PENDAHULUAN GEO FISIKA

Sejarah

            Ilmu Geofisika adalah ilmu yang mempelajari bumi bawah permukaan berdasarkan formulasi-formulasi Fisika. Dengan demikian ilmu Geofisika dibangun atas parameter-parameter fisis mekanika, listrik, magnetik, elektromagnetik, panas, radiasi, dan parameter-parameter lain yang senantiasa dikembangkan untuk dapat diterapkan dalam rangka mengetahui segala sesuatu yang terdapat di bawah permukaan bumi baik yang bersifat padat maupun cair.

            Sebagai ilmu pengetahuan yang merupakan alat (tools) dari berbagai bidang ilmu lain yang bertujuan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi, ilmu Geofisika saat ini dan ke depan sangat dibutuhkan penerapan dan pengembangannya dalam rangka lebih mengoptimalkan pengelolaan sumberdaya alam yang terkandung di dalam bumi baik berupa sumberdaya mineral dan batubara sebagaimana tertuang dalam Undang-Undang Nomor 4 Tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batu Bara dan Peraturan Pemerintah Nomor 23 Tahun 2010 tentang Pelaksanaan Kegiatan Usaha Pertambangan Mineral dan Batubara.

            Ilmu Geofisika juga sangat dibutuhkan untuk  mengatatasi krisis energi yang mulai terjadi pada satu dasawarsa terakhir melalui survai-survai geofisika untuk menemukan sumber energi baik alternatif yang bersifat renewable sebagaimana tertuang dalam Undang-Undang Nomor 30 tahun 2007 tentang energi dan Undang-Undang Nomor 27 Tahun 2003 tentang Geothermal. Tantangan-tantangan lain yang juga membutuhkan Ilmu Geofisika sebagai tools-nya adalah tentang bidang-bidang air tanah (ground water), mitigasi bencana (gunungapi, longsor, gempa, tsunami, dll.), geologi struktur, maupun geoteknik sebagai tools pengambil keputusan konstruksi bangunan dan integrasi bidang-bidang lain yang terkait.

            Kekuatan tradisi tenaga ahli Geofisika dalam membangun sinergi keilmuan sebagai tools bagi dunia praktisi (ilmu-ilmu teknik) telah menjadikan daya serap lapangan pekerjaan bagi lulusan Geofisika sangat tinggi, disamping pengembangan bidang keilmuan itu sendiri.

Beberapa Definisi tentang Geofisika

            Pengertian Geofisika adalah Ilmu yang mempelajari sifat-sifat fisis
bumi,seperti bentuk bumi,reaksi terhadap gaya,serta medan potensial bumi(medan
magnet dan gravitasi).geofisika juga menyelidiki interior bumi seperti inti ,mantel bumi,dan kulit bumi serta kandungan-kandungan alaminya.

            Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.

            Geofisika merupakan suatu ilmu yang dilandasi oleh hukum-hukum fisika dan matematika untuk diterapkan dalam studi tentang planet kita ini. Lingkupan ilmu geofisika cukup luas dan menumbuhkan cabang-cabang ilmu pengetahuan lainnya. Secara umum geofisika dapat dibedakan antara geofisika sebagai suatu studi model untuk menjelaskan sifat dan tingkah laku bumi, dan geofisika sebagai suatu ilmu yang dikembangkan untuk kepentingan eksplorasi bahan-bahan  galian yang ada.

Geofisika eksplorasi adalah pemakaian metoda-metoda seismik, gravitasi, kemagnetan, kelistrikan, dan elektromagnetik untuk pencarian minyak, gas, mineral, air tanah dan sebagainya, untuk eksplorasi dan eksploitasi dalam arti ekonomis.

            Metoda geofisika merupakan salah satu metoda yang umum digunakan dalam eksplorasi endapan bahan galian. Meskipun eksplorasi mineral sudah dilakukan semenjak ratusan tahun yang lalu tetapi catatan ilmiah mengenai hal ini baru dimulai pada tahun 1556 manakala Georgius Agricola mempublikasikan De re Metalica. Berpangkal dari buku ini maka beberapa tahun kemudian eksplorasi mineral dan dunia pertambangan mulai menggunakan suatu landasan ilmu pengetahuan. Sejarah mencatat ternyata di dunia pertambangan ini pula kemudian berkembang ilmu-ilmu lain yang sangat mendukung antara lain ilmu geologi dan geofisika.

