Identifikasi Pola Aliran Sungai Bawah Tanah Daerah Karst di Desa Gebangharjo Kecamatan Pracimantoro Menggunakan Metode Tomography Resistivity Konfigurasi Wenner-Schlumberger
Yudi Purwanto * , Darsono dan Sorja Koesuma Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
* Email: yudipurwanto@student.uns.ac.id

## ABSTRACT
This research is conducted using 4 lines data with 750 meters in length. Tomography resistivity with Wenner-Schlumberger configuration is used as this research methodology to take the data with a = 50 meters  and  n=1,  2,  3,  4,  5,  6.  Resistivitymeter  OYO  2119C  McOHM-EL  model  is  used  as  the instrument. Furthermore, the data is processed with two softwares; Res 2 Dinv ver. 3.56.22 to get 2D resistivity section and Rock Work 16 to make 3D model of the site. The underground river’s chamber is  made  by  hollow  carbonate  rocks  with  the  resistivity  of  >412  Ωm  and  117,6  Ωm  –  412  Ωm  for limestone’s resistivity as its capsrock. Researching to the depth of 173 meters, underground rivers are shown in the line 2 in the depth of 65 to 134 meters, 65 to 173 meters in the line 3, and in the cross section of line 3 and line 4. While in the line 1, another chamber is found within the depth of 12.5 to 40 meters. It is expected that the underground river is flowing to the south because of the chamber in line 3 and line 4 are lower than line 2.
Keywords: Underground River, Capsrock, Chamber, Resistivity

## ABSTRAK
Penelitian  ini  diambil  4  lintasan  data  dengan  panjang  750  meter.  Pengambilan  data  menggunakan metode  tomography  resistivity  konfigurasi  Wenner-Schlumberger  dengan  jarak  a  =  50  meter  dan faktor  pengali  n=1,  2,  3,  4,  5,  6.  Instrument  yang  digunakan  adalah  resistivitymeter  OYO  model 2119C McOHM-EL. Data diolah menggunakan software Res2Dinv ver. 3.56.22 untuk mendapatkan penampang resistivitas 2D dan software RockWork16 untuk membuat pemodelan 3D. Lorong sungai bawah  tanah  tersusun  dari  batuan  karbonat  berbentuk  rongga  dengan  resistivitas  >  412  Ωm  dan lapisan penudung (capsrock) berupa batu gamping konglomerat dengan resistivitas 117,6 Ωm  – 412 Ωm.  Hasil  penelitian  mencapai  kedalaman  173  meter  menunjukkan  bahwa  terdapat  lorong  sungai bawah tanah  di lintasan 2 kedalaaman 65 meter  – 134 meter,  lintasan 3 kedalaman 65 meter – 173 meter,  dan  lintasan  4  pada  perpotongan  lintasan  3.  Sedangkan  lintasan  1  ditemukan  sebuah  lorong yang berbeda pada kedalaman 12,5 meter  – 40 meter. Sungai bawah tanah diduga  mengalir  menuju selatan karena lorong pada lintasan 3 dan lintasan 4 diperoleh lebih rendah dari lintasan 2.
Kata kunci: Sungai Bawah Tanah, Lapisan Penudung, Lorong, Resistivitas

## PENDAHULUAN
Desa  Gebangharjo,  Pracimantoro,  Wonogiri  merupakan  bagian  kawasan  karst  Gunung Sewu  yang  sering  menderita  kekurangan  air  bersih  pada  musim  kemarau.  Masyarakat memanfaatkan  tampungan  air  hujan  untuk  memenuhi  kebutuhan  hidupnya  sehingga mereka  tidak  memperoleh  air  jika  tidak  terjadi  hujan  dalam  jangka  waktu  yang  lama. Masyarakat  yang  umumnya  bekerja  sebagai  petani  hanya  bisa  melakukan  panen  1  kali dalam satu tahun di saat musim hujan.
Kawasan  karst  dicirikan  dengan  adanya  depresi  tertutup  ( closed  depression ),  drainase permukaan,  dan  gua.  Sebenarnya  kawasan  karst  merupakan  kawasan  berbatuan  karbonat yang memiliki kandungan air yang melimpah [1] . Ketika musim penghujan, air hujan yang jatuh  ke  daerah  karst  tidak  dapat  tertahan  di  permukaan,  sehingga  air  mengalir  hanya sesaat pada drainase permukaan dan langsung terputus memasuki lubang-lubang yang ada (luweng,  retakan-retakan,  gua-gua)  seperti  pada  Gambar  1 [2] .  Air  yang  masuk  kedalam lubang ini kemudian mengisi rongga-rongga dalam karst. Air sebagian besar bermuara di aliran sungai bawah tanah.
Metode  geolistrik  merupakan  salah  satu  metode  eksplorasi  geofisika  yang  dapat mendeteksi  keberadaan  air  bawah  permukaan [3] .  Salah  satu  metode  eksplorasi  geolistrik yang paling banyak digunakan adalah metode resistivity [3] . Keberhasilan metode resistivity bergantung pada kontras resistivitas yang terukur antar sifat fisik dari target dan medium sekitarnya [1] .  Lorong  sungai  bawah  tanah  merupakan  rongga  udara  yang  cukup  besar sehingga  memiliki  nilai  resistivitas  yang  sangat  besar  dibandingkan  dengan  material sekitarnya [4] .    Penelitian  tentang  karst  menggunakan  metode resistivity telah  dilakukan oleh  Gautam et.  al (1999)  untuk  memetakan  struktur  bawah  permukaan  karst  di  Nepal Tengah [5] , Zhu et. al (2011) untuk menemukan saluran hidrologi karst di Kentucky AS [6] , Fadhly et. al (2015) untuk menemukan fiture rockhead di Tapah Malaysia [7] , dan Andriani (2010) untuk penelusuran sungai bawah tanah daerah Pacitan [8] .
Gambar 1. ( Colour online ) Struktur hidrologrifis karst [9]
Gambar 2. ( Colour online ) Prinsip akuisisi geolistrik dengan susunan 4 elektroda [10]
Gambar 3. ( Colour online ) Konfigurasi Wenner-Schlumberger [11]
Prinsip kerja dari metode resistivity yaitu dengan mengalirkan arus ke dalam tanah melalui dua  elektroda  arus  (C1  dan  C2),  kemudian  beda  potensial  diukur  dengan  dua  elektroda potensial  (P1  dan  P2)  perti  pada  Gambar  2 [10] .  Nilai  resistivitas  tanah  dipengaruhi  oleh berbagai  parameter  geologi  seperti  mineral,  kandungan  fluida,  porositas  dan  derajat kejenuhan air di  bumi. Resistivitas biasanya dikenal  dengan istilah “tahanan jenis”  yang disimbolkan ρ [10] .
Nilai resistivitas yang terukur seolah-olah merupakan nilai resistivitas pada 1 lapisan saja. Sedangkan  pada  kenyataannya  bumi  tersusun  dari  beberapa  lapisan.  Sehingga  nilai  yang terukur dalam survei resistivitas dikenal dengan istilah resistivitas semu yang dapat ditulis dengan persamaan
(1)
Dimana = Resistivitas semu (Ωm)
K = Faktor Geometri V = Tegangan terukur (mV) I = Arus (mA)
Konfigurasi  Wenner-Schlumberger  merupakan  salah  satu  konfigurasi  survei tomography resistivity dalam  bentuk  2  dimensi [11] .  Susunan  elektroda  konfigurasi  Wenner- Schlumberger seperti pada Gambar 3. Dari Gambar 3 faktor geometri (K) pada konfigurasi Wenner-Schlumberger dapat dituliskan
(2)
(3)

## (4)

## METODE
Data diukur menggunakan konfigurasi Wenner-Schlumberger dengan jarak a = 50 m pada nilai n= 1, 2, 3, 4, 5, 6 sebanyak 4 lintasan dengan panjang lintasan masing-masing 750 m, untuk  arah  lintasan  sesuai  Gambar  5.  Alat  yang  digunakan  adalah resistivity  meter OYO model 2119C McOHM-EL, accumulator 12 V, 4 buah roll kabel 400 m , 4 buah elektroda,
4  buah  palu,  meteran, Global  Positioning  System (GPS)  GARMIN e-trex  touch 35 , dan Handy Talky (HT).
Gambar 4. ( Colour online) Peta Geologi Kecamatan Pracimantoro[12]
Gambar 5. ( Colour online) Susunan lintasan pengambilan data

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  resistivitas  semu  diolah  menggunakan software Res2Dinv  ver.  3.56.22.  Penampang resistivitas  diintepretasikan    berdasarkan  tingkatan  nilai  resistivitas  material  pada  Tabel 1 [1] dengan  keadaan  geologi  Desa  Gebangharjo  yang  tersusun  oleh  batu  gamping,  batu gamping  nepalan-tufan,  batu  gamping  konglomerat,  batu  pasir  tufan  dan  batu  lanau [12] seperti  Gambar  4.  Rentang  nilai  resistivitas  yang  diperoleh  dapat  diintepretasikan  pada Tabel 2.
Tabel 1. Resistivitas material [4] Material Resistivitas(Ωm) Udara ( air ) ̴ Batu kapur ( limestone ) 50-10 7 Batu pasir ( sandstone ) 1-10 8 Pasir ( sand ) 1-10 3 Lempung ( clay ) 1-10 2 Air ( water ) 0,3-1 Tabel 2. Intepretasi material daerah penelitian Material Resistivitas (Ωm) batu pasir tufan dan lanau 11,2 – 18,8 Batu pasir tufan 18,8 – 52,6 Batu gamping nepalan-tufan 52,6 – 117,6 Batu gamping konglomerat 117,6 – 412 Batu gamping/karbonat > 412

## Lintasan 1 (Gambar 6.a)
Material beresistivitas 11,2 Ωm – 18,8 Ωm diintepretasikan sebagai batu pasir tufan yang bercampur  dengan  lanau  tersebar  pada  titik  100  m – 175  m  dan  titik  475  m  –  600  m sampai pada kedalaman 130 m. Lintasan 1 didominasi oleh lapisan batu pasir tufan dengan resistivitas 18,8 Ωm – 52,6 Ωm. Batuan karbonat berbentuk rongga dijumpai pada anomali berwarna ungu di  titik 325  m  –  350 m pada kedalaman 12,5  m –  18,8 m beresistivitas  > 412 Ωm. Batuan karbonat membentuk sebuah lorong yang diduga sebagai lorong goa yang tidak berisi air karena berada di posisi dekat dengan permukaan tanah.

## Lintasan 2 (Gambar 6.b)
Batuan  karbonat  berbentuk  lorong  yang  sangat  besar  berada  di  titik  275  m  –  550  m kedalaman  65  m  –  134  m  dengan  resistivitas  >  412  Ωm.  Lapisan  penyusun  didominasi oleh  batu  gamping  konglomerat  yang  memiliki  nilai  resistivitas  117,6  Ωm  –  412  Ωm. Lapisan ini terlihat hingga permukaan pada titik 75 m – 225 m, 350 m – 400 m , dan 550 m – 650 m. Sedangkan pada titik 225 m - 350 m dan 400 m – 550 m lapisan ini ditutupi oleh batu nepalan-tufan setebal 38,8 m dengan resistivitas 52,6 Ωm – 117,6 Ωm.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 6. ( Colour online) Model penampang resistivitas 2D (a) lintasan 1, (b) lintasan 2, (c) lintasan 3, dan (d) lintasan 4

## Lintasan 3 (Gambar 6.c)
Batuan karbonat berbentuk rongga dijumpai pada resisitivitas > 412 Ωm di titik 425 m – 475  m  kedalam  65  m  ke  bawah.  Lapisan  penyusun  didominasi  oleh  batu  gamping konglomerat yang bersifat kedap air dan berfungsi sebagai batuan penudung atau capsrock pada aliran sungai bawah tanah dengan resistivitas 117,6 Ωm – 412 Ωm. Batu pasir tufan bercampur batu lanau ditemukan di titik 300 m – 350 m pada kedalaman 38,8 m – 99,4 m diduga sebagai material sisipan.

## Lintasan 4 (Gambar 6.d)
Lintasan  4  banyak  ditemui  batu  pasir  tufan  bercampur  dengan  batu  lanau  yang  tersebar pada  titik  200  m – 675  m  dengan  resistivitas  11,2 Ω m – 18,8 Ω m  mencapai  kedalaman 115  m . Pada  titik  325  m  –  425  m lapisan  batu  pasir  tufan  yang  bercampur  dengan  batu lanau  ini  ditutupi  oleh  lapisan  batu  pasir  tufan  dengan  resistivitas  31,5 Ω m  –  52,6 Ω m setebal 40 meter. Pada lintasan ini ditemukan batuan karbonat berbentuk rongga di sebelah timur lorong lintasan 3 dengan resistivitas > 412 Ω m .
Gambar 7. ( Colour online) Pemodelan 3D dengan RockWork16, garis putih = dugaan aliran sungai bawah tanah
Resistivitas  inversi  hasil  pengolahan  Res2Dinv  ver.  3.56.22  dan  koordinat  UTM  pada datumpoint digunakan sebagai input pada software RockWork16. Hasilnya seperti Gambar 7  yang  menunjukkan  bahwa  batuan  karbonat  berbentuk  rongga  pada  lintasan  2  berada pada titik 275 m – 550 m kedalaman 65 m – 134 m . Lorong ini diduga terhubung dengan batuan karbonat lintasan 3  di titik 425 m – 475 m pada kedalaman 65 m ke bawah. Sungai bawah tanah ini diduga mengalir menuju selatan karena lantai dasar lorong lintasan 3 lebih rendah  dari  lintasan  2.  Lintasan  4  menunjukkan  bahwa  lorong  lintasan  2  ini  melebar  ke timur.

## KESIMPULAN
Struktur lorong sungai  bawah tanah terbentuk  oleh batuan karbonat  dengan resistivitas  > 412 Ω m  dan  batu  gamping  konglomerat  sebagai  lapisan  penudung  ( capsrock) dengan resistivitas  117,6 Ω m - 412 Ω m . Batu  gamping  konglomerat  terdapat  disepanjang lorong bersifat  kedap  air  dan  menjadi  kantong-kantong  air  ( waterpocket) merupakan  struktur sungai bawah tanah. Lorong sungai bawah tanah dijumpai di lintasan 2 pada kedalaman 65 m terhubung dengan perpotongan antara lintasan 3-4 kedalaman yang sama Sungai bawah tanah  ini  diduga  mengalir  menuju  selatan  karena  lantai  dasar  lorong  lintasan  3  lebih rendah dari lintasan 2 hingga bermuara di laut selatan.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Sunkar,  A.  2008.  Pentingnya  Kategori  Khusus  Kawasan  Lindung  Bagi  Konservasi Ekosistem. Indonesian Scientific Karst Forum. Yogyakarta: UGM.
2 Suryatmojo,  H.  2006.  Strategi  Pengelolahan  Ekosistem  Karst  di  Kabupaten  Gunung Kidul. Seminar Nasional Strategi Rehabilitasi Kawasan Konservasi Di Daerah Padat Penduduk . Fakultas Kehutanan UGM.
3 Bhattacharya,  P.  K.,  &  Patra.  1968. Methods  in  Geochemistry  and  Geophysics. London: Elsevier Publishing Company.
4 Robinson, E.S., & Coruh, C. 1988. Basic Exploration Geophysics . New York: Wiley.
5 Guatam,  P.,  Pant,  S.  R.,  &  Ando,  H.  2000.  Mapping  Of  Subsurface  Karst  Structure with  Gamma  Ray  And  Electrical  Resistivity  Profiles:  A  Case  Study  From  Pokhara Valley, Central Nepal. Journal of Applied Geophysics , 45 (2), 97-110.
6 Zhu,  J.,  Currens,  J.  C.,  &  Dinger.  2011.  Challenges  of  using  electrical  resistivity method  to  locate  karst  conduits—A  ﬁeld  case  in  the  Inner  Bluegrass  Region, Kentucky. Journal of Applied Geophysics, 75 (3), 523–530.
7 Fadli,  Z.,  Raad,  R.,  Nordiana,  M.M.,  Azwin,  N.,  &  Bery,  A.  A.  2015. Mapping Subsurface  Karst  Formation  Using  2-D  Electrical  Resistivity  Imaging  (2-DERI). EJGE, 20 (1), 349-358
8 Andriyani,  S.,  Ramelan,  A.H.,  &  Sutarno.  2010. Metode  Geolistrik  Imaging Konfigurasi  Dipole-Dipole  Digunakan  Untuk  Penelusuran  Sistem  Sungai  Bawah Tanah Pada Kawasan Karst Di Pacitan, Jawa Timur. Jurnal EKOSAINS, 2 (1), 46-54
9 Goldscheider, Nico, & Drew, David. 2007. Tutorial: Methods in Karst Hydrogeology . London: Taylor & Francis Group.
10 Moller,  I.,  Sørensen,  K.I.,  &  Auken,  E.  2006. Groundwater  Resources  in Buried Valleys . Hannover: Burval.
11 Loke,  M.H.  2004. Application  of  Surface  Geophysics  To  Ground-Water Investigations . England: Birmingham University.
12 Surono, B.T., & Sudarno, I. 1992. Peta Geologi Lembar Surakarta-Giritontro, Jawa . Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi.