this ppt for geophysics students

1. Metode Gravitasi
By Reni Agustiani, M.Si

2. Pengertian
Metode Gravitasi adalah salah satu metode dalam survey
geofisika, yang termasuk sebagai metode pasif. Metode ini
memanfaatkan perbedaan nilai medan gravitasi di
permukaan bumi. Perbedaan/variasi nilai medan gravitasi
tersebut kemudian dipetakan distribusinya.
Pada kenyataannya, medan gravitasi bumi di permukaan
tidaklah homogen. Gravitasi sangat dipengaruhi oleh massa
jenis benda, termasuk batuan penyusun kerak bumi. Batuan-
batuan dengan massa jenisnya yang beragam tersebut akan
mempengaruhi medan gravitasi bumi di permukaan.

3. Variasi medan gravitasi di permukaan pun dapat
dipengaruhi oleh adanya struktur geologi di bawah
permukaan, termasuk tidak meratanya kondisi
topografi/relief permukaan bumi. Metode ini memiliki
sensitifitasi tinggi terhadap perubahan vertikal.

4. Kegunaan metode gravitasi :
1. Untuk mengetahui kondisi geologi/struktur bawah
permukaan
2. Dalam bidang eksplorasi, untuk mengetahui adanya
suatu akumulasi mineral tertentu, atau barang
tambang yang ekonomis.
3. Untuk mendeteksi adanya struktur geologi, batuan
dasar (basement), kontak intrusi batuan
beku/magma, rongga dalam massa batuan, endapan
sungai purba, logam terpendam, dll.

5. Saat pengukuran, alat yang digunakan adalah
Gravitymeter, yang memiliki komponen utama berupa
pegas dengan kontruksi tertentu.
Pengukuran dapat dilakukan di darat, di laut dengan
kapal, maupun di udara dengan pesawat.
Pengukurannya di lapangan, biasanya dilakukan pada
titik-titik pengukuran di sepanjang lintasan pengukuran
dalam suatu luasan area pengukuran.
Biasanya juga diperlukan satu titik acuan bebas
gangguan/noise (base station) yang akan digunakan
sebagai unsur koreksi dalam analisa data (koreksi drift).

6. Gravity Meter

8. Satuan pengukuran dalam metode gravitasi biasanya
dinyatakan dalam gal (Galileo). Apabila dalam satuan SI
(Satuan Internasional), g dinyatakan dalam m/s^2,
dimana 1 gal = 1 cm/s^2 = 0,01 m/s^2. Gravitasi rata-
rata di permukaan bumi sekitar 980 gal.
Data pengukuran medan gravitasi yang diperoleh akan
mengandung anomali yang terdiri dari efek lokal dan
efek regional. Efek lokal merupakan sasaran dari
pengukuran mikro-gravitasi, dimana pengukuran ini
dilakukan pada ketelitian pengukuran hingga satuan
mikrogal (10/^-6 gal).Efek lokal ini membawa anomali
medan gravitasi yang sangat dekat dengan permukaan.

9. Teori Medan Gravitasi
Teori yang mendasari metode ini adalah Hukum Gravitasi
Universal NEWTON, yang menyatakan bahwa gaya tarik F antara
dua titik massa m1 dan m2 yang berjarak r (dengan G adalah
konstanta gravitasi) :
dan Hukum Gerak Newton, yang menyatakan gaya yang
bekerja F dipengaruhi oleh massa m dan percepatan gravitas g :
Dari kedua hukum tersebut, kemudian dapat diperoleh persamaan
Percepatan Gravitasi di permukaan bumi g (dengan M merupakan
massa bumi) :

10. Potensial Medan Gravitasi
Medan gravitasi merupakan medan konservatif, yang
merupakan gradien dari suatu fungsi potensial
skalar U. Mengingat g sebagai medan vektor :
dan potensial gravitasi sebagai besaran skalar, sebagai U
:
Potensial gravitasi U merupakan usaha yang dilakukan
gravitasi dalam perpindahan suatu massa m ke posisi r.

11. Dari dua persamaan tersebut, sehingga diperoleh hubungan
percepatan gravitasi g dengan potensial gravitasi U :
Potensial gravitasi yang disebabkan oleh adanya distribusi
massa continue m dengan densitas ρ(r0) di dalam
volume V adalah :
Up(r1) merupakan potensial medan gravitasi pada
sembarang titik P di luar benda.

12. • Percepatan medan gravitasi bumi beragam di
permukaan, dimana nilainya bergantung pada :
• Distribusi massa di bawah permukaan (fungsi
densitas ρ(r0)).
• Bentuk bumi yang sebenarnya (batas integral).

13. Anomali Gravitasi
anomali medan gravitasi di topografi atau di posisi
(x,y,z), (Δg (x,y,z)) merupakan selisih dari medan
gravitasi terukur (gobs(x,y,z)) terhadap medan gravitasi
teoritis (gTeoritis(x, y, z)). Medan gravitasi teoritis adalah
medan yang diakibatkan oleh faktor-faktor non-geologi
dan nilainya dihitung berdasarkan persamaan yang
dijabarkan secara teoritis. Nilai medan ini dipengaruhi
oleh letak lintang, ketinggian, dan massa topografi di
sekitar titik tersebut.

