## PENERAPAN METODE VERY LOW FREQUENCY ELECTROMAGNETIC (VLF-EM) UNTUK MENDETEKSI REKAHAN PADA DAERAH TANGGULANGIN, SIDOARJO
Muhammad Shafran Shofyan, Anik Hilyah,  Juan Pandu G. N. R Jurusan Teknik Geofisika, FTSP Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail: shofyanshafran@gmail.com
Abstrak. Pengeboran sumur gas baru milik PT Lapindo Brantas yang berada di Tanggulangin, Sidoarjo dinilai memiliki risiko yang tinggi. Hal ini berdasarkan kondisi geologi dan pergerakan lempeng tektonik, dimana daerah Sidoarjo sangat rentan terhadap terjadinya erupsi lumpur panas. Selain itu, peristiwa meluapnya lumpur panas di Porong, Sidoarjo menyebabkan tanah di sekitar Sidoarjo memiliki banyak rekahan, yang berpotensi dapat memperluas daerah semburan lumpur panas. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian yang berjudul “Penerapan Metode Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM) Untuk Mendeteksi Rekahan Pada Daerah Tanggulangin, Sidoarjo” yang bertujuan untuk mendeteksi rekahan yang berada di daerah pengeboran sumur gas baru PT  Lapindo di Tanggulangin, Sidoarjo. Metode VLF-EM digunakan karena metode ini efektif untuk melakukan pemetaan kondisi bawah permukaan seperti rekahan dan patahan dengan penetrasi kedalaman sekitar 50 meter. Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan, diketahui bahwa daerah pengeboran sumur gas baru milik Lapindo terdapat banyak sekali rekahan-rekahan yang memiliki arah Barat Daya-Timur Laut. Dengan banyaknya rekahan ini, pengeboran sumur gas baru milik PT  Lapindo sangat berisiko karena dapat menyebabkan penurunan tanah di daerah sekitar dan dikhawatirkan dapat memperluas semburan lumpur panas pada daerah tersebut.
Kata Kunci : lumpur panas; rekahan; sumur gas  Lapindo; metode VLF-EM
Abstract. PT Lapindo Brantas’s new gas well drilling that is located in Tanggulangin Sidoarjo has a high risk because based on its geologic condition and tectonic plates movement, Sidoarjo is susceptible of mud volcano eruption. Furthermore, the overflow of mud volcano eruption in Porong, Sidoarjo caused land in the area around Sidoarjo has numerous fractures, potentially expanding area of the mudflow. This fact leads us to observe more about it and make a paper named “Application of Very Low Frequency Electromagnetic (VLF-EM) Method to Detect Fracture in Tanggulangin, Sidoarjo”. This observation aims to know and learn more about to detect fractures in the area of PT LapindoBrantas’s new gas well drilling. VLF- EM Method used for this observe because this method effective for mapping subsurface condition, for example: fault and fracture in the depth of 50 meters. Based on the observation result, it is known that there are lot of fractures on the area of interest that have directions Southwestern-Northeast. Fractures show PT Lapindo Brantas’s new gas well drilling is very risk because it can lead to decreased land deeper and feared to expand the mudflow in Sidoarjo area.
Keywords: fractures; mud volcano; new gas owned by PT Lapindo; VLF-EM

## PENDAHULUAN
Pada  tahun 2016, PT  Lapindo  Brantas berencana melakukan pengeboran sumur gas baru di daerah  Tanggulangin, Sidoarjo.  Lokasi pengeboran  ini  berjarak  sekitar  dua  setengah 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
seperti  rekahan  pada  daerah  pengeboran  sumur gas baru tersebut.
Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi arah dan posisi 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  besaran  resiko yang timbul  jika pengeboran  sumur gas barumilik PT Lapindo Brantas tetap dilakukan.
Metode  geofisika yang cocok  untuk memetakan  rekahan  adalah  Very Low Frequency Electromagnetic  (VLF-EM) dimana  metode  ini memanfaatkan frekuensi gelombang elektromagnetik  sebesar 15-30 kHz, sehingga penetrasi  kedalaman yang dapat  diketahui  cukup dalam. Pada  penelitian  ini, kedalaman yang dapat dipertanggungjawabkan adalah 50 meter.

