METODE GRAVITASI/GAYA BERAT REFERENSI Blakely, Richard.J, 1995, Potential Theory in Gravity and Magnetic Application, Cambridge Univ. Press. Dobrin, Milton. B., and Savit, C.H., 1998, Introduction toGeophysical Prospecting, McGraw-Hill, Inc. Grant, F.S. and West, G.F., 1965, Interpretation Theory in Applied Geophysics, McGraw-Hill, Inc. Reynolds,J.M., 1997, An Introductio to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley & Sons.

METODE GRAVITASI (GAYA BERAT) salah satu metode eksplorasi geofisika yang digunakan untuk mengukur variasi medan gravitasi bumi akibat adanya perbedaan densitas antar batuan. Dalam prakteknya, metode ini mempelajari perbedaan medan gavitasi dari satu titik terhadap titik observasi lainnya. Sehingga sumber yang merupakan suatu zona massa dibawah permukaan bumi akan menyebabkan suatu gangguan pada medan gravitasi. Gangguan medan gavitasi inilah yang disebut sebagai anomali gravity. metode survei geofisika yang mengukur densitas batuan bawah permukaan bumi. Besar distribusi rapat massa atau densitas didalam bumi menyebabkan percepatan gravitasi yang diukur di permukaan bumi bervariasi terhadap posisi. Oleh karena itu pengukuran percepatan gravitasi sebagai fungsi posisi dapat digunakan untuk memperkirakan variasi rapat massa bawah-permukaan.

Secara prinsip : metode graviti digunakan karena kemampuannya dalam membedakan densitas dari suatu sumber anomali terhadap densitas lingkungan sekitarnya. Dari variasi densitas tersebut dapat diketahui bentuk struktur bawah permukaan suatu daerah. Dalam suatu eksplorasi, baik dalam mencari minyak bumi maupun mineral, metode graviti ini banyak digunakan pada tahap penelitian pendahuluan

Metoda gayaberat, digunakan dalam pencarian mineralisasi emas tipe epitermal. Masing-masing mineral tambang memiliki densitas yang berbeda-beda. Karena itulah maka bila terdapat variasi mineral di suatu lingkungan homogen, maka akan terdapat anomali yang berbeda sehingga dapat diperkirakan mineral yang terkandung di dalamnya Metoda gayaberat digunakan untuk menyelidiki struktur-struktur yang berasosiasi dengan sistem panas bumi. Umumnya jebakan panas bumi berasosiasi dengan tubuh intrusi batuan beku sebagai sumber panas. Tubuh intrusi batuan inilah yang dapat ditemukan dengan metode gravitasi.

Kelebihan dan Kelemahan metode Gravitasidibanding metode geofisika lainnya 1.Relatif lebih murah 2.Bersifat non dekstruktif  3.Instrumen yang ideal (gravimeter kecil dan portable)  Kekurangan 1.Metode dengan tingkat anomali yang tinggi 2.Perlu adanya survei geologi yang mendalam dibanding metode lainnya

ALAT GRAVIMETER : DALAM PELAKSANAANNYA, METODE GRAVITASI MEMERLUKAN INSTRUMEN YANG DISEBUT GRAVIMETER. GRAVIMETER SEDERHANA YANG PERTAMA DICIPTAKAN PERTAMA KALI OLEH VENING MEISNEZ -VAN BEMEELEN BERUPA PENDULUM UNTUK MENGUKUR VARIASI DI LAUT CINA SELATAN. LALU LA COSTE (1934) MENEMUKAN GRAVIMETER. TEMUAN LA COSTE TERUS DIKEMBANGKAN HINGGA KINI.