14. Pengolahan Data
Dalam mengolah data gravity banyak faktor yang harus dikoreksi untuk
mendapatkan nilai gravitasi yang sebenarnya, antara lain :
1.Koreksi Pasang Surut/ Pasut
2.Koreksi Gaya Apung/ Apungan
3.Koreksi Lintang
4.Koreksi Bouger
5.Koreksi Udara Bebas
6.Koreksi Medan (Terrain Correction)

15. Koreksi-Koreksi dalam Metode Gravitasi
1. Koreksi Penyimpangan (Drift Correction)
• Pengukuran di titik yang sama pada waktu yang
berbeda dapat menghasilkan nilai medan gravitasi yang
berbeda. Hal ini dapat disebabkan karena faktor alat,
maupun faktor dari pasang-surut akibat gaya tarik
menarik antara bumi dengan matahari dan bulan.
Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan melakukan
Koreksi Penyimpangan, yang dapat dilakukan dengan
metode :
• Mengukur titik acuan (base station) secara berkala.
• Mengasumsikan bahwa efek drift sebagai fungsi linear.
• Pengukuran dalam area secara loop.

17. 2. Koreksi Lintang (Latitude
Correction)
Posisi lintang bumi mempengaruhi medan gravitasi
permukaan yang terukur. Hal tersebut disebabkan oleh
bentuk bumi yang tidak bulat sempurna (pepat di
ekuator), sehingga mengakibatkan nilai g di ekuator
akan lebih kecil dibandingkan g di kutub bumi. Selain itu
juga disebabkan karena pengaruh gaya sentrifungal
akibat rotasi bumi.

18. Koreksi lintang dilakukan mengacu pada persamaan
berdasarkan GRS-1967 (Φ sebagai lintang bumi) :

19. 3. Koreksi Kolom Udara-Bebas
(Free-Air Correction)
Adanya beda ketinggian antara titik pengukuran dengan
datum/muka air laut rata-rata (mean sea level)
memberikan suatu masalah. Hal ini disebabkan karena
medan gravitasi nomal masih berada pada bidang datum
(z = 0) sedangkan medan gravitasi
terukurnya, gobs (x,y,z), berada pada topografi. Untuk
mengatasi masalah tersebut maka dilakukan koreksi
Udara-Bebas (CF), yang dinyatakan dengan persamaan
(h sebagai ketinggian posisi pengukuran) :

20. Hasil koreksi tersebut kemudian dapat diterapkan untuk
memperoleh nilai anomali Udara-Bebas (ΔgF) :

21. 4. Koreksi Bouguer (Bouguer
Correction)
Pada penghitungan anomali Udara-Bebas, adanya massa
yang terletak di antara titik pengukuran dengan datum
tidak diperhitungkan, padahal keberadaan massa ini
sangat mempengaruhi nilai anomali medan gravitasi.

22. Oleh karenanya, perlu dilakukan koreksi Bouguer untuk
mengatasi permasalahan tersebut. Koreksi Bouguer (CB)
dinyatakan dalam persamaan :
Hasil koreksi Bouguer ini kemudian dapat diterapkan
untuk memperoleh nilai anomali Bouguer (ΔgB) :

23. 5. Koreksi Medan (Terrain
Correction)
Kondisi topografi yang tidak beraturan di sekitar titik
pengukuran akan mempengaruhi medan gravitasi yang
terukur.

24. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dilakukan
Koreksi Medan, yang dapat dilakukan dengan metode :
• Rectangular Grid
• Hammer Chart
Dari koreksi Medan ini pada
akhirnya akan dapat diperoleh nilai
anomaly Bouguer Lengkap (ΔgB)
(setelah menerapkan semua
macam koreksi-koreksi tersebut),
yang dinyatakan dalam persamaan
:

25. 6. Proyeksi Ke Bidang Datar dan
Atenuasi ke Atas
Anomali Bouguer Lengkap masih terletak pada topografi
dengan ketinggian yang bervariasi. Oleh karena itu
diperlukan suatu metode untuk membawa ke bidang
datar. Salah satu metode tersebut adalah Sumber
Ekivalen Titik Massa. Sedangkan Atenuasi ke Atas
digunakan untuk memisahkan efek lokal dengan efek
regional.

26. Interpretasi
Setelah dilakukan akuisisi/pengukuran data medan gravitasi
di lapangan, melakukan analisa data (menerapkan koreksi-
koreksi), langkah kemudian adalah menafsirkan hasilnya.
Penafsiran dapat dilakukan secara kuantitatif dan kualitatif.
Penafsiran ini mempertimbangkan :
• apakah anomali akan ditampilkan sebagai penampang profil
2 dimensi atau peta kontur distribusi 3 dimensi.
• mengantisipasi ambiguitas, diperlukan integrasi
pemahaman dengan informasi geologi.
• penafsiran dalam forward modeling atau inverse modeling

27. Hasil survey gravitasi, menyatakan peta
kontur Anomali Bouger Lengkap (kiri)
dan Anomali Lokal (kanan).