliran Piroklastik Gunung Karua (QKap), terletak pada bagian
utara dan timur, serta bagian tengah daerah penyelidikan. Sebaran satuan ini
merupakan sebaran yang paling luas. Komposisi batuan pada satuan ini berupa tuff
dengan ukuran debu (ash)-lapili, komposisi riolit-dasitik, terdapat fragmen
batuapung (pumice), sticky, setempat tersingkap batuan breksi. Kenampakan batuan
berwarna putih-putih kecoklatan dengan susunan gelas-gelas vulkanik dan kuarsa,
terpilah sedang, kemas tertutup. Terbentuknya satuan ini merupakan hasil dari
letusaan Gunung Karua dengan ketebalan berkisar 30 meter. Batuan berjenis riolit.
Satuan ini berumur Plistosen.
Satuan Lava Gunung Karua-2 (QKl-2), tersingkap di bagian tengah dan
utara daerah penyelidikan, bagian timur di lereng Gunung Karua. Pada satuan ini
terbentuk dari lava dengan komposisi dasit berwarna abu-abu keputih-putihan
bertekstur afanitik-porfiritik dan kuarsa. Satuan ini berumur Plistosen.
Satuan Lava Gunung Karua-1 (QKl-1), tersingkap pada bagian tengah
daerah penyelidikan, bagian barat di lereng Gunung Karua. Satuan ini terdiri dari
9
lava berkomposisi andesit berwarna abu-abu sampai abu-abu kehijauan, dengan
tekstur porfiritik-afanitik tersusun oleh mineral hornblende, piroksen, plagioklas,
dan kuarsa. Satuan ini berumur Plistosen.
Satuan Intrusi Rattebombong (TRbi), tersebar di sebelah barat dan baratlaut,
dan selatan daerah penyelidikan. Satuan yang terdiri oleh batuan terobosan berupa
granit berwarna putih keabuan tersusun dari mineral muskovit, kuarsa, biotit, dan
plagioklas dengan tekstur faneritik. Satuan ini berumur Pliosen.
Satuan Lava Gunung Rappu (TRl), tersingkap di bagian baratdaya daerah
penyelidikan. Satuan yang terdiri dari lava berkomposisi basalt dengan warna abu-
abu kehitaman tersusun dari mineral piroksen, hornblende, dan biotit, dengan
tekstur afanitik. Batuan pada satuan ini adalah batuan vulkanik dari Formasi
Walimbong berumur Miosen (N. Ratman dan S. Atmawinata, 1993).
Satuan Lava Gunung Panusuk (TPl), tersingkap di bagian barat daerah
penyelidikan. Satuan yang terdiri oleh lava berkomposisi andesit berwarna abu-abu,
tersusun dari mineral hornblende, piroksen, biotit, dan plagioklas, bertekstur
porfiritik-afanitik. Satua ini merupakan batuan vulkanik dari Formasi Talaya
berumur Miosen (N. Ratman dan S. Atmawinata, 1993).
Satuan Batupasir (Tps), tersingkap di bagian tengah dan selatan daerah
penyelidikan. Batuan yang terbentuk tersusun dari dominan batupasir, breksi,
batulempung dan tuf. Satuan batuan ini diperkirakan merupakan endapan sedimen
bawah laut terbentuk pada saat daerah survei masih belum berupa daratan. Terdapat
banyak struktur kekar diakibatkan kegiatan tektonik yang terjadi. Batuan ini dari
Formasi Sekala berumur Miosen (N. Ratman dan S. Atmawinata, 1993).
10
Satuan Batuan Malihan (Kbm), adalah satuan yang paling tua di daerah
penyelidikan yang tersebar di sebelah utara Gunung Tandung. Satuan batuan ini
terdiri batusabak dan filit yang merupakan batuan malihan dengan derajat lemah-
sedang, batuan ini dari Forrmasi Latimojong berumur Kapur.
Tabel 1. Stratigrafi Daerah Panas Bumi Bittuang
LITOLOGI BATUANMALIHAN
BATUANVULKANIK
BATUANTEROBOSAN
BATUANSEDIMEN
UMURLava Piroklastik
KU
AR
TE
R
Plistosen
TE
RSI
ER Pliosen
Miosen
PRA-TERSIER
3. Geomorfologi
Geomorfologi pada daerah penyelidikan telah dikelompokkan berdasarkan
morfogenetik, morfometri, dan morfografinya, yaitu satuan geomorfologi Non-
Vulkanik Karua, terletak di bagian selatan, barat dan sedikit di tengah daerah survei
dengan satuan batuan terbentuk dari produk Gunung Karua, dengan malihan,
batupasir, granit, dan lava sebagai batuan penyusunnya. Satuan geomorfologi Kaki
Gunungapi Karua terletak di bagian timur, tenggara memanjang hingga ke bagian
tengah daerah survei dengan batuan aliran piroklastik sebagai batuan penyusunnya.
