BAB I

Pendahuluan

A. Latar Belakang

Dalam survey geofisika menggunakan metoda

elektromagnetik (EM) sifat fisik yang relevan adalah konduktivitas

atau resistivitas (tahanan-jenis) batuan. Beberapa studi

menunjukkan adanya kaitan erat antara tahanan-jenis dengan

porositas, kandungan fluida (air atau gas) dan temperatur formasi

batuan. Pengaruh masing-masing faktor tersebut terhadap tahanan-

jenis formasi batuan sangat kompleks karena dapat saling tumpang-

tindih (overlap). Namun, secara umum porositas tinggi yang disertai

kandungan gas biasanya dicirikan oleh tahanan-jenis yang relatif

lebih tinggi. Sebaliknya jika fluidanya berupa air dengan temperatur

tinggi , seperti dijumpai di daerah prospek geotermal, maka hal

tersebut dapat berasosiasi dengan daerah bertahanan jenis rendah.

Dengan demikian pada taraf tertentu metoda EM dapat digunakan

untuk keperluan eksplorasi sumber daya alam, seperti mineral,

minyak dan gas bumi, geotermal serta untuk keperluan studi

permasalahan lingkungan.

Metode VLF-EM merupakan salah satu dari berbagai macam metode Geofisika

yang memanfaatkan parameter frekuensi. Metode ini tergolong metode geofisika

Pasif, karena pada kerjanya metode ini hanya menangkap sinyal-sinyal frekuensi dari

stasiun-stasiun yang ada diseluruh dunia. Metode VLF-EM ini pada dasarnya

memanfaatkan medan elektromagnetik yang dibangkitkan  oleh pemancar radio

berfrekuensi rendah (15–30 KHz). Metode ini, pada awalnya  digunakan untuk

keperluan sistem navigasi kapal selam. Metoda VLF-EM ini dalam pelaksanaan

pengukuran di lapangan hanya menggunakan sinyal dari satu frekuensi saja (single

frequency). Pada metode VLF Sinyal yang dibangkitkan oleh antena pemancar terdiri

atas medan magnet dan medan listrik yang berosilasi dalam frekuensi yang dipilih

antena.

B. Tujuan

Penulisan makalah ini dilakukan untuk :

1. Mengetahui konsep dasar yang digunakan dalam metode VLF

dan

2. Mengetahui cara akuisisi data dalam metode VLF secara umum.

C. Rumusan Masalah

Dengan tujuan tersebut di atas, dibuat dua rumusan masalah

sebagai berikut :

1. Apa saja konsep dasar dalam metode VLF? Dan

2. Bagaimana cara akuisisi data dalam metode VLF secara umum?

D. Manfaat

Diharapkan dari penulisan makalah ini dapat menjadi acuan

dasar dalam survey metode VLF di lapangan.

BAB II

Pembahasan

A. Konsep Dasar

Beberapa sumber medan elektromagnetik (EM) alam, antara lain

disebabkan oleh aktivitas manusia, seperti medan EM yang terjadi di

sekitar jaring-jaring listrik, sumber tenaga, industri, dan lainnya, dan

yang disebabkan oleh kejadian alam sendiri, seperti kejadian secara

meteorologi dan yang disebabkan oleh aktivitas matahari.

Gambar 2.1 Ilustrasi Sumber Medan Elektromagnetik (EM)

(Grandis, H., 2007)

Radiasi gelombang Elektromagnet alam meliputi jarak frekuensi

yang lebih luas, semakin panjang suatu panjang gelombang(),maka

semakin rendah frekuensinya. Yang biasanya terkait dengan

ionosphere micropulsation. (John Milsom, 1989). Sumber medan

frekuensi rendah berasal dari gelombang micro (micropulsation)

karena interaksi antara partikel matahari (solar wind) dengan

medan magnet bumi.

Selanjutnya, pengembangan teori elektromagnetik yang

diungkap oleh Maxwell bahwa fenomena listrik dan magnet dapat

digambarkan dengan menggunakan persamaan yang melibatkan

medan listrik dan magnet. Persamaan ini disebut persamaan

Maxwell yang merupakan persamaan dasar elektromagnet.