## TINJAUAN PUSTAKA Geologi Regional
Batuan di daerah Sidoarjo disusun oleh lapisan batuan  sedimen yang terdiri  dari  batu  lanau, batu lempung, batu serpih, batu pasir, dan batu gamping. Umur  batuan  sedimen  tersebut  berkisar  antara Miosen Awal hingga Resen. Formasi-formasi batuan di daerah Sidoarjo secara geologi regional termasuk kedalam zona depresi Kendeng. Pada zona depresi ini  terbentuk  beberapa  anti  klinorium, dan  salah satunya adalah anti klinorium Ngelam – Watudakon.
Gambar 1. Zona Stratigrafi dan Struktur Pula Jawa Menurut van Bemmelen, 1949 (Smyth et al, 2005).
Metode Very Low Frequency Electromagnetic (VLF- EM)
Metode VLF-EM memanfaatkan  gelombang elektromagnetik (medan magnet dan medan listrik) yang berada  di  bumi. Medan elektromagnetik primer dari  sebuah  pemancar radio memiliki komponen  medan  listrik  E z dan  komponen  medan magnetic horizontal H y yang tegak  lurus  terhadap arah  perambatan  sumbu x, sehingga  bila  jarak sebuah anomali yang bersifat konduktif cukup jauh dengan antena pemancar, maka komponen medan
elektromagnetik primer H y dianggap  sebagai gelombang yang berjalan  secara horizontal dan akan  menginduksi  anomaly sehingga  akan menimbulkan  arus  induksi. Nilai  arus  induksi  ini berbanding  lurus  dengan  nilai  konduktivitas  dari suatu batuan.
Arus  induksi  ini  nantinya  akan  menghasilkan medan magnet sekunder  dengan  frekuensi yang sama namun dengan fase yang berbeda. Sedangkan, nilai  medan  magnetik vertical H z berguna  untuk menentukan anomali.
Gelombang  ini yang digunakan  untuk mengetahui  perbedaan  konduktivitas  bawah permukaan  dengan  memanfaatkan  persamaan Maxwell.
∇ x H = ( σ + i ωε )E (Hukum Ampere)         (1) ∇ 𝑥𝑥 𝑬𝑬 = −(𝑖𝑖𝑖𝑖𝜇𝜇 0 )𝑯𝑯 (Hukum Faraday)         (2) dimana:
H adalah medan magnet,
E medan listrik, konduktivitas batuan ( 𝜎𝜎 ), permitivitas (ε), permeabilitas (μ).
Dengan memanfaatkan prinsip TE (Transverse Electric)  dan TM (Transverse Magnetic) maka akan didapatkan persamaan:
𝜕𝜕 2 𝐸𝐸 𝑥𝑥 𝑑𝑑𝑑𝑑 2 + 𝜕𝜕 2 𝐸𝐸 𝑥𝑥 𝑑𝑑𝑑𝑑 2 = (𝑖𝑖𝑖𝑖)(𝜎𝜎 + 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖)𝐸𝐸 𝑥𝑥 (3)
Sehingga  dapat  diketahui  nilai  resistivitasnya dengan menggunakan persamaan:
𝜌𝜌 𝑎𝑎 𝑥𝑥𝑑𝑑 = 1 𝑖𝑖𝜇𝜇 �𝑍𝑍 𝑥𝑥𝑑𝑑 � 2 (4)

