Koreksi-Koreksi Pada Metode Gravity "Gaya Berat"

Dalam pengukuran metode gravitasi, percepatan gravitasi yang diukur tidak hanya berasal dari densitas yang dipengaruhi oleh anomali saja, tetapi ada faktor-faktor yang dapat mempengaruhi data percepatan gravitasi yang diukur, diantaranya yaitu efek variasi waktu (efek kelelahan alat (drift) dan efek pasang surut (tidal)) dan satu lagi yaitu efek variasi spasial (efek topografi, efek lintang dan lain sebagainya).

Oleh karena banyak faktor yang mempengaruhi nilai pengukuran gravitasi, maka perlu dilakukan koreksi-koreksi di dalam proses pengolahan datanya.

A.    Koreksi Karena Variasi Waktu

v  Drift and Tidal Correction (Koreksi Kelelahan Alat dan Pasang Surut)

        Koreksi  drift dilakukan karena adanya kelelahan alat (pegas) ketika dilakukan  pengukuran. Setelah dipakai berulang-ulang pada satu hari pengukuran maka pegas  tersebut akan mengalami kelelahan untuk koreksinya ialah dengan kembali  melakukan pengukuran di titik  base sesering mungkin. Pengukuran kembali di  titik  base dapat dilakukan setiap satu jam sekali atau dua jam sekali tergantung  kondisi yang terjadi di lapangan. Namun, semakin sering melakukan pengukuran  kembali maka akan semakin baik dalam mendapatkan data untuk koreksi.   

Koreksi  tidal ialah koreksi yang dilakukan untuk menghilangkan efek  tarikan gravitasi dari benda-benda ruang angkasa (bulan dan matahari) yang berubah terhadap waktu.  Biasanya koreksi ini dilakukan bersamaan dengan koreksi  drift. Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

Pengukuran Metode Gravity "Gaya Berat"

Bagaimana kita mengukur gravity ???

Kita semua tahu bahwa sangat sulit untuk membuat alat yang sanggup untuk mengukur anomali gravitasi dengan nilai yang sangatlah kecil yaitu sebesar 1/40 x 10^-6. Tapi, tetaplah masih ada jalan agar hal tersebut bisa dilakukan :

v  Falling body measurements “Pengukuran benda yang jatuh”

Yaitu apabila ada seseorang yang menjatuhkan sebuah objek dan disaat itu juga melakukan perhitungan percepatan dari objek yang dijatuhkan dengan mengukur jarak dan waktu selama objek tersebut jatuh bebas.

v  Pendulum measurements “Pengukuran pendulum”

Yaitu ialah jenis pengukuran dimana percepatan gravitasi diperkirakan dengan cara mengukur perioda osilasi dari suatu pendulum yang diukur tersebut.

v  Mass on spring measurements “Pengukuran massa pada pegas”

Yaitu misalnya dengan menggantungkan sebuah objek “massa” pada sebuah pegas lalu mengamati bagaimana pegas tersebut berubah bentuk dibawah pengaruh gravitasi maka perkiraan percepatan gravitasi dapat diketahui.

Didalam pengukuran ataupun eksplorasi gravitasi, pengukuran di lapangan biasanya tidak menghasilkan pengukuran nilai absolut dari percepatan gravitasi. Namun, kita bisa hanya mendapatkan estimasi variasi percepatan gravitasi. Alasan utama untuk ini adalah bahwa hal itu sulit untuk menggambarkan apakah alat perekaman cukup baik untuk mengukur nilai-nilai absolut gravitasi dibawah 1/50 x 10^-6. Meskipun demikian, bukanlah suatu batasan untuk pengukuran ataupun eksplorasi selama hanya perubahan relatif gravitasi yang digunakan bisa menjelaskan variasi dari struktur geologi.