Contoh : Gravimeter La Coste

Bentuk bumi ellipsoid (data satelit, penerbangan pesawat) : bentuk bumi tidak sama di semua tempat, terjadi penggembungan di equator dan pemipihan (flattened) di daerah kutub. Bentuk bumi shape (Teori Eratosthenes) : ukuran bumi di semua tempat sama (bulat penuh), dengan jari-jari + 28.000 miles

Bentuk bumi ellipsoid mengakibatkan : Jari-jari pada equator : 6.378.388 meter = 3.963,5 miles Jari-jari pada kutub : 6.356.912 meter = 3.950,2 miles Selisih antara equator dan kutub 21.476 meter =13,3 miles, dan selisih volume : 2,5.10 11 miles3 = 1.1.10 22 km3 Kecepatan perputaran bumi pada daerah equator lebih dari 1000 miles per jam, dan semakin berkurang pada daerah kutub.

UKURAN BUMI Eratostenes (275-195 SM) yang tinggal di Alexandria berhasil menghitung keliling bumi hingga mendekati kebenaran, ia memperhatikan sinar matahari pada tengah hari di pertengahan musim panas di kota Syene, yang jatuh tepat di dasar sumur. Sedangkan di Alexandria yang berjarak 5.000 stad pada saat yang sama bayangan jarum gnomon (jam matahari) memperlihatkan besarnya 1/50 dari seluruh lingkaran. Sudut ini dinamakan sudut APS (Alexandria, Pusat Bumi, Syene), maka dengan demikian ia menyimpulkan bahwa keliling bumi haruslah 50 kali 5.000 stad atau 250.000 stad. Jika 1 stad kurang lebih sama dengan 157 m maka keliling bumi adalah sekitar 39.250 km. Bentuk bumi tidaklah sebulat seperti yang diduga semula. Pengukuran panjang garis bujur (meridian) di beberapa garis lintang bumi menunjukkan bahwa jari-jari poler (kutub), sehingga bumi agak menggembung di daerah katulistiwa. Pada tahun 1617 Snellius melakukan pengukuran dengan metoda segitiga. Dan sejak ditentukannya satuan meter pada tahun 1719, maka keliling bumi sekitar 40.000 km. Harga rata-rata jari-jari bumi di khatulistiwa ialah 6.378,38 km, sedangkan di kutub 6.356,91 km dengan permukaan seluas 510.100.934 km2.

Bentuk bumi ellipsoid MEMPERLIHATKAN : relief permukaannya tidak rata, berotasi, ber-revolusi dalam sistem matahari serta tidak homogen, sehingga variasi gravitI disetiap titik dipermukaan bumi dipengaruhi oleh berbagai faktor : 1.Lintang 2.Ketinggian 3.Topografi 4.Pasang surut 5.Variasi densitas bawah permukaan Dalam melakukan survei gravity hanya satu faktor saja yang berperan yaitu variasi densitas bawah permukaan. Sehingga pengaruh 4 faktor lainnya harus dikoreksi atau dihilangkan dari harga pembacaan alat.

Tempat tertinggi di dunia adalah Puncak Everest. setinggi 8.848 meter. Tempat terendah di dunia ada di Laut Mati, < -420 m di bawah laut

METODE GRAVITASI/GAYA BERAT GAYA GRAVITASI & PERCEPATAN GRAVITASI Dipelopori oleh : Gelf Coast (USA, 1920-an), untuk melokalisir kubah garam di Meksiko Gravitasi yang terukur bukan absolut, tetapi relatif Teori fisika yang mendasari : HUKUM NEWTON I & II Newton I : 2 BUAH PERTIKEL KECIL DLM MASSA 1 DAN MASSA 2, MASING-MASING DGN DIMENSI YG SANGAT KECIL BILA DIBANDINGKAN DGN JARAK SEPANJANG r YG MEMISAHKANNYA TERHITUNG DR TITIK PUSAT BENDA KECIL ITU, MAKA SATU SAMA LAIN AKAN TARIK MENARIK DGN SUATU GAYA SEBASAR : F = G.m1.m2 ……………………..a) r2 G : konstanta gravitasi besarnya 6.670.10-8 cm3/gr.det2 atau 6.670 . 10-11m3/kg.det2