11
Satuan geomorfologi Tubuh Gunungapi Karua terletak di bagian utara dengan lava
dan aliran piroklastik sebagai batuan penyusunnya. Satuan geomorfologi Puncak
Gunungapi Karua terletak di bagian tengah daerah survei, geomorfologi ini tersusun
dari beberapa puncak gunung, yaitu G. Sarangsarang, G. Rattekarua, G.
Sarambusikore, dan G. Biang dengan lava dan aliran piroklastik sebagai batuan
penyusunnya.
Gambar 4. Peta Geomorfologi Daerah Penelitian (Modifikasi dari Soetoyo dkk.,2009)
III. TEORI DASAR
A. Konsep Dasar Metode Gaya Berat
Medan gaya berat bumi memiliki perbedaaan yang dapat diketahui melalui
pengukuran dengan menggunakan salah satu metode geofisika, yaitu metode gaya
berat. Terdapat perbedaan jenis batuan dan densitas bawah permukaan, adanya
perbedaan jarak pusat bumi ke permukaan serta adanya perbedaan topografi dii
permukaan bumi inilah menyebabkan terjadinya variasi atau perbedaan nilai medan
gaya berat di bumi. Keberadaan kontak intrusi, struktur geologi, endapan sungai
purba, lubang di dalam tanah dapat dipelajari menggunakan metode gaya berat, hal
ini dikarenakan metode gaya berat ini cukup peka terhadap perubahan yang bersifat
vertical ataupun lateral (Sarkowi, 2014).
Metode gaya berat adalah suatu usaha untuk menggambarkan keadaan bawah
permukaan berdasarkan variasi medan gravitasi bumi yang diakibatkan oleh
perbedaaan densitas batuan bawah permukaan. Parameter yang diselidiki adalah
perbedaan medan gravitasi dari suatu titik observasi terhadap titik observasi lainnya
(Telford dkk., 1990).
13
1. Gaya Gravitasi
Teori gravitasi didasarkan pada Hukum Newton, yaitu besarnya gaya gravitasi
diantara dua benda sebanding dengan massa kedua benda tersebut dan berbanding
terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua masa benda tersebut. Pada koordinat
kartesian (Gambar 4) suatu gaya ditimbulkan antara partikel (F) dengan massa (m)
yang berpusat pada titik Q = (x’,y’,z’) dengan partikel bermassa mo di titik P =
(x,y,z) memiliki persamaan sebagai berikut:= .(1)
dimana, = [( − ′) + ( − ′) + ( − ′) ] (2)
Gambar 5. Benda m danmo menghasilkan gaya gravitasi yang sebanding dengan, , . Vektor memiliki arah dari sumber gravitasi ke titikobservasi, yang mana dalam kasus ini lokasinya di (Blakely,1996).
Dimana adalah konstanta gravitasi universal. Jika menjadikan sebagai
partikel yang diuji dengan suatu besaran, lalu membagi gaya gravitasi dengan
sehingga menghasilkan gaya tarik gravitasi yang berasal dari massa m di lokasi
benda yang diukur:
14
( ) = − (3)
dimana r adalah vektor satuan yang berarah dari massa ke titik observasi yang
dalam sistem koordinat kartesian berupa:
= 1 ( − ′) + ( − ′) + ( − ′) (4)
Tanda negatif pada persamaan (3) disebabkan karena arahnya berlawanan dengan
gaya gravitasi. Karena adalah gaya yang dibagi oleh massa, merupakan satuan
percepatan dan biasanya disebut percepatan gravitasi.
Percepatan gravitasi dapat direpresentasikan sebagai gradient dari potensial
skalar ( ) = ( ) (5)
dimana, ( ) = (6)
(Blakely, 1996).
2. Percepatan Gravitasi
Newton juga mendefinisikan hubungan antara gaya dan percepatan. Hukum II
Newton tentang gerak menyatakan gaya sebanding dengan perkalian massa benda
dengan percepatan yang dialami benda tersebut. = . (7)
Percepatan sebuah benda bermassa m2 yang disebabkan oleh tarikan benda
bermassa M1 pada jarak R secara sederhana dapat dinyatakan dengan,
= (8)
15
Bila ditetapkan pada percepatan gaya tarik bumi persamaan di atas menjadi
= = .× = (9)
dimana,
g : Percepatan gaya tarik bumi (m/s2)
M : Massa bumi (kg)
m : Massa benda (kg)
F : Gaya berat (N)
r : Jari-Jari bumi (km)
pengukuran percepatan gravitasi pertama kali dilakukan oleh Galileo, sehingga
untuk menghormati Galileo, kemudian didefinisikan,
1 Gall = 1 cm/s2 = 10-2 m/s2 (dalam c.g.s)
satuan anomali gaya berat dalam kegiatan eksplorasi diberikan dalam orde miligal
(mGall),
1 mGall = 10-3 Gall
1 μGall = 10-3 mGall = 10-6 Gall = 10-8 m/s2
1 mGall = 10 g.u. = 10-5 m/s2
dalam satuan m.k.s, gravitasi diukur dalam g.u. (gravity unit) atau μm/s2
(Octonovrilna, 2009).
