## IDENTIFIKASI REKAHAN DANGKAL AKIBAT AKTIVITAS LUMPUR SIDOARJO DI KECAMATAN TANGGULANGIN – KABUPATEN SIDOARJO MENGGUNAKAN METODE GROUND PENETRATING RADAR (GPR)
Ilham Adi Pratama 1) , Dwa Desa Warnana 1) , Firman Syaifuddin 1)
1 Teknik Geofisika, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Instittut Teknologi Sepuluh Nopember Email: Ilham.adhy@gmail.com
Abstrak. Rencana  pengeboran  sumur  gas  baru  PT.  Lapindo  Brantas  di  Tanggulangin,  Sidoarjo  dinilai beresiko  karena  lokasinya  yang  dekat  dengan  pusat  semburan  yang  telah  rusak  dan  masih  sangat rawan, sehingga masih ada potensi keluarnya semburan di area tanggul dan sekitarnya jika dibor. Selain itu,  aktivitas  lumpur  sidoarjo  menyebabkan  kondisi  bawah  permukaan  di  daerah  penelitian  menjadi rentan  terhadap  resiko  rekahan  dan  penurunan  tanah.  Oleh  sebab  itu,  perlu  dilakukan  penelitian tentang  kondisi  bawah  permukaan  dangkal  menggunakan  metode Ground  Penetrating  Radar (GPR) yang bertujuan untuk mendeteksi rekahan dangkal yang berada di sekitar daerah rencana pengeboran. Metode GPR dipilih karena dapat memetakan kondisi bawah permukaan yang dangkal secara terperinci dengan  resolusi  yang  tinggi.  Berdasarkan  hasil  penelitian  ini,  diketahui  bahwa  pada  daerah  rencana pengeboran  terdapat  banyak  rekahan  berpola  radial  dengan  arah  barat  daya-timur  laut  dan  rekahan berpola  melingkar  (circular)  yang  berarah  barat  laut-tenggara.  Kondisi  tersebut  membuat  daerah bawah permukaan di sekitar lokasi rencana pengeboran menjadi tidak stabil dan berisiko karena dapat menyebabkan  penurunan  tanah  di  daerah  sekitar  dan  dikhawatirkan  dapat  memperluas  semburan lumpur panas pada daerah penelitian.
Kata Kunci: Rekahan, Lumpur Panas, GPR
Abstract. PT. Lapindo Brantas’s new gas well drilling has potential risk because the location was so closed with the central of mud volcano eruption that already broken and risky. Further breakouts of mud are still possible  in  embankment  and  around  if  there  is  drilling  activity.  Sidoarjo  mud  activities  also  causing subsurface  conditions  research  area  becomes  vulnerable  to  the  risk  of  fractures  and  land  subsidence. Therefore, there should be a study about shallow subsurface conditions using Ground Penetrating Radar (GPR) which aims to detect shallow fracture in the surrounding area of PT. Lapindo Brantas’s new gas well drilling  plan  in  Tanggulangin,  Sidoarjo.  GPR  method  chosen  because  it  can  mapping  the  shallow subsurface in detail with high resolution. Based on the observation result, it is known that there are lot of fracture with two types, first is radial type with south west-north east direction and second is circular type with  north  west-south  east  direction.  Fractures  show  that  shallow  subsurface  condition  in  PT.  Lapindo Brantas’s new gas well drilling is very risky because it can lead to decreased land deeper and feared to expand the mud flow in Sidoarjo area.
Keywords: Fractures, Mud Volcano, GPR

## PENDAHULUAN
Pada  awal  tahun  2016,  PT.  Lapindo  Brantas berencana melakukan pengeboran sumur gas baru di daerah Tanggulangin, Sidoarjo. Lokasi pengeboran  ini  berjarak  sekitar  tiga  kilometer  dari pusat  semburan  utama,  sehingga  dinilai  memiliki resiko  yang  tinggi  yang  dapat  mengakibatkan meluasnya  semburan  lumpur  panas  ke  daerah tersebut.  sehingga  perlu  dilakukan  penelitian dengan  menggunakan  metode  geofisika  untuk mengetahui kondisi bawah permukaan dangkalseperti  rekahan  pada  daerah  pengeboran sumur gas baru tersebut.
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi posisi  dan  pola  rekahan  pada  daerah  penelitian sehingga  dapat  digunakan  untuk  mengetahui pengaruh rekahan yang ada terhadap kondisi tanah di  daerah  pengeboran  sumur  gas  baru  sehingga dapat  diketahui  tingkat  resiko  yang  timbul  jika pengeboran  sumur  gas  baru  milik  PT  Lapindo Brantas tetap dilakukan.
Metode geofisika yang cocok untuk memetakan  rekahan  adalah Ground  Penetrating Radar  (GPR), karena  mampu  memetakan  kondisi bawah  permukaan  yang  dangkal  secara  terperinci dengan  resolusi  yang  tinggi(Handoko  dkk.,  2010).
Pada  penelitian  ini,  kedalaman  yang  dapat dipertanggungjawabkan adalah 35 meter.

## TINJAUAN PUSTAKA Geologi Regional
Batuan  di  daerah  Sidoarjo  disusun  oleh lapisan batuan sedimen yang terdiri dari batulanau, batulempung, batuserpih, batupasir dan batugamping.  Umur  batuan  sedimen  tersebut berkisar antara Miosen Awal hingga Resen. Formasi- formasi  batuan  di  daerah  Sidoarjo  secara  geologi regional termasuk ke dalam zona depresi Kendeng. Pada  zona  depresi  ini  terbentuk  beberapa anticlinorium (Smiyth dkk, 2008).
Gambar 1 Zona Stratigrafi dan Struktur Pulau Jawa Menurut van Bemmelen, 1949 (Smiyth dkk, 2008).
Metode Ground Penetrating Radar (GPR) Ground  Penetrating  Radar  (GPR) merupakan suatu metoda pengukuran geofisika yang menggunakan  sinyal  gelombang  elektromagnetik dalam  prinsip  kerjanya.  Metode  GPR  didasarkan atas persamaan Maxwell yang merupakan perumusan  matematis  untuk  hukum-hukum  alam yang berkaitan dengan semua fenomena elektromagnetik  yang  menjelaskan  bagaimana medan  listrik  dan  medan  magnet  dapat  terjadi. Persamaan  Maxwell  untuk  medium isotropic heterogen dirumuskan sebagai berikut:
(1) dengan hubungan (2)
(3)
(4)
(5)
dimana E dan H adalah intensitas medan listrik dan  magnet  dan  diukur  dalam  [volt/m]  dan [ampere/m]. D dan B adalah kerapatan fluks listrik dan magnetik yang diukur dalam [coulomb/m 2 ] dan [weber/m 2 atau tesla]. dan J adalah tahanan jenis dan kerapatan arus listrik yang diukur dalam satuan [ohm.m]  dan  [ampere/m 2 ],  sedangkan  besaran dan adalah permitivitas dan permeabilitas dalam ruang  hampa  yang  bernilai  8.854  ×  10 −12 farad/m dan  4π  ×  10 −7 henry/m,  sedangkan  besaran adalah  konduktivitas  yang  diukur  dalam  satuan [S/m] (Orfanidis, 2002).
Menggunakan  persamaan  Maxwell  diatas,
dapat diturunkan persamaangelombang
elektromagnetik sebagai berikut:
(6) (7)
dengan kecepatan rambat gelombang di udara dan ruang vakum sebesar:
√ (8)

## Gelombang Radar
Radiasi  elektromagnetik  yang  direfleksikan material  bergantung  pada  kontras  konstanta dielektrik relatif perlapisan-perlapisan yang berdekatan.  Jika  kontras  tersebut  besar,  maka jumlah  energi  gelombang  radar  yang  direfleksikan juga  besar.  Koefisien  refleksi  (R)  didefinisikan sebagai  perbandingan  energi  yang  dipantulkan  dan energi  yang  datang.  Besarnya  R  ditentukan  oleh kontras  kecepatan  dielektrik  relatif  dari  medium. Dalam  semua  kasus  magnitudo  R  berada  pada rentang ±1. Bagian energi yang ditransmisikan sama dengan  1-R,  sedangkan  daya  koefisiensi  refleksi sama dengan R 2 .
Amplitudo  koefisien  refleksi  diberikan  oleh persamaan berikut:
√ √ √ √ (9)de
ngan  V 1 dan V 2 adalah kecepatan  gelombang  radar pada  lapisan  1  dan  2  (V 1 <  V 2 ),  dan  ε 1 ,  ε 2 adalah
konstanta  dielektrik  relatif  (ε r )  dari  lapisan  1  dan lapisan  2.Kecepatan  gelombang  elektromagnetik pada berbagai medium bergantung pada kecepatan cahaya  di  udara,  konstanta  dielektrik  relatif  ( ), dan permeabilitas magnetik ( =1 untuk materi non magnetik).  Selain  itu,  kecepatan  gelombang elektromagnetik  tergantung  pada  jenis  bahan  dan merupakan  fungsi  dari  permitivitas  relatif  bahan. Kecepatan  gelombang  elektromagnetik  dalam material  (V m )  dirumuskan  dalam  persamaan  beikut (Reynold, 1997):
√*( ) +
(10)di manaV m adalah kecepatan gelombang
elektromagnetik,  c  adalah  kecepatan  cahaya,  ε r adalah  konstanta  dielektrik  relatif, adalah permeabilitas  magnetik  relatif    (henry/m)  dan  P adalah loss  factor ( ).Untuk  material  dengan  loss factor rendah (P ≈ 0), maka berlaku persamaan:
√ √ (11)

## METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi  penelitian  ini  berada  di  sekitar  daerah pengeboran  sumur  gas  baru  di  Tanggulangin, Sidoarjo,  Jawa  Timur.  Dimana  titik  Tanggulangin  6 dan Tanggulangin 10 merupakan daerah yang akan dilakukan pengeboran sumur gas baru Lapindo.
Gambar  2Lintasan  pengukuran  GPR  (lintasan  1-5) dan lokasi rencana pengeboran (Sumur TA 6 dan 10) (Earth, 2016)
Pengambilan  data  yang  dilakukan  pada  tanggal 20-25  April  2016.  Data  GPRtersebut  kemudian diolah berdasarkan diagram alir sebagai berikut.
Gambar 3 Diagram Alir Pengolahan Data GPR
Adjust Signal Position digunakan untuk menghilangkan  waktu  jeda  antara  sinyal  yang terbaca  pertama  hingga  sampai  pada  kontras lapisan  permukaan  tanah.  Poses  filteing  digunakan untuk menghilangkan berbagai frekuensi lateral dan horizontal.  Proses inverse  amplitude  decay dilakukan  untuk  meningkatkan  gain,  peningkatan gain  dilakukan  karena  sinyal  radar  sangat  cepat teratenuasi  ketika  menjalar  ke  dalam  permukaan bumi,  sehingga  sinyal  dari  kedalaman  yang  lebih tinggi  menjadi  sangat  kecil/lemah  dan  informasi yang berasal dari sinyal lemah tersebut tidak begitu terlihat.  Proses 1-D  Phase  Shifting  Migration ini digunakan  untuk  memindahkan  data  GPR  ke  posisi yang  benar  secara  horizontal  maupun  vertikal. Ketidakpastian  posisi  ini  disebabkan  oleh  efek difraksi yang terjadi ketika gelombang elektromagnetik mengenai ujung atau puncak suatu diskontinuistas  akibat  perbedaan  struktur  geologi seperti  sesar  atau  lipatan,  dan 1-D  Time  to  Depth Conversion merupakan  proses  konversi  data  GPR dari domain waktu menjadi domain kedalaman. Hal ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  kedalaman sebenarnya dari data penampang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN IdentifikasiRekahan
Parameter  pertama  yang  digunakan  sebagai dasar  penentuan  lokasi  dan  arah  rekahan  adalah pola  diskontinuitas  structural  yang  dapat  diamati secara  langsung  pada  radargram  serta  data  dari kondisi  di  lapangan  saat  pengambilan  data,  seperti adanya  jembatan  atau  sawah.  Parameter  kedua adalah struktur geologi di lokasi penelitian sehingga dapat  diketahui  pola  dan  arah  rekahan  pada struktur  geologi  tersebut,  di  mana  struktur  geologi akan  menjadi  parameter  untuk  mengonfrmasi rekahan yang ditentukan oleh parameter diskontinuitas.  Menurut  penelitian  yang  dilakukan Yin  dan  Jr  pada  tahun  2004,  struktur  yang menembus  ( piercement  structure) yang  aktif memiliki pola rekahan yang circular (melingkar) dan radial  (menjari)  dengan  model  ditunjukan  oleh gambar 4:
Gambar  4  (a)  Contoh  pola  rekahan  pada  struktur menembus  aktif  ( active  piercement  structures )
tampak atas, (b) penampang bawah permukaan dari pola  rekahan  pada  stuktur  menembus  aktif  (active piercement structures) (Yin & Jr, 2004).
Struktur  geologi  di  Lumpur  Sidoarjo  (Lusi)  dapat dianalogikan  memiliki  model  yang  serupa  dengan Gambar  4  karena  menurut  penelitian  Mazzini  et  al tahun 2009 yang menginterpretasikan  data  seismik yang  melintasi  lokasi  semburan  Lumpur  Sidoarjo menyatakan  bahwa  terdapat  struktur  menembus (piercement  structure)  yang  kompleks  sebagai struktur geologi Lumpur Sidoarjo.

