Interpretasi Struktur Bawah Tanah pada Sistem Sungai Bribin dengan Metode Geomagnet
Khafidh Nur Aziz 1 , Yosaphat Sumardi 1 , Denny Darmawan 1 , dan Nugroho Budi Wibowo 2
1 Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta
2 Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika, Stasiun Geofisika Yogyakarta khafidh.KNA@gmail.com
Received 07-01-2016, Revised 28-01-2016, Accepted 07-03-2016, Published 20-04-2016

## ABSTRACT
This research was aimed to determine the distribution pattern of magnetic field anomaly and to identify  the  lithology  of  underground  structure  in  Bribin  Karst  using  geomagnetic  method. Research  location  was  Semanu  Sub-district,  Gunungkidul  Regency  at  UTM  coordinate  of 464061 mT-464929 mT and 9111097 mU-9111970 mU. The data were taken using G-5 Proton Precession  Magnetometer  (PPM)  by  looping  method.  The  result  showed  that  the  distribution pattern  of  the  magnetic  field  anomaly  in  Karst  Bribin  has  value  of  330  nT  -  530  nT  and anomaly  values  reflecting  the  system  of  Bribin  River  has  value  of  400  nT-460  nT.  The lithology  of  underground  structure  in  Karst  Bribin  has  susceptibility  value  of  -0.069  (in  SI)  - 0.0661  (in  SI)  with  depth  200  m  associated  with  limestone,  tuff,  gypsum,  rock  salt,  and minerals calcite and anhydrite and the lithology associated with the system of Bribin River has susceptibility value -0.069 (in SI) associated with gypsum, rock salt, and minerals anhydrite.
Keywords: Geomagnetic, Bribin, Susceptibility, Magnetic Field Anomaly.

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pola  sebaran  anomali  medan  magnet  dan mengidentifikasi  susunan  litologi  bawah  tanah  di  wilayah  Karst  Bribin.  Metode  yang digunakan  adalah  metode  geomagnet.  Lokasi  penelitian  berada  di  Kecamatan  Semanu, Kabupaten  Gunungkidul,  DIY  pada  koordinat  UTM  464061  mT  -  464929  mT  dan  9111097 mU  -  9111970  mU.  Pengambilan  data  menggunakan  alat Proton  Precession  Magnetometer (PPM) model Geotron G-5 dengan metode looping . Hasil penelitian menunjukkan bahwa pola sebaran  anomali  medan  magnet  di  wilayah  Karst  Bribin  memiliki  kisaran  nilai  330  nT  –  530 nT  sedangkan  nilai  anomali  yang  mencerminkan  sistem  Sungai  Bribin  memiliki  kisaran  nilai 400 nT - 460 nT. Litologi bawah tanah di wilayah Karst Bribin dengan kedalaman 200 meter memiliki  kisaran  nilai  suseptibilitas  -0,069  (dalam  SI)  -  0,0661  (dalam  SI)  yang  bersesuaian dengan batuan gamping, tufa, gipsum, batu garam, dan mineral kalsit serta anhidrit sedangkan litologi bawah tanah yang berasosiasi dengan sistem Sungai Bribin memiliki nilai suseptibilitas -0,069  (dalam  SI)  dengan  kedalaman  ±40  m  -  ±180  m  yang  bersesuaian  dengan  batu  garam, gypsum, dan mineral anhidrit.
Kata kunci: Geomagnet, Bribin, Suseptibilitas, Anomali Medan Magnet.

## PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  salah  satu  negara  di  dunia  yang  memiliki  bentang  alam  yang beragam,  salah  satunya  adalah  karst.  Karst  adalah  daerah  yang  terdiri  atas  batuan  kapur yang berpori sehingga air di permukaan tanah selalu merembes dan menghilang ke dalam tanah.  Istilah  karst  juga  digunakan  untuk  menggambarkan  bentang  alam  berupa  goa  dan sistem  air  bawah  tanah  oleh  batuan  yang  mudah  larut [1] .  Kabupaten  Gunungkidul merupakan  salah  satu  daerah  di  Indonesia  yang  memiliki  bentang  alam  berupa  karst  dan dikenal sebagai kawasan kering, tandus, dan relatif sulit mendapatkan air untuk mencukupi
kebutuhan  sehari-hari  terutama  pada  musim  kemarau  dikarenakan  sedikitnya  sungai permukaan dan berkembangnya sungai bawah tanah [2] .
Salah satu sungai bawah tanah yang ada di Kabupaten Gunungkidul adalah Sungai Bribin. Sungai  Bribin  memiliki  peranan  yang  sangat  penting  bagi  penyediaan  air  karena  pada sungai  bawah  tanah  ini.  Berdasarkan  data  lapangan  yang  diperoleh  dari  Balai  Besar Wilayah Sungai (BBWS) Serayu-Opak, debit air yang terukur di musim kemarau mencapai 2  m 3 /det  dan  debit  air  yang  terukur  di  musim  hujan  mencapai  4  m 3 /det.  Oleh  karena pentingnya keberadaan sungai bawah tanah dan potensi sumber daya air yang tinggi, maka perlu dikembangkan metode untuk menginterpretasikan struktur bawah tanah pada sistem sungai bawah tanah.
Metode  geomagnet  merupakan  salah  satu  metode  geofisika  yang  sering  digunakan  untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak bumi, gas bumi, arkeologi, sesar, logam, zona akumulasi  air  bawah  tanah  dan  mineral [3] .  Metode  geomagnet  digunakan  untuk menginterpretasikan  struktur  bawah  tanah  berdasarkan  sifat-sifat  magnet  batuan  yang terdapat  di  bawah  tanah [4] .  Oleh  karena  itu,  metode  ini  diharapkan  mampu  untuk menginterpretasikan struktur bawah tanah pada daerah yang memiliki sistem sungai bawah tanah.

## METODE
Pengambilan  data  dilaksanakan  pada  tanggal  9-11  Februari  2015  di  Desa  Dadapayu, Kecamatan Semanu, Kabupaten Gunungkidul, DIY dengan koordinat UTM  464062 mT  - 464929  mT  dan  9111097  mU  -  9111970  mU.  Gambar  1  menunjukkan  lokasi  daerah penelitian.
Instrumen  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  perangkat  keras  dan  perangkat lunak.  Perangkat  keras  yang  digunakan  adalah  satu  set Proton  Precession  Magnetometer (PPM) model Geotron G-5, Global  Positioning System (GPS), dan buku  kerja. Perangkat lunak  yang  digunakan  adalah software  Microsoft  Office  2013 , Surfer  12 , Global  Mapper 13 , Google Earth , Mag2DC , OASIS Montaj 6.4.2 , dan Corel Draw X7 .
Gambar  1. ( color  online )  Letak  Daerah  Penelitian  dalam  Peta  Geologi  Lembar  Surakarta-Giritronto,  Jawa [5] dan  Peta RBI Lembar Semanu [6]
Pada  tahap  akuisisi  data  digunakan  metode looping ,  yaitu  penggunaan  satu  set  PPM dengan pengukuran diawali dan diakhiri di base . Dengan kata lain, satu set PPM berfungsi sebagai base dan rover .
Pada tahap pengolahan data, untuk mendapatkan nilai anomali medan magnet, terdapat dua proses  koreksi  yang  diterapkan,  yaitu  koreksi  variasi  harian  ( ∆𝐹 )  dan  koreksi  IGRF  ( 𝐹 ). Nilai variasi harian didapatkan dengan persamaan [7] :
∆𝐹= 𝑡 𝑛 -𝑡 𝑎 𝑡 𝑏 -𝑡 𝑎 (𝑇 𝑏 -𝑇 𝑎 ) (1)
dengan 𝑡 𝑛 adalah waktu saat pengukuran dalam detik, 𝑡 𝑎 adalah waktu terukur di base awal dalam  detik, 𝑡 𝑏 adalah  waktu  terukur  di  base  akhir  dalam  detik, 𝑇 𝑏 adalah  nilai  medan magnet total pada base akhir dalam nT, dan 𝑇 𝑎 adalah nilai medan magnet total pada base awal  dalam  nT.  Setelah  dilakukan  koreksi  variasi  harian  selanjutnya  dilakukan  koreksi IGRF.  Koreksi  IGRF  didapatkan  dari website National  Oceanic  and  Atmospheric Administration (NOAA).  Setelah  mendapatkan  nilai  variasi  harian  dan  nilai  IGRF,  untuk mendapatkan nilai anomali medan magnet ( ∆𝑇 ) digunakan persamaan [8] :
∆𝑇 = 𝑇 − ∆𝐹 − 𝐹 (2)
dengan 𝑇 adalah nilai medan magnet dalam nT, ∆𝐹 adalah nilai variasi harian dalam nT, 𝐹 adalah nilai IGRF dalam nT.
Setelah  didapatkan  nilai  anomali  medan  magnet,  kemudian  dilakukan  proses  reduksi  ke kutub  untuk  menghilangkan  pengaruh  sudut  inklinasi  dan  sudut  deklinasi.  Setelah dilakukan  reduksi  ke  kutub,  dilakukan  kontinuasi  ke  atas  untuk  menghilangkan  pengaruh lokal yang berasal dari sumber-sumber di permukaan. Gambar 2 menunjukkan diagram alir dari penelitian ini.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. ( color online ) Kontur Medan Magnet Total
Pengambilan  data  di  lapangan  dengan  alat  ukur  geomagnet  menghasilkan  data  medan magnet total . Gambar 3 menunjukkan kontur medan magnet total di wilayah Karst Bribin yang  memiliki  kisaran  nilai  medan  magnet  total  antara  45,460  nT-45,650  nT.  Kontur medan  magnet  total  didominasi  dengan  nilai  45,540  nT.  Gambar  2  belum merepresentasikan  sistem  sungai  bawah  tanah  di  wilayah  karst  Bribin  karena  masih dipengaruhi oleh medan magnet regional dan medan magnet luar.
Anomali  medan  magnet  dihasilkan  dengan  melakukan  beberapa  koreksi,  yaitu  koreksi variasi  harian  dan  koreksi  IGRF.  Setelah  dilakukan  pengolahan  data  untuk  mendapatkan nilai anomali medan magnet, dihasilkan kontur anomali medan magnet yang disajikan pada Gambar 3.
Gambar  3  menunjukkan  pola  sebaran  anomali  medan  magnet  wilayah  Karst  Bribin  yang memiliki kisaran nilai anomali medan magnet antara 330 nT-530 nT. Wilayah Karst Bribin memiliki  kisaran  nilai  anomali  medan  magnet  yang  tidak  terlalu  lebar.  Hal  ini  terjadi karena  batuan  penyusun  daerah  penelitian  masuk  dalam  formasi  Wonosari  yang didominasi  oleh  batu  gamping.  Gambar  4  menunjukkan  bahwa  pola  sebaran  anomali medan magnet yang merepresentasikan sistem sungai bawah tanah di wilayah Karst Bribin memiliki nilai berkisar antara 400 nT-460 nT.
Reduksi  ke  kutub  dilakukan  dengan  cara  membawa  medan  magnet  bumi  sedemikian sehingga  kondisi  medan  magnet  pada  daerah  penelitian  menjadi  seperti  kondisi  di  kutub utara medan magnet  untuk  menunjukkan langsung posisi  bendanya. Proses ini mengubah parameter  medan  magnet  bumi  pada  daerah  penelitian  yang  memiliki  rata-rata  nilai deklinasi  1 o dan  inklinasi  -33 o menjadi  kondisi  di  kutub  yang  memiliki  deklinasi  0 o dan inklinasi 90 o . Hasil dari proses reduksi ke kutub disajikan pada Gambar 5.
.
Kontur anomali reduksi ke kutub masih merupakan campuran antara anomali regional dan anomali  lokal. Oleh karena itu, kontinuasi  ke atas diperlukan dengan tujuan untuk  proses low  pass  filtering ,  yaitu  untuk  memfilter  anomali  lokal.  Penentuan  ketinggian  kontinuasi dilakukan  dengan  cara trial  and  errors dan  melihat  kecenderungan  pola  kontur  hasil kontinuasi. Gambar 6 menunjukkan kontur anomali medan magnet hasil kontinuasi ke atas pada ketinggian 30 m, 100 m, dan 170 m dari permukaan.
Pemilihan  kontur  kontinuasi  ke  atas  pada  ketinggian  170  m  didasarkan  pada kecenderungan  perubahan  kontur  pada  ketinggian  tersebut  yang  tidak  mengalami perubahan signifikan ketika dilakukan kontinuasi  ke atas dari ketinggian  sebelumnya dan kecenderungan dari klosur yang tidak rapat, serta tidak jauh dari klosur kontur sebelumnya.
Pemodelan  2D  dilakukan  dengan  membuat  model  struktur  bawah  tanah  menggunakan software  Mag2DC dengan  cara  membuat  sayatan  yang  melewati  bidang  anomali. Pemilihan  posisi  sayatan  berdasarkan  hasil  dari  kontinuasi  ke  atas  yaitu  pada  ketinggian 170 m. Dalam pemodelan ini, posisi sayatan ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7 menunjukkan bahwa nilai anomali medan magnet setelah dilakukan kontinuasi ke  atas  berkisar  antara  385  nT  -  470  nT.  Hasil  pemodelan  2D  disajikan  pada  Gambar  8 beserta dengan keterangannya yang disajikan pada Tabel 1.
Gambar 7. ( color online ) Kontur Kontinuasi Ketinggian 170 m
Tabel 1 . ( color online ) Nilai Suseptibilitas Hasil Pemodelan No Model Suseptibilitas (SI) Kedalaman (m) Jenis Batuan dan Mineral 1 0,0661 ±125 - 200 Tufa [9, 10] 2 0,0021 ±25 - ±35 Batu Gamping [11] 3 -0,000001 0 - ±60 Kalsit [11] 4 -0,0005 ±110 - 200 Anhidrit, gipsum, dan atau batu garam [11] 5 -0,014 ±30 - ±110 Anhidrit, gipsum, dan atau batu garam [11] 6 -0,069 ±40 - ±180 Anhidrit, gipsum, dan atau batu garam [11]
Interpretasi  dilakukan  setelah  proses  pembuatan  model  secara  2D  dan  selanjutnya dilakukan  penggabungan  model  2D  untuk  mempermudah  interpretasi.  Berdasarkan  hasil pemodelan 2D yang disajikan Gambar 8 beserta keterangan pada Tabel 1 diketahui bahwa struktur  geologi  daerah  karst  yang  memiliki  sistem  sungai  bawah  tanah  memiliki  bentuk yang berbeda untuk  tiap formasi  batuan penyusun. Wilayah Karst Bribin termasuk dalam formasi  Wonosari  dan  termasuk  ke  dalam  subsistem  Wonosari-Baron  yang  tersusun  atas batu gamping, terumbu, batu vulkanik tufa, breksi, dan lava [9] . Berdasarkan data lapangan yang  diperoleh,  daerah  penelitian  memiliki  elevasi  antara  217  m  -  293  m  dan  diketahui bahwa  letak  sistem  sungai  bawah  tanah  di  daerah  yang  dimodelkan  memiliki  kedalaman ±74 m [12] .
Hasil  pemodelan  2D  menunjukkan  bahwa  daerah  sayatan  AA’  memiliki  kisaran  nilai suseptibilitas  -0,069  (dalam  SI)-0,0661  (dalam  SI)  yang  bersesuaian  dengan  batuan  batu gamping dan tufa dan mineral kalsit dan anhidrit, gipsum, dan atau batu garam sedangkan litologi  bawah  tanah  yang  berasosiasi  dengan  sistem  sungai  bawah  memiliki  nilai suseptibilitas -0,069 (dalam SI) yang bersesuaian denga mineral anhidrit, gipsum, dan atau batu  garam  dengan  kedalaman  ±40  m-±180  m.  Berdasarkan  nilai  suseptibilitas,  jenis material batuan dan mineral di daerah penelitian termasuk material diamagnet dengan nilai suseptibilitas k < 0 dan material paramagnet dengan nilai suseptibilitas 10 -6 < k < 1.

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dengan metode geomagnet, dapat disimpulkan bahwa pola sebaran anomali medan magnet di wilayah Karst Bribin memiliki kisaran nilai 330  nT-530  nT  sedangkan  nilai  anomali  yang  mencerminkan  sistem  sungai  bawah  tanah memiliki  kisaran  nilai  400  n-460  nT.  Litologi  bawah  tanah  di  wilayah  Karst  Bribin memiliki  kisaran  nilai  suseptibilitas  -0,069  (dalam  SI)-0,0661  (dalam  SI)  dengan kedalaman  200  m  yang  bersesuaian  dengan  batuan  batuan  gamping,  tufa,  gipsum,  batu garam,  dan  mineral  kalsit  serta  anhidrit  sedangkan  litologi  bawah  tanah  yang  berasosiasi dengan  sistem  sungai  bawah  memiliki  nilai  suseptibilitas  -0,069  (dalam  SI)  dengan kedalaman ±40 m - ±180 m yang bersesuaian gipsum, batu garam, mineral anhidrit..

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih  kepada  Pemerintah  Kabupaten  Gunungkidul,  Dinas  Pekerjaan  Umum,  dan masyarakat  desa  Dadapayu yang  telah  banyak  membantu  baik  berupa  izin penelitian, fasilitas  tempat,  sarana,  dan  kemudahan dalam  kegiatan  penelitian  ini.  Tidak  lupa  kami ucapkan banyak terima kasih kepada Prodi Geofisika Universitas Gadjah Mada yang telah memberikan izin menggunakan alat PPM dan operator untuk membantu  mengoperasikan alat  PPM.  Begitu  juga  dengan  rekan-rekan  geofisika  Universitas  Negeri Yogyakarta  dan Universitas  Islam  Negeri  Sunan  Kalijaga  yang  telah  bersama-sama  di  lapangan  untuk membantu pengambilan data dan diskusi yang bermanfaat.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Ford, D. and Williams, P. 2007. Karst Hydrogeology and Geomorphology . Chicester: John Wiley & Sons ltd.
2 Astuti, R. K. 2014. Pemodelan 2D Sungai Bawah Tanah Seropan Dengan Metode VLF - EM di Kecamatan Semanu Kabupaten Gunungkidul. Abstrak Tesis Ilmu Fisika UGM . Diakses dari http://etd.repository.ugm.ac.id/index.php?mod=opac&sub=Opac&act=view&typ=html &self=1&op=opac pada tanggal 3 September 2015.
3 Roux,  A.  T.  1980. Geophysical  Field  Manual  for  Technicians  (No.  1  the  Magnetic Method) . Afrika Selatan: South African Geophysical Association.
4 Suwardi,  B.  N.,  Wahyudi,  dan  Suyanto,  I.  2004.  Analisis  Data  Magnetik  untuk Mengetahui Struktur Bawah Permukaan Daerah Manifestasi Airpanas di Lereng Utara Gunungapi  Ungaran. Prosiding,  Pertemuan  Ilmiah  Tahuan  ke-29  Himpunan  Ahli Geofisika Indonesia, Yogyakarta
5-7 Oktober 2004 . Diakses dari http://geothermal.ft.ugm.ac.id/gothermal-geophysics/ pada tangal 1 Oktober 2015.
5 Surono,  Toha,  B.,  dan  Sudarno,  I.  1992. Peta  Geologi  Lembar  Surakarta-Giritronto, Jawa . Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.
6 BAKOSURTANAL. 1999. Peta Rupa Bumi Digital Indonesia Skala 1:25.000 Lembar 1407-634  Semanu  Edisi:  1-1999 .  Bogor:  Badan  Koordinasi  Survey  dan  Pemetaan Nasional.
7 Gravmag. 2015. Magnetic Data
Acquisition . Diakses dari http://gravmag.ou.edu/mag_measure/magnetic_measure.html pada tanggal 3 September 2015.
8 Blakely,  R.  J.  1996. Potential  Theory  in  Gravity  and  Magnetic  Applications . Edinburgh: Cambridge University Press.
9 Kusumayudha,  S.  B.  2005. Hidrogeologi  Karst  dan  Geometri  Fraktal  di  Daerah Gunungsewu . Yogyakarta: Adi Cita.
10 Nuha,  D.Y.U.,  dan  Avisena,  N.  2012.  Pemodelan  Struktur  Bawah  Permukaan  Daerah Sumber  Air  Panas  Songgoriti  Kota  Batu  Berdasarkan  Data  Geomagnetik. Jurnal Neutrino, Vol. 4, No. 2, Hal. 178-187.
11 Telford,  W.  M.,  Geldart,  L.  P.,  and  Sheriff,  R.  F.  1990. Applied  Geophysics  Second Edition . Edinburgh: Cambridge University Press.