## PEMETAAN BAWAH PERMUKAAN PADA DAERAH TANGGULANGIN, SIDOARJO DENGAN
MENGGUNAKAN METODA GROUND PENETRATING RADAR (GRP)
Elfarabi, Amien Widodo dan Firman Syaifudin
Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember elfarabi.amien@gmail.com
Abstrak. Pengukuran  dengan  menggunakan  Ground  Penetrating  Radar  (GPR)  dilakukan  di  kawasan lumpur Sidoarjo tepatnya di daerah Tanggulangin, Sidoarjo, agar dapat memetakan bawah permukaan di  daerah  ini.  Ground  Penetrating  Radar  adalah  metoda  geofisika  yang  dikembangkan  sebagai  salah satu alat bantu untuk penelitian geologi bawah permukaan dangkal dengan menggunakan prinsip dari gelombang  elektromagnetik  dan  memiliki  hasil  yang  rinci.  Penelitian  ini  dilakukan  di  utara  pusat semburan lumpur dengan mengambil data sebanyak 8 lintasan, setelah itu data di olah menggunakan software MatGPR R3-5. Berdasarkan hasil pengolahan data diketahui bawah permukaan pada daerah penelitian sudah tidak stabil hal ini dikarenakan efek dari semburan Lumpur Sidoarjo.
Kata Kunci- Ground Penetrating Radar (GPR), Lumpur Sidoarjo, Pemetaan bawah permukaan
Abstract. Measurements with Ground Penetrating Radar (GPR) has been applied for subsurface imaging of Sidoarjo's Mud Volcano  eruption in Tanggulangin, Sidoarjo. Ground Penetrating Radar is geophysical method which develop as one of devices for low subsurface geological research that use electromagnetic wave  principle  and  it has very detailed result. This research is located in the north side of the mudflow center  used data from 8 line,  then the data was processed using MatGPR R3-5 software. Based on the processing  result  is  known  that  subsurface  in  the  measurement  areas  are  unstable  caused  by  the Sidoarjo's Mud Volcano Eruption.
Key Word - Ground Penetrating Radar (GPR), Sidoarjo Mud Volcano Eruption, Subsurface Imaging

## PENDAHULUAN
Lumpur  panas  yang  keluar  dari  bawah permukaan  dengan  volume  50.000m3/hari  yang terjadi  di  beberapa  lubang  semburan,  yang akhirnya  menjadi  satu  lubang  dengan  volume lumpur  panas  yang  dikeluarkan  mencapai 126.000m 3 /hari  pada  bulan  Mei-Agustus  2006. Melihat besarnya volume lumpur yang dikeluarkan diyakinkan bahwa akan terjadi amblesan di daerah tersebut, jika terjadinya amblesan yang dikarenakan oleh keluarnya lumpur ke permukaan, maka disekitar amblesan akan terjadi rekahan atau kerusakan  bangunan.  Oleh  karena  itu,  perlu dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  untuk  mengkaji bawah  permukaan  untuk  memberi  informasi kondisi bawah permukaan.
Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui gambaran  bawah  permukaan  di  kecamatan Tanggulangin,  Sidoarjo  dengan  menggunakan metoda  geofisika  yaitu  Ground  Penetrating  Radar (GPR). Metode GPR dipilih karena dapat digunakan sebagai  alat  bantu  penelitian  geologi  bawah permukaan, pemetaan bawah permukaan dangkal,
dan  metoda  ini  memiliki  resolusi  yang  tinggi (Budiono,  dkk,  2010).  Penelitian  ini  memetakan bawah  permukaan  karena  agar  dapat  melihat potensi  rekahan  dangkal  bawah  permukaan  yang disebabkan oleh amblesan.

## TINJAUAN PUSTAKA
Metoda Ground Penetrating Radar (GPR) Ground  Penetrating  Radar (GPR)  pada  bidang geofisika sering dikenal sebagai Ground Radar atau Georadar, metoda geofisika ini menggunakan sinyal gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik  akan  dipancarkan  ke  dalam  bumi dan  direkam  oleh  antena  pada  saat  gelombang telah mencapai kepermukaan. Gelombang elektromagnetik  diteruskan,  dipantulkan  dan dihamburkan oleh struktur permukaan dan anomali jika  terdapat  di  bawah  permukaan.  Gelombang elektromagnetik yang dipantulkan dan dihamburkan akan direkam oleh antena di permukaan. Metoda ini dapat  menghasilkan  gambaran  bawah  permukaan dengan resolusi yang tinggi, karena gelombang yang
dipancarkan oleh GPR memiliki frekuensi sekitar 10 – 1000 Mhz.
Teknik penggunaan metoda Ground Penetrating
Radar  adalah  sistem Electromagnetic  Subsurface
Profiling (ESP),  dengan  cara  memanfaatkan pengembalian  gelombang  elektromagnetik  yang dipancarkan  melalui  permukaan  tanah  dengan perantara  antena.  Pemancaran  dan  pengembalian gelombang elektromagnet berlangsung cepat sekali yaitu dalam satuan waktu nanosecond (Allen, 1979).
Persamaan Gelombang Elektromagnetik Metoda  Ground  Penetrating  Radar  didasrkan atas  permasamaan  Maxwell  yang  merupakan rumus  matematis  untuk  hukum-hukum  alam  yang mendasari  semua  fenomena  elektromagnetik. Persamaan Maxwell dirumuskan sebagai berikut:
Error! Reference source not found.
(1)
Error! Reference source not found.
(2)
Error! Reference source not found.
(3)
Error! Reference source not found.
(4) Dimana:
Error!  Reference  source  not  found. =  Medan Listrik (N/C)
Error!  Reference  source  not  found. =  Medan Magnet (Tesla)
Error!  Reference  source  not  found. =
Permitivitas  Listrik  dalam  ruang  hampa  (8.85
10 -12 C 2 /Nm 2 ) Error! Reference source not found. = Tahanan Jenis (ohm)
Error!  Reference  source  not  found. = Permeabilitas Magnetik (H/m) Error!  Reference  source  not  found. =  Rapat Arus Listrik (A/m 2 ) Persamaan  Maxwell  untuk  medium  isotropis heterogen dirumuskan sebagai berikut:
Error! Reference source not found.
(5)
Error! Reference source not found.
(6)
Error! Reference source not found.
(7)
Error! Reference source not found.
(8) Dimana:
Error!  Reference  source  not  found. = Konduktivitas (ohmmeter)
Error! Reference source not found. = Intensitas Medan Magnet (A/m) Setelah  itu  dapat  dirumuskan  kecepatan gelombang elektromagnetik sebagai berikut:
Error! Reference source not found.
(9) Dimana:
Error!  Reference  source  not  found. = Kecepatan Gelombang Elektromagnetik Error!  Reference  source  not  found. = Kecepatan Cahaya Error!  Reference  source  not  found. = Konstanta Dielektrik Relatif Error!  Reference  source  not  found. = Permeabilitas Magnetik Relatif (H/m) Error!  Reference  source  not  found. =  Loss Factor Error! Reference source not found.
Geologi Regional
Daerah  Tanggulangin  dan  Pusat  semburan termasuk  pada  cekungan  Jawa  Timur  Utara. Cekungan  Jawa  Timur  Utara  dibagi  menjadi  tiga bagian  yaitu;  bagian  selatan  (gunung  api  aktif); bagian  cekungan  laut  trangresi;  dan  bagian  utara (pegunungan).
Di bagian tengah terjadi pembentukan  terumbu  karang  (reff)  dan pengendapan sediment klastik yang bersumber dari utara.  Bersamaan  dengan  itu  terjadi  aktivitas tektonik  dan  letusan  gunung  api  yang  berlangsung secara  terus-menerut,  hal  ini  mengakibatkan tertutupnya  lapisan  sedimen.  Aktivitas  tektonik tersebut  mengakibatkan  struktur  daerah  tersebut menjadi  kompleks  yaitu  antara  struktur  lipatan, patahan,  dan  diapir.  Oleh  karena  itu  didaerah tersebut  menjadi  target  utama  pencarian  minyak bumi atau gas bumi (Widodo 2007).

## Gambar 1 Peta Geologi daerah Penelitian
Berdasarkan  peta  geologi  tata  lingkungan Kabupaten  Sidoarjo,  yang  diterbitkan  oleh  Pusat Lingkungan  Geologi  (Badri  dll,  2007),  menjelaskan bahwa  kecamatan  Tanggulangin  sebagian  besar termasuk  pada  zona  tidak  layak  karena,  termasuk pada  zona  yang  berpotensi  bahaya  geologi  kelas tinggi,  zona  ini  juga  termasuk  zona  yang  memiliki resiko semburan lumpur, amblesan tanah labil.

## Amblesan
Amblesan  (subsidence)  adalah  gerakan  ke bawah  di  permukaan  bumi  dari  suatu  datum, sehingga  elevasi  muka  tanahnya  berkurang  atau menjadi  lebih  rendah  dari  semula.  Kebalikannya adalah  pengang-katan  (uplift)  yang  menghasilkan naiknya  permukaan  atau  elevasi  permukaan tanahnya bertambah.

## METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi  penelitian  Tugas  Akhir  ini  dilakukan  di daerah  kecamatan  Tanggulangin,  Sidoarjo,  Jawa Timur,  dengan  jumlah  pengukuran  di  delapan lintasan seperti yang ditunjukan pada gambar 2.

## Gambar 2 Lokasi Penelitian
Setelah  dilakuakan  pengambilan  data  di lapangan,  dilakukan  pengolahan  data  berdasarkan diagram alir pada gambar 3.
Mean spatial filter bertujuan untuk mengurangi noise yang berfrekuensi tinggi dan noise yang tidak beraturan.  Dilakukannya mean  spatial filter  ini diharapkan agar memperkuat sinyal amplitudo dan melemahkan noise  amplitudo .  Pada  pengolahan data mean spatial filter peneliti mencari parameter yang paling optimal dalam dimensi “ time axis ” dan “ scan  axis ” . Pada  pengolahan mean  spatial menggunakan time  axis 1  dan scan  axis 5  karena dianggap paling optimal.
Gambar 3 Digram Alir Pengolahan Data
Gambar 4 Hasil setelah dilakukan proses mean spatial filter dengan time axis 1 dan scan axis 5
Karhunen Loeve Filt er, filter ini digunakaan agar dapat menghilangkan atau mengurangi noise lateral dengan  memanfaatkan  transformasi  Karhunen Loeve. Pada  pengolahan  data karhunen loeve  filter peneliti  mencari  parameter number  of  largest eigenvectors untuk  mendapatkan  hasil  yang optimal.  Pada  pengolahan karhunen  loeve  filter menggunakan eigenvector 15,  hal  ini  dikarenakan nilai yang dihasilkan memunculkan sedikit noise.
Gambar 5 Hasil setelah dilakukan proses karhunen loeve filter dengan menggunakan eigenvector 15