3. Potensial Gravitasi
Potensial Gravitasi adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan suatu
massa dari suatu titik ke titik tertentu. Suatu benda dengan massa tertentu dalam
sistem ruang akan menimbulkan medan potensial disekitarnya. Dimana medan
potensial bersifat konservatif, artinya usaha yang dilakukan dalam suatu medan
16
gravitasi tidak tergantung pada lintasan yang ditempuhnya tetapi hanya bergantung
pada posisi awal dan akhir (Rosid, 2005).
Gambar 6. Potensial dan kuat medan massa 3 dimensi (Modifikasi dari Maulana,2012).
Apabila suatu massa 3 dimensi bentuk sembarang terdistribusi secara kontinyu
dengan rapat massa ∆ ( , , ), maka potensial gaya berat di titik
P(x, y, z) diberikan oleh,
( , , ) = ∆ ( , , )[( − ) + ( − ) + ( − ) ] . . (10)
Medan gaya berat akibat distribusi rapat massa di atas diperoleh dengan
mendiferensialkan persamaan (10) terhadap x, y dan z yang hasilnya adalah,
∆ ( , , ) = − ( , , )= − ∆ ( , , )( − )[( − ) + ( − ) + ( − ) ] . . (11)
17
∆ ( , , ) = − ( , , )= − ∆ ( , , )( − )[( − ) + ( − ) + ( − ) ] . . (12)
∆ ( , , ) = − ( , , )= − ∆ ( , , )( − )[( − ) + ( − ) + ( − ) ] . . (13)
Dari persamaan (13) diperoleh nilai medan gaya berat ∆g di permukaan bumi
yang bervariasi. Medan gaya berat bumi dipengaruhi oleh distribusi massa di bawah
permukaan yang di tunjukkan oleh fungsi densitas ( ) dan bentuk bumi yang
sebenarnya, yang ditunjukkan oleh batas integral (Sarkowi, 2007).
B. Anomali Bougeur
Anomali bouguer merupakan perbedaan antara nilai gaya berat observasi (gobs)
dengan jumlah secara aljabar dari koreksi (koreksi drift, koreksi pasang surut,
koreksi lintang, koreksi udara bebas, koreksi bouguer, koreksi Terrain). Variasi dari
anomali bouguer merefleksikan variasi densitas secara lateral misalnya benda
dengan densitas tinggi berada di dalam medium yang memiliki densitas rendah akan
menghasilkan nilai bouguer anomali positif. Sebaliknya, benda dengan densitas
rendah yang berada pada medium dengan densitas tinggi akan menghasilkan nilai
anomali bouguer negatif (Reynolds, 1997).
18
C. Analisis Spektrum
Analisis spektrum dilakukan untuk untuk menentukan lebar jendela yang
digunakan dalam pemisahan anomali regional-residual. Pada analisis ini dilakukan
proses transformasi fourier untuk mengubah sinyal menjadi penjumlahan beberapa
sinyal sinusoidal dengan berbagai frekuensi. Hasil dari transformasi ini adalah
spektrum phase dan spektrum amplitudo. Melalui transformasi fourier nilai gaya
berat, pada lintasan yang akan dicari kedalamannya dapat diestimasi nilai amplitudo
(A) dan nilai bilangan gelombang (k) untuk menghitung lebar jendela filter
(Sarkowi, 2014).
