PEMODELAN TOMOGRAFI CROSS-HOLE METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS (Bentuk Anomali Silindris)

Berkala Fisika ISSN : 1410 - 9662
Vol.9, No.1, Januari 2006, hal 23-30
23
PEMODELAN TOMOGRAFI CROSS-HOLE METODE
GEOLISTRIK RESISTIVITAS (Bentuk Anomali Silindris)
Riza Eka Prabowo, Gatot Yuliyanto, M. Irham Nurwidyanto
Laboratorium Geofisika Undip

ABSTRACT
Cross-hole method using an amount of electrode were placed downhole is one of tomography
method. Cross-hole tomography method delineate the geological conditions of the earth surface
therefore it takes an important rule in the case of anomaly monitoring. The buis concrete planted in
subsurface with deepness of about 1 m were used as the source of anomaly. Tomography cross-hole
data with configuration such as pole-pole, pole-bipole, bipole-pole and bipole-bipole array were taken
with the depth of the borehole is 1,2 m. The space variation of one electrode to another in the hole of
drill is 0,2 m, 0,4 m, 0,6 m and 0,8 m for the configuration of pole-bipole, bipole-pole and bipolebipole.
Res2Dinv program obtained the images of bipole-bipole better than the images of other
configuration. While the pole-pole configuration had the worst images compared to others. It is
caused by two remote electrode of pole-pole array while bipole-bipole array do not have ones.
Key words: cross-hole, tomography, borehole, remote electrode
INTISARI
Cross-hole merupakan salah satu metode dalam tomografi yang menggunakan sejumlah
elektroda yang ditempatkan di bawah permukaan pada lubang-bor (borehole). Pengambilan data
untuk tomografi cross-hole dengan konfigurasi pole-pole, pole-bipole, bipole-pole dan bipole-bipole.
Untuk melihat hasil gambaran anomali dari metode cross-hole digunakan program Res2Dinv. Nilai
resistivitas semu terukur kemudian dimasukkan ke dalam program Res2Dinv untuk melihat hasil
pemodelan anomali untuk konfigurasi pole-pole, pole-bipole, bipole-pole dan bipole-bipole. Dari
hasil pemodelan anomali dengan Res2Dinv diperoleh gambaran bahwa konfigurasi bipole-bipole
hasil pemodelannya lebih baik dibanding dengan konfigurasi lainnya dan hasil pemodelan untuk
konfigurasi pole-pole yang tidak baik di antara konfigurasi lainnya, terlihat dari nilai error dari
program inversi yang digunakan. Hal ini disebabkan karena konfigurasi bipole-bipole tidak memiliki
remote electrode dan konfigurasi pole-pole memiliki dua remote electrode.
Kata kunci: cross-hole, tomografi, lubang-bor, remote electrode
Pendahuluan
Tomografi merupakan suatu
gambaran dari suatu penampang-lintang
dari suatu objek. Tomografi dalam
geofisika menggabungkan dua aspek
penting analisis geologi yaitu estimasi
sifat-sifat geologi dan pencitraan ke dalam
satu konsep. Tomografi mempunyai peran
penting dalam proses pemantauan anomali,
karena dapat menggambarkan kondisi
geologi di bawah permukaan bumi.
Tomografi digunakan untuk menganalisis
sifat-sifat kelistrikan medium yang dilalui,
seperti konduktivitas dan resistivitas
sehingga dapat mencitrakan prediksi
lapisan bawah permukaan dan sifat-sifat
geologi secara visual.
Cross-hole merupakan salah satu
metode dalam tomografi yang
menggunakan elektroda sumber (titik arus
yang diinjeksikan) dan elektroda potensial
(titik pengukuran) yang ditempatkan di
bawah permukaan pada dua lubang-bor
(borehole) yang terpisah secara horizontal.
Tomografi cross-hole ini dapat
menghasilkan informasi yang terperinci
pada variasi konduktivitas elektrik antara
lubang-bor sehingga dapat mendeteksi dan
menggambarkan kondisi geologi di antara
berbagai penempatan sumber (source) dan
Riza Eka Prabowo dkk Pemodelan Tomografi Cross-Hole...
24
penerima (receiver). Metode cross-hole ini
secara luas diterapkan di dalam bidang
eksplorasi tambang, arkeologi, teknik sipil
dan hidrologi. Di dalam metode ini
menggunakan berbagai susunan elektroda
arus-potential, seperti susunan pole-pole,
pole-bipole, bipole-pole, bipole-bipole
(dipole-dipole), tergantung pada aspek
tujuan dan kondisi geologi permukaan
bumi [1].
Beberapa tahun terakhir ini, ada
perkembangan yang menarik dalam survei
elektrik cross-hole untuk menampilkan
struktur bumi secara 2D dan 3D.
Resistivitas tomografi cross-hole
digunakan untuk merekontruksi struktur
konduktivitas bumi menggunakan data
cross-hole. Sebagian besar penelitian
resistivitas tomografi cross-hole
menggunakan konfigurasi pole-pole,
karena konfigurasi tersebut merupakan
yang paling sederhana. Di dalam situasi
yang praktis, konfigurasi pole-pole
mempunyai dua tambahan remote
electrode yang harus ditempatkan jauh
sekali dari titik pengukuran. Menurut Zhou
[1], tidak mungkin memperoleh data
dengan konfigurasi pole-pole secara akurat
karena sekitar 15% data yang dihasilkan
tidak memuaskan. Salah satu jalan untuk
mengurangi kesalahan tersebut dengan
mengurangi banyaknya remote electrode di
dalam akuisisi data cross-hole, seperti pada
konfigurasi pole-bipole, bipole-pole dan
bipole-bipole.
Dasar Teori
Metode resistivitas digunakan
untuk menentukan distribusi resistivitas
elektrik pada permukaan. Tomografi
resistivitas merupakan suatu teknik
penggambaran yang berhubungan dengan
geofisika yang menggunakan sejumlah
elektroda dalam lubang-bor yang dapat
menggambarkan distribusi resistivitas di
dalam tanah [2].
Di dalam survei elektrik tomografi
resistivitas yang sederhana digunakan
berbagai susunan elektroda arus-potential,
seperti susunan pole-pole, pole-bipole,
bipole-pole, bipole-bipole (dipole-dipole),
tergantung pada tujuan pencarian dan
situasi permukaannya. Konfigurasi polepole
merupakan konfigurasi yang sering
digunakan di dalam tomografi resistivitas.
Cross-hole membutuhkan sumber
(source) dan penerima (receiver) pada
lubang bor (borehole) berbeda (gambar 1),
tidak seperti pada well-logging yang
merupakan pengukuran lubang-bor tunggal
[3].
Gambar 1 Metode cross-borehole [3]
Konfigurasi Pole-Pole A – M
Konfigurasi pole-pole ini
merupakan konfigurasi yang paling
sederhana. Pada konfigurasi pole-pole, ada
dua elektroda yang diletakkan jauh tak
terhingga dari tempat pengukuran. Dalam
tomografi cross-hole metode resistivitas
dengan konfigurasi pole-pole A – M,
elektroda arus B dan elektroda potensial N
yang ditempat jauh tak terhingga dari
lubang bor (remote electrode), hanya
elektroda arus A dan elektroda potensial M
yang ditempatkan dalam lubang bor seperti
terlihar pada gambar 2 [1].
Berkala Fisika ISSN : 1410 - 9662
Vol.9, No.1, Januari 2006, hal 23-30
25
Gambar 2 Konfigurasi pole-pole A – M [1]
Perumusan resistivitasnya adalah [1]:
I
U
K a
r = D (1)
dengan a r merupakan resistivitas semu,
DU adalah beda potensial antara dua
potensial dan K adalah faktor geometri
yang tergantung pada susunan konfigurasi
elektroda. Faktor geometri untuk
konfigurasi pole-pole A – M adalah
K = 2pn (2)
dengan n adalah jarak elektodra antara A
dan M.
