Jurnal Geocelebes Vol. 3 No. 2, Oktober 2019, 59 – 65

## PEMODELAN GEOLOGI BAWAH PERMUKAAN BANTAR KARET, JAWA BARAT MENGGUNAKAN METODE GRAVITASI
Jamaluddin 1* , Maria 2 , Hamriani Ryka 1 , Rohima Sera Afifah 1
1 Program Studi Teknik Geologi, STT-Migas Balikpapan, Indonesia.
2 Departemen Geofisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, Indonesia
*Penulis koresponden. Alamat email: jamaluddin@sttmigas.ac.id

## Abstrak
Metode  gravitasi  merupakan  salah  satu  metode  geofisika  yang  sering  digunakan  untuk  mendapatkan informasi  tentang  gambaran  bawah  permukaan  melalui  perbedaan  rapat  massa  antar  batuan  di sekitarnya. Data anomali gravitasi yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data primer yang sudah  dilakukan  pengolahan  data.  Pengolahan  data  dilakukan  dengan  mereduksi  data  gravitasi pengamatan  sampai  diperoleh  nilai  anomali  Bouguer  lengkap.  Hasil  interpretasi  anomali  medan gravitasi  menunjukkan  bahwa  jenis  batuan  yang  ada  di  bawah  permukaan  daerah  penelitian  adalah peridotit, riolit, dan basalt. Batuan dengan densitas tertinggi yaitu peridotit dengan nilai densitas 3.341 gr/cm 3 . Hal tersebut dikarenakan adanya proses intrusi yang membentuk batuan beku jenis peridotit dan dua sesar karena terdapat dua batas zona yang memiliki perbedaan densitas yang sangat signifikan.
Kata kunci : anomali; bawah permukaan; metode gravitasi; rapat massa .

## Abstract
Gravity method is one of the geophysical methods that is often used to obtain information about the subsurface through differences density of the rocks around it. Gravity anomaly data used in this study is  primary  data  that  has  been  processed  data.  Data  processing  is  obtained  by  reducing  gravity observation data until complete Bouguer anomaly values. The results of the interpretation of the gravity anomaly show that the types of rocks in subsurface of the study area are peridotite, rhyolite and basalt. The rock with the highest density is peridotite with a density value of 3.341 gr/cm 3 . This is due to the intrusion process to forming peridotite and there are two zones boundaries which have very significant density differences.
Keywords : anomaly; subsurface; gravity method; density .

## Pendahuluan
Struktur  bumi  paling  luar  tersusun  dari lapisan  kerak  benua  dan  kerak  samudera. Kedua lapisan tersebut memiliki perbedaan densitas (kerapatan) yang dapat mempengaruhi  medan  gravitasi  bumi. Salah  satu  metode  geofisika  yang  dapat digunakan  untuk  mengidentifikasi  lapisan
bawah permukaan berdasarkan variasi rapat massa batuan pada suatu daerah penelitian adalah  dengan  menggunakan  metode gravitasi.
Metode gravitasi  merupakan  metode ekplorasi  geofisika  dengan  cara  mengukur percepatan  gravitasi  di  bawah  permukaan bumi  yang  diakibatkan  karena  adanya
perbedaan densitas batuan dari suatu daerah (Blakely, 1996). Metoda ini cukup baik digunakan  untuk  mendefinisikan  daerah target  spesifik  untuk  selanjutnya  disurvei dengan  metode  geofisika  lain  yang  lebih detil.  Adanya  suatu  sumber  yang  berupa suatu  massa  (masif,  lensa,  atau  bongkah besar) di bawah permukaan akan menyebabkan  terjadinya  gangguan  medan gayaberat  (relatif).  Gangguan  ini  disebut sebagai anomali gayaberat. Karena perbedaan medan gayaberat ini relatif kecil maka diperlukan alat ukur yang mempunyai ketelitian  yang  cukup  tinggi  sehingga variasi  medan  gayaberat  di  permukaan bumi dapat diukur dari suatu titik observasi terhadap  titik  observasi  lainnya.  Pada penelitian  ini  dilakukan  interpretasi  dan pemodelan untuk mengetahui  variasi rapat massa  bawah  permukaan  pada  daerah Bantar Karet, Jawa Barat.

## Prinsip Dasar Metode Gayaberat
Prinsip  dasar  dari  metode  gayaberat/ gravitasi  ini  adalah  menggunakan  hukum gravitasi  newton  yang  menyatakan  bahwa gaya tarik menarik dua titik yang memiliki massa m 1 dan m 2 yang terpisah pada jarak r maka  dapat  ditulis  persamaan  tersebut (Serway dan Jewet, 2009):
𝐹⃗ = 𝛾 𝑚 1 𝑚 2 𝑟 2 𝑟̂ (1)
F adalah gaya yang ditimbulkan antara dua partikel yang bermassa m 1 dan m 2 , r adalah jarak  antar  dua  partikel,  r ̂  adalah  vektor satuan  dari  m 1 dan  m 2 ,  dan  γ  adalah konstanta gravitasi universal (6.6732 x 10- 11N m 2 /kg 2 ).
Percepatan benda m 2 yang disebabkan oleh hadirnya benda m 1 dapat ditentukan dengan membagi F dengan m 2 . Secara khusus, bila m 1 adalah  massa  dari  bumi  (Me)  maka percepatan  dari  suatu  massa  m2  di permukaan bumi adalah (Lowrie, 2007):
g = 𝐹 𝑚 2 = 𝛾 𝑀 𝑒 𝑅 𝑒 2 (2)
Re: jari – jari bumi.
Dalam survey gayaberat diharapkan hanya variasi  densitas  bawah  permukaan  saja, sehingga  faktor  –  faktor  lain  harus dikoreksi, antara lain:
1. Koreksi Pasang Surut (Tide

## Correction)
Koreksi  pasang  surut  disebabkan  karena adanya pengaruh dari pasang surut. Koreksi tersebut  dilakukan  untuk  menghilangkan efek  gravitasi  benda-benda  di  luar  bumi seperti  matahari  dan  bulan.  Besarnya perubahan  yang  disebabkan  ini  bervariasi terhadap  lintang,  waktu  bulanan,  waktu tahunan (Untung, 2001).

## 2. Koreksi Apungan (Drift Correction)
Koreksi  apungan  terjadi  karena  adanya perbedaan pembacaan percepatan gravitasi pada  stasiun  yang  sama  akan  tetapi  waktu yang  berbeda.  Untuk  menghilangkan  efek ini,  akusisi  data  didesain  dalam  suatu rangkaian tertutup, sehingga besar penyimpangan tersebut dapat diketahui dan diasumsikan  linier  pada  selang  waktu tertentu  (t)  (Reynolds,  1997).  Persamaan untuk  koreksi  apungan  dapat  dilihat  pada persamaan berikut ini (Reynolds, 1997):
𝑑𝑟𝑖𝑓𝑡 = (g 𝑛 −g 0 ) (𝑡 𝑛 −𝑡 0 ) (𝑡 𝑛 − 𝑡 0 ) (3)
t n adalah  waktu  ke-n;  t 0 waktu  pada pembacaan pertama; g 𝑛 adalah hasil bacaan percepatan gravitasi ke-n; g 0 adalah  hasil bacaan percepatan gravitasi yang pertama.
3. Koreksi Lintang (Latitude Correction)
Spheroid referensi  (g lintang )  diberikan  oleh persamaan GRS67 (Telford et al., 1990):
g lintang = 978031.846(1+0.005278895 sin 2 Φ+
0.000023462 sin 4 Φ) (4)
URL address: http://journal.unhas.ac.id/index.php/geocelebes DOI: 10.20956/geocelebes.v3i2.6689
Keterangan; Φ : sudut lintang g lintang : gaya berat normal pada lintang Φ (mGal)
4. Koreksi Udara Bebas (Free Air

## Correction)
Koreksi  udara  bebas  merupakan  koreksi yang  dilakukan  karena  adanya  pengaruh ketinggian terhadap medan gravitasi bumi, Besarnya faktor koreksi (Free Air Correction/  FAC) untuk  daerah  ekuator hingga lintang 45 o atau -45 o adalah –0,3085 mGal/m.  Sehinga  besarnya  anomali  pada posisi  tersebut  menjadi  FAA (Free  Air Anomaly) (Reynolds, 1997), yaitu :
FAA (R+h) = g obs – g(R) + 0.3085h (5)
Dengan: FAA  : Free Air Correction g obs : percepatan gravitasi observasi
h
: Ketinggian yang telah dikoreksi
g(R) : Nilai  percepatan  gravitasi  yang telah dikoreksi lintang.
5. Koreksi Bouguer (Bouguer Correction /BC)
Koreksi Bouguer dilakukan dengan menggunakan  pendekatan  benda  berupa slab tak berhingga yang besarnya diberikan oleh persamaan (Kearey et al., 2002):
BC = 2𝜋𝐺𝜌ℎ (6)
6. Koreksi Topografi (Terrain Correction)
Koreksi tersebut dikarenakan adanya akibat dari  pendekatan  Bouguer.  Hal  ini  yang bersifat  mengurangi  dalam  SBA (Simple Bouguer Anomaly) , sehingga dalam penerapan  koreksi  medan,  efek  gravitasi blok-blok  topografi  yang  tidak  rata  harus ditambahkan  terhadap  SBA.  Dengan demikian  anomali  gaya  berat  menjadi (Blakely, 1996):
CBA= g obs – gϕ + 0,3085h – BC + TC (7)
dengan  CBA  adalah Complete  Bouguer Anomaly dan TC adalah Terrain
Correction. Untuk  menghitung Terrain Correction (TC) dapat digunakan persamaan (Reynolds, 1997):
𝑇𝐶 = 0,04191 𝜌 𝑛 (𝑟 2 − 𝑟 1 + √𝑟 1 2 + 𝑧 2 − √𝑟 2 2 + 𝑧 2 ) (8)

## Metode Penelitian
Data  yang  diperoleh  dalam  akuisisi  (data mentah)  diteruskan  ke processing data kemudian  diolah  dengan  menggunakan beberapa software yaitu  Microsoft  Excel untuk mendapatkan nilai CBA lalu dengan menggunakan  program  Surfer  10  dibuat peta  CBA (Complete  Bouguer  Anomaly) untuk  membuat  peta anomali  regional  dan residual.  Selanjutnya  dilakukan Moving Average untuk  mengetahui  nilai  densitas dari suatu daerah tersebut.

## Hasil dan Pembahasan
Variasi  densitas  bawah  permukaan  relatif kecil  sehingga  diperlukan  alat  dengan ketelitian  yang  cukup  tinggi  sehingga dalam  proses  akuisisi  datanya  digunakan Gravimeter. Jenis gravimeter yang digunakan  untuk  pengambilan  data  di lapangan adalah Gravimeter Autograv CG-
5 . Gravimeter jenis ini tidak menggunakan skala analog tetapi sudah dilengkapi dengan koreksi  percepatan  gravitasi  observasi absolut dan sehingga nilai yang dihasilkan tidak berupa alloid.
Nilai  percepatan  gravitasi  di  setiap  tempat di  permukaan  bumi  dipengaruhi  oleh banyak  faktor,  antara  lain  gaya  tarik menarik benda-benda angkasa, ketinggian, topografi  di  sekitar  titik  pengukuran  dan lintang.  Oleh  sebab  itu,  nilai  bacaan  pada alat berupa nilai percepatan gravitasi relatif sehingga untuk mendapatkan nilai percepatan  gravitasi  yang  sebenarnya dilakukan koreksi-koreksi. Koreksi-koreksi
Jamaluddin dkk./ Jurnal Geocelebes Vol. 3 No. 2, Oktober 2019, 59 – 65
tersebut  antara  lain  Koreksi  Pasang  Surut, Koreksi  Drift,  Koreksi  Lintang,  Koreksi Udara  Bebas,  dan  Koreksi  Bouguer. Koreksi  Pasang  Surut  dilakukan  akibat adanya  pengaruh  gaya  tarik  benda-benda lain, misalnya bulan dan matahari dan juga karena  adanya  rotasi  bumi.  Setelah  data tersebut  dikoreksi  maka  didapatkan  nilai
Complete  Bouguer  anomaly (CBA).  Nilai CBA  merupakan  akumulasi  percepatan gravitasi  dari  titik  observasi  sampai kedalaman  yang  tidak  diketahui  (relatif pada basement ).  Berdasarkan  nilai  CBA tersebut maka dihasilkan peta CBA, seperti pada  Gambar  1,  dengan  menggunakan software Surfer .
Gambar 1. Peta anomali Bouguer lengkap.
Metode  gravitasi  dalam  hal  ini  digunakan untuk keperluan mengetahui kondisi bawah permukaan  berdasarkan  sebaran  nilai variasi rapat massa sehingga yang dimodelkan  adalah  peta  anomali  residual. Anomali residual cukup dangkal dibandingkan  dengan  anomali  regional sebab  anomali  residual  berkaitan  dengan frekuensi  tinggi  sehingga  yang  dihasilkan
adalah  peta  anomali  yang  dekat  dengan permukaan (source) .  Sebaliknya,  anomali regional berkaitan dengan frekuensi rendah sehingga  memiliki  kedalaman  yang  lebih dalam dibanding residual. Hal ini disebabkan oleh adanya atenuasi gelombang  dimana  frekuensi  akan  terus melemah  seiring  pertambahan  jarak  dan waktu (Gambar 2).
Gambar 2. Peta Anomali Regional.
Untuk mendapatkan anomali residual perlu dilakukan  pemisahan (filtering) CBA menjadi  anomali  regional  dan  anomali
residual.  Banyak  metode filtering yang dapat digunakan untuk memisakan anomali tersebut.  Salah  satunya  yaitu Moving
Average dan Second  Vertical  Derrivative (SVD) .  Namun,  pada  kasus  ini  metode filtering yang  digunakan  adalah  metode Moving  Average .  Sebelum  dilakukan pemisahan,  peta  CBA  perlu  dianalisis spektral.  Analisis  spektral  bertujuan  untuk estimasi  kedalaman  dan  menentukan jumlah  maksimal window yang  akan digunakan pada proses filterasi (pemisahan).  Peta  CBA  yang  telah  diiris berisi spasi dan nilai CBA. Karena analisis spektral  memanfaatkan  analisis  fourier maka  pertambahan  spasi  yang  digunakan tetap. Sehingga dibutuhkan spasi baru dan CBA baru yang bergantung pada nilai spasi dan CBA  yang didapatkan dari hasil slice .
Spasi  baru  dan  CBA  baru  tersebut  diolah dengan NUMERI.EXE. Software ini menggunakan prinsip Tranformasi Fourier. Sehingga  data  yang  sebelumnya  dalam domain  waktu  dapat  ditransfomasi  dalam domain  frekuensi.  Hasil  yang  didapatkan berupa  nilai  real  dan  imajiner  serta frekuensi.  Nilai  tersebut  digunakan  untuk mendapatkan nilai amplitudo (A), bilangan gelombang  (k),  dan  logaritma  natural amplitudo (ln A).  Korelasi antara k dan ln A menghasilkan grafik yang memperlihatkan  nilai  gradien  dan  nilai konstanta  untuk  regional  dan  residual. Sehingga  dapat  dihitung  nilai cut  off dan window (Gambar 3).
Gambar 3. Korelasi antara k dan ln A
Window yang  dihasilkan  merupakan  nilai maksimal yang akan digunakan pada proses filterasi
Moving Average . Perlu diperhatikan  bahwa  semakin  kecil  nilai window maka  akan  semakin  mirip  dengan data  asli.  Begitupun  sebaliknya,  semakin besar  nilai  window  maka  akan  semakin banyak  data  yang  tersamarkan.  Metode Moving  Average merupakan  metode low pass  filter ,  yaitu  mampu  meloloskan frekuensi  rendah  dan  memfilter  frekuensi tinggi.  Sehingga  peta  yang  dihasilkan berupa peta anomali regional. Karena yang dimodelkan  adalah  peta  residual  maka
dilakukan  pengurangan  peta  CBA  dengan peta  anomali  regional  untuk  memperoleh peta  anomali  residual.  Peta  anomali residual  tersebut  dapat  dijadikan  sebagai analisis  awal  terhadap  adanya  sesar  atau intrusi.  Pada  peta  tersebut  diperlihatkan daerah  yang  memiliki  nilai  percepatan gravitasi  yang  tinggi  dan  daerah  yang memiliki percepatan gravitasi yang rendah. Secara  teori,  sesar  kemungkinan  terdapat pada batas zona dengan nilai densitas tinggi dan  dengan  nilai  densitas  rendah  (Gambar 4).

## Regional
Residual
Gambar 4. Peta Anomali Residual
Untuk lebih mendetailkan analisis mengenai  sesar  tersebut,  peta  anomali residual  tersebut  kemudian  diiris  dan dimodelkan pada software Grav2dc. Hal ini bertujuan  untuk  mengetahui  model  variasi densitas  batuan  yang  ada  di  bawah permukaan  sepanjang  daerah  yang  telah diiris. Nilai yang terdapat pada body dalam model  Grav2dc  bukanlah  nilai  densitas melainkan  nilai  kontras  densitas.  Nilai
densitas  batuan  tersebut  diperoleh  dengan mengurangkan  densitas  batuan  dominan dengan  nilai  kontras  densitas  pada body dalam  model  tersebut.  Untuk  model lintasan panjang sumbu x yaitu ±800 meter dengan kedalaman 200 meter.
Gambar 5. Model penampang bawah permukaan.
Berdasarkan hasil proses matching didapatkan kontras densitas yang ditunjukkan  pada  Gambar  5.  Selanjutnya nilai  kontras  densitas  tersebut  kemudian dikurangkan  dengan  nilai  densitas  andesit sebesar  2,67  gr/cm 3 sehingga  didapatkan
variasi nilai rapat massa batuan pada daerah tersebut (Tabel 1).
Berdasarkan pemodelan bawah permukaan daerah  penelitian,  batuan  yang  dominan menjadi  sumber  anomali  adalah  peridotit, riolit, dan basalt (Telford et al., 1990). Hal
tersebut terjadi karena adanya proses intrusi sehingga  membentuk  batuan  beku  jenis peridotit  dan  terdapat  dua  sesar  karena terdapat  dua  batas  zona  yang  memiliki perbedaan  densitas  yang  sangat  signifikan (Gambar  5).  Satuan  litologi  daerah penelitian  terdiri  atas  satuan  tuf  laminasi, satuan breksi vulkanik, satuan lava andesit, satuan  tuf  lapilli,  satuan  tuf  dan  satuan intrusi dasit (Febriyana dkk., 2014).
Tabel 1 . Nilai kontras densitas dan densitas hasil pengukuran.
Kontras densitas
(gr/cm 3 ) Densitas hasil pengolahan (gr/cm 3 ) Jenis batuan (Telford et al., 1990) 0,4574 2,2126 Clay -0,378 3,048 Basalt 0,2686 2,4014 Riolit -0,671 3,341 peridotit -0,3 2,97 peridotit 0,6451 2,0249 Sand -0,16 2,83 Basalt -0,639 3,309 peridotit 0,7873 1,8827 Sand

## Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  tersebut  dapat disimpulkan bahwa Nilai Complete Bouguer  Anomaly (CBA)  daerah  Bantar Karet, Jawa Barat berkisar antara 57,5 - 66 mGal. Anomali  rendah  terletak  di  bagian timur, timurlaut  dan  utara.  Anomali  tinggi terletak  di  bagian  baratdaya  dan  tenggara. Nilai  anomali  rendah  berasosiasi  dengan nilai kontras rapat massa batuan yang kecil sedangkan  nilai  anomali  tinggi  berasosiasi dengan  nilai  kontras  rapat  massa  batuan yang  tinggi.  Perubahan  nilai  anomali rendah  ke  tinggi  yang  sangat  signifikan terlihat  di  bagian  timur.  Perubahan  ini disebabkan  oleh  perubahan  nilai  kontras rapat  massa  batuan  yang  terjadi  akibat tebalnya sedimentasi.
Berdasarkan interpretasi kuantitatif, diperoleh  variasi  nilai  rapat  massa  batuan yang  mengindikasikan  daerah  tersebut dominan batuan peridotit, riolit, dan basalt.
Batuan  dengan  densitas  tertinggi  yaitu peridotit  dengan  nilai  densitas  3,341 gr/cm 3 .  Hal  tersebut  terjadi  karena adanya proses intrusi sehingga membentuk batuan beku jenis peridotit dan terdapat  dua sesar karena  terdapat  dua  batas  zona  yang memiliki  perbedaan  densitas  yang  sangat signifikan.

## Daftar Pustaka
Blakely,  R.J.,  1996,  Potential  theory  in gravity  and  magnetic  applications: Cambridge  University  Press,  New York, 441 p.
Febriyana,  R.D,  Aribowo,Y,  Widiarso. D.A,  2014,  Geologi  dan  alterasi hidrotermal  Daerah  Bantar  Karet  dan sekitarnya Kecamatan Nanggung, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat, Geological Engineering E-Journal. Vol. 6(1), 218-232.
Kearey,  P.,  Keith,  A.K.,  Vine,  F.J.  2009. Global  Tectonics .  New  Jersey:  Wiley-
Blackwell.
Lowrie, W. 2007. Fundamental of Geophysics.  Cambridge  University
Press. Cambridge, United Kingdom. Reynold,  J.  M.,  1997,  An  Introduction  to Applied and Environmental Geophysics, John Wiley and Sons Inc., England.
Serway,  Raimond  A.  dan  Jhon  W.  Jewet, Jr.,  2009.  Fisika  untuk  Sains  dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika.
Telford, W. M.,  Geldart,  L. P.,  Sheriff, R. E.,  and  Keys.  D.  A.,  1990,  Applied Geophysics,  Cambridge  University Press, Cambridge.
Untung.  M.,  2001,  Dasar  –  Dasar  Magnet dan Gayaberat Serta Beberapa
Penerapannya, Himpunan Ahli Geofisika Indonesia (HAGI), Jakarta.