Transformasi Fourier ( ) secara umum merupakan fungsi kompleks yang
terdiri dari bilangan riil dan imajiner ( ) = Re ( ) + Im ( ) yang juga dapat
ditulis sebagai: ( ) = | ( )| ( ) (14)
dimana,
| ( )| = Re ( ) + (Im ( )) (15)
( ) = Im ( )Re ( ) (16)
| ( )| = Amplitudo
spektrum diturunkan dari potensial gaya berat yang teramati pada suatu bidang
horizontal dimana transformasi fouriernya sebagai berikut,
( ) = 1(17)
1 = 2 | || | (18)
19
dimana,
: potensial gaya berat
: anomali rapat massa
: konstanta gaya berat
: jarak
: bilangan gelombang− : kedalaman
Berdasarkan persamaan (17) dan (18) maka diperoleh
( ) = 2 | || | (19)
Percepatan gravitasi g berhubungan dengan potensial dengan persamaan ( ) =∇ , jadi semua komponen g adalah turunan dari . Gayatarik vertikal gaya berat
terhadap titik massa adalah turunan vertikal dari ⁄ yang dapat ditulis sebagai
berikut:
= 1(20)
sehingga transformasi fourier pada bidang horizontal adalah sebagai berikut,
( ) = 1(21)
= 1(22)
( ) = 2 | | , > (23)
Jika distribusi rapat massa bersifat random dan tidak ada korelasi antara masing-
masing nilai gaya berat, maka = 1 sehingga hasil transformasi fourier anomali
gaya berat menjadi,
20
= | |( ) (24)
Dimana dan C merupakan amplitudo dan konstanta. Untuk memperoleh
hubungan antara amplitude ( ) dengan bilangan gelombang ( ) dan kedalaman
( − ) dilakukan dengan melogaritmakan persamaan = | |( ) sehingga
bilangan gelombang berbanding lurus dengan spectral amplitude.ln = ln 2 | |( ) (25)ln = ln | |( ) + ln (26)ln = ( − )| | + ln (27)
persamaan di atas dapat dianalogikan dalam persamaan garis lurus,= + (28)
Dimana ln sebagai sumbu , | | sebagai sumbu , dan ( − ) sebagai
kemiringan garis (gradien). Oleh karena itu, kemiringan garisnya merupakan
kedalaman bidang dalam dan dangkal. | | sebagai sumbu didefinisikan sebagai
bilangan gelombang yang besarnya dan satuannya cycle/meter, adalah panjang
gelombang (Rasimeng, 2011). Hubungan dengan ∆ diperoleh dari persamaan,
= 2 (29)
Nilai sama dengan ∆x, ada faktor lain pada ∆x yang disebut konstanta penggali,
sehingga = . ∆x, konstanta didefinisikan sebagai lebar jendela, jadi lebar
jendela dapat dirumuskan sebagai berikut,
= 2∆x (30)
Dimana ∆ adalah domain spasi yang akan digunakan dalam Fast Fourier
Transform (FFT), dan adalah bilangan gelombang cut-off. Semakin besar nilai k
21
maka nilai frekuensi akan tinggi. Hubungan bilangan gelombang k dengan
frekuensi f adalah = 2 (Blakely, 1996). Frekuensi rendah berasal dari benda
yang relatif dalam atau biasa disebut anomali regional dan frekuensi tinggi berasal
dari benda yang berada di atas anomali regional atau disebut anomali residual
(Reynolds, 1997).
Gambar 7. Kurva Ln(A) terhadap k (Sarkowi, 2014)
D. Filter Moving Average
Anomali residual tidak diperoleh secara langsung dengan metode ini. Moving
average dilakukan dengan cara merata-ratakan nilai anomalinya yang
menghasilkan anomali regional. Anomali residual diperoleh dengan mengurangkan
anomali bouguer dengan anomali regionalnya. Persamaan moving average satu
dimensi dan satu jendela adalah:
∆ ( ) = ∆ ( ) − 1 ∆ ( − )⁄⁄ (31)
22
Penapisan satu dimensi menggunakan dua jendela untuk memproses serta
persamaannya adalah, ∆ , ( ) = ∆ ( ) − ∆ ( ) (32)
Keterangan:, : lebar jendela penapisan∆ : harga gaya berat pada titik amat (mGal)∆ : anomali residual sisa penapisan jendela (mGal)
: jumlah data yang diproses
sedangkan persamaan moving average 2D untuk lebar jendela N x N adalah,
∆ + 12 , + 12 = ∆ ( , )(33)
dan anomali residualnya,∆ ( , ) = ∆ ( , ) − ∆ ( , ) (34)
Berdasarkan karakter spektrum dari filter ini, lebar window NxN berbanding
langsung dengan “low cut” dari panjang gelombang atau “high cut” frukesi spasial
dari “low-pas filter”. Sehingga dengan bertambahnya lebar jendela maka panjang
gelombang regional (output) ikut bertambah (Sarkowi, 2014).
E. Metode Horizontal Derivative
Pengertian horizontal derivative pada data anomali gaya berat adalah
perubahan nilai anomali gaya berat dari satu titik ke titik lainnya dengan jarak
tertentu. Horizontal derivative dari anomali gaya berat yang disebabkan oleh suatu
body cenderung untuk menunjukkan tepian dari body-nya tersebut. Jadi metode
23
horizontal derivative dapat digunakan untuk menentukan lokasi batas kontak
kontras densitas horisontal dari data gaya berat (Cordell, 1979).
Gambar 8. Anomali gaya berat dan gradien horizontal pada model tabular(Blakely, 1996)
Menurut (Blakely, 1996) nilai maksimum dari gradien horizontal anomali gaya
berat yang disebabkan oleh benda tabular cenderung menunjukkan tepi dari benda
tersebut (Gambar 7). Tentu saja nilai maksimum gradien horizontal dapat
menentukan secara langsung lokasi tepi dari suatu benda yang memiliki kontras
densitas secara horizontal dengan lingkungannya. Maka dapat menggunakan
karakteristik anomali gaya berat ini untuk menentukan perubahan densitas secara
lateral dari pengukuran gaya berat. Besarnya nilai gradien horizontal dari anomali
gaya berat dapat dihitung dengan persamaan berikut,
ℎ( , ) = ( , ) + ( , ) (35)
24
persamaan di atas dilakukan modifikasi menjadi orde kedua sehingga didapatkan
persamaannya sebagai berikut,
ℎ( , ) = ( , ) + ( , ) (36)
Dimana untuk penurunan kearah x ,dianggap nol , sebaliknya untuk penurunan
kearah y , dianggap nol. Satuan dari penurunan kedua horizontal derivative adalah
mGal.m-2.