H. Newton II : Gaya adalah massa dikalikan dengan percepatan F = m H. Newton II : Gaya adalah massa dikalikan dengan percepatan F = m.a ………………………….b) Formula a) dan b) disubstitusikan , a = F = G.m1.m2 = G.m (dalam satuan Gal, mGal) m r2 r2 a : percepatan (cm/det2) : cgs a : percepatan gravitasi (Gal, Mgal), 1 Gal = 1 cm/det2 = 1000 mGal 1 Gal (mikrogal) = 10-6Gal

Harga gravitasi dapat diperoleh secara teoritis (matematis) dan secara praktis (pengukuran dengan gravitimeter). Harga gravitasi secara teoritis diperoleh dengan menggunakan FORMULA-FORMULA GRAVITASI antara lain : (dalam satuan Gal) : 1. Formula Helmert (1901) go = 978,030 (1 + 0,005302.Sin2 - 0,000007 Sin22) Catatan : faktor pemipihan bumi (f) = 298,2 f = a-b jari-jari equator (a) = 6.378.200 m a jari-jari kutub (b) = 6.356.818 m 2. Formula U.S.Coast & Geodetic Survey (Bowic, 1917) go = 978,039(1 + 0,005294.Sin2 - 0,000007 Sin22) Dengan catatn : 1/f = 297,4 dan a > b

3. Formula Internasional (1930) go = 978,048(1 + 0,0052884 3. Formula Internasional (1930) go = 978,048(1 + 0,0052884.Sin2 - 0,0000059 Sin22) Catatan : a = 6.378.388 m b = 6.356.909 m 1/f = 297 4. Formula Nickanen (1945) go = 978,0468(1 + 0,005978.Sin2 - 0,0000059 Sin22+0,000023.Cos 2.Cos 2 (+4o) Catatan :  : garis bujur 5. Formula I.U.G.G (International Union of Geodesy and Geophysics, ‘67) go = 978,03185(1 + 0,005278895.Sin2 + 0,000023462.Sin 4) Faktor kesalahan : 0,04 mGal

Formula gravitasi yang umum : go = ge (1 + A.Sin2 - B. Sin22) Dimana : go : gravitasi pada posisi lintang (Gal) ge : gravitasi di equator  : posisi garis lintang Nilai percepatan normal gravitasi di permukaan bumi : 980 Gal = 980 cm/det2 = 980.103 mGal PERMASALAHAN : KENAPA NILAI GRAVITASI (SECARA MATEMATIS) CENDERUNG DIPENGARUHI OLEH POSISI GARIS LINTANG DAN TIDAK OLEH GARIS BUJUR

Diagram alir penelitian metode gayaberat HASIL DAN PEMBAHASAN KONTINUASI KE ATAS PROYEKSI BIDANG DATAR Koreksi Medan Korekasi Bouguer Koreksi Udara Bebas Koreksi g Normal Koreksi Drift Koreksi Tidal KESIMPULAN INFORMASI GEOLOGI ANOMALI SEMI-REGIONAL ANOMALI BOUGUER G OBSERVASI DATA LAPANGAN MODEL Diagram alir penelitian metode gayaberat

MEDAN GRAVITASI BUMI A. BENTUK DAN ROTASI BUMI Bentuk bumi ellipsoid, dengan selisih jari-jari dan kutub 21.476 meter =13,3 miles Faktor pemipihan (flatedtenes) / f = (a-b).1, dimana : a a = jari-jari equator b = jari-jari kutub Akibat adanya pemipihan tersebut menyebabkan perbedaan harga percepatan gravitasi di equator sebesar 5,17 Gal terhadap kutub. Hal ini disebabkan (Hammer, 1943) : Percepatan sentrifugal ke arah luar equator & tdk terjadi di kutub, menyebabkan kenaikan sebasar 3,39 Gal Titik di kutub jaraknya lebih dekat ke inti bumi, menyebabkan kenaikan sebasar 6,63 Gal Massa bumi keseluruhan, mengakibatkan gaya tarikan di equator > dibanding kutub, menyebakan pengurangan sebasar 4,85 Gal. Bumi berotasi pada tempatnya, dengan kecepatan sedut sebesar 2..1/86.164 = 7.292.10-5 rad/detik

