## INTERPRETASI BAWAH PERMUKAAN GUNUNG ANAK RANAKAH DENGAN PEMODELAN DUA DIMENSI (2D) BERDASARKAN DATA ANOMALI GRAVITASI LOKAL
Godensius Tematur, Jehunias L. Tanesib, Redi K. Pingak Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana

## ABSTRAK
Penelitian geofisika dengan menggunakan metode gravitasi telah dilakukan di Gunung Anak Ranakah dan sekitarnya di kabupaten Manggarai Nusa Tenggara Timur pada bulan Juni sampai dengan bulan Juli  2016.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  kondisi  geologi  bawah  permukaan  daerah penelitian  dengan  menggunakan  data  anomali  udara  bebas  dari  Sandwell  dan  Smith  2016.  Data tersebut direduksi dengan koreksi atmosfer, koreksi Bouguer Sederhana, dan koreksi kurvatur hingga memperoleh  anomali  Bouguer  Lengkap.  Data anomali  Bouguer  dibawa  ke  bawah  bidang  topografi dengan  metode  kontinuasi  ke  bawah  sedalam  300  m  menggunakan  program Magpic. Selanjutnya dilakukan pemodelan 2 dimensi menggunakan program Grav2DC. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa  kondisi  geologi  bawah permukaan  gunung  Anak  Ranakah  dan  Sekitarnya  didominasi  oleh batuan basalt (densitas 2,70 / -3.30 / ), andesit (densitas 2.4 / -2.8 / ), dan soil
(densitas 1.2 / -2.40 / ).
Kata kunci: Anomali Gravitasi, Pemodelan 2D, Gunung Anak Ranakah

## ABSTRACT
Geophysical  research  by  using  the  gravity  method  has  been  carried  out  on  the  Ranakah  child mountain  and  surrounding  areas  in  Manggarai  Regency  of  East  Nusa  Tenggara  in  June  until  July 2016.  This  research  aims  to  know  the  condition  of  the  subsurface  geology  of  the  area  of  research using the free air anomaly data from Sandwell and Smith 2016. The data are reduced by atmospheric correction,  Simple  Bouguer  correction,  and  the  correction  of  curvature  to  obtain  complete  Bouguer anomalies. Bouguer anomaly data brought down the field topography with continuation method down as deep as 300 m using the Magpic. Then, 2 dimensional modeling is done using the Grav2DC. The results  obtained  show  that  the  geological  conditions  under  the  surface  of  the  Ranakah  Child mountaoin  and  its  surrounding  area  was  dominated  by  basalt  rocks  (density  of 2.70 / − 3.30 / ), andesite (density of 2.4 / − 2.8 / ), and soil rocks (density of 0.7 / − 2.40 /
).
Keywords: Gravity Anomaly, 2D Modelling, Ranakah child Mountain.

## PENDAHULUAN
Geofisika adalah ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan menggunakan parameter- parameter fisika. Target dari metode ini adalah bumi bawah permukaan. Metode ini terdiri dari beberapa  jenis  diantaranya  adalah  metode gravitasi.    Metode  gravitasi didasarkan  pada adanya  perbedaan  kecil  dari  medan  gravitasi yang  disebabkan  oleh  adanya  distribusi  massa yang  tidak  merata  di  lapisan  bumi  yang menyebabkan tidak meratanya distribusi massa jenis  batuan.    Metode  ini  digunakan  karena dapat  menggambarkan  struktur  geologi  di bawah permukaan bumi dengan jangkuan yang dalam di bawah permukaan bumi.
Gunung  Anak  Ranakah  (Namparnos) merupakan  gunung  api  aktif  di  Kabupaten Manggarai,  Propinsi  Nusa  Tenggara  Timur (NTT) dengan letak geografis 8 o 36’22” LS dan 120 o 32’ 13”  BT.  Gunung  api  ini  merupakan gunung  dengan  tipe  strato  dengan  ketinggian 2247,5 m dpl (di atas permukaan laut). Gunung Anak  Ranakah  pernah  meletus  pada  28 Desember  1987,  dan  sampai  sekarang  periode letusannya belum diketahui [1].
Salah  satu  informasi  yang  perlu diketahui mengenai kondisi di bawah permukaan  bumi  adalah  jenis  persebaran batuan. Jenis persebaran batuan-batuan tersebut  dapat  diketahui  berdasarkan  bentuk
dan  besar  rapat  massa  batuannya.    Informasi ini  akan  sangat  membantu  dalam  proses pembangunan, yakni untuk meminimalisasikan resiko  kerusakan  akibat  terjadinya  gempa ataupun  penurunan  tanah.  Gambaran  atau struktur  bawah  permukaan  ini  dapat  diketahui dengan  pemodelan  dua  dimensi  (2D),  dua setengah  dimensi  (2,5D)  dan  tiga  dimensi (3D).  Dengan memicu  pada  permasalahan  di atas  maka  hendak  dilakukan  penelitian mengenai Interpretasi  Bawah  Permukaan Gunung Anak Ranakah dengan Pemodelan 2D Berdasarkan Data Anomali Gravitasi Lokal