            Meskipun perkembangan ilmu-ilmu tersebut sudah cukup lama namun aplikasi metode geofisika pada dunia pertambangan ternyata baru dimulai pada tahun 1893, ketika Von Wrede menemukan bahwa variasi medan magnet bumi yang di ukur oleh Lamont menggunakan magnetic theodolite ternyata dapat di pakai untuk mengidentifikasi bodi dari suatu magnetic ore. Sekitar 25 tahun kemudian seorang professor bernama Robert Thalens mempublikasikan bukunya yang berjudul On The Examination of Iron Ore deposits by Magnetics Methodes. Tahun-tahun sesudahnya adalah maraknya aplikasi geomagnet di dunia pertambangan.

            Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan pondasi bangunan dll).

            Berdasarkan pada tujuan penyelidikan metode ini dibagi menjadi dua yaitu mapping dan sounding. Metode resistivitas mapping merupakan metode resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah permukaan secara horisontal. Sedangkan metode resistivitas  sounding bertujuan mempelajari variasi resistivitas batuan di bawah permukaan bumi secara vertikal. Pada metode ini, pengukuran pada suatu titik sounding dilakukan dengan jalan mengubah-ubah jarak elektroda. Pengubahan jarak elektroda ini tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektroda kecil kemudian membesar secara gradual. Jarak elektroda ini sebanding dengan kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi. Dari kedalaman lapisan batuan yang terdeteksi, akan diperoleh ketebalan dan resistivitas masing-masing lapisan batuan.

Geofisika untuk eksplorasi sumberdaya alam, terutama kaitan dengan studi bawah permukaan  geofisika eksplorasi,

• Mengukur gejalah alam
• Mengukur gejalah buatan

a.      Mengukur gejalah alam,

1.      Metoda Gravitasi, yaitu mengukur medan gaya berat di permukaan bumi, banyak dipengaruhi oleh perbedaan density (rapat masa) batuan penyusun bumi.

2.       Metoda Kemagnetan, yaitu mengukur medan kemagnetan bumi, dimana di beberapa tempat akan berlainan karena adanya kandungan mineral bijih tertentu yang bersifat magnetik, banyak dipengaruhi oleh sifat susceptibility (kerentanan) magnetik dari material.

3.      Metoda Radioaktif, yaitu mengukru sifat radioaktif bebatuan, terutama pada eksplorasi mineral yang mengandung radioaktif.

4.      Metoda Aliran panas, mengukur aliran panas yang muncul ke permukaan bumi.

5.      Metoda Seismik pasif /Gempa mikro (mikro earthquake), yaitu menguku rgetaran-getaran yang muncul dari dalam bumi, terutama dalam survei gempa bumi, survei panasbumi/ geotermal.

b.      Mengukur gejalah buatan,

Œ   Metode Seismik (seismik bias dan seismik pantul), yaitu kita membuat getaran dipermukaan bumi dan merekam respon yang terjadi karena pantulan ataupun pembiasan gelombang getaran tersebut. Faktor yang berpengaruh yaitu sifat impedansi akustik bebatuan.

Œ    Metode Resistivity, dengan mengalirkan arus listrik ke dalam tanah dan kita ukur beda potensial yang terjadi, maka dapat diukur beda nilai tahanan jenis  bebatuan.

Œ   Metode Elektromagnetik, yaitu membuat medan elektromagnetik (dengan sirkuit di permukaan) serta kita ukur kuat medannya, maka akan ada anomali bilaman di bawah terdapat cebakan urat bijih/ benda metal.

Œ   Metode Ground Probing Radar, dengan memancarkan gelombang radar ke permukaan tanah dan menngkap responnya, maka akan akan didapat gambaran bawah permukaan dari jalur yang di pindai (scan).

