geofisika, eksplorasi nikel menggunakan metode induksi polarisasi

A. JUDUL : Analisa Potensi Nikel Mengunakan Metode Geolistrik Induksi Polarisasi

B. LATAR BELAKANG

Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran arus di dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Metode geolistrik dibagi menjadi beberapa bagian berdasarkan parameter yang diukur, antara lain metode self-potensial (SP), metode magneto-telluric (MT), metode induced polarization (IP), metode control source audio magneto-telluric (CSAMT) dan metode resistivity (tahanan jenis).
Metode geofisika yang biasanya digunakan untuk eksplorasi mineral logam adalah Metode Induksi Polarisasi. Pada prinsipnya metode IP merupakan suatu metode yang mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan mineral-mineral logam di bawah permukaan bumi. Metode ini dapat mendeteksi adanya anomali resistivitas meski dalam jumlah yang sangat kecil, yang tidak terdeteksi oleh metode lain. Biasanya konfigurasi yang tepat untuk pengukuran ini adalah dipole-dipole karena dapat memberikan hasil variasi tahanan jenis dan chargeability-nya ke arah vertikal dan horizontal.
Metode polarisasi terimbas (IP) merupakan salah satu dari metode geolistrik yang didasarkan oleh konsep kelistrikan pada masalah kebumian. Akan tetapi metode ini juga memiliki kaitan yang erat terhadap metode tahanan jenis karena pada hakekatnya metode IP adalah pengembangan lebih lanjut dari metode tahanan jenis yang mampu memberikan informasi tambahan ketika tidak ditemukan kontras tahanan jenis yang memadai. Aliran listrik pada suatu formasi batuan terjadi terutama karena adanya fluida elektrolit pada pori-pori atau rekahan batuan. Oleh karena itu resistivitas suatu formasi batuan bergantung pada porositas batuan serta jenis fluida pengisi pori-pori batuan tersebut. Batuan poros yang berisi air atau air asin tentu lebih konduktif (resistivitas-nya rendah) dibanding batuan yg sama yg pori-porinya hanya berisi udara (kosong). Temperatur tinggi akan lebih menurunkan resitivitas batuan secara keseluruhan karena meningkatnya mobilitas ion-ion penghantar muatan listrik pada fluida yg bersifat elektrolit.
Pada kajian kali ini kita akan membahas tentang explorasi nikel menggunakan metode induksi polarisasi tersebut. Nikel adalah unsur kimia metalik dalam table periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras. Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak), ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri.















C. KAJIAN TEORI
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat aliran arus di dalam bumi dan bagaimana mendeteksinya di permukaan bumi. Dalam hal ini meliputi pengukuran potensial, arus dan medan elektromagnetik yang terjadi baik secara alamiah maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi. Metode geolistrik dibagi menjadi beberapa bagian berdasarkan parameter yang diukur, antara lain metode self-potensial (SP), metode magneto-telluric (MT), metode induced polarization (IP), metode control source audio magneto-telluric (CSAMT) dan metode resistivity (tahanan jenis).
Hukum Ohm pada rangkaian listrik sederhana (gambar 1) menyatakan bahwa arus listrik I yang mengalir pada suatu silinder berbanding langsung dengan luas penampang A, berbanding lurus dengan beda potensial ΔV yang terjadi pada ujung-ujung silinder dan berbanding terbalik dengan panjang silinder L.

Gambar I
Arus listrik merata dan sejajar dalam sebuah silinder oleh beda potensial antara kedua ujungnya.

dimana σ adalah daya hantar jenis bahan atau silinder, sehingga jika parameter yang digunakan adalah resistivitas dari silinder ρ, maka persamaan di atas akan menjadi :

Resistivitas adalah kuantitas yang dapat mengkarakterisasi sifat kelistrikan material karena hanya bergantung pada jenis atau bagan material. Resistivitas juga sering disebut sebagai hambatan-jenis dimana resistivitas menyatakan derajat kemudahan atau kesulitan suatu mineral atau bahan dalam mengantarkan listrik, sehingga berdasarkan persamaan (2) dimana arus yang mengalir dalam sebuah silinder maka resistivitas silinder dapat ditentukan dengan persamaan:

Resistivitas suatu medium atau bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor utama, antara lain:
- Kandungan air atau fluida
- Salinitas atau kandungan garam
- Temperatur
- Porositas
- Kandungan lempung
- Kandungan logam
Resistivitas batuan secara garis besar dapat dihubungkan dengan hukum Archie, dimana resistivtas dalam suatu akuifer yang jenuh tanpa kehadiran mineral lempung, dengan persamaan:

dimana ρr adalah resistivitas batuan, ρw resistivitas air, a adalah koifisien saturasi, m adalah faktor sementasi dan adalah porositas fraksional.
Metode resistivitas merupakan salah satu metode geofisika yang mempelajari sifat resistivitas dari lapisan batuan di dalam bumi. Prinsip metode resistivitas adalah dengan mengalirkan arus listrik ke dalam bumi melalui kontak dua elektroda arus, kemudian diukur distribusi potensial yang dihasilkan. Resistivitas batuan bawah permukaan dapat dihitung dengan mengetahui besar arus yang dipancarkan melalui elektroda tersebut dan besar potensial yang dihasilkan. Untuk mengetahui struktur bawah permukaan yang lebih dalam, maka jarak masing-masing elektroda arus dan elektroda potensial ditambah secara bertahap. Semakin besar spasi/jarak elektroda arus maka efek penembusan arus ke bawah makin dalam, sehingga batuan yang lebih dalam akan dapat diketahui sifat-sifat fisisnya.