F. Metode Second Vertical Derivative
Secara teoritis metode ini diturunkan dari persamaan laplace untuk anomali
gaya berat di permukaan dengan persamaan;
∇ . ∆ = 0 (37)
atau :
∆ + ∆ + ∆ = 0 (38)
sehingga formula second vertical derivative diberikan,
∆ = −( ∆ + ∆ ) (39)
Persamaan matematis menghitung anomali 1-D second vertical derivative,
∆ = ∆(40)
Pada kasus dua dimensi dapat mengabaikan salah satu koordinat horizotal yaitu
koordinat y. Pada kasus ini persamaan Laplace (38) menjadi
+ = 0 (41)
25
sehingga didapatkan,
= − (42)
Berdasarkan persamaan (39) perhitungan Second Vertical Derivative (SVD) adalah
sebagai negatif dari Second Horizontal Derivative (SHD) pada profil yang memiliki
nilai y konstan (Elkins, 1951). Berikut merupakan operator filter untuk 2D second
vertical derivative,
Tabel 2. Operator Filter SVD Henderson dan Zietz (1949)
Tabel 3. Operator Filter SVD Elkins (1951)
0.00 -0.0833 0.00 -0.0833 0.00-0.0833 -0.0667 -0.0334 -0.0667 -0.08330.00 -0.0334 1.0668 -0.0334 0.00-0.0833 -0.0667 -0.0334 -0.0667 -0.08330.00 -0.0833 0.00 -0.0833 0.00
Tabel 4. Operator Filter SVD Rosenbach (1953)
0.00 0.0416 0.00 0.0416 0.000.0416 -0.3332 -0.75 -0.3332 0.04160.00 -0.75 4 -0.75 0.000.0416 -0.3332 -0.75 -0.3332 0.04160.00 0.0416 0.00 0.0416 0.00
Ide dari metode ini adalah mengambil nilai turunan kedua dari anomali
bouguer sama dengan nol sebagai kontak dari kontras densitas antar dua lapisan
batuan, dalam hal ini kontak tersebut dapat dikatakan sebagai struktur patahan
0.00 0.00 -0.0838 0.00 0.000.00 1.00 -2.6667 1.00 0.00-0.0838 -2.6667 17.00 -2.6667 -0.08380.00 1.00 -2.6667 1.00 0.000.00 0.00 -0.0838 0.00 0.00
26
ataupun intrusi (Sarkowi, 2010). Struktur patahan atau sesar naik maupun turun
dapat ditentukan dari nilai anomali SVD dengan karakteristik sebagai berikut,
untuk sesar naik,
< (43)
sedangkan untuk sesar turun,
> (44)
G. Forward Modelling
Pemodelan ke depan untuk menghitung efek gaya berat model benda bawah
permukaan dengan penampang berbentuk sembarang yang dapat diwakili oleh
suatu polygon berisi n dinyatakan sebagai integral garis sepanjang sisi-sisi poligon
(Talwani, dkk., 1959).
Menurut Talwani, forward modelling untuk efek gravitasi benda bawah
permukaan dengan penampang berbentuk sembarang dapat diwakili oleh suatu
poligon berisi n yang dinyatakan sebagai intergral garis sepanjang sisi-sisi polygon,
= 2 ∲ (45)
Integral garis tersebut dapat pula dinyatakan sebagai jumlah garis tiap sisinya
sehingga persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut,= 2 ∑ (46)
Model benda anomali sembarang oleh Talwani didekati dengan poligon-poligon
dengan sistem koordinat kartesian (pada Gambar 8), untuk benda poligon sederhana
seperti pada gambar dibawah dapat ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut:
27
= ∫ (47)
sehingga diperoleh,= ( + ) ( )( ) (48)
dimana, = − = − (49)
dengan, = (50)
= (51)
Persamaan dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana dengan
mensubsitusikan harga-harga sin f, cos f, tan f dengan koordinat titik sudut poligon
pada sumbu x dan z sebagai berikut,= − + (52)
Persamaan diatas dijadikan sebagai dasar perhitungan model bawah permukaan
yang berbentuk perangkat lunak (software) (Fransbudit, 2008).
Gambar 9. Efek benda bentuk poligon anomali gravitasi (Talwani dkk.,1959)
28
Pemodelan ke depan (Forward Modelling) merupakan proses perhitungan data
dari hasil teori yang akan teramati di permukaan bumi jika parameter model
diketahui. Pada saat melakukan interpretasi, dicari model yang menghasilkan
respon yang cocok dan fit dengan data pengamatan atau data lapangan. Sehingga
diharapkan kondisi model itu bisa mewakili atau mendekati keadaan sebenarnya.