Beberapa Metoda Geofisika Eksplorasi

            Metoda geofisika yang dipakai luas dalam eksplorasi yaitu seismik, gravitasi, kemagnitan dan metode elektrik. Beberapa metoda yang masih jarang digunakan di Indonesia, yaitu radioaktivitas dan pengukuran aliran panas.

            Metode yang umum dipakai dalam pencarian cebakan hidrokarbon serta mineral padat. Metoda seismik dan gravitasi banyak digunakan dalam eksplorasi minyak, metoda elektrik sering dipakai untuk pencarian cebakan bijih dan pelacakan air tanah, sedangkan metoda magnetik dapat digunakan untuk kepentingan kedua hal itu. Berikut ini di bahas secara singkat metoda-metoda tersebut :

1.  Metoda Pengukuran Gravitasi

Dalam metoda gravitasi untuk eksplorasi, kita melakukan pengukuran medan gravitasi bumi pada daerah yang diteliti. Medan gravitasi di satu tempat dengan  tempat lainnya akan memiliki harga gravitasi yang berbeda. Hal itu disebabkan oleh adanya perbedaan rapatmasa (density) batuan untuk jenis batuan yang berbeda, dan batuan yang memiliki rapatmasa tinggi akan mempunyai gaya tarikan gravitasional yang lebih besar. Suatu batuan dengan rapatmasa  tinggi dan  mempunyai bentuk struktur melengkung ke atas, misalkan antiklin, maka medan gravitasi di bagian sumbu antiklin akan lebih besar dibandingkan pada bagian sayapnya.

2. Metoda Pengukuran Kemagnitan

Peta yang dihasilkan dari pengukuran kemagnitan akan menunjukkan variasi medan magnit bumi. Variasi tersebut disebabkan oleh adanya perubahan struktur ataupun litologi yang berbeda dengan harga kerentanan magnetik (magnetic susceptibility) yang berbeda.

3. Metoda Elektrik

Pemakaian metoda elektrik dalam geofisika eksplorasi sering pula disebut sebagai metoda geolistrik atau resistivity sounding dan mempunyai berbagai metoda yang satu sama lain agak berbeda dalam teknik operasionalnya. Metoda elektrik ini dimaksudkan untuk mendapatkan informasi tentang lapisan batuan berdasarkan perbedaan harga tahanan jenis (resitivity) lapisan batuan. Metoda ini telah cukup lama digunakan untuk pemetaan batas lapisan. Pada cara  ini kita alirkan suatu arus listrik ke dalam lapisan batuan kemudian mencatat perbedaan potensial yang timbul dari dua elektrode yang berbeda letaknya.

Beberapa metoda yang dapat digolongkan dalam kelompok pengukuran secara elektrik yaitu:   

a.         Metoda potensial diri (self potensial method) : untuk mendeteksi adanya mineral-mineral tertentu yang bereaksi dengan elektrolit akibat aliran arus listrik sehingga menimbulkan peristiwa potensial elektrokimia. Misalkan endapan sulfida, akan menimbulkan potensial elektrokimia pada bagian atasnya dan itu dapat dideteksi dengan elektrode di perumukaan tanah.

b.         Metoda elektromagnetik, mendeteksi sifat reduksi dari batuan yang terdapat di bawah permukaan. Suatu arus bolak-balik dimasukkan ke dalam permukaan bumi, dengan bantuan jaringan koil kemudian amplitudo dan perbedaan fase potensial yang terjadi dapat diukur di permukaan. Cara ini banyak dipakai untuk eksplorasi bijih besi ataupun cebakan metal.

c.         Metoda telurik dan magnetotelurik, merupakan cara pemantauan arus elektromagnetik alamiah yaitu arus alam tersebut melalui material lapisan bumi yang berbeda komposisi dan sifat kelistrikannya.

d.         Metoda resistivitas dan magnetotelurik banyak dikembangkan di Rusia dan Kanada untuk pemetaan cekungan pada tahap awal dari eksplorasi minyak bumi. Sedangkan metoda telurik banyak dikembangkan oleh ahli dari Prancis untuk penelitian di Eropa dan Afrika. Pada daerah-daerah lain di dunia, metoda resistivitas cukup sering dipakai untuk eksplorasi mineral dan energi panas bumi.

