Abstrak— Magnetotelluric data modeling was used for oil and gas  exploration.  The  parameters  are  apparent  resistivity  and phase.  The  magnetotelluric  data  of  this  research  were  line JBS4  with  71  sounding  sites  and  line  JBS8  with  66  sounding sites.  The  magnetotelluric  data  was  completed  by  remote reference data which used for reducing the noise so that good data could be gotten. The magnetotelluric data was proceed in stage as follow: time series selection, Fourier transform, robust processing,  cross  power  selection,  and  2  dimension  inversion. The result of this research showed that magnetotelluric method can figured out the sub-surface model well. From the result of interpretation  2D  inversion  magnetotelluric  and  other geophysical data (gravity anomaly map), we can conclude that magnetotelluric  modeling figured  out  2  sub-basins.  Those  sub basins had thick sediment layer (4000 meter for Bantarkalong Basin  and  3000  meter  for  Citanduy  Basin)  and  the  dominant resistivity value was 22-119 Ohm.meter.
Kata kunci: Frekuensi, Impedansi, Magnetotelurik, Resistivitas.

## I. PENDAHULUAN
NERGI di  negara Indonesia sudah  semakin  berkurang. Walaupun  sudah  mulai  dikembangkan  energi  baru terbarukan,  energi  minyak  dan  gas  (migas)  masih  menjadi pilihan utama. Potensi  sumber daya migas nasional saat ini masih  cukup  besar.  Terakumulasi  dalam  60  cekungan sedimen  (basin)  yang  tersebar  di  hampir  seluruh  wilayah Indonesia.  Dari  60  cekungan  tersebut,  38  cekungan  sudah dilakukan  kegiatan  eksplorasi  dan sisanya  sama  sekali belum  dilakukan  eksplorasi.  Dari  cekungan  yang  telah dieksplorasi, 16 cekungan sudah memproduksi hidrokarbon, 9 cekungan  belum  diproduksi  walaupun  telah  diketemukan kandungan  hidrokarbon,  sedangkan  15  cekungan  sisanya belum diketemukan kandungan hidrokarbon. Kondisi di atas menunjukkan  bahwa  peluang  kegiatan  eksplorasi  di Indonesia  masih  terbuka  lebar,  terutama  dari  22  cekungan yang  belum  pernah  dilakukan  kegiatan  eksplorasi  dan sebagian  besar  berlokasi  di  laut  dalam  ( deep  sea )  terutama di Indonesia bagian Timur [1].
Eksplorasi  secara  masif  perlu  dilakukan  demi  mencari cadangan  energi  migas baru  di  Indonesia.  Eksplorasi memegang  peranan  penting  dalam  produksi  migas.  Dalam dunia  eksplorasi  migas terdapat  beberapa  metode  geofisika yang  digunakan  untuk  mengetahui  lapisan  bawah permukaan.  Dalam  melakukan  eksplorasi  cekungan  migas, salah  satu  metode  yang  bisa  digunakan  adalah  metode magnetotelurik (MT).
Metode  MT  merupakan  metode  elektromagnetik  pasif yang  melibatkan  pengukuran  fluktuasi  medan listrik  dan medan magnet alami  yang  saling tegak lurus di  permukaan
bumi  yang  dapat  digunakan  untuk  mengetahui  nilai konduktivitas  batuan  di  bawah  permukaan  bumi  dari kedalaman  beberapa  meter  hingga  ratusan  kilometer. Penggunaan metode magnetotelurik 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 eksplorasi  bawah  permukaan  bumi.  Eksplorasi  dengan metode  MT  ini  terdiri dari  beberapa  tahap  yaitu  tahap akuisisi data, pengolahan data, dan permodelan (inversi).

