Skip to content

Metode Audio Magnetotelluric (AMT) dan Metode Controlled Source Audio Magnetotelluric (CSAMT)

2013 November 7
by Vani Novita

Audio Magnetotelluric (AMT) adalah metode pasif yang mengukur arus listrik alami dalam bumi, yang dihasilkan oleh induksi magnetik dari arus listrik di ionosfer. Metode ini dapat digunakan untuk menentukan sifat listrik bahan pada kedalaman yang relatif besar (termasuk mantel) di dalam bumi. Dengan teknik ini, variasi waktu pada potensi listrik diukur pada stasiun pangkalan dan stasiun survei. Perbedaan pada sinyal tercatat digunakan untuk memperkirakan distribusi resistivitas listrik bawah permukaan. Penggunaan metode ini secara umum adalah untuk penelitian panas bumi, minyak dan gas bumi, geohidrologi, geologi regional,batas-batas cekungan dan penelitian-penelitian dalam lainnya yang berkaitan dengan sub-surface.

Metode pengukuran MT (magnetotelluric) dan AMT (audio magnetotelluric) secara umum adalah sama, perbedaanya hanya pada cakupan frekuensi yang ditangkap, dimana semakin kecil frekuensi yang dihasilkan maka semakin dalam penyelidikan yang diperoleh. Metode MT memperoleh data dari frekuensi sekitar 400 Hz sampai 0.0000129 Hz (perioda sekitar 21.5 jam) sedangkan metode AMT memperoleh data dari frekuensi 10 kHz sampai 0.1 Hz, dimana sumbernya berasal dari alam (arus telurik yang terjadi di sekitar ionosfer bumi).

Untuk memperbaiki kualitas data dari gangguan elektromagnet lokal (power line, aktivitas industri, aktivitas manusia, jalan, pohon-pohon besar yang dapat menghasilkan gangguan micro-vibrations dari akar-akarnya, dll) dapat dilakukan dengan cara mengkorelasikan data dari satu alat yang disimpan statis di suatu tempat yang jauh dari gangguan elektromagnetik lokal dengan alat lainnya yang berpindah-pindah (local, remote, far remote station) dan dilakukan dalam rentang waktu yang sama yang disinkronisasikan terhadap waktu UTC.

Secara umum pada metoda elektromagnetik, gelombang yang berasal dari sumber, jika sampai ke permukaan, maka sebagian ada yang dipantulkan dan sebagian lagi ditransmisikan. Sedangkan gelombang yang ditransmisikan, jika mengenai anomali (bahan konduktif) akan menimbulkan medan, dan medan ini yang kemudian dicatat oleh receiver. Karena ada sebagian gelombang yang dipantulkan, maka medan yang tercatat pada receiver adalah medan totalnya, yaitu medan primer yang berasal dari sumber dan medan sekunder yang berasal dari induksi oleh anomali. Namun untuk kasus CSAMT efek medan primer tidak tercatat, karena sumber gelombangnya langsung diinjeksikan ke dalam bumi.

Metode Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric (CSAMT) merupakan salah satu metode eksplorasi geofisika dengan menggunakan sistem induksi elektromagnetik untuk mengetahui nilai resistivitas batuan bawah permukaan bumi. Prinsip dasar metode CSAMT adalah medan elektromagnetik primer akan dipancarkan ke seluruh arah oleh dipol listrik yang digroundkan. Pada saat medan elektromagnetik primer mencapai permukaan bumi di daerah lain, maka medan elektromagnetik akan menginduksi arus pada lapisan-lapisan bumi yang dianggap konduktor. Arus tersebut disebut sebagai arus telluric atau arus eddy. Adanya arus telluric pada lapisan-lapisan bumi ini menyebabkan timbulnya medan elektromagnetik sekunder yang kemudian dipancarkan kembali ke seluruh arah sampai di permukaan bumi. Pengukuran medan sekunder inilah yang dicatat oleh receiver untuk memperoleh informasi tentang pengukuran lapisan di bawah permukaan bumi. Informasi yang diperoleh berupa impedansi gelombang elektromagnetik sekunder yang dihasilkan rapat arus telluric pada masing-masing lapisan. Setiap lapisan mempunyai nilai konduktifitas yang berbeda-beda, sehingga medan elektromagnetik sekunder yang dihasilkan juga akan berbeda-beda bergantung pada jenis lapisannya. Metode CSAMT ini sudah banyak dimanfaatkan untuk penelitian panas bumi.