Seringkali istilah forward modelling digunakan untuk proses trial and error. Trial
and error adalah proses coba-coba atau tebakan untuk memperoleh kesesuaian
antara data teoritis dengan data lapangan. Diharapkan dari proses trial and error ini
diperoleh model yang cocok responnya dengan data (Grandis, 2009).
H. Inverse Modeling
Jika pada pemodelan forward modelling, dilakukan penentuan parameter
model terlebih dahulu, namun pada inverse modelling berkebalikan dengan forward
modelling, yaitu menghasilkan model langsung dari data. Proses inverse modelling
ini dicari parameter model yang memiliki respon yang sesuai dan mendekati
kebenaran berdasarkan dengan data pengamatan. Output yang dihasilkan berupa
model yang optimal dan memiliki respon model yang mempunyai tingkat
kecocokan yang tinggi terhadap data pengamatan (Supriyanto, 2007).
Inverse Modeling diformulasikan sebagai suatu oplimalisasi fungsi objektif
dari sebuah model densitas yang diminimalisir untuk membuat data dapat dihitung
kembali sehingga menghasilkan respon yang mendekati dengan data lapangan.
Detail fungsi objektif bergantung pada kondisi, tetapi umumnya diperlukan model
yang mendekati model acuan, , dan modelnya smooth secara tiga dimensi. Fungsi
objektif untuk menyelesaikan masalah ini adalah sebagai berikut,
29
ɸ ( ) = { ( )[ ( ) − ]}+ ( )[ ( ) − ]+ ( )[ ( ) − ]+ ( )[ ( ) − ]
(53)
Dimana fungsi , , , dan merupakan variabel fungsi pembobotan ketika
, , , dan merupakan koefisien yang mempengaruhi perbandingan antar
komponen yang berbeda dalam fungsi objektif. Disini, ( ) merupakan fungsi
pembobotan kedalaman (Li dan Oldenburg, 1998).
I. Metode Gaya Berat dalam Eksplorasi Panasbumi
Pengukuran gaya berat digunakan untuk menentukan perbedaan densitas dan
kemenerusan lateral dibawah permukaan. Anomali positif berhubungan dengan
densitas yang relatif tinggi di bawah permukaan. Anomali positif ini merupakan
sesuatu yang penting dalam eksplorasi panasbumi, karena berasosiasi dengan
intrusi mafik sampai intermediate, dan secara geologi intrusi berumur muda (≤ 1
Ma) dapat menjadi sumber panas (heat source). Anomali positif juga dapat
disebabkan oleh deposisi silika yang disebabkan aktifitas hidrotermal. Anomali
negatif dapat disebabkan oleh oleh beberapa kemungkinan yang berpengaruh
terhadap eksplorasi panasbumi. Contohnya, densitas rendah dapat disebabkan
magma, porositas yang relatif tinggi, intrusi felsik seperti granit, atau rekahan yang
cukup intensif pada batuan (Huenges, 2010).
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Lokasi, Waktu dan Judul Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada:
Lokasi : Laboratorium Teknik Geofisika Universitas Lampung
Waktu : 15 Juni 2019 – 15 Januari 2020
Judul : Pemodelan Struktur Bawah Permukaan Daerah Panasbumi
Bittuang, Berdasarkan Analisis Second Horizontal Derivative,
Second Vertical Derivative, Pemodelan 2.5D dan 3D Anomali
Gayaberat.
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah:
1. Laptop
2. Software Oasis Montaj v 8.4
3. Software Surfer v 11
4. Microsoft Office 2016
5. Software ArcGis v 10.3
6. Software Grablox
31
7. Software Numeri
8. Data sekunder Anomali Bougeur Daerah Bittuang
9. Peta Geologi daerah penelitian.
C. Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Digitasi Peta Kontur Anomali Bougeur Lengkap
Penelitian ini menggunakan data sekunder. Data gayaberat didapatkan
dengan cara melakukan digitasi pada peta kontur anomali bouguer lengkap
untuk mengambil koordinat dan nilai anomalinya. Peta kontur pada
penelitian ini merupakan hasil dari penelitian tahun 2009 Daerah
Panasbumi Bittuang (Kusuma dan Bugis, 2009).
2. Analisis Spektrum
Tujuan melakukan analisis untuk mendapatkan estimasi kedalaman
anomali regional dan residualnya serta mengetahui lebar jendela.
Prosesnya adalah melakukan transformasi fourier lintasan-lintasan yang
sudah ditentukan pada kontur anomali bouguer lengkap. Hasil dari analisis
spektrum adalah berupa komponen nilai imaginer dan riil yang kemudian
dihitung dengan persamaan + dan persamaan 2yang merupakan nilai bilangan gelombang (k). Hasil dari perhitungan
tersebut didapat nilai k dan Ln(A) yang digunakan untuk mencari nilai
lebar jendela dan estimasi kedalaman regional dan residual.