## Filter Multivariate Empirical Mode Decompotition (MEMD)
Multivariate Empiracal Mode Decomposition (MEMD) merupakan  perluasan  dari EMD dimana EMD menentukan K IMF c 1 (t), c 2 (t),…, c k (t) dan sinyal residu r(t) dari sebuah sinyal.
𝑥𝑥(𝑡𝑡) = ∑ 𝑐𝑐 𝑖𝑖 (𝑡𝑡) + 𝑟𝑟(𝑡𝑡) 𝐾𝐾 𝑖𝑖=1 (5)
MEMD pertama kali diusulkan  oleh  Rehman dan  Mandic (2010) untuk  memproses  sinyal multivariate  yang memiliki  jumlah  channel  yang sembarang. Penelitiannya menganggap V(s)={v 1 (s),v 2 (s),…,v n (s)} adalah  sekumpulan n data spasial sebagai fungsi ruang (s) dan X 𝜃𝜃 ={x 1 k , x 2 k , …, x n k } menunjukkan arah vector sepanjang arah yang diberikan  oleh  sudut  dalam  satu set arah. Kemudian, dari IMF kemudian set data spasial diperoleh dari penggunaan algoritma 1 yaitu:
1. Bangkitkan  sekumpulan  vektor  arah yang sesuai,  X.
2. Hitunglah  sebuah  proyeksi, p θk (s), dari sekumpulan data spasial V(s) sepanjang vector arah  X θk , untuk semua nilai k.
3. Temukan sesaat spasial s i θk yang sesuai dengan maxima proyeksi untuk semua nilai k.
4. Interpolasikan s i θk dan V(s i θk ) untuk memperoleh kurva multivariate envelope e θk (s) untuk semua nilai k.
5. Rerata M(s) dari  kurva  envelope  dihitung dengan 𝑀𝑀(𝑠𝑠) = 1 𝐾𝐾 ∑ e θ k (𝑠𝑠) 𝐾𝐾 𝑘𝑘=1 .
6. Ekstrak  “detail”  D(s) menggunakan D(s)=V(s)- M(s). Jika “detail” D(s) memenuhi  kriteria penghentian IMF Multivariate, terapkan prosedur di atas  untuk V(s)-D(s),  jika  tidak, terapkan ke D(s).

## Inversi
Pemodelan  ke  belakang (inverse modelling) adalah proses yang  mencoba  mengembalikan pengaruh  dari  perambatan  gelombang  untuk menghasilkan  suatu  gambaran  bawah  permukaan bumi. Pemodelan  ke  belakang (invers) bertujuan untuk meminimalkan fungsi, dengan menggunakan metode inversi yang dikembangkan oleh Levenberg- Marquardt dengan persamaan:
𝑚𝑚 𝑘𝑘+1 =   𝑚𝑚 𝑘𝑘 + �𝐽𝐽 𝑘𝑘 𝑇𝑇 𝐽𝐽 𝑘𝑘 + 𝜆𝜆 2 𝐶𝐶 𝑇𝑇 𝐶𝐶� −1 𝐽𝐽 𝑘𝑘 𝑇𝑇 �𝐹𝐹 [𝑚𝑚 𝑘𝑘+1 ] − 𝐹𝐹𝑚𝑚𝑘𝑘 (6)

## METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi  penelitian  ini  berada di sekitar  daerah pengeboran  sumur gas baru di Desa Kedungbanteng, Sidoarjo, Jawa  Timur  hingga  sisi utara  dari  semburan  utama  Lapindo.  Dimana  titik Tanggulangin 6 dan  Tanggulangin 10 merupakan daerah yang akan dilakukan pengeboran sumur gas baru Lapindo.
Gambar 1. Lokasi Penelitian yang Berada di Kotak Garis Merah dengan Koordinat 7 o 29’40.60” S - 7 o 30’33.02” S dan 112 o 42’43.39” E - 112 o 45’02.17” E (Google Earth 2016).
Pengambilan data yang dilakukan pada tanggal 9-16 April 2016.  Data yang dihasilkan  dari pengambilan data merupakan data tipper yakni nilai inphase  dan  quadrature. Data tipper  tersebut kemudian  diolah  berdasarkan diagram alir  sebagai berikut.
Gambar 2. Diagram Alir Pengolahan Data VLF-EM.
Data Primer Data Pengukuran VLF-EM Filter MEMD Inversi Penampang Resistivitas Data Sekunder Data GPS Filter Moving Average Interpretasi

## Filter moving average digunakan  sebagai
pengkoreksi  dan  pemisah data yang mengandung frekuensi rendah dan frekuensi tinggi.
Gambar 3. Hasil Filter Moving Average pada Lintasan 11. (atas) Data Inphase (bawah) Data Quadrature.
Setelah  itu, dilakukan  filter  MEMD untuk meningkatkan IMF-IMF yang ada  sehingga  IMF multivariate yang serupa namun memiliki frekuensi yang berbeda  dapat  lebih  jelas  terlihat.  Dari  IMF- IMF tersebut, kemudian  dipilih IMF yang tidak mengandung frekuensi yