EKSPLORASI BATUBARA DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOFISIKA

EKSPLORASI BATUBARA DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOFISIKA

Eksplorasi adalah penyelidikan geologi yang dilakukan untuk mengidentifikasi, menentukan lokasi, ukuran, bentuk, letak, sebaran, kuantitas, dan kualitas suatu endapan bahan galian untuk kemudian dapat dilakukan analisis/kajian kemungkinan dilakukannya penambangan. Tujuan utama dari kegiatan eksplorasi geofisika adalah untuk membuat model bawah permukaan bumi dengan mengandalkan data lapangan yang diukur bisa pada permukaan bumi atau di bawah permukaan bumi atau bisa juga di atas permukaan bumi dari ketinggian tertentu. Untuk mencapai tujuan ini, idealnya kegiatan survey atau pengukuran harus dilakukan secara terus-menerus, berkelanjutan, dan terintegrasi menggunakan sejumlah ragam metode geofisika.Seringkali -bahkan hampir pasti- terjadi beberapa kendala akan muncul dan tak bisa dihindari, Seperti kehadiran noise pada data yang diukur. Ada juga kendala ketidaklengkapan data atau malah kurang alias tidak cukup.

Namun demikian, dengan analisis data yang paling mungkin, kita berupaya memperoleh informasi yang relatif valid berdasarkan keterbatasan data yang kita miliki. Dalam melakukan analisis, sejumlah informasi mengenai kegiatan akuisisi data juga diperlukan, antara lain: berapakah nilai sampling rate yang optimal? Berapa jumlah data yang diperlukan? Berapa tingkat akurasi yang diinginkan? Selanjutnya -masih bagian dari prosesanalisis- model matematika yang cocok mesti ditentukan yang mana akan berperan ketika menghubungkan antara data lapangan dan distribusi parameter fisis yang hendak dicari.

Setelah proses analisis dilalui, langkah berikutnya adalah membuat model bawah permukaan yang nantinya akan menjadi modal dasar interpretasi. Ujung dari rangkaian proses ini adalah penentuan lokasi pemboran untuk mengangkat sumber daya alam bahan tambang/mineral dan oil-gas ke permukaan. Kesalahan penentuan lokasi berdampak langsung pada kerugian meteril yang besar dan waktu yang terbuang percuma. Dari sini terlihat betapa pentingnya proses analisis apalagi bila segala keputusan diambil berdasarkan data eksperimen.

Prinsip-prinsip (konsep) dasar eksplorasi tersebut antara lain :

·         Target eksplorasi

· Jenis bahan galian (spesifikasi kualitas) dan

· Pencarian model-model geologi yang sesuai

·         2. Pemodelan eksplorasi

· Menggunakan model geologi regional untuk pemilihan daerah target eksplorasi,

· Menentukan model geologi lokal berdasarkan keadaan lapangan, dan mendiskripsikan petunjuk-petunjuk geologi yang akan dimanfaatkan, serta

· Penentuan metode-metode eksplorasi yang akan dilaksanakan sesuai dengan petunjuk geologi yang diperoleh.

Selain itu, perencanaan program eksplorasi tersebut harus memenuhi kaidah-kaidah dasar ekonomis dan perancangan (desain) yaitu :

·         Efektif ; penggunaan alat, individu, dan metode harus sesuai dengan keadaan geologi endapan yang dicari.

·         Efisien ; dengan menggunakan prinsip dasar ekonomi, yaitu dengan biaya serendah-rendahnya untuk memperoleh hasil yang sebesar-besarnya.

·         Cost-beneficial ; hasil yang diperoleh dapat dianggunkan (bankable). Model geologi regional dapat dipelajari melalui salah satu konsep genesa bahan galian yaitu Mendala Metalogenik, yaitu yang berkenaan dengan batuan sumber atau asosiasi batuan, proses-proses geologi (tektonik, sedimentasi), serta waktu terbentuknya suatu endapan bahan galian.

Beberapa contoh kegiatan perencanaan eksplorasi :

Ø  Rencana pemetaan, mencakup ;

· Perencanaan lintasan,

· Perencanaan tenaga pendukung, yang didasarkan pada keadaan geologi regional.

Ø  Rencana survei geofisika dan geokimia, mencakup ;

· Perencanaan lintasan,

· Perencanaan jarak/interval pengambilan data (sampling/record data), yang didasarkan pada keadaan umum model badan bijih.

Ø  Perencanaan sampling melalui pembuatan paritan uji, sumuran uji, pemboran eksplorasi, yang mencakup : Jumlah paritan uji, sumuran uji, titik pemboran eksplorasi, Interval/spasi antar paritan (lokasi), Kedalaman/panjang sumuran/paritan, kedalaman lubang bor, Keamanan (kerja dan lingkungan), Interval/metode sampling, dan Tenaga kerja yang didasarkan pada proyeksi/interpretasi dari penyebaran singkapan endapan di permukaan.

Ø  Perencanaan pemboran inti, meliputi :

· Target tubuh bijih yang akan ditembus,

· Lokasi (berpengaruh pada kesampaian ke titik bor dan pemindahan (moving) alat),

· Kondisi lokasi (berpengaruh pada sumber air, keamanan),

· Kedalaman masing-masing lubang,

· Jenis alat yang akan digunakan, termasuk spesifikasi,

· Jumlah tenaga kerja,

· Alat transportasi, dan

· Jumlah (panjang) core box.

Sedapat mungkin, pada masing-masing perencanaan tersebut telah mengikutkan jumlah/besar anggaran yang dibutuhkan. Selain itu, prinsip dasar dalam penentuan jarak sedapat mungkin telah memenuhi beberapa faktor lain, seperti :

1. Grid density (interval/jarak) antar titik observasi. Semakin detail pekerjaan maka grid density semakin kecil (interval/jarak) semakin rapat.

2. Persyaratan pengelompokan hasil perhitungan cadangan/endapan. Contoh pada batubara ; syarat jarak untuk klasifikasi terukur (measured) £ 400 m antar titik observasi.

Setiap tahapan/proses eksplorasi harus dapat memenuhi strategi pengelolaan suatu proyek/pekerjaan eksplorasi, antara lain :

1. Memperkecil resiko kerugian,

2. Memungkinkan penghentian kegiatan sebelum meningkat pada tahapan selanjutnya jika dinilai hasil yang diperoleh tidak menguntungkan

3. Setiap tahapan dapat melokalisir (menambah/mengurangi) daerah target sehingga probabilitas memperoleh keuntungan lebih besar, dan

4. Memungkinkan penganggaran biaya eksplorasi per setiap tahapan untuk membantu dalam pengambilan keputusan.

Metoda geofisika merupakan salah satu metoda yang umum digunakan dalam eksplorasi endapan bahan galian. Metoda ini tergolong kepada metoda tidak langsung, dan sering digunakan pada tahapan eksplorasi pendahuluan (reconnaissance), mendahului kegiatan-kegiatan eksplorasi intensif lainnya. Adapun tahapan-tahapan pekerjaan yang umum digunakan dalam metoda geofisika adalah :

1. Survei pendahuluan (penentuan lintasan)

2. Pemancangan (penandataan titik-titik ukur) dalam areal target

3. Pengukuran lapangan

4. Pembuatan peta-peta geofisika

5. Penarikan garis-garis isoanomali

6. Penggambaran profile

7. Interpretasi anomaly

Metode-metode dalam geofisika adalah sebagai berikut :

A.    Metoda Gaya Berat

Secara umum metoda gaya berat merupakan metoda geofisika yang mengukur variasi gaya berat (gravitational) di bumi. Metoda ini jarang digunakan pada tahapan lanjut eksplorasi bijih, namun cukup baik digunakan untuk mendefinisikan daerah target spesifik untuk selanjutnya disurvei dengan metoda-metoda geofisika lain yang lebih detil.

Adanya variasi medan gravitasi bumi ditimbulkan oleh adanya perbedaan rapat massa (density)  antar batuan. Adanya suatu sumber yang berupa suatu massa (masif, lensa, atau bongkah besar) di bawah permukaan akan menyebabkan terjadinya gangguan medan gaya berat (relatif). Adanya gangguan ini disebut sebagai anomali gaya berat. Karena perbedaan medan gayaberat ini relatif kecil maka diperlukan alat ukur yang mempunyai ketelitian yang cukup tinggi. Alat ukur yang sering digunakan adalah Gravimeter. Alat pengukur gayaberat di darat telah mencapai ketelitian sebesar ±0.01 mGal dan di laut sebesar ±1 mGal.

Beberapa endapan seperti zinc, bauksit, atau barit sangat sulit dideteksi melalui metoda magnetik maupun elektrik, namun dapat dideteksi dengan metoda gaya berat (gravity), tapi hanya untuk mengetahui profil batuan sampingnya (tidak dapat langsung mendeteksi bijihnya) melalui anomali densiti.

1.      Prosedur Lapangan

Targetan observasi harus mempunyai kontras densiti yang jelas (significant) agar dapat dideteksi oleh gravimetri. Grid (lintasan) yang umum digunakan cukup lebar yaitu antara 200 m s/d 1 km (500 ft s/d 1 mil). Setiap titik pengamatan diusahakan bebas dari angin, pohon-pohon, pengaruh (getaran) tanah, dll. Elevasi setiap titik observasi harus diketahui dengan akurat karena akan diperhitungkan dalam pengkoreksian hasil pembacaan alat. Begitu juga dengan waktu setiap pengukuran.

2.      Koreksi Hasil Observasi

Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa, harga pengukuran gayaberat   di permukaan bumi dipengaruhi oleh 5 faktor. Sedangkan dalam melakukan   survei gayaberat diharapkan satu faktor saja yaitu variasi densitas bawah     permukaan, sehingga pengaruh 4 faktor lainnya (lintang, ketinggian,     topografi, pasang surut) harus direduksi atau dihilangkan dari harga     pembacaan alat.

a. Koreksi lintang (latitude)

Koreksi terhadap titik pengukuran terhadap kutub bumi.

b. Koreksi elevasi (Free-Air Correction)

Koreksi ini merupakan koreksi terhadap pengaruh ketinggian pengukuran terhadap medan gravitasi bumi.

c. Koreksi Bouguer (Bougeur correction)

Koreksi massa lapisan yang diasumsikan berada diantara titik amat  dengan bidang referensi

d. Koreksi topografi (Terrain correction)

Koreksi topografi, Tc, adalah koreksi pengaruh topografi terhadap  gayaberat  pada titik amat, akibat perbedaan ketinggian antara titik  observasi dengan base.

Anomali Bouguer merupakan anomali yang dicari dengan cara mereduksi hasil pengukuran         lapangan dengan koreksi-koreksi seperti yang telah diuraikan di atas.

B.     Metoda Magnetik

Beberapa tipe bijih seperti magnetit, ilmenit, dan phirotit yang dibawa oleh bijih sulfida menghasilkan distorsi dalam magnet kerak bumi, dan dapat digunakan untuk melokalisir sebaran bijih. Disamping aplikasi landsung tersebut, metoda magnetik dapat juga digunakan untuk survei prospeksi untuk mendeteksi formasi-formasi pembawa bijih dan gejala-gejala geologi lainnya (seperti sesar, kontak intrusi, dll). Penggunaan metoda magnetik didalam prospek geofisika adalah berdasarkan atas adanya anomali medan magnet bumi akibat sifat kemagnetan batuan yang berbeda satu terhadap lainnya. Alat untuk mengukur perbedaan kemagnetan tersebut adalah magnetometer.

B.1Sifat Umum Kemagnetan Batuan

Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak didalam inti bumi, namun tidak berimpit dengan pusat bumi. Medan magnet ini dinyatakan dalam besar dan arah (vektor) dimana arahnya dinyatakan dalam deklinasi (penyimpangan terhadap arah utara-selatan geografis) dan inklinasi (penyimpangan terhadap arah horizontal).

Kuat medan magnet yang terukur dipermukaan sebagian besar berasal dari dalam bumi (internal field) mencapai lebih dari 90%, sedangkan sisanya adalah medan magnet dari kerak bumi, yang merupakan target didalam eksplorasi geofisika, dan medan dari luar bumi (external field). Karena medan magnet dari dalam bumi merupakan bagian yang terbesar, maka medan ini sering juga disebut sebagai medan utama yang dihasilkan oleh adanya aktivitas di dalam inti bumi bagian luar (salah satu konsep adanya medan utama ini adalah dari teori dinamo).

B.2Kerentanan (susceptibilities) Batuan

Kerentanan magnetik merupakan parameter yang menyebabkan timbulnya anomali magnetik dan karena sifatnya yang khas untuk setiap jenis mineral, khususnya logam, maka parameter ini merupakan salah satu subjek didalam prospek geofisika.