## DASAR TEORI Prinsip Dasar Metode Gravitasi
Metode  gravitasi  adalah  salah  satu metode  geofisika  yang  digunakan  untuk menyelidiki  lapisan  bawah  permukaan  bumi. Prinsip dasar metode gravitasi adalah berdasarkan  anomali  gravitasi  yang  muncul karena adanya variasi rapat massa batuan yang menggambarkan  struktur  geologi  di  bawah permukaan  bumi.  Adanya  variasi  rapat  massa batuan  di  suatu  tempat  dengan    tempat  lain, akan menimbulkan medan gaya gravitasi yang tidak merata, perbedaan inilah yang terukur di permukaan bumi.
Pada setiap tempat di permukaan bumi nilai  percepatan  gravitasi  bumi  dipengaruhi oleh  lima  faktor  seperti  lintang,  ketinggian, topografi  di  sekitar  titik  pengukuran,  interaksi bumi  dan  matahari  serta  bulan  (pasang-surut) serta perbedaan (variasi) rapat massa batuan di bawah  permukaan  bumi.  Perbedaan  (variasi) rapat massa batuan di bawah permukaan bumi merupakan satu-satunya faktor yang signifikan dalam  eksplorasi  gaya  berat  dan  pada umumnya  memiliki  nilai  yang  sangat  kecil dibandingkan kombinasi keempat faktor lainnya.
Hukum gravitasi Newton  menyatakan bahwa gaya tarik menarik antara dua buah benda adalah sebanding dengan massa kedua benda  tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak kuadrat antara  pusat massa kedua benda tersebut.
Hukum gravitasi Newton (gambar 1):
Gambar 1. Gaya tarik  menarik  merarik antara dua benda m1 dan m2.
⃗( ) = − . ̂

## (1)

## Pontesial gravitasi distribusi massa
Potensial  gravitasi  adalah  energi  yang diperlukan  untuk  memindahkan  suatu  massa dari  suatu  titik  ke  titik  tertentu.  Suatu  benda dengan  massa  tertentu  dalam  sistem  ruang akan  menimbulkan  medan  potensial  bersifat konservatif,  artinya  usaha  yang  dilakukan dalam  suatu  medan  gravitasi  tidak  bergantung pada  lintasan  yang  ditempuhnya  tetapi  hanya bergantung pada posisi awal dan akhir. Medan potensial  dapat  dinyatakan  sebagai  gradien atau potensial skalar [2], melalui persamaan:
= −∇ ( )
(2)
Fungsi U pada  persamaan  di  atas disebut potensial gravitasi, sedangkan percepatan  gravitasi g merupakan  medan potensial.  Tanda  minus  menandakan  bahwa arah gravitasi menuju ke titik yang dituju.
Dengan  mengasumsikan  bumi  dengan massa M bersifat  homogen  berbentuk  bola dengan  jari-jari R, potensial  gravitasi  di permukaan  bumi  dapat  didefinisikan  dengan persamaan:
∇ (⃗) = − ( ⃗) = − (⃗) (3)
(⃗) = ∫ (∇ ) . = − ∫ . (4) (⃗) = − ∫ = (5)
Gambar 2. Potensial massa tiga dimensi [9]
Reduksi Data Gravitasi
Data gravitasi pada suatu titik pengamatan merupakan gabungan dari
berbagai  faktor  gravitasi  sehingga  belum mencerminkan  pengaruh kontras  densitas bawah permukaannya, maka diperlukan reduksi  yang  menghilangkan  pengaruh  efek gravitasi  luar  [5].  Pengaruh  kontras  densitas bawah  permukaan  disebut  anomali  medan gravitasi.
Anomali  medan  gravitasi  adalah medan  gravitasi  yang  ditimbulkann  oleh perbedaan  nilai  kontras  densitas  di  bawah permukaan  bumi.  Anomali  medan  gravitasi bumi diukur/terukur bersama    medan gravitasi bumi. Untuk memperolehnya secara matematis dapat  didefinisikan  bahwa  anomali  medan gravitasi  di  topografi  atau  posisi  (x,  y, z) merupakan  selisih  dari  medan  gravitasi observasi  di  topografi  dengan  medan  gravitasi teoritis di topografi. Bentuk persamaan sebagai berikut:
∆ ( , , ) = ( , , ) − ( , , (6) dengan ∆ ( , , ) merupakan anomali medan gravitasi  di  topografi, ( , , ) adalah medan  gravitasi  observasi  di  topografi,  dan
( , , ) adalah medan gravitasi teoritis di topografi.
Nilai  medan  gravitasi  normal  yang secara  fisis  terdefinisi  pada  posisi  referensi sferoida g(x,y,0) dibawa  ke  posisi  topografi g(x,y,z). Hal  ini  dilakukan  karena  nilai  medan gravitasi  observasi  secara  fisis  berada  pada bidang  topografi.  Proses  ini  dikenal  sebagai koreksi udara bebas.
Selanjutnya  medan  gravitasi  normal diperhitungkan  atau  dikoreksi  terhadap  massa yang terletak diantara bidang referensi sferoida dengan  permukaan  topografi  karena  massa  ini turut  mempengaruhi  harga  anomali  medan gravitasi.  Koresi  ini  dikenal  sebagai  koreksi topografi.

## METODE PENELITIAN
Data yang digunakan dalam penelitian ini  diperoleh  dari  Sandwell  dan  Smith  tahun 2016, yang berupa data:
1. Anomali Gravitasi Udara Bebas Data  ini  diperoleh  dari  pengukuran  yang dilakukan  oleh  satelit  altimeter    ERS-1 dan Geosat/GM
2. Topografi Daerah Penelitian Data topografi daerah penelitian merupakan hasil pengukuran radar altimeter presisi tinggi yaitu Geosat, ERS-
1,  Topex¸  ERS-2,  GFO,  Jason  I  2001, ENVISAT 2002, dan Jason 2.
Data  tersebut  diolah atau  di  koreksi menggunakan Microsoft Excell dengan koreksi Topografi, bouguer sederhana, atmosfer hingga memperoleh Anomali bouguer lengkap, selanjutnya data hasil pengolahan di tampilkan dalam  bentuk  peta  kontur  menggunakan Sofware Surfer  11.0. Data  anomai  bouguer lengkap kemudian dilakukan pemisahan menggunakan software Magpick untuk memperoleh  Anomali  Regional  dan  anomali Lokal, dan selanjutnya anomali Lokal tersebut akan  dimodelkan  menggunakan  Sofware Grav2DC. Pemodelan  yang  dibuat  harus memperhatikan  segi  informasi  geologi  daerah peneltian.  Pemodelan  tersebut  akan  akan menghasilkan  struktur  bawah  permukaan  dari data  anomali  yang  kemudian  dilakukan interpretasi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  peta  kontur  anomali bouguer  lengkap  (Gambar  3)  terlihat  bahwa terdapat  adanya  perbedaan  arah  garis-garis anomali untuk setiap peta kontur yang ada. Hal ini dikarenakan nilai anomali masih dipengaruhi  oleh  kondisi  topografi  daerah penelitian yang meninggi ke arah barat Laut.
Gambar  3  Peta  kontur  Anomali  Bouguer
Lengkap  di  atas  topografi  dan skala pembacaan Anomali Bouguer merupakan superposisi dari  anomali  lokal  dan  anomali regional,  maka  untuk  mendapatkan  anomali lokal  yang  merupakan  anomali  dari  benda terkubur  yang  dicari,  anomali  bouguer  harus diolah  untuk  dipisahkan  anomali  lokal  dan anomali  regionalnya.  Untuk  memisahkan
anomali  lokal  dan  anomali  regionalnya, penulis  menggunakan  program Magpick dan akan    akan  ditampilkan  dalam  bentuk  peta kontur  untuk  dan  kemudian  dibuat  sayatan untuk dilakukan pemodelan ( gambar 4).
Interpretasi kuantitatif dilakukan dengan  membuat  pemodelan  menggunakan software  Grav2DC, dengan  masukan  berupa posisi dan profil nilai anomali gravitasi proses struktur bawah permukaan cukup sulit dilakukan.  Pemodelan  dilakukan  membuat profil  model  pengamatan  yang  sesuai  model yang  sebenarnya.  Mendekatnya  nilai  anomali uji  coba  dan  hasil  pengukuran  di  lapangan ditandai  dengan  semakin  berhimpitnya  grafik anomali  uji  coba  (garis  utuh)  dengan  grafik anomali hasil pengukurun di lokasi pengambilan  data  (garis  putus-putus).  Jika kedua  grafik  saling  berhimpit  maka  akan mengindikasikan bahwa model bawah permukaan  lokasi  penelitian  akan  mendekati keadaan yang sebenarnya.
Gambar  4  Peta  kontur  anomali  lokal,  irisan  1 dan 2, dan skala pembacaan.
Gambar  5  Citra  satelit  gunung  Anak  Ranakah (Google Earth).
Pada pemodelan irisan 1 ini dikomposisi  oleh  11  buah body yang  masing- masing body memiliki  harga  densitas  yang beragam.  Tampak  bahwa  daerah  penelitia
didominasi  oleh  beberapa  jenis  batuan, diantaranya  adalah  batuan  Basalt  (densitas 2.70 g cm
⁄ − 3.30 g cm
⁄ ),  batuan  tersebut merupakan  jenis  batuan  beku.  Selanjutnya batuan  Andesit  yang  merupakan  batuan  beku yang  terbentuk  dari  magma  atau  lava  telah keluar  ke  permukaan  bumi  yang  kemudian mendingin  dan  membeku  dengan  cepat (densitas 2.4 / − 2.80 / ), batuan Soil (densitas 1.2 / − 2.40 / ), merupakan  batuan  Sedimen  yang  terbentuk sebagai  akibat  dari  pengendapan    material yang  berasal  dari  pelapukan  batuan  karena proses  alam  yang  kemudian  tertransportasi  ke suatu  tempat tertentu.
Gambar 6. Profil gunung anak ranakah sayatan 1.
Gambar 7. Profil gunung Anak Ranakah sayatan 2.
Pada  pemodelan  irisan  2  dikomposisi oleh  8  buah body juga  yang  memiliki  harga densitas untuk setiap body bervariasi. Diantaranya  adalah  batuan  basalt,  batuan Andesit dan Soil.