## A. Metode Magnetotelurik
Metode  magnetotelurik (MT) merupakan  metode elektromagnetik (EM) pasif yang mengukur fluktuasi medan listrik  (E)  dan  medan  magnet  (H)  alami pada  arah  yang orthogonal  dengan  arah  permukaan  bumi  dengan  tujuan untuk  menentukan  konduktivitas  bawah  permukaan  bumi dari  kedalaman  puluhan  meter  hingga  ribuan  meter  [2]. Cakupan  rentang  frekuensi  dari  medan  elektromagnetik yang bisa direkam oleh metode ini adalah 300-0.001 Hz [3].
Induksi  medan  magnet  di  bawah  permukaan  bumi dihubungkan  dengan  medan  EM  dan  resistivitas  batuan. Pada umumnya,  kebanyakan batuan adalah  konduktor  yang buruk. Resistivitas batuan tersebut akan besar secara ekstrim jika  batuan  tersebut  bersifat  kompak.  Hukum  Archie, menjelasan  secara  empiris  untuk  mendapatkan  nilai resistivitas formasi batuan ( ρ ),
. . . . . . . . . . . . . . (1)
Pada  persamaan  tersebut, a adalah  koefisien  yang bergantung  pada  litologi, m dan n adalah  faktor  sementasi, adalah resistivitas  fluida  di formasi,  adalah porositas, S w adalah  saturasi  fluida  [4].  Dapat  dilihat  pada  persamaan (1) menunjukan bahwa nilai resistivitas berbanding terbalik dengan porositas.
Secara singkat proses terjadinya medan listrik dan medan magnetik  di  permukaan  bumi  dapat  dijelaskan  dengan gambar 1.
Dari  gambar  tersebut dapat  dijelaskan  pada  saat  arus dialirkan  dari  Transmiter  TX  akan  timbul  medan  magnetik primer maka terjadilah medan elektromagnetik (EM) primer di  permukaan  bumi.  Arus  di  sini  dapat  dibuat  sendiri  atau secara  alami.  Untuk  sumber  arus  yang  alami,  digunakan pada  metode  magnetotelurik.  Apabila  arus  dimatikan kemudian  dinyalakan  kembali  secara  berulang,  medan magnetik  tersebut  akan  mengalami  perubahan.  Perubahan medan  magnetik  ini  dikenal  sebagai  fluks  magnet.  Jika terdapat  benda  konduktor  atau ore  body di  bawah

## Pemodelan Data Magnetotelurik dengan

## Remote Reference untuk Eksplorasi Cekungan Migas Studi Kasus: Lapangan Em-4
Muhammad Iqbal Muslim Wachisbu, Bagus Jaya Santosa Jurusan Fisika, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : bjs@physics.its.ac.id
E
permukaan  bumi,  medan  magnetik  primer  ini  akan menghasilkan arus listrik
Gambar 1. Prinsip Dasar MT [4]
akibat  adanya  induksi  arus  listrik.  Arus  listrik  yang dihasilkan dinamakan arus eddy ( Eddy current ). Arus Eddy ini  akan  menimbulkan  medan  magnetik  sekunder  maka terjadilah  medan  elektromagnetik  sekunder.  Medan  listrik (E) dan medan magnetik (B) primer maupun sekunder inilah yang diukur di Receiver RX [5].
Respon  medan  elektromagnetik  pada  batuan  di  bawah permukaan  pada  kedalaman  yang  dalam  dapat  diperoleh dengan  menaikkan  periode sounding elektromagnetik. Prinsip  ini  sesuai  dengan  persamaan electromagnetic  skin depth yang menggambarkan kedalaman penetrasi gelombang elektromagnetik ketika berdifusi ke dalam suatu medium:
. . . . . . . . . . .  . . (2)
dimana  adalah electromagnetic  skin  depth,  f adalah frekuensi  (keterbalikan  dari  periode),  dan adalah apparent  resistivity .  Persamaan  di  atas  menunjukan  bahwa skin  depth tidak  hanya  bergantung  pada  nilai  resistivitas batuan  di  bawah  permukaan,  melainkan  juga  bergantung pada  periode  atau  frekuensi  alat  yang  digunakan.  Semakin tinggi  frekuensi  alat  yang  digunakan  maka  akan  semakin dangkal penetrasinya. Sebaliknya, semakin rendah frekuensi alat  yang  digunakan,  maka  semakin  dalam  pula  penetrasi yang didapatkan.
Medan  elektromagnetik  yang  menginduksi  Bumi  secara alami dan digunakan untuk penelitian MT memiliki rentang periode dari 10 -3 sampai dengan 10 5 detik. Jika diasumsikan resistivitas rata-rata batuan di kerak dan mantel bumi adalah 100  Ωm,  maka  dengan  persamaan  di  atas  didapatkan penetrasi  gelombang  elektromagnetik  mampu  mencapai ~160  m  hingga  >500  km.  Inilah  keuntungan  menggunakan metode MT dibanding metode elektromagnetik yang lainnya [2].

## B, Tensor Impedansi
Impedansi  yang  dimaksud  pada  metode  MT  ini  adalah perbandingan  antara  medan  listrik  dan  medan  magnetik. Pada metode magnetotellurik (MT), salah satu variabel yang dicari yaitu tensor impedansi Z(ω). Secara umum, hubungan linier antara  medan listrik,  medan magnetik, dan impedansi dapat dirumuskan dengan persamaan berikut [6]:
. . . . .. . . .  (3)
dimana E x = medan listrik pada arah x
H y = medan magnet pada arah y = frekuensi angular = Permeabilitas magnetik k   = bilangan gelombang Resistivitas  semu, ρ a ,  untuk  lapisan  bumi  dapat  diperoleh dari persamaan (4) berikut [7]:
. . . . . . . . . . . . . . . . . .  (4)
Tensor  impedansi,  Z  merupakan  bilangan  kompleks  yang terdiri dari bagian riil dan imajiner. Oleh karena itu, masing – masing komponen, Z ij dan  Z tidak hanya  memiliki  besar, tetapi juga memiliki fase [2]
. . . . . . . . . . . . . . (5)

## C. Akuisisi Magnetotelurik
Untuk  merekam  gelombang  elektromagnetik  tersebut maka digunakan dua sensor pada saat akuisisi, yaitu sensor elektrik  dan  sensor  magnetik  yang  saling  tegak  lurus.  Cara peletakan sensor elektrik dan sensor magnetik menghasilkan 2 jenis modus pengukuran [5]:
1. Transverse Magnetic Mode (TM) Mode  ini  mengukur  medan  magnet  yang searah dengan  struktur  geologi  dan  medan  listrik  yang tegak lurus dengan arah struktur
2. Transverse Electric Mode (TE) Mode  ini  mengukur  medan  magnet  yang tegak lurus dengan  struktur  geologi  dan  medan  listrik yang searah dengan arah struktur

## D. Remote Reference
Data yang diperoleh dari pengukuran MT pada umumnya memiliki noise lokal  yang  dapat  mengganggu  pemodelan maupun  interpretasi.  Untuk  meningkatkan  kualitas  sinyal yang  diinginkan,  kita  harus  memastikan  bahwa  kombinasi sinyal  antara  medan  listrik  dan  medan  magnetik  yang  kita dapat adalah kombinasi yang koheren. Pada saat pengukuran MT dilakukan, kita akan memperoleh nilai medan listrik dan medan  magnetik  dimana  ketika  sinyal  tersebut  terekam maka masih terdapat sinyal noise yang  tidak  kita  inginkan. Oleh  karena  itu, noise pada  data  MT ini  harus  dihilangkan dengan menggunakan metode remote reference [5].
II. METODE Beberapa tahap pengolahan  data MT diantaranya  adalah, seleksi time  series ,  transformasi Fourier , robust processing¸ seleksi cross power , dan inversi 2D

## A. Seleksi Time Series
Pada  pemrosesan  data  MT,  terutama  yang  dilengkapi dengan  data remote  reference ,  perlu  dilakukan  seleksi  data time  series dengan  cara  mencari  perpotongan  waktu pengukuran  yang  seolah-olah  antara  data  MT  dan  data remote reference dilakukan pada waktu yang bersamaan.

## Gambar 2. Tampilan Time Series

## B. Transformasi Fourier
Transformasi Fourier merupakan suatu fungsi yang dapat mengubah sinyal dari time series menjadi frequency domain. Fourier transform hanya dapat digunakan untuk space atau time series yang merupakan fungsi  kontinu  [2].  Berikut ini adalah  fungsi  dari Fourier transform dengan adalah fungsi  gelombang  dalam  frequency  domain, adalah fungsi  gelombang  dalam  time  domain, i adalah  bilangan imaginer, adalah  frekuensi  angular,  dan t adalah waktu.
. . . . . . . . . . . .  (6)
C. Robust Processing Robust  processing adalah  teknik  pemrosesan  statistik yang  menggunakan  bobot iterative dari  residual  untuk mengidentifikasi  dan  menghapus  data  yang  menyimpang oleh noise  non-Gaussian . Robust  processing menggunakan beberapa  pengukuran  dari departure suatu  kontribusi individual  dari  rata-rata  unuk  merendahkan  bobot outlier pada iterasi selanjutnya [2].
D. Seleksi Cross Power Seleksi cross power merupakan tahap yang membutuhkan waktu  cukup  lama  karena  pada  tahap  ini,  harus  dilakukan seleksi pada  tiap  titik  data  MT  agar  data  tersebut  memiliki trend yang smooth .  Proses  seleksi dilakukan  dengan  cara menghidupkan dan mematikan data pada grafik cross power agar kumpulan data yang  dipilih  membuat  kurva MT dapat terlihat smooth. Contoh hasil dari seleksi cross power dapat dilihat pada gambar 3.

## E Inversi 2D
Inversi  adalah  suatu  proses  pengolahan  data  lapangan yang  melibatkan  teknik  penyelesaian  matematika  dan statistik  untuk  memperoleh  distribusi  sifat  fisis  bawah permukaan.  Analisis  terhadap  data  lapangan  dilakukan dengan  cara  melakukan  pencocokan  kurva  antara  model matematika  dengan  data  lapangan  [7].  Pada  penelitian  ini digunakan  metode  inversi  Nonlinear  Conjugate  Gradient (NLCG).
Permasalahan  inversi  diselesaikan  dengan  meminimalisir sebuah  fungsi  objek,  S.  Fungsi  objek  berisi  jumlah  beban weighted dari model fungsi objektif dan data misfit :
. . . . . . . . . . . . . . . (8)
(a) `
(b)
Gambar  3. Perbandingan  Kurva  MT  (a)  sebelum  Seleksi  (b) sesudah Seleksi
dimana adalah  data misfit dan adalah  model  fungsi objektif.  adalah parameter regulasi yang mengontrol trade- off dan . dipilih  agar sama  dengan  nilai konsistensi  eror  data.  Nilai semakin  besar  mengindikasi model cocok dengan data.
Inversi 2D untuk mengatur model fungsi objektif dan data misfit sama dengan
. . . . . . . . . . . . . (8) . . . . . . . . (9)
dimana L = operator linear m  = model vektor unknown
= model awal
d = vektor data observasi
F(m)= Operator permodelan forward R dd = matrik kovarian eror
Operator linear yang dipilih adalah Laplacian L = ∆:
. . (10)
Solusi masalah  inversi dilakukan  dengan  iteratif,  metode NLCG  mengaplikasikan  secara  langsung  minimalisasi  dari S. Rangkaian model diberikan oleh:
JBS 8 JBS 4
. . . . . . . . . . (11) dimana adalah  arah  pencarian  didapatkan  dari NLCG dan dihitung  untuk  meminimumkan  S  dengan line search . Misfit rata-rata  antara  data  prediksi  dan  data  observasi diwakili  oleh  eror  RMS  ( root  mean  square ).  Eror  RMS untuk program inversi 2D ditentukan dengan
. . . . . . . . . (12)
dimana N adalah jumlah titik data [8].