A.    Falling body measurements

          Seperti yang telah dijelaskan diatas, menurut sejarahnya hal ini pertama sekali dilakukan oleh Galileo Galilei. Dimana saat itu ia menjatuhkan sesuatu objek dengan massa yang berbeda dari atas Menara Pisa lalu kemudian ia mengetahui bahwa percepatan gravitasi suatu objek bergantung pada massanya. Meskipun banyak orang yang percaya bahwa ia melakukan pengamatan tersebut dengan menggunakan sebuah pendulum.

Falling body measurements

Mudah untuk menunjukkan bahwa jarak suatu objek yang jatuh itu sebanding dengan kuadrat waktu jatuhnya. Konstanta perbandingannya adalah percepatan gravitasi. Oleh sebab itu pengukuran jarak dan waktu selama benda jatuh memungkinkan untuk memperkirakan percepatan gravitasi. Tapi dalam pengukuran gravitasi dengan level akurasi yang tinggi, metode ini sulit dilakukan.

Bagaimanapun juga, dengan teknologi yang semakin berkembang, memungkinkan untuk mendesain alat yang mampu mengukur jarak dan waktu dan menghitung nilai absolut gravitasi dengan akurasi dibawah 1 mikroGal (0,001 miliGal). Micro-g Solution ialah salah satu merk alat yang dikenal dengan absolute gravimeter. Tidak seperti alat yang dijelaskan selanjutnya, alat ini hanya mengukur nilai absolut gravitasi. Alat ini mengukur ukuran komponen vertikal percepatan gravitasi pada suatu titik tertentu. Seperti yang kita ketahui, alat yang umum digunakan dalam eksplorasi gravitasi ialah yang mampu mengukur perubahan percepatan gravitasi dari titik ke titik, bukannya nilai absolut gravitasi pada satu titik saja. Umumnya absolute gravimeter lebih mahal dari relative gravimeter dan membutuhkan waktu kerja yang lebih lama yaitu kira-kira ½ sampai 1 hari per stasiun.

B.     Pendulum measurements

Metode lain dimana kita bisa mengukur percepatan gravitasi ialah dengan mengamati osilasi dari sebuah pendulum seperti yang kita dapatkan pada jam zaman dahulu. Bertentangan dengan kepercayaan orang banyak bahwa Galileo Galilei telah membuat pengamatan dengan menggunakan sebuah pendulum bukan dengan menjatuhkan objek-objek dari Menara Pisa. Jika kita membuat sebuah pendulum sederhana dengan menggantungkan sebuah massa dari suatu batang kemudian memindahkan massa dari posisi vertikal, pendulum akan mulai berosilasi beraturan. Parameter relevan yang menggambarkan osilasi ini dikenal dengan perioda osilasi (The period of oscillation).

Pendulum measurements

Perioda osilasi pendulum ialah perbandingan terhadap akar kuadar dari percepatan gravitasi. Konstanta perbandingannya bergantung pada karakteristik fisik dari pendulum tersebut seperti panjang dan distribusi massa disekitar titik poros pendulum.

Seperti percobaan benda jatuh yang dijelaskan sebelumnya, metode ini terlihat cukup mudah dalam menentukan percepatan gravitasi dengan mengukur perioda osilasinya. Tapi sayangnya, untuk mampu mengukur percepatan 1/50 x 10^-6 dibutuhkan perkiraan yang sangat akurat konstanta k. K tidak bisa ditentukan secara cukup akurat dengan melakukan ini.

C.    Mass on spring measurements

          Jenis gravimeter yang umum digunakan dalam survey eksplorasi ialah berdasarkan pada sebuah sistem pegas sederhana. Jika kita menggantungkan massa pada sebuah pegas, gaya gravitasi akan meregangkan pegas tersebut oleh suatu jumlahnya yang sebanding terhadap gaya gravitasi. Hal ini dapat menunjukkan bahwa kesebandingan antara peregangan pegas dan percepatan gravitasi adalah besar dari massa yang tergantung pada pegas lalu dibagi dengan suatu konstanta k, yang menggambarkan kekakuan (stiffness) pegas. Senakin besar k semakin kaku pegasnya dan semakin berkurang pegas akan meregang karena suatu nilai percepatan gravitasi.