## KESIMPULAN
Setelah melakukan pengolahan data dan pemodelan  dengan  menggunakan  metode
gravitasi,  diperoleh  beberapa  kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai  anomali  gravitasi  Gunung  Anak Ranakah  relatif  meninggi  ke  arah  barat laut.
2. Dari hasil pemodelan yang telah dilakukan menggunakan Software Grav2DC, tampak bahwa hasil pemodelan mendekati  struktur  bawah  permukaan daerah  penelitian.  Hal  ini  diindikasikan oleh berhimpitnya grafik model dan grafik hasil penelitian.
3. Hasil  penelitian  menjelaskan  bahwa daerah penelitian didominasi oleh
beberapa  jenis  batuan  diantaranya  adalah batuan Basalt  dengan nilai densitas  2,70 gram/cm 3 -3.30  gram/cm 3 ,  batuan  Andesit dengan nilai densitas antara 2.40 gram/cm 3 - 2.80 gram/cm 3 dan tanah yang merupakan hasil pelapukan batuan dengan nilai densitas antara 1.2 gram/cm 3 - 2.40 gram/cm 3 ).

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Badan  Geologi  Indonesia.  2014.  Gunung Api  Aktif  di  Indonesia.  Bandung,  Jawa Barat, RI.
[2]  Blakely,  R.  J.  1995. Potential  Theory  in Gravity  and  Magnetic  Aplicattions, Cambridge University Press USA.
[3]  Grant  and  West,  1965. Interpretation Theory  and  Geophysics,  McGraw-Hill Inc, New York
[4]  Li,  Yaoguo  and  Douglas  W.  Oldenburg. 1998.  3D  Inversion  of  Gravity  Data.
Geophysics, Vol. 63 No.1 pp.109119.Society of Exploration Geophysicists. [5] Nurwidyanto, 2011. Pemodelan Zona Sesar Opak di Daerah Plere Bantul Yogyakarta  dengan  Metode  Gravitasi.
Berkala  Fisika  Volume  10  halaman  65- 70, FMIPA, UNDIP, Yogyakarta.
[6] Sandwell, D.T., dan Smiht, W. H. F, 1999.
Bathymetic Estimation In Satelite Altimetry and Earht Sciences, Academic Press.
[7]  Schon.  J.  H,1996.  Physical  propertiesof Rocks, Fundamental  and  Principles  of Petrophysics, Institute of Applied
Geophysics, Austria. [8]  Tanesib,  J.  L.,  2010. Kajian  Tektonika Pulau Timor: Interpretasi Bawah Permukaan Pulau Timor Dan Sekitarnya  Dengan  Metode  Gravitasi. Tesis  S2  Universitas  Gajah  Mada, Yogyakarta. [9] Telford, M.W., Geldart, L.P.,  Sheriff, R. E dan  D.  A.  Keys.  1976. Apllied Geophysics. Cambridge University
Press. London.
[10]  Zhou,  X.,  Zhong,  B.,  Li,  X.,  1990. Gravimetric  Terrain  Correction  by
Triangular-Element
Method.
Geophysics. Vol. 55. Page 232-238.