Telah diketahui bahwa adanya medan magnet bumi menyebabkan terjadinya induksi magnetik yang besarnya adalah penjumlahan dari medan magnet bumi dan magnet batuan dengan kerentanan magnetik yang cukup tinggi. Besaran ini adalah total medan magnet yang terukur oleh magnetometer apabila remanan magnetiknya dapat diabaikan.

B.3Penyajian Data Lapangan

Hasil pengukuran oleh magnetometer umumnya disajikan dalam bentuk Peta Anomali Magnetik dengan kontur yang mencerminkan harga anomali yan sama. Dari peta ini, untuk kepentingan eksplorasi masih memerlukan proses lebih lanjut untuk memperoleh daerah targetan atau daerah prospek.

B.4 Interpretasi

C.     Metoda Potensial Diri (Self Potential)

Metoda potensial diri pada dasarnya merupakan metoda yang menggunakan sifat  tegangan alami suatu massa (endapan) di alam. Hanya saja perlu diingat bahwa anomali yang diberikan oleh metoda potensial diri ini tidak dapat langsung dapat dikatakan sebagai badan bijih tanpa ada pemastian dari metoda lain atau pemastian dari kegiatan geologi lapangan.

Karena pengukuran dalam metoda potensial diri diperoleh langsung dari hubungan elektrik dengan bawah permukaan, maka metoda ini tidak baik digunakan pada lapisan-lapisan yang mempunyai sifat pengantar listrik yang tidak baik (isolator), seperti batuan kristalin yang kering.

Potensial diri yang ada di alam dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :

· The small background potenstials, yang mempunyai interval (fraksi) sampai dengan puluhan mV. Potensial alami ini juga dapat bernilai minus.

· Potensial mineralisasi, yang mempunyai orde dari ratusan mV sampai dengan ribuan mV.

Ada dua alternatif dalam melakukan pengukuran metoda potensial diri ini :

· Cara yang pertama, salah satu elektroda tetap, sedangkan yang satu lagi bergerak pada lintasannya.

· Cara yang kedua, kedua elektroda bergerak bersamaan secara simultan, katakanlah dengan interval 50 m.

D.    Metoda Tahanan Jenis (Resistivity)

Metoda geolistrik adalah salah satu metoda geofisika untuk menyelidiki kondisi bawah permukaan, yaitu dengan mempelajari sifat aliran listrik pada batuan di bawah permukaan bumi. Penyelidikan ini meliputi pendeteksian besarnya medan potensial, medan elektromagnetik dan arus listrik yang mengalir di dalam bumi baik secara alamiah (metoda pasif) maupun akibat injeksi arus ke dalam bumi (metoda aktif) dari permukaan.Dengan metoda elektrik (salah satunya tahanan jenis) mempunyai prinsip dasar mengirimkan arus ke bawah permukaan, dan mengukur kembali potensial yang diterima di permukaan. Hanya saja perlu diingat bahwa untuk daerah dengan formasi yang bersifat isolator metoda elektrik ini tidak efektif.

·         Faktor Geometri

Dalam melakukan eksplorasi tahanan jenis (resistivitas) diperlukan pengetahuan secara perbandingan posisi titik pengamatan terhadap sumber arus. Perbedaan letak titik tersebut akan mempengaruhi besar medan listrik yang akan diukur. Besaran koreksi terhadap perbedaan letak titik pengamatan tersebut dinamakan faktor geometri. Faktor geometri diturunkan dari beda potensial yang terjadi antara elektroda potensial MN yang diakibatkan oleh injeksi arus pada elektroda arus AB

·         Konfigurasi Susunan Alat

Untuk mempermudah pekerjaan dan perhitungan interpretasi, penempatan elektroda diatur menurut aturan tertentu. Beberapa aturan tersebut antara lain :

E.     Metoda Wenner

Keuntungan dan keterbatasan metoda Wenner :

o Sangat sensitif terhadap perubahan lateral setempat (gawir/lensa setempat)

o Karena bidang equipotensial untuk benda homogen berupa bola, data lebih mudah diproses atau dimengerti

o Jarak elektroda arus dengan potensial relatif lebih pendek dari  sehingga daya tembus alat sama lebih besar

o Memerlukan tenaga/buruh lebih banyak.

· Metoda Schlumberger

Keuntungan dan keterbatasan metoda Schlumberger :

o Tidak terlalu sensitif terhadap adanya perubahan lateral setempat, sehingga metoda ini dianjurkan untuk penyelidikan dalam