Koreksi Topografi (TERRAIN) B. KOREKSI GRAVITASI DAN ANOMALI-ANOMALI GRAVITASI MACAM-MACAM KOREKSI DALAM METODE GRAVITASI Koreksi Alat (DRIFT) Koreksi Pasang Surut Koreksi Lintang Koreksi Topografi (TERRAIN) Koreksi Udara Bebas Koreksin Bouguer Koreksi Elevasi Tujuan dilakukan koreksi : untuk menghindari kesalahan (baik saat pengambilan data di lapangan/faktor manusia, faktor alam, faktor alat) sehingga akan dihasilkan data yang akurat, & hasil interpretasi akan baik.

KOREKSI ALAT (DRIFT) : dilakukan dengan tujuan untuk mengkoreksi kesalahan dalam pembacaan gravitemeter pada saat dilakukan pengukuran. Koreksi dpt dilakukan secara matematis ataupun grafis. Rumur koreksi matematis : c = (p-q) . (x – y) (r- q) c : koreksi drift di stasiun n p : waktu pembacaan di stasiun n q : waktu pembacaan di stasiun awal r : waktu pembacaan di stasiun akhir x : nilai pembacaan di stasiun akhir y : nilai pembacaan di stasiun awal Teknik pengambilan data dengan menggunakan sistem LOOPING

KOREKSI PASANG SURUT (TIDAK CORRECTION) : dilakukan karena adanya pengaruh pasang surutnya permukaan air laut akibat daya tarik bulan g = 3.G.r.Mm (cos 2m + 1/3) – 3.G.r.Ms (cos 2 s + 1/3) 2.Dm3 2.Ds3 G : konstanta gravitasi m : bulan D : jarak M : massa s : matahari  : sudut geosentris KOREKSI LINTANG : koreksi yang memperhitungkan perubahan gravitasi dari posisi equator ke arah kutub. Didasarkan pada perbedaan gravitasi yang diturunkan langsung dari formula gravitasi go = ge (1 + A.Sin2 - B. Sin22) = A (1 + B.Sin2 - C. Sin22) Nilai gravitasi naik seiring naiknya harga sudut lintang geografis.

KOREKSI UDARA BEBAS/ free air correction (FAC) Koreksi yang dilakukan akibat adanya perbedaan ketinggian/elevasi dari titik pengamatan, koreksi ini tidak memperhatikan densitas batuan (). Lokasi pengukuran yang mempunyai elevasi tinggi akan mempunyai harga gravitasi (g) yang lebih kecil dibandingkan dengan lokasi pengukuran yang elevasinya lebih rendah. gh h Dimana : go : gravitasi di suatu titik tertentu gh : gravitasi pada ketinggian h di atas titik/level tertentu r : jari-jari bumi go r Pusat Bumi

a = F = G.m1.m2 = G.m m r2 r2 F = G.m1.m2 r2 go = G.m r2 gh = G.m (r+h)2 gh /go = 1 . (1+h/r)2 gh /go = G.m x r2 (r+h)2 G.m gh /go = (1 + h/r)2 = r2 : r2 (r2+2rh+h2) gh /go = 1 - 2h/r = 1 . (1+2h/r+h2/r2)

go = 980.629 Gal (pada lintang 45o) Maka : g = - 2. (980.629).h gh /go = 1 - 2h/r Apabila r =67.367.108 cm go = 980.629 Gal (pada lintang 45o) Maka : g = - 2. (980.629).h 67.367.108 = -3.0803.10-6 x h (Gal/cm) = -3.0803 x h (mGal/m) = -0.09406 x h (Gal/ft) Jika g di atas datum, maka = + 3.0803 x h (mGal/m) Jika g di bawah datum, maka = - 3.0803 x h (mGal/m) gh =go - 2h.go r gh - go = - 2h.go r g = - 2h.go r

datum gh = G.m go = G.m (r+h)2 r2 gh akan mempunyai gravitasi kecil, sehingga hasil koreksi harus ditambahkan dengan harga gravitasi (g) pada stasiunpengukuran (bernilai positif) go akan mempunyai gravitasi besar, sehingga hasil koreksi harus dikurangkan dengan harga gravitasi (g) pada stasiunpengukuran (bernilai negatif)