Mass on spring measurements

Seperti pengukuran pendulum, kita tidak bisa menentukan k secara cukup akurat untuk memperkirakan nilai percepatan absolut gravitasi hingga 1/40 x 10^-6. Meskipun begitu, kita bisa memperkirakan variasi-variasi percepatan gravitasi dari tempat ke tempat ke dalam presisi. Untuk dapat melakukan ini, sistem pegas canggih digunakan dengan cara menempatkan massa pada suatu penyangga dan menggunakan suatu jenis pegas khusus yang dikenal sebagai zero-length spring.

Rujukan :

http://www.ukm.my/rahim/G-Gravity%20Methods.pdf

Jenis-Jenis Instrumen Gravitymeter Dan Spesifikasinya

Setiap gravity meter menggunakan prinsip yang berbeda-beda, dimana terdapat alat yang menggunakan prinsip elektrik dan ada juga alat yang menggunakan barometer. Kebanyakan alat gravity meter menggunakan konsep anjakan satu jisim kecil yang digantung dengan penggantung yang menganjal sebagai fungsi gravity.

Ada dua jenis gravity meter yaitu gravity meter jenis stabil dan gravity meter jenis tak stabil :

A.    Gravity meter jenis stabil

Gravity meter jenis ini menggunakan prinsip spring untuk mengimbangkan gravity dengan daya yang berlawanan. Anjakan bisa diukur dengan perubahan (pertambahan ataupun pengurangan) gravity yang akan memanjangkan atau memendekkan spring utama dan hanya boleh dikembalikan pada nilai rujukan yang tetap dengan merubah ketegangan spring pelaras. Nilai pelarasan ketegangan tersebut ialah fungsi secara langsung perubahan gravity dari nilai rujukan.

Prinsip kerja gravity meter jenis stabil

Contoh gravity meter jenis ini yaitu :

v  Scintrex CG–3/3M

Scintrex CG-3/3M ialah sejenis alat gravity meter microprocessor based automatic dimana alat ini bisa mengukur hingga 7000 mGal tanpa perlu resetting serta mempunyai ketelitian hingga 0.005mGal (CG–3) atau 0.001 mGal (CG–3M). Bisa digunakan di berbagai medan permukaan tanah sehingga ke kawasan yang sangat luas dalam melakukan pengukuran gravity.

Scintrex CG-3/3M

Alat ini memiliki spesifikasi yaitu :

·         Resolusi hingga 0,005mGal.

·         Jangkauan operasi minimum 7000 mGal.

·         Residual pergeseran jangka panjang kurang dari 0,02 mGal/day.

·         Berat 11 kg termasuk baterai.

·         48K RAM.

·         240 mm x 310 mm x 320 mm.

·         5 Wat + 25°c.

Kalibrasi dari alat ini yaitu :

·         Konstanta kalibrasi utama “GCALI”, ditentukan pada Orangeville Kalibrasi Line, 70 km sebelah utara dari kota Toronto.

·         Instrumen diangkut dengan mobil dan diikat ke kursi belakang tanpa perhatian transportasi khusus untuk instrument.

·         Line ini yang mencakup dua stasiun absolut, didirikan dan dikelola oleh Geological Survey of Canada. Jenis yang digunakan untuk CG-3 kalibrasi dan pengujian terdiri dari 5 stasiun tersebar di jarak 70 km yang mencakup interval gravitasi dari 106 mGal (baru-baru ini diubah menjadi 119 mGal).

Alat ini diaplikasikan untuk verifikasi pelengkap pemindahan diukur dengan GPS dan VLBI, penentuan geoid, studi permukaan laut global untuk mengetahui pemanasan global, pendeteksi gerak vertikal kerak bumi dan lain sebagainya.

v  A-10 Gravity Meter

A-10 gravity meter ialah alat yang menggabungkan sensor ukuran berbagai perubahan gravity di kawasan yang dekat dan jauh. Dikarenakan terdapat berbagai bahan mineral di bawah tanah sehingga tarikan gravity di suatu titik dengan titik lainnya berubah. Unit penderiaan gravity ialah dalam bentuk bulat dan bergantung pada satu magnetik yang stabil. A-10 gravity meter mempunyai satu cairan yaitu liquid helium filled.

A-10 Gravity Meter

Alat ini mempunyai spesifikasi yaitu :

·         Beban total 25 A 300 W dan rata-rata beban 16 A 200 W.

·         Berat 105 kg.

·         Akurasi 10 μGal (absolut) dan ketelitian 10 μGal dalam 10 menit (di lokasi yang tenang).

·         12-14 V DC.

·         Suhu internal 18°c-38°c.

Kalibrasi dari alat yaitu alat yang baru perlu dikalibrasi minimal dua kali untuk memastikan alat berada dalam kondisi terbaiknya dimana kadar perbedaan yang dibenarkan yaitu sebanyak 100 mGal.

Alat ini diaplikasikan untuk digunakan dalam kerja-kerja eksplorasi migas dan mineral-mineral lainnya, pembuatan peta geologi, kajian gravity bumi dan lain sebagainya.

B.     Gravity meter jenis tak stabil

Dalam jenis ini, anjakan yang disebabkan oleh gravity akan diperbesarkan oleh daya ketiga (seperti pada gambar). Terdapat neraca antara spring utama dan gravity yang bertindak. Pemberat tambahan diletakkan di atas pivot dan tidak akan memberi kesan daya momen kepada alur ufuk jika keadaan seimbang. Setidaknya ada pertambahan nilai g dengan Δg akan menyebabkan alur  sedikit miring dan pemberat tambahan akan menambah momen putaran yang berpuncak dari gravity yang akan menyebabkan spring terpanjang. Prinsip ini akan memudahkan pengukuran anjakan yang kecil.

Prinsip kerja gravity meter jenis tak stabil

Contoh gravity meter jenis ini yaitu :

v  FG5 LA-COSTE ROMBERG

FG-5 menggunakan prinsip jatuhan bebas yaitu sesuatu objek dijatuhkan ke dalam bekalan vakum. Objek yang jatuh itu akan diawasi dengan menggunakan laser interferometer yang berakurasi tinggi. Arah jatuhan bagi bahan yang digunakan dalam prinsip jatuhan bebas ialah merujuk sepenuhnya kepada spring aktif yang kukuh yang dipanggil ‘superspring’. Superspring membekal pengecualian gempa bumi yaitu sebagai rujukan optik untuk meningkatkan penunjukan noise pada alat FG-5. Peminggiran optikal berlaku dalam interferometer supaya dapat jarak pengukuran yang lebih jitu. Dalam sistem ukur ini boleh dijadikan sebagai standart absolute wavelength. Setidaknya didapati masa yang dibekalkan terlalu panjang maka alat FG-5 perlu dibuat kalibrasi gravity.

FG5 LA-COSTE ROMBERG

Alat ini mempunyai spesifikasi yaitu :

·         Akurasi absolute +/- 2 Gal.

·         Ketelitian alat +/- 1 Gal.

·         Waktu integrasi ke 1 Gal yaitu 1 jam.

·         Penggunaan alat bisa di luar ruangan maupun di dalam ruangan (di lingkungan yang aman).

Kalibrasi alat yaitu setiap kisaran yang berbeda pada alat LaCoste mempunyai konstanta kalibrasi tersendiri. Dalam hal ini revisi bisa dilakukan dengan melihat bacaan meter pada beberapa inkliriasi meja sengget. Prosedur ini biasanya diserahkan pada pembuat alat.