## Analisis Rekahan
Lintasan  yang  berorientasi  barat  timur  dan berada  di  utara  pusat  semburan  Lusi,  dapat mengidentifikasi  rekahan  pada  jalur  selatan-utara, tenggara-barat laut, dan barat daya-timur laut yang akan  tampak  pada  radargram.  Lintasan  yang berorientasi selatan utara dan berada di utara pusat semburan  Lusi,  hanya  akan  mengidentifikasi rekahan yang berada pada jalur barat hingga timur.
Gambar  5  merupakan  hasil  overlay  radargram dari  seluruh  lintasan  pengukuran  terhadap  peta daerah  pengukuran.  Overlay  ini  digunakan  untuk mengetahui posisi rekahan sebenarnya pada daerah pengukuran.  Dari  hasil  overlay  ini,  terlihat  banyak sekali  rekahan-rekahan  yang  berada  di  daerah penelitian. Rekahan-rekahan ini merupakan indikator bahwa daerah penelitian ini tidak stabil.
Apabila  rekahan  pada  orientasi  yang  sama dihubungkan  dan  di-overlay  dengan  peta  lapisan bawah  permukaan,  maka  terlihat  suatu  pola rekahan  yang  terbagi  menjadi  dua  tipe  pola rekahan,  yaitu  pola  rekahan  circular  yang  berpola melingkari  pusat  semburan  Lusi  dan  pola  rekahan radial  atau  menjari,  yang  mengarah  ke  pusat semburan  Lusi,  seperti  terlihat  polanya  pada Gambar 6. Rekahan pada jalur barat daya-timur laut dan berada pada sisi utara pusat stuktur merupakan rekahan  jenis  radial  yang  menjalar  memanjang relatif  lurus  dari  pusat  semburan.  Rekahan  yang tampak  berada  pada  arah  barat  laut-tenggara merupakan  rekahan  circular  yang  menyebar  dan mengelilingi pusat semburan.
(a)

## PENUTUP Kesimpulan
Kesimpulan  yang  didapat  dari  penelitian  ini adalah:
1. Rekahan  terlihat  pada  seluruh  radargram lintasan  pada  kedalaman  0-36  meter dengan panjang rekahan 9-61 meter.
2. Terdapat  dua  pola  rekahan,  yaitu  rekahan berarah  barat  daya-timur  laut  dan  berada di  utara  pusat  semburan  merupakan  jenis rekahan  radial  yang  menjalar  lurus  atau menjari  dari  pusat  semburan;  dan  rekahan berarah  barat  laut-tenggara  merupakan jenis  rekahan  circular  yang  menyebar seperti lingkaran dari pusat semburan.

## Saran
Saran  yang  dapat  diberikan  berdasarkan  hasil dan  kesimpulan  untuk  membangun  hipotesa- hipotesa selanjutnya adalah:
1. Untuk  mendapatkan  hasil  yang  lebih  baik dan  akurat  terhadap  sebaran  dan  pola rekahan, lintasan pengukuran dapat diperbanyak dengan berbagai variasi orientasi  sehingga  dapat  mengidentifikasi lebih  banyak  variasi  arah  rekahan,  karena faktor  keberhasilan  identifikasi  rekahan adalah  arah  pengukuan  yang  tepat  dan sesuai struktur geologi daerah penelitian.
2. Perlu  dilakukan  penelitian  dengan  metode geofisika  yang  lain  sebagai  pembanding hasil posisi dan letak dari rekahan.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada dosen  pembimbingDr.  Dwa  Desa  Warnana  dan Bapak  Firman  Syaifuddin  atas  bimbingan  dan pengarahan  yang  diberikan  kepada  penulis  selama proses penelitian hingga penulisan.

## DAFTAR PUSTAKA
H andoko, Godwin, K, B., & U, H. (2010). Penafsiran Struktur Geologi Bawah Permukaan di Kawasan Semburan  Lumpur  Sidoarjo,  Berdasarkan Penampang  Ground  Penetrating  Radar  (GPR).
Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 5 No. 3, 187-195.
Mazzini,  A.,  Nermoen,  A.,  Krotkiewski,  M., Podladchikov,  Y.,  Planke,  S.,  &  Svensen,  H. (2009).  Strike-slip  faulting  as  a  triger mechanism  for  overpressure  release  through piercement  structure. Implication  for  the  Lusi mud volcano, Indonesia , 1751-1765.
Orfanidis,  S.  J.  (2002).  Electromagnetic  Waves  and Antennas. Piscataway: Rutgers University .
R.  Smyth,  H.,  Hall,  R.,  &  J.  Nichols,  G.  (2008). Cenozoic  volcanic  arc  history  of  East  Java, Indonesia: The stratigraphic record of eruptions on an active continental margin. The Geological Society of America, 436.
Reynold,  J.  M.  (1997).  An  Introduction  to  Applied and  Enviromental  Geophysics.  England:  John Wiley and Sons, inc.
Yin, H., & Jr, R. H. (2004). Balancing and restoration of  piercement  structures:  geologic  insights from 3D kinematic models. Journal of Structural Geology, 99-114.