KOREKSI BOUGUER (BC) Koreksi yang dilakukan karena pengaruh adanya material di dekat permukaan (dipengaruhi oleh faktor densitas batuan / ) Massa bukit berpengaruh terhadap nilai pembacaan gravitimeter di pengukuran A, hal ini dinamakan dengan efek Bouguer (g). Pengaruh lempengan/material setebal h, dengan densitas batuan , pengaruhnya : g = 2...G.h B A h

g = 2. . . G. h Jika G = 6. 6732. 10-8, maka : g = 0. 04193.  g = 2...G.h Jika G = 6.6732.10-8, maka : g = 0.04193..h (mGal/m) = 0.01278..h (mGal/ft) Sehingga : Jika g di atas datum, maka = - 0.04193..h (mGal/m) , karena gh akan mempunyai gravitasi besar, sehingga hasil koreksi harus dikurangkan dengan harga gravitasi (g) pada stasiun pengukuran (bernilai negatif). Jika g di bawah datum, maka = + 0.04193..h (mGal/m), gh akan mempunyai gravitasi kecil, sehingga hasil koreksi harus ditambahkan dengan harga gravitasi (g) pada stasiun pengukuran (bernilai positif). Sifat dari koreksi Bouguer berlawanan dengan koreksi udara bebas

KOREKSI ELEVASI Koreksi ini merupakan gabungan antara koreksi udara bebas dan koreksi Bouguer. Koreksi elevasi = Koreksi udara bebas + koreksi bouguer Pengukuran di atas Datum, maka koreksi Elevasi = EC = +FAC - BC Pengukuran di bawah Datum, maka koreksi Elevasi = EC = -FAC + BC

Koreksi topografi (terrain correction) Koreksi ini dilakukan karena ketidakteraturan topografi (adanya lembah dan bukit) yang akan mempengaruhi nilai pembacaan gravitasi di suatu tempat. Dengan adanya koreksi topografi, maka akan mengkompensasi antara faktor adanya bukit dan lembah. Adanya lembah akan mengakibatkan penambahan nilai gravitasi, sedangkan adanya bukit akan mengakibatkan pengurangan nilai gravitasi, sehingga perlu dilakukan koreksi topografi. Koreksi topografi dilakukan dengan DIAGRAM HAMMER.

Berdasarkan besarnya radius dari titik pengukuran gravity,Hammer Chart tersebutdapat dikelompokkan menjadi : a.Inner Zone Memiliki radius yang tidak terlalu besar sehingga bisa didapatkan daripengamatan langsung dilapangan. Dapat dibagi menjadi beberapa zona:-Zona B : radius 6,56 ft dan dibagi menjadi 4 sektor.- Zona C : radius 54,6 ftdan dibagi menjadi 6sektor. b.Outer Zone Zona ini memiliki radius yang cukup jauh, sehinggabiasanya perbedaanketinggian dengan titikpengukuran gravity menggunakan analisa petakontur.Outer Zone dibagi menjadi beberapa zona:- Zona D : radius 175 ft dan dibagimenjadi 6sektor.- Zona E : radius 558 ft dan dibagi menjadi 8sektor.- Zona F: radius 1280 ft dan dibagi menjadi 8sektor.- Zona G : radius 2936 ft dandibagi menjadi12 sektor.- Zona H : radius 5018 ft dan dibagi menjadi12sektor.- Zona I : radius 8575 ft dan dibagi menjadi12 sektor.- Zona J : radius

14612 ft dan dibagi menjadi12 sektor 14612 ft dan dibagi menjadi12 sektor.- Zona K sampai M, masing-masingdibagi 12sektor.Untuk menghitu Terrain Correction (TC) tiap sektordapat digunakan persamaan : Terrain correction untuk masing-masing stasiunpengukuran gravity adalah totaldari TC sektor-sektordalam satu stasiun pengukuran tersebut

Anomali Bouguer : 1.Anomali regional : anomali yang berhubungan dengan massa homogen 2.Anomali Residual : anomali yang berhubungan dengan target eksplorasi anomali : perbedaan antara nilai yang diharapkan gravitasi pada lokasi tertentu (dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti densitas, ketinggian, dan nilai aktual.) DENITAS BATUAN () : pengukuran massa setiap volume satuan benda. Semakin tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setian volumenya . Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi total volume. desnitas = m/v (m : massa benda (kg), v : volume benda (m3).