Pengambilan data dengan metode CSAMT mampu menembus kedalaman >1 km dibawah permukaan bumi. Oleh sebab itu metode ini banyak digunakan untuk analisa geologi bawah permukaan, terutama dalam eksplorasi bahan tambang. Untuk keperluan studi stratigrafi bawah permukaan, metode CSAMT belum banyak dilakukan. Kesulitan terutama muncul karena suatu litologi tertentu memiliki nilai jangkauan resistivitas yang lebar dan seringkali sama dengan litologi lainnya. Untuk itu kalibrasi dengan data sumur bor yang tersedia merupakan langkah terbaik dalam interpretasi stratigrafi dengan data CSAMT. Dengan dukungan beberapa data sumur bor yang tersedia, sebagian besar nilai resistivitas CSAMT berkorelasi bagus dengan stratigrafi, terutama pada batas aluvium dan batuan dasarnya. Variasi nilai resistivitas yang muncul dalam satu jenis litologi menunjukkan adanya perbedaan karakter batuan yang dikontrol oleh sejarah diagenesa.

Metode CSAMT ini merupakan perluasan dari metode MT (Magneto-telluric) yang menggunakan sumber alami. Goldstein dan Strangway mengembangkan suatu metode yang menggunakansumber medan buatan (CSAMT). Sumber medan yang digunakan berasal dari dipol listrik yang diinjeksikan ke dalam bumi. Informasi tentangresistivitas batuan bawah permukaan sebagai fungsi kedalaman, diperoleh dengan mengukur besarnya medan listrik dan medan magnet untuk berbagaifrekuensi. Resistivitas listrik merupakan parameter penting untuk mengkarakterisasikan keadaan fisis bawah permukaan, yang diasoasiasikan dengan material dan kondisi bawah permukaan. Parameter tersebut bergantung pada lithologi, porositas, suhu, tekanan, dan fluida yang mengisi batuan.

Penurunan persamaan untuk metode MT maupun CSAMT dikembangkan mengikuti pendekatan Cagniard. Asumsi dasar yang digunakan adalah bumi dianggap lapisan horizontal dimana masing-masing lapisan mempunyai sifat homogen isotropis dan, gelombang elektromagneik alam yang berinteraksi dengan bumi merupakan gelombang bidang. Dengan menganggap bahwa bumi bersifat homogen isotropis, sifat fisik medium tidak bervariasi terhadap waktu dan tidak ada suatu sumber muatan dalam medium yang ditinjau, sehingga diperoleh persamaan Maxwell dalam bentuk:

∇× E = μ H (1)

∇×H =σE +ε E (2)

∇•E = 0 (3)

∇ •H = 0 (4)

Apabila variasi terhadap waktu dinyatakan sebagai fungsi sinusoidal, maka akan diperoleh persamaan:

E(r,t) = ReE~(r,ω )eiωt

H(r,t) = ReH~ (r,ω)eiωt

Skin depth adalah jarak pelemahan gelombang elektromagnetik dalam medium homogeny sehingga menjadi 1/e (~37%) dari amplitudo di permukaan. Dengan menggunakan pendekatan quasi-static dan mengasumsikan nilai permeabilitas μ = μ0 = 1,256 x 10-6 H/m, dan memasukkan frekuensi (ω = 2πf), maka diperoleh :

δ= 503

dengan δ = skin depth (m), ρ = resistivitas medium homogen (Ωm), dan f = frekuensi gelombang elektromagnetik (Hz). Untuk mendapatkan resistivitas yang sebenarnya dimana bumi mempunyai resistivitas yang heterogen diperoleh dengan cara membuat model dan diturunkan hubungan antara resistivitas semu dan resistivitas sebenarnya (metode inversi). Adapun penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi lithologi batuan yang berhubungan dengan struktur perlapisan batuan bawah permukaan berdasarkan kontras resistivitas medium dan menginterpretasi sebaran resistivitasnya.

No comments yet

Leave a Reply

Note: You can use basic XHTML in your comments. Your email address will never be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

CAPTCHA Image
*