Alat ini diaplikasikan untuk digunakan bagi pengukuran diatas permukaan bumi. Bisa disesuaikan untuk pengukuran di dasar lautan dengan menempatkannya di dalam ruang tertekan serta dilengkapi dengan alat kawalan jauh dan alat pencatit.

v  Worden Gravitymeter

Alat Worden gravitymeter digunakan untuk pengukuran perbedaan gravity bumi dan ia bisa mendeteksi 1:100.000.000 daripada gravity normal bumi. Desain bagi alat tersebut yaitu pengukuran perbedaan gravity yaitu 0.01 miligal atau 1 inci dalam perubahan ketinggian dapat dilakukan. Alat Worden gravitymeter yang istimewa ini masih dipakai pada saat kini dan mudah dibawa serta pada pengukuran dan berketelitian tinggi. Alat Worden gravitymeter ini hanya satu-satunya alat yang telah mencapai 1500 unit dalam penjualannya. Alat Worden gravitymeter ini adalah berdasarkan kepada pembinaan sistem kenyalan dari quartz. Dirancang dengan dipasangkan 3 spring untuk mendapatkan zero-lengt.

Worden Gravitymeter

Alat ini mempunyai spesifikasi yaitu :

·         Akurasi absolut +/- 10 Gal.

·         Ketelitian alat +/- 5 Gal.

·         Waktu integrasi ke 10 μGal yaitu 5 menit.

·         Penggunaan alat bisa di luar ruangan ataupun di dalam ruangan (di lingkungan agak ekstrim).

·         Akuisisi selama 30 menit termasuk penyetelan, pengerjaan dan waktu keseluruhan.

Kalibrasi alat yaitu bacaan diambil untuk beberapa set kisaran skrup penyelarasann supaya konstanta kalibrasi dapat direvisi untuk keseluruhan kisaran alat ukur tersebut. Untuk beberapa hal yang khas yaitu spring kedua juga dikalibrasi sehingga konstanta keseluruhan bacaan serupa dengan konstanta bacaan dialat.

Alat ini diaplikasikan untuk digunakan dalam pengukuran di atas permukaan bumi. Bisa disesuaikan untuk pengukuran di dasar lautan serta dilengkapi dengan alat kawalan jauh dan alat pencatit.

Rujukan :

Ø  Monograf Geodesi II.

Ø  www.lacosteromberg.com

Ø  Worden Gravity Meter.htm

Ø  Gravity Items Main.htm

Ø  Gravimeter Wikipedia.htm

Metode Gravity "Gaya Berat"

Metode gaya berat atau yang lebih dikenal dengan metode gravity adalah merupakan salah satu dari sekian banyak metode-metode geofisika yang ada. Metode ini dikenal juga sebagai metode potensial, dimana didalam metode potensial juga terdapat satu metode lagi selain metode gaya berat yaitu metode magnetik. Metode ini termasuk kedalam metode pasif yang memanfaatkan sumber yang alami dan sesuai dengan Hukum Newton yang berkaitan dengan medan gravitasi bumi. Metode pasif yaitu metode yang dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya medan gravitasi bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi dan lain sebagainya.

Hukum Newton yang berkaitan dengan gravitasi bumi.

Metode ini umumnya dilakukan dalam eksplorasi minyak bumi (menemukan oil trap) dan eksplorasi mineral serta bisa juga diaplikasikan dalam bidang lingkungan, keteknikan dan lain sebagainya. Alat yang digunakan dalam pengukuran metode ini dikenal dengan sebutan gravity meter dan semakin baik jika ketelitiannya semakin baik.

Metode ini merupakan metode yang tidak merusak dan parameter yang diukur itu adalah densitas batuan. Metode ini menyelidiki keadaan bawah permukaan bumi dengan mengukur variasi dari perbedaan medan gravitasi bumi di lokasi yang lebih spesifik walaupun pada umumnya metode ini mengukur secara regional atau daerah yang luas. Metode ini biasanya dikenal didalam dunia eksplorasi sebagai metode pendahuluan. Metode ini sangat sensitif terhadap perubahan vertikal yang menyebabkan penggunaannya dapat untuk mempelajari bedrock, struktur geologi, kontak intrusi dan lain sebagainya. Didalam eksplorasi biasanya dilakukan dalam bentuk lintasan penampang (kisi).