32
3. Pemisahan Anomali Residual dan Regional
Pemisahan dilakukan dengan melakukan filtering terhadap anomali
bougeur menggunakan metode moving average. Proses moving average
menggunakan hasil analisis spektrum berupa nilai lebar jendela, maka
didapatkan anomali regional. Anomali residual merupakan hasil dari
anomali bouguer dikurangi anomali regional.
4. Analisis Derivative
Analisis yang digunakan dalam penelitian ini adalah Second Horizontal
Derivtive dan Second Vertical Derivative menggunakan data anomali
residual, untuk mengetahui sebaran struktu bawah permukaan.
5. Pemodelan
Pada penelitian melakukan forward modelling dan inverse modelling.
Forward modelling digunakan untuk melihat pola perlapisan bawah
permukaan yang didasarkan pada informasi geologi dan menggunakan
data anomali residual. Kedalaman model perlapisan didapat dari hasil
analisis spektrum. Inverse modelling dilakukan dengan menggunakan data
anomali bouguer lengkap. Hasil forward modelling dan inverse modelling
dilakukan interpretasi untuk mengidentifikasi struktur.
33
D. Diagram Alir Penelitian
Gambar 10. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Anomali Bougeur Lengkap
Analisis Spektrum
Anomali Residual
EstimasiKedalaman
Secon HorizontalDerivative (HG)
Second VerticalDerivative (SVD)
Peta SHD danSVD
Moving Average
Model 3D
Fix
Lebar Jendela
Anomali Regional
Informasi Geologi
Model 2.5DInterpretasi Bawah Permukaan
Selesai
No
Yes
Inverse Modelling
Forward Modelling
Fix
No
Yes
34
E. Jadwal Penelitian
Adapun jadwal kegiatan yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Tabel 5. Jadwal Kegiatan Penelitian
No.Kegiatan
Jadwal Kegiatan
Juli Agustus September Oktober November Desember Januari
Minggu ke- 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
1. Studi Literatur
2.PersiapanPenelitian
3. Seminar Usul
4.Pengolahan
Data
5.Analisis
Derivative
6. Pemodelan 2D
7. Pemodelan 3D
8. Interpretasi
9.Penyusunan
Laporan
10. Seminar Hasil
11.Penyelesaian
Skripsi
12.Seminar
Komprehensif
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Hasil analisis spektrum didapatkan nilai rata-rata kedalaman untuk zona
anomali regional yaitu sebesar 690 meter dan untuk zona anomali residualnya
sebesar 250 meter.
2. Berdasarkan data Anomali Bougeur, SHD, dan SVD diperoleh bahwa struktur
sesar di daerah penelitian di dominasi oleh sesar berarah NW-SE. Sesar ini
memiliki korelasi yang baik dengan struktur sesar dari geologi.
3. Hasil Pemodelan forward 2.5D dan inverse 3D serta data geologi diperoleh
a. Litologi yang didapat dari hasil forward modelling ada 6 litologi yaitu,
Satuan Jatuhan Piroklastik Gunung Karua (QKjp) dengan densitas 2.43
gr/cc, Satuan Aliran Piroklastik Gunung Karua (QKap) dengan densitas 2.5
gr/cc, Satuan Lava Gunung Karua-1 (QKl-1) dengan densitas 2.55 gr/cc,
Satuan Lava Gunung Panusuk (TPl) dengan densitas 2.6 gr/cc, Satuan
Batupasir (Tps) dengan densitas 2.35 gr/cc, dan batuan dasar berupa Satuan
Batuan Malihan (Kbm) dengan densitas 2.8 gr/cc.
b. Manifestasi panas bumi di Daerah Bittuang melewati zona patahan, yang
menunjukkan bahwa di daerah tersebut terdapat reservoar panas bumi yang
di duga berada di utara area penelitian dekat dengan Manifestasi Balla.
73
4. Daerah Panas Bumi Bittuang merupakan panas bumi dengan zona outflow
ditandai dengan arah aliran air dari samping, dapat dilihat pada model geologi
Gambar 33.
5. Zona Prospek Panasbumi Bittuang berdasarkan luas daerah pengukuran berada
pada Utara area penelitian yang luasnya berkisar 8 km2 dengan nilai anomali
gayaberat yang rendah dan ditandai dengan adanya Manifestasi yang ada.
B. Saran
Adapun saran pada penelitian ini adalah perlu adanya pengukuran lanjutan
dengan menggunakan metode gayaberat di utara daerah penelitian untuk
mengetahui luas dari reservoir yang ada dan mengetahui letak Heat Source.
DAFTAR PUSTAKA
Bakrun, Soetoyo, Kusnadi, D., dan Hermawan, D. 2009. Penyelidikan TerpaduGeologi, Geokimia dan Geofisika Daerah Panas Bumi Bittuang-KabupatenTana Toraja Sulawesi Selatan. Buku 1 Bidang Energi: Prosiding HasilKegiatan Lapangan Pusat Sumber Daya Geologi Tahun 2009. Pusat SumberDaya Geologi, Bandung. Hal. 111-124.