Konfigurasi Pole-Bipole A – MN
Konfigurasi pole-bipole A – MN
menggunakan 4 elektrodra, yaitu 2
elektroda arus dan 2 elektroda potensial,
tetapi hanya 3 elektroda yang diletakkan
pada lubang bor sedangkan elektroda yang
1 lagi diletakkan jauh tak terhingga dari
lubang-bor (remote electrode). Elektroda
arus A diletakkan pada lubang bor sebelah
kiri, elektroda arus B diletakkan jauh tak
terhingga dari lubang bor sebelah kiri dan
elektroda potensial M dan N diletakkan
pada lubang bor sebelah kanan seperti
yang terlihat pada gambar 3 [1].
Gambar 3 Konfigurasi pole-bipole A – MN [1]
Perumusan resistivitas sama seperti
konfigurasi pole-pole, yang berbeda hanya
faktor geometrinya. Faktor geometri untuk
konfigurasi pole-bipole A – MN adalah
( )



=  +
a
n n a
K 2p (3)
dengan n merupakan jarak elektodra A dan
MN dan a merupakan jarak elektroda M
dan N.
Konfigurasi Bipole-Pole AM – B
Susunan konfigurasi bipole-pole AM
– B hampir sama dengan konfigurasi polebipole
A – MN, yaitu hanya 3 elektroda
yang ditempatkan dalam lubang-bor. Pada
konfigurasi pole-bipole A – MN, elektroda
arus B merupakan remote electrode-nya
dan pada konfigurasi bipole-pole AM – B,
elektroda potensial N yang merupakan
remote electrode-nya. Susunan konfigurasi
elektrodanya ditunjukkan pada gambar 4
[1].
Gambar 4 Konfigurasi bipole-pole AM –B [1]
Riza Eka Prabowo dkk Pemodelan Tomografi Cross-Hole...
26
Perumusan resistivitas juga sama
seperti konfigurasi pole-pole dan polebipole,
yang berbeda hanya faktor
geometrinya. Faktor geometri untuk
konfigurasi bipole-pole AM – B adalah
( ) 


 


-
=
n a
na
K 2p (4)
dengan n merupakan jarak elektodra AM
dan B dan a merupakan jarak elektroda A
dan M.
Konfigurasi Bipole-Bipole AM – NB
Konfigurasi bipole-bipole AM – NB
merupakan konfigurasi yang tidak
memiliki remote electrode, karena
keempat elektrodanya berada dalam
lubang-bor. Susunan konfigurasi elektroda
ditunjukkan pada gambar 4 [1].
Gambar 4 Konfigurasi bipole-bipole AM –NB
[1]
Perumusan resistivitas juga sama
seperti konfigurasi pole-pole, pole-bipole
dan bipole-pole, yang berbeda hanya faktor
geometrinya. Faktor geometri untuk
konfigurasi bipole-bipole AM – NB adalah
( )



=  +
n
a n a
K p (5)
dengan n merupakan jarak elektodra AM
dan NB dan a merupakan jarak elektroda
A dan M.
Metode Penelitian
Dalam penelitian ini objek yang
akan diteliti berupa sebuah buis beton yang
berbentuk silinder dengan panjang 1 m dan
diameter 30 cm (seperti yang terlihat pada
gambar 5) yang ditanam di bawah
permukaan tanah dengan kedalaman
sekitar 1m. Buis beton ini bagian dalamnya
diisi penuh dengan pecahan-pecahan buis
beton sehingga bagian dalamnya terlihat
rapat. Benda tersebut digunakan sebagai
anomalinya.
Gambar 5 Bentuk beton buis
Gambar 6 Skema akuisisi data untuk
tomografi cross-hole di lapangan. (a) Benda
anomali tampak depan; (b) Benda anomali
tampak atas; (c) Benda anomali tampak
samping
Pengambilan data lapangan pada
penelitian ini terdiri dari dua pengukuran
yaitu pertama pengambilan data dengan
menggunakan konfigurasi Wenner dan
yang kedua dengan konfigurasi pole-pole,
pole-bipole, bipole-pole dan bipole-bipole.
Konfigurasi Wenner digunakan sebagai
survei awal untuk memastikan anomalinya,
sedangkan konfigurasi pole-pole, poleBerkala
Fisika ISSN : 1410 - 9662
Vol.9, No.1, Januari 2006, hal 23-30
27
bipole, bipole-pole dan bipole-bipole
digunakan untuk tomografi cross-holenya.
Pengambilan data dengan
konfigurasi Wenner dilakukan dengan
panjang bentangan sejauh 15 m dan
dilakukan pengukuran dengan spasi 0,5 m,
1 m, 1,5 m dan 2 m. Pengukuran ini
dilakukan pada 3 lintasan dengan jarak
masing-masing lintasan sekitar 0,5 m.
Pengambilan data untuk tomografi crosshole
dengan konfigurasi pole-pole, polebipole,
bipole-pole dan bipole-bipole
dilakukan dengan kedalaman lubang bor
sekitar 1,2 m dan spasi antar elektroda 0,2
m. Untuk lebih jelasnya skema
pengambilan data dapat dilihat pada
gambar 6. Untuk konfigurasi pole-bipole,
bipole-pole dan bipole-bipole variasi spasi
antar elektroda yang satu dengan yang lain
dalam lubang bor 0,2 m, 0,4 m, 0,6 m dan
0,8 m.
Pengolahan data dilakukan dengan
cara menghitung nilai resistivitas yang
diperoleh dari pengambilan data. Untuk
melihat hasil pemodelannya digunakan
program Res2Dinv.
Hasil dan Pembahasan
Hasil Pemodelan Konfigurasi Pole-Pole
Dari gambar 7 tersebut diperoleh
gambaran bahwa letak anomali sekitar 0,6
– 1,2 m dari titik 0,00 dengan kedalaman
sekitar 0,8 m dan nilai resistivitasnya
sekitar 32,5 – 40,4 Wm. Pada pengukuran
tomografi metode cross-hole konfigurasi
pole-pole digunakan program Res2Dinv
untuk melihat hasil pemodelan anomali
bentuk silinder.
Gambar 7 Hasil pemodelan pada konfigurasi
pole-pole A – M
Hasil Pemodelan Konfigurasi Pole-
Bipole
Dari gambar 8 dapat dilihat anomali
terletak pada jarak sekitar 0,6 – 1,2 m dari
titik 0,00 dengan kedalaman sekitar 0,9 m
dan dapat dilihat juga nilai resistivitas dari
anomali sekitar 201 – 267 Wm.
Gambar 8 Hasil pemodelan pada konfigurasi
pole-bipole A - MN
Riza Eka Prabowo dkk Pemodelan Tomografi Cross-Hole...
28
Hasil Pemodelan Konfigurasi Bipole-
Pole
Dari gambar 9 tersebut diperoleh
gambaran bahwa letak anomali sekitar 0,6
– 1,2 m dari titik 0,00 dengan kedalaman
0,8 m dan nilai resistivitasnya sekitar 313 –
773 Wm.
Gambar 9 Hasil pemodelan pada konfigurasi
bipole-pole AM – B
Hasil Pemodelan Konfigurasi Bipole-
Bipole
Pada gambar 10 diperoleh
gambaran bahwa letak anomali sekitar 0,6
– 1,2 m dari titik 0,00 dengan kedalaman
0,8 m dan nilai resistivitasnya sekitar 7,26
– 9,19 Wm.
Gambar 10 Hasil pemodelan pada konfigurasi
bipole-bipole AM –NB
Perbandingan Hasil Pemodelan
Konfigurasi Pole-Pole, Pole-Bipole,
Bipole-Pole dan Bipole-Bipole
Dari tabel 1, konfigurasi pole-pole
memiliki nilai error yang besar
dibandingkan dengan konfigurasi polebipole,
bipole-pole dan bipole-bipole, hal
ini disebabkan dalam pengukuran
konfigurasi pole-pole memiliki 2 remote
electrode. Remote electrode ini
mempengaruhi penyebaran arus di sekitar
lubang-bor, karena salah satu elektroda
arus yang diinjeksikan ke permukaan tanah
diletakkan jauh tak terhingga dari lokasi
lubang bor sehingga hasil pemodelan
anomali dengan menggunakan program
Res2Dinv terlihat kurang baik
dibandingkan dengan konfigurasi lainnya.
Pada tabel 1 tersebut terlihat bahwa nilai
resistivitas untuk masing-masing
konfigurasi berbeda-beda. Hal ini
disebabkan karena susunan elektroda pada
masing-masing konfigurasi.
Dari ke-empat konfigurasi tersebut,
konfigurasi bipole-bipole yang hasil
pemodelannya paling baik, karena
memiliki error yang kecil. Konfigurasi
bipole-bipole tidak memiliki remote
electrode sehingga sesuai dengan asas
timbal-balik pada metode cross-hole.
Berkala Fisika ISSN : 1410 - 9662
Vol.9, No.1, Januari 2006, hal 23-30
29
Tabel 1 Nilai error hasil pemodelan dan resistivitas anomali dari hasil pemodelan dengan Res2Dinv
Tabel 2 Hasil estimasi kedalaman dengan program Res2Dinv dan kedalaman sebenarnya
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Tel;ah dapat dilakukan pemodelan
dengan tomografi resistivitas
metode cross-hole menggunakan
program Res2Dinv, bentuk anomali
hasil pemodelan sesuai dengan
bentuk benda sebenarnya yaitu
benda silindris.
2. Hasil pemodelan konfigurasi polepole
kurang baik dibandingkan
konfigurasi pole-bipole, bipolepole
dan bipole-bipole. Hasil
pemodelan konfigurasi bipolebipole
merupakan hasil pemodelan
yang paling baik di antara ketiga
konfigurasi.
Saran
Untuk mengembangkan penelitian
ini dapat dilakukan dengan bentuk anomali
dan konfigurasi yang lain dan dengan
kedalaman lubang bor yang lebih dalam
sehingga dapat menghasilkan gambaran
yang baik.
Daftar Pustaka
[1] Zhou, B and S.A. Greenhalg, 2000,
Cross-hole Resistivity Tomography
Using Different Electrode
Configurations,Geophysical
Prospecting, Vol 48, 887-912.
[2] Sharma, P.V., 1997, Environmental
and Engineering Geophysics,
Cambridge University Press,
Cambridge.
[3] Sherift, R.E. and Geldarf, L.P., 1995,
Exploration Seismology, Cambridge
University Press, Cambridge
Konfigurasi Nilai error Nilai resistivitas (ra) Kedalaman anomali
Pole-pole 42,3 % 32,5 – 40.4 Wm 0,8 m
Pole-bipole 37,8 % 201 – 267 Wm 0,9 m
Bipole-pole 31,0 % 313 – 773 Wm 0,8 m
Bipole-bipole 23,2 % 7,26 – 9,19 Wm 0,8 m
Konfigurasi
Estimasi kedalaman
Kesalahan
(%)
Hasil program
Res2Dinv
Keadaan
sebenarnya
Pole-pole 0,8 m 1 m 20 %
Pole-bipole 0,9 m 1 m 10 %
Bipole-pole 0,8 m 1 m 20 %
Bipole-bipole 0,8 m 1 m 20 %

Posted in: Makalah