Perbedaan Densitas material bumi

Faktor yang mempengaruhi DENITAS BATUAN () : Densitas dari butiran penyusun batuan Porositas Cairan yang mengisi ruang pori Kompaksi Jenis batuan Batuan beku/metamorf : porositas <, tersusu oleh mineral yang densitas >, sehingga densitas bB dan bm akan >> Berdasarkan pada perbedaan densitas, maka terdapat 2 anomali yang terlihat : 1.anomali gravitasi positif, akibat massa dengan densitas besar (mass excess) 2.anomali gravitasi negatif, akibat massa dengan densitas kecil (mass deficiency)

Pemisahan Anomali Regional dan Residual Anomali bougue disebabkan oleh dua bagian yaitu anomali regional dan anomaliresidual. Anomali regional bersifat smopth dan biasanya disebabkan oleh batuan-batuanyang dalam. Sedangkan anomali residual bersifat kasar dan disebabkan oleh batuan-batuan yang dangkal. Biasanya anomali residual yang dicari. Karena anomali tersebutmempunyai fungsi yang berlainan maka kedua anomali tersebut harus dipisahkan untuk memanfaatkan secara optimum.

CITRA ANOMALI GAYA BERAT INDONESIA (Sumber : Basis data Gaya Berat Pusat Survei Geologi) Salah satu data dasar penting untuk evaluasi Cekungan Sedimen yang mengandung potensi hidrokarbon Melengkapi informasi dari Peta Geologi, utamanya struktur dan liniasi di bawah permukaan STATUS PEMETAAN GAYABERAT INDONESIA - Hingga Desember 2005, telah diliput sisa area Kalimantan, Sulawesi, dan Maluku - Tahun 2006 dilakukan pemetaan di Aceh NAD dan sisa area di sekitarnya yang belum terliput - Tahun 2007 direncanakan penyelesaian peliputan pemetaan di Papua

Peta tiga dimensi anomali gravitasi Cekungan batubara Peta tiga dimensi anomali gravitasi

INTERPRETASI DATA GRAVITASI : interpretasi gravitas bukanlah suatu proses yang bersih dan beres, akan tetapi sesuatu yang memerlukan intuisi yang tinggi, baik fisik, geologi dan tersedianyya informasi bawah permukaan lainnya (data pemboran, seismik, dsb). Untuk mendapatkan hasil interpretsi yang baik dibutuhkan : 1. pengambilan dan pengolahan data yang baik 2. koreksi yang tepat 3. ketrampilan dalam perencanaan dan pelaksanaan pengukuran di lapangan 4. pemahaman geologi yang mendukung sering kali menimbulkan ambiguitas (ambigius) : sifat serba ganda atau beberapa kemungkinan. Sehingga dalam melAKUKAN INTERPRETASI HARUS MEMPERHATIKAN : 1. SIFAT SERBA GANDA DARI SUMBER-SUMBER YANG MEMUNGKINKAN TERJADINYA ANOMALI GRAVITASI TERTENTU 2. KETERGANTUNGAN ANOMALI GRAVITASI TERHADAP ADANYA VARIASI HORISONTAL DARI DENSITAS BATUAN

BEBERAPA BENTUK KURVA ANOMALI GRAVITASI PERANGKAP STRUKTUR BERUPA ANTIKLIN

Contoh adanya bijih besi,dibuktikan dengan adanyaanomali, membeloknya grafik,pada jarak 0, bila tidak ada anomali maka seharusnya grafik miring sesuai dengan adanyaperlapisan granit yang miring