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar  6  merupakan  hasil  rekaman  data  GPR pada  lintasan  2  di  bagian  1,  2  dan  3.  Pada penampang  radargram  tersebut  memperlihatkan lapisan  yang  cenderung  turun  dari  arah  barat menuju arah timur, penurunan lapisan dimulai dari bagian 2 yang terus merunun sampai pada bagian 3.
Gambar  7  merupakan  hasil  rekaman  data  GPR pada lintasan 5 di bagian 1 dan 6. Pada penampang radargram  bagian  1  dapat  dijumpai  adanya kenaikan sinyal yang kemudian turun kembali pada trace  0–280  (0–100  meter),  hal  ini  diduga  karena struktur lapisan yang naik, sedangkan pada bagian 2 dijumpai juga kenaikan sinyal yang kemudian turun kembali  pada  awal  bagian,  hal  ini  dapat  diduga karena  struktur  lapisan  yang  naik.  Secara  umum pada  lintasan  5  bagian  1  dan  2  memiliki kecenderungan lapisan yang stabil.
Gambar 6 Radargram hasil data lintasan 2 bagian1, 2 dan 3
Gambar 7 Radargram hasil data lintasan 5 bagian 1 dan 2
Pendugaan  menggunakan  metoda  GPR  telah dilakukan  dengan  mempergunakan  GPR  Mala dengan  frekuensi  antenn  25Mhz,  pembahasan dalam  sub-bab  ini  merupakan  analisis  gabungan dari  hasil  interpretasi  data  GPR  yang  telah dilakukan.  Dari  analisis  ini  diharapkan  dapat memprediksi struktur lapisan bawah permukaan.
Dari  hasil  interpretasi  data  GPR  yang  telah dilakukan  lapisan  bawah  permukaan  di  daerah penelitian  memiliki  kecenderungan  naik  turun, walaupun naik turun lapisan tersebut hanya dalam interfal  0-4m.  Pada  gambar  4.  25  memperlihatkan peta  hasil  dari  lapisan  bawah  permukaan  dengan menggunkan GPR, dapat dilihat pada utara tanggul memiliki  lapisan  yang  kurang  rata,  pendugaan karena  lapisan  bawah  permukaan  yang  tidak  rata dikarenakan  adanya  efek  dari  semburan  lumpur sidoarjo.  Dapat  dilihat  pada  lintasan  2  yang memiliki  kecenderungan  lebih  rendah  dibanding lainnya  hal  ini  dikarenakan  lintasan  ini  hanya berjarak  300  meter  dari  sisi  utara  tanggul.  Untuk lintasan lain didominasi oleh naik turunnya lapisan atau ketidak setabilan lapisan.
Gambar 8 Peta 2D Lapisan pada daerah pengukuran

## PENUTUP Kesimpulan
Kesimpulan  yang  didapat  dari  penelitian  ini antara lain. 1. Terdapat  beberapa  lokasi  naik turunnya  lapisan  atau  ketidak  stabilan  lapisan, yang ditunjukan dengan penampang radargram dan  peta  lapisan  2D  yang  dihasilkan  oleh  GPR. Pada  setiap  lintasan  pengukuran  selalu ditemukan  naik  turunnya  lapisan  walau  hanya bersekitar 0-4 meter. 2. Dengan  banyaknya  dugaan  naik turunnya  lapisan  yang  terdapat  di  daerah pengukuran,  memperlihatkan  bahwa  daerah penelitian  tersebut  relatif  tidak  stabil  yang  di sebabkan oleh semburan Lumpur Sidoarjo. Saran Saran  yang  dapat  diberikan  berdasarkan  hasil dan  kesimpulan  untuk  membangun  hipotesa- hipotesa selanjutnya antara lain.
1. Untuk  mendapatkan  hasil  yang  lebih  baik  dan akurat, lintasan pengukuran dapat diperbanyak dan memperluas daerah pengukurannya.
2. Perlu  dilakukan  penelitian  dengan  metode geofisika yang lainnya sebagai pembanding hasil lapisan bawah permukaan.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada dosen-dosen  pembimbing  Bapak  Amien  Widodo dan Bapak Firman Syaifudin atas ide penulisan dan pengarahnnya  selama  proses  penelitian  hingga selesai.

## DAFTAR PUSTAKA
Allen,  R.L.  (1979).  “Studies  In  Fluviatile  Sedimentation:
Anelementary Geometric Model For The Connectedness  Of  Avulsion-Related  Channel  Sand Bodies”. Sedimentary Geology, vol. 24, pp.253-267.
Badri,  I.,  Setyanto,  H.,  dkk.  (2007).  Peta  Geologi Kabupaten  Sidoarjo  skala  1:  100.000.  Badan Penaggulangan Lumpur Sidoarjo, Sidoarjo.
Budiono,  Kris.,  Handoko,  &  Hermawan,  U.  (2010). “Penafsiran  Struktur  Geologi  Bawah  Permukaan  di Kawasan  Semburan  Lumpur  Sidoarjo,  Berdasarkan Penampang Ground Penetrating Radar  (GPR)”. Jurnal Geologi Indonesia, vol. 5, pp. 187-195.
Widodo, A. (2007). Memahami Bencana Gunung Lumpur: Kasus Lumpur Panas Sidoarjo . Surabaya: ITS Press .
------------------