## III HASIL DAN PEMBAHASAN
Line JBS4 dan JBS8 memiliki arah bentangan yang sama yaitu  barat  daya  - timur  laut. Line JBS4  memiliki  71  titik pengukuran  dan  terbentang  sejauh  lebih  kurang  70.000 meter. Line JBS8  memiliki  66  titik  pengukuran  dan terbentang sejauh 65.000 meter.
Untuk  hasil  inversi  dari line JBS4,  antara basement dan lapisan  sedimen  sudah  dapat  ditampilkan  dengan  baik. Keberadaan basement ditandai  dengan  adanya  lapisan dengan  nilai  resisitivitas  yang  tinggi  (>200  Ohm.meter). Basement memiliki  topografi  yang  bervariasi  dan  untuk basement terdangkal mulai terlihat pada elevasi -2000 meter sedangkan  untuk basement terdalam  berada  pada  elevasi  - 4000  meter.  Ketebalan  sedimentasi  juga  bervariasi  dengan nilai resistivitas yang dominan berkisar 22-119 Ohm.meter.
Untuk  hasil  inversi  dari line JBS8  menunjukan  pola sebaran  resistivitas  yang  tidak  jauh  berbeda  dengan line JBS4.  Hal  ini  dikarenakan  kedua line ini  sejajar (membentang pada arah yang hampir sama) sedangkan jarak antara keduanya lebih kurang 35.000 meter. Basement yang terlihat dari hasil inversi line JBS8 juga memiliki topogragi yang  bervariasi. Basement terendah  mulai  terlihat  pada elevasi  -2000  meter  dan basement terdalam  pada  elevasi lebih  kurang  -4000.  Sedimentasi  juga  terlihat  memiliki ketebalan yang bervariasi dengan nilai resisitivitas dominan berkisar 22-119 Ohm.meter.
Pada  Gambar  4,  lintasan  MT  yang  digunakan  pada penelitian  ini  ditandai  dengan  garis  berwarna  biru  tebal dengan  keterangan  nama line yang  sudah  tertera  pada gambar  tersebut.  Peta  anomali  gaya  berat  digunakan  untuk membantu  dilakukannya  interpretasi  dari  hasil  inversi  2D MT yang sudah dilakukan.

## IV KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengolahan  data  MT  pada  penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa:
1. Metoda  MT  mampu  memetakan  struktur  geologi serta  menampilkan  zona interest berdasarkan kontras  tahanan  jenis  material  bawah  permukaan secara baik serta sejalan dengan data pendukung.
2. Pada line JBS4  dan JBS8  menampilkan model hasil inversi  2D  yang  tidak  jauh  beda  satu  sama  lain dengan  ketebalan  sedimen  berkisar  4000  meter untuk  cekungan  Bantarkalong  dan  3000  meter untuk cekungan Citanduy
3. Berdasarkan  hasil  interpretasi  hasil  inversi  2D  data MT dengan peta anomali gaya berat pada lapangan
Gambar 4. Peta Anomali Gaya Berat Residual pada Lapangan EM4
4. EM-4,  diindikasikan  adanya  sedimentasi  yang  tebal pada cekungan Bantarkalong dan Citanduy dengan nilai  resistivitas  sedimen  dominan  sebesar  22-119 Ohm.meter

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Pertamina UTC atas terlaksananya penelitian ini, Pak Bagus, Pak Djedi dan Mas  Chevy selaku  pembimbing,  serta  rekan-rekan Laboratorium Geofisika Fisika FMIPA ITS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral.  2011.
Peluang Investasi Migas di Indonesia, <URL: http://www.esdm.go.id/berita/artikel/56-artikel/4586-peluang- investasi-migas-di-indonesia.html>
[2] Simpson,  F.,  &  Bahr,  K.  2005.  Practical  Magnetotellurics. United Kingdom: Cambridge University Press.
[3] Daud, Y. 2010, Diktat Kuliah : Metode Magnetotelluric (MT). Depok:  Laboratorium  Geofisika,  FMIPA  Universitas Indonesia.
[4] Suparno, S. 2007. Analisis  Data Geofisika: Memahami Teori Inversi. Departemen Fisika-FMIPA, Universitas Indonesia.
[5] Unsworth,  M.  2006.  Overview  of  Electromagnetic Exploration Methods. Geophysics 424
[6] Vozoff, K.  (1991). The Magnetotelluric Method, Electromagnetic  Method in Applied  Geophysics-Application. SEG.
[7] Cagniard,  L.  1953.  Basic  Theory  of  the  Magnetotelluric Method of Geophsical Prospecting. Geophysics 18.
[8] Merindawati,  M.  2007.  Pemodelan  Data  Magnetotelurik Menggunakan  Inversi  1  Dimensi  Occam  dan  Inversi  2 Dimensi NLCG. Depok: Universitas Indonesia