Dalam bentuk diferensial, persamaan Maxwell dalam

domain frekuensi dapat dituliskan sebagai berikut,

(1a)

(1b)

(1c)

(1d)

Keterangan :

E : medan listrik (Volt/m)

B : fluks atau induksi magnetik (Weber/m2 atau Tesla)

H : medan magnet (Ampere/m)

j : rapat arus (Ampere/m2)

D : perpindahan listrik (Coulomb/m2)

q : rapat muatan listrik (Coulomb/m3)

Persamaan (1a) diturunkan dari hukum Faraday yang menyatakan bahwa

perubahan fluks magnetik menyebabkan medan listrik dengan gaya gerak listrik

berlawanan dengan variasi fluks magnetik yang menyebabkannya. Persamaan (1b)

merupakan generalisasi teorema Ampere dengan memperhitungkan hukum kekekalan

muatan. Persamaan tersebut menyatakan bahwa medan magnet timbul akibat fluks

total arus listrik yang disebabkan oleh arus konduksi dan arus perpindahan.

Persamaan (1c) menyatakan hukum Gauss yaitu fluks elektrik pada suatu ruang

sebanding dengan muatan total yang ada dalam ruang tersebut. Sedangkan persamaan

(1d) yang identik dengan persamaan (1c) berlaku untuk medan magnet, namun dalam

hal ini tidak ada monopol magnetik(tidak terdapat kutub magnet tunggal).

.

Gambar 1.1vektor gelombang EM, menggambarkan sebuah konduktor sempurna. Medan

magnet H, dan medan listrik E, dan Power atau Poynting vector mendefinisikan arah

perambatan gelombang.

B. Akuisisi Data

Pada dasarnya, Prinsip pengukuran metode VLF yaitu sumber gelombang

elektromagnetik berfrekuensi rendah yang disebut sebagai medan primer dan mempunyai

frekuensi 15 kHz sampai 30 kHz, dirambatkan di antara permukaan bumi dan ionosfer.

Pada metoda Very Low Frequency (VLF), medan elektromagnetik primer yang dipancarkan

dengan frekuensi VLF 15 – 30 kHz, membangkitkan medan sekunder akibat adanya arus

induksi yang mengalir pada benda-benda konduktor di dalam tanah. Medan sekunder yang

terjadi tergantung kepada sifat medan primer, sifat kelistrikan benda didalam tanah dan

sekitarnya, serta bentuk dan posisi benda tersebut. Resultan medan primer dan sekunder yang

terekam oleh peralatan VLF sangat tergantung dari medan sekunder, sehingga bentuk, posisi

benda konduktif dibawah permukaan dapat diperkirakan.

Komponen yang diukur dalam VLF adalah tilt angle α yaitu sudut utama polarisasi

ellip dari horizontal (dalam derajat atau persen), dan eliptisitas ε adalah perbandingan antara

sumbu kecil terhadap sumbu besarnya (dalam persen). Tilt angle α dan eliptisitas ε, berkaitan

dengan komponen medan magnetik horizontal, vertikal dan fasanya Secara matematis dapat

diperlihatkan bahwa tilt angle α mirip dengan bagian in phase (komponen real) dari

komponen vertikal dan eliptisitas ε mirip dengan bagian quadrature (komponen imaginer)

dari komponen vertikal. Kedua parameter tersebut diukur dalam prosentase terhadap medan

primer horizontal (Karous and Hjelt, 1983): Komponen Real (%) = 100 α (α radian).

Komponen Imaginer (%) = 100 ε. Harga rapat arus terhadap kedalaman dapat ditentukan

dengan menggunakan filter dari Karous dan Hjelt (1983). Untuk dapat memperkirakan harga

resistivitas dan fasanya, maka harus diketahui hubungan dari medan listrik Ex dan medan

magnetik Hy dan resistivitas semu ρa. Medan kompleks total (HR) yang terdiri dari komponen

real (inphase), imajiner (quadrature), total-field, dan tilt-angle. Besar nilai yang terukur

keempat komponen tersebut akan sangat tergantung kepada nilai konduktivitas benda bawah

permukaannya. 

Ada dua jenis pengukuran VLF, yaitu mode tilt-angle dan mode resistivity. Mode tilt-

angle mengukur polarisasi komponen medan magnetik, sedangkan mode resistivity mengukur

polarisasi komponen medan magnetik dan medan listrik. 

Mode Tilt-angle

Mode tilt angle digunakan untuk mengetahui struktur konduktif dan kontak geologi seperti

zona alterasi, patahan, dan dike konduktif. Dalam mode ini, arah strike target memiliki sudut

±45° dengan lokasi pemancar. Pada konfigurasi pengukuran semacam ini, medan primer akan

memberikan fluks yang maksimum jika memotong struktur, sehingga memberikan

kemungkinan anomali yang paling besar.

Design Survey untuk Mode tilt

Medan magnet yang memiliki komponen horisontal dan vertikal membentuk sebuah elips

yang dapat ditunjukkan dengan sudut tilt dari sumbu mayor dan sumbu horisontalnya, dan

eliptisitasnya (perbandingan sumbu minor/sumbu mayor). Alat akan mengukur dua besaran

tersebut dari pengukuran komponen in-phase dan out-of-phase medan magnetik vertikal dari

medan horisontalnya. Data tilt biasanya disajikan dalam derivative Fraser. Parameter

eliptisitas kadang digunakan untuk mengetahui bahwa struktur di bawah memiliki

konduktivitas tinggi (berharga kurang dari nilai tilt tetapi bertanda terbalik) atau memiliki

konduktivitas rendah (bernilai dan bertanda sama dengan nilai tilt).

Gambar dibawah ini adalah contoh grafik pengukuran VLF menggunakan metode Tilt.

Grafik tersebut terdiri dari nilai tilt, eliptisitas, dan Fraser. Jika grafik tilt berada di atas grafik

ellipt, maka dapat dikatakan zona tersebut merupakan zona konduktif. Fraser yang tinggi

menunjukkan konduktivitas yang tinggi dan grafik tersebut menunjukkan tempat sebenarnya.

Berikut contoh grafiknya (VLF Praktikum Fisika Gunung Api Bromo 2009)

Mode Resisitivity

Mode ini digunakan untuk mengetahui dike resistif dan di sisi lain untuk membatasi

satuan geologi melalui pemetaan tahanan jenisnya. Mode ini sangat baik jika arah

pemancar tegak lurus strike geologinya (±45°) seperti terlihat pada gambar dibawah.

Design Survey untuk Mode Resistivity

Alat akan langsung mengukur besarnya tahanan jenis medium dan besarnya sudut fase

medium. Letak anomali secara kasar berada di bawah puncak anomali tahanan jenis.

Sedangkan harga fase > 45° menunjukkan tahanan jenis semakin dalam semakin kecil,

dan fase < 45° menunjukkan tahanan jenis semakin dalam makin besar.

Salah satu parameter penting pada pengukuran VLF adalah nilai Fraser. Benda

konduktif akan mempunyai nilai fraser yang positif dengan puncak-puncaknya menunjukkan

posisi benda yang menyebabkan anomali. Nilai derivatif Fraser dapat dihitung dari nilai tilt

yang didapat dari hasil pengukuran.

Grafik nilai Tilt (garis lurus), nilai Fraser (garis putus), dan Posisi anomaliDerivatif Fraser = (a+b)-(c+d)

a,b,c, dan d merupakan nilai tilt pada titik pengukuran yang berurutan.

Peralatan yang digunakan dalam pengukuran menggunakan metode VLF yaitu VLF-

EM EnviScintrex, Aki Charge 12 V 2,2 A, Global Positioning System (GPS), Kompas

Geologi ,Palu Geologi ,Kantong Sampel Batuan, Roll Meter, Kamera Digital. Data yang

diukur paling bagus yaitu pada pagi hari.

Parameter survey akuisisi VLF

1.Jumlah Lintasan

2. Panjang tiap lintasan

3.Spasi titik Pengukuran

4. Jumlah titik pengukuran tiap lintasan

5.frekuensi pengukuran

6. Data terukur.

Adapun beberapa noise dalam metode VLF  adalah :

1. Radiasi medan elektromagnetik akibat kilat/petir2. Variasi harian medan EM bumi (badai magnetik), noise harian minimum pada jam 08.00

waktu lokal dan maksimum jam 16.00 waktu lokal. 

Bab III

Penutup

Metoda elektromagnetik Very Low Frequency (VLF) adalah salah satu metoda

elektromagnetik yang digunakan untuk eksplorasi dangkal, seperti mineral, air tanah, dan

lainlain. Metoda ini memanfaatkan medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh pemancar

VLF yang biasa digunakan dalam navigasi kapal selam. Frekuensi yang digunakan pada

umumnya berkisar antara 15 kHz-30 kHz. Medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh

pemancar VLF, yang disebut medan primer, merambat dan menembus ke dalam bumi. Medan

primer ini akan menginduksi konduktor di bawah permukaan, sehingga akan menimbulkan

medan magnetik sekunder. Kedua medan di atas kemudian membentuk polarisasi eliptik.

Parameter polarisasi eliptik yang berupa komponen riel dan imajiner inilah yang pada

umumnya diukur oleh peralatan VLF

Daftar Pustaka

Giancoli,1998, Fisika edisi 5 jilid 2, Jakarta: Erlangga.

Telford, W.M. 1990. Applied Geophysics: Second Edition. Melbourne: Cambridge

University Press.

Jojn Milsom,1989,Field Geophysics,England: John Willey

Nursina,Mawar, 2013,Geophysic World,