D. PERMASALAHAN
Apakah yang dimaksud dengan Metode Induksi Polarisasi (IP) dan bagaimana cara kerja metode ini dalam mendeteksi kandungan nikel di dalam bumi?









E. METODOLOGI
Alat yang digunakan yaitu
 ARES (Automatic Resistivity Meter)

 besi sebagai elektroda
 Kabel penghubung
 Meteran
 GPS (Global Positioning System)
 Palu
 Seperangkat alat komunikasi
 1 unit laptop / komputer.

Proses eksplorasi emas pertama-tama dilakukan dengan mensurvey lokasi penelitian yang perlu dilakukan untuk mengetahui secara pasti lokasi tersebut, selanjutnya dilakukan penentuan titik-titik pengukuran (spasi) untuk memudahkan pengukuran. Setelah alat dipasang sesuai dengan prinsip kerja alat, terlebih dahulu alat harus dikalibrasi untuk mengetahui apakah alat berfungsi dengan baik. Selanjutnya pengukuran dilakukan pada spasi-spasi yang telah ditentukan untuk memperoleh variasi nilai tahanan jenis pada setiap titik spasi pengukuran. Langkah kerja untuk melakukan pengukuran adalah sebagai berikut:
a. Menghubungkan accu dengan alat ukur ARES
b. Menghidupkan alat dengan menekan tombol ON
c. Memilih metoda pengukuran yang tersedia beserta konfigurasinya, dalam hal ini metode IP dengan konfigurasi Dipole-dipole
d. Melakukan pengukuran
e. Melakukan pengukuran pertama IP dimulai pada frekuensi 50 Hz atau 60 Hz setelah pulsa arus dimatikan.
f. Menggunakan Tegangan 100 mv untuk IP, Tegangan ini berguna untuk mendapatkan pengukuran yang bagus selama pengurangan pulsa eksponensial.
g. Perhitungan kesalahan pengukuran (standar deviasi), paling kurang digunakan 4 pulsa untuk satu titik pengukuran.
h. Apabila standar deviasi pada titik pengukuran besar dari standar deviasi maksimum, maka pengukuran harus di ulang lagi. Standar deviasi yang diperbolehkan paling besar 10%
i. Data hasil pengukuran dikirim ke PC melalui software ARES






F. PEMBAHASAN

Fenomena Induksi Polarisasi
Metode IP adalah salah satu metode geofisika yang relatif baru dan sedang berkembang pesat terutama dalam bidang pertambangan yaitu eksplorasi mineral ekonomis dan geofisika lingkungan. Metode IP pada dasarnya adalah merupakan pengembangan dari metode geolistrik resistivity dan metode IP terbukti mampu menutupi kelemahan-kelemahan metode resistivity pada berbagai kasus. Oleh karena metode IP merupakan pengembangan dari metode resistivity maka teknis dan cara pengambilan data atau pengukuran dilapangan tidak jauh berbeda.
Efek polarisasi terinduksi merupakan elemen dasar yang terjadi pada metode IP, dimana gejala polarisasi terinduksi dapat diilustrasikan sebagai berikut, jika suatu pengukuran tahanan jenis dengan konfigiurasi empat elektroda (standar), dimana pada elektroda arus (C1 dan C2) dialiri arus searah (DC) maka pada elektroda potensial (P1 dan P2) akan terukur beda potensial (ΔV). Ketika aliran arus pada elektroda (C1 dan C2) dimatikan, pada waktu t0 maka nilai beda potensial tidak langsung kembali menjadi nol, melainkan secara perlahan mengalami penurunan beda potensial menuju nol. Grafik yang menggambarkan efek polarisasi terinduksi dapat dilihat pada gambar III.

Gambar III.1 Grafik penurunan potensial



Pada kaitannya dengan eksplorasi nikel, kita menggunakan tekhnik induksi polarisasi ini dalam mencari daerah memiliki kandungan nikel. Dalam kasus ini kita menggunakan beberapa alat, yaitu hardware yang seperti ditunjukkan pada metodologi diatas, dan berupa software yaitu aplikasi yang dapat digunakan untuk mengolah data yang kita terima dari alat hardware tadi.

Setelah kita melakukan tahap-tahap metodologi diatas, kita akhirnya mendapatkan data dan data tersebut kita olah pada software RES2DINV. Hasil tampilan atau layout dari software tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah.



Warna dari tampilan tersebut menandakan tingkat logam yang terkandung dari tempat yang kita teliti, jadi kita dapat mengetahui gambarannya sebelum kita melakukan penambangan. Selain menghemat biaya, dengan metode ini kita juga dapat menghindari pengrusakan alam yang dilakukan untuk mencari lokasi nikel.




G. KESIMPULAN
Ada beberapa hal yang dapat kami simpulkan, diantaranya:
1. Metode geofisika yang biasanya digunakan untuk eksplorasi mineral logam adalah Metode Induksi Polarisasi. Pada prinsipnya metode IP merupakan suatu metode yang mendeteksi terjadinya polarisasi listrik pada permukaan mineral-mineral logam di bawah permukaan bumi.
2. Metode polarisasi terimbas (IP) merupakan salah satu dari metode geolistrik yang didasarkan oleh konsep kelistrikan pada masalah kebumian
3. Eksplorasi nikel dapat dilakukan dengan menggunakan metode induksi polarisasi, yaitu dengan cara menggunakan sebuah alat dalam hal ini yaitu ARES (Automatic Resistivity Meter), yang kemudian data yang dihasilkan oleh alat itu dapat kita olah dalam computer menggunakan software RES2DINV, sehingga kita dapat melihat gambaran kandungan logam dalam perut bumi yang kita teliti.