Blakely, R.J. 1996. Potensial Theory in Gravity and Magnetic Applications.Cambridge: Cambridge University Press.
Cordell, L. 1979. Gravimetric Expression of Graben in Santa Fe Country andEspanola Basin, New Mexico. Geological Sot. Guidebook, 30th FieldConference. Santa Fe, hal. 59-64.
Elkins, T. A. 1951. The Second Derivative Method of Gravity Interpretation.Geophysics. Vol.16(1), Hal. 29-50.
Fandari, E.F., Daryanto, A., dan Suprayitno, G. 2014. Pengembangan Energi PanasBumi yang Berkelanjutan. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika. Vol. 17, No. 1,Hal. 68-82.
Google Inc. 2019. Google Earth: Peta Lokasi Bittuang, Tana Toraja, SulawesiSelatan dalam http://earth.google.com/ (diakses pada tanggal 28 Maret2019).
Grandis, H. 2009. Pengantar Pemodelan Inversi Geofisika. Bandung: HimpunanAhli Geofisika Indonesia (HAGI).
Huenges, E. 2010. Geothermal Energy System: Exploration Development,Utilization.Wiley Vch, Germany.
Kusuma, S.D., dan Bugis, Z. 2009. Penyelidikan Gayaberat Daerah Panas BumiBittuang, Kabupaten Tana Toraja, Sulawesi Selatan. Buku 1 BidangEnergi: Prosiding Hasil Kegiatan Lapangan Pusat Sumber Daya GeologiTahun 2009. Pusat Sumber Daya Geologi, Bandung. Hal. 189-206.
Li, Y., and Oldenburg, D.W. 1998. 3-D Inversion Of Gravity Data. Geophysics,Vol.63, hal. 109 - 119.
Maulana, I. 2012. Analisis 4D mikrogravity dan gradien vertikal 4Dmikrogravity (Studi kasus amblesan semarang). Tesis : UniversitasIndonesia.
Octonovrilna, Litanya, dan Pudja, I.P. 2009. Analisa Perbandingan AnomalyGravitasi dengan persebaran intrusi air asin (Studi kasus Jakarta 2006-2007).Jurnal Meteorologi dan Geofisika. Vol.10 No.1 : AMG.
Rasimeng, S. 2011. Determination of the Curie Point Depth from AnomalyMagnetic Field Data Using Spectrum Analysis. Case Study: SegmenRajabasa Mountain Lampung (preliminary result). Proceeding of LPPMSeminar University of Lampung. Universitas Lampung, Bandar Lampung.
Ratman, N., dan Atmawinata, S. 1993. Peta Geologi Lembar Mamuju, Sulawesi..Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Skala 1:250.000, Bandung.
Reynolds, J.M. 1997. An Introduction to Applied and Environment Geophysics.Chichestar : John Wiley and Sons.
Rosid, S. 2005. Gravity Method in Exploration Geophysics. UniversitasIndonesia, Depok.
Sarkowi, M. 2007. Gaya berat mikro Antar Waktu untuk Analisa PerubahanKedalaman Muka Air Tanah (Studi Kasus Dataran Aluvial Semarang).Disertasi. Institut Teknologi Bandung.
Sarkowi, M. 2014. Eksplorasi Gaya Berat. Graha Ilmu, Yogyakarta
Sarkowi, M. 2010. Identifikasi Struktur Daerah Panasbumi Ulubelu BerdasarkanAnalisa Data SVD Anomali Bougeur. Jurnal Sains MIPA. Vol. 16 No.2, Hal.111-118.
Soetoyo, Kasbani, dan Hermawan, D. 2009. Penyelidikan Geologi Daerah PanasBumi Bittuang, Kabupaten Tana Toraja, Sulawesi Selatan. Buku 1 Bidang
Energi: Prosiding Hasil Kegiatan Lapangan Pusat Sumber Daya GeologiTahun 2009. Pusat Sumber Daya Geologi, Bandung. Hal. 155-170.
Sukamto, R. 1973. Peta Geologi Tinjau Lembar Palu Sulawesi. Pusat Penelitiandan Pengembangan Geologi, Skala 1:250.000, Bandung
Supriyanto. 2007. Analisis Data Geofisika : Memahami Teori Inversi. DepartemenFisika FMIPA Universitas Indonesia, Depok.
Talwani, M. Worzel, J.L. and Ladisman, M. 1959. Rapid Gravity Computation forTwo Dimensional Bodies with Application to The Medicino SubmarineFractures Zone. Journal of Geophysics Research. Vol. 64 No.1.
Telford, W.M., Goldrat, L.P., and Sheriff, R.P. 1990. Applied Geophysics 2nd ed.Cambridge University Pres, Cambridge.
Van Leeuwen, T.M. 1994. 25 Years of Mineral Exploration and Discovery inIndonesia. Journal of Geochemical Exploration. Hal. 13 – 90.