4. Metoda Seismik

            Metode seismik ini dibagi lagi menjadi 2 metode, antara lain:

a. Metoda Seismik Bias

Dalam penggunaan seismik bias maka alat perekam sinyal seismik diletakkan relatif jauh dari titik peledakan dinamit sehingga jarak itu lebih besar dibandingkan kedalaman horison lapisan batuan yang akan dideteksi. Gelombang getara hasil ledakan sebagian besar akan menjalar secara horisontal di dalam lapisan tanah, dan waktu yang diperlukan untuk perjalanan itu, untuk berbagai jarak dari sumber ke penerima, akan memberi informasi tentang kecepatan dan kedalaman horison bawah permukaan. Meskipun metoda seismik bias tidak akan memberikan banyak informasi atau gambaran struktural yang tepat sebagaimana pada seismik pantul, tetapi akan memberikan informasi kecepatan gelombang pada lapisan pembias dan akan berguna bagi ahli geofisika untuk mengetahui jenis litologinya.

b. Metoda Seismik Pantul

Dengan metoda seismik pantul, keadaan struktur lapisan batuan di bawah permukaan dapat diketahui dengan baik. Cara ini berdasarkan atas perekaman pulsa seismik di permukaan yang disebabkan oleh sumber getar buatan, yaitu peletusan dinamit di dekat permukaan tanah (ditanam pada kedalaman dangkal) ataupun dengan cara mekanis semisal pemukulan palu.

5.  Metoda Radioaktif

Untuk pencarian cebakan mineral yang mengandung uranium digunakan peralatan yakni geigercounter ataupun scillometer untuk mengukur besarnya radiasi persatuan waktu. Dengan penggunaan alat tersebut maka metoda ini dapat dimasukkan dalam salah satu cara prospeksi geofisika. Pada lubang pemboran kadang dilakukan deteksi litologi dengan alat neutron-log, sedangkan scillometer dipakai pada operasional dengan pesawat udara.

6.  Metoda Pengukuran Lubang Pemboran ( well logging)

Cara ini banyak dibahas dalam bidang ilmu Geologi Minyakbumi  dan Teknik Reservoir Minyakbumi. Peralatan pengukuran dimasukkan ke dalam lubang pemboran dan melakukan pengukuran sifat fisik batuan. Beberapa tipe peralatan antara lain : Neutron-Log, Resistivity-Log, Density-Log, Gama-ray Log. Cara ini merupakan hal yang umum dilakukan dalam pemboran eksplorasi minyak bumi. Untuk kepentingan praktis, metoda dan cara perhitungan telah dikembangkan oleh perusahaan Schlumberger.

Kesimpulan

Geofisika merupakan suatu ilmu yang dilandasi oleh hukum-hukum fisika dan matematika untuk diterapkan dalam studi tentang planet kita ini. Lingkupan ilmu geofisika cukup luas dan menumbuhkan cabang-cabang ilmu pengetahuan lainnya. Secara umum geofisika dapat dibedakan antara geofisika sebagai suatu studi model untuk menjelaskan sifat dan tingkah laku bumi, dan geofisika sebagai suatu ilmu yang dikembangkan untuk kepentingan eksplorasi bahan-bahan  galian yang ada.

Geofisika eksplorasi adalah pemakaian metoda-metoda seismik, gravitasi, kemagnetan, kelistrikan, dan elektromagnetik untuk pencarian minyak, gas, mineral, air tanah dan sebagainya, untuk eksplorasi dan eksploitasi dalam arti ekonomis.

 Daftar pustaka

http://semangatgeos.blogspot.co.id/2011/01/geofisika-umum.html

http://revicelvi.blogspot.co.id/2012/03/apakah-geofisika-itu.html

Eko Sujatmiko, Kamus IPS , Surakarta: Aksara Sinergi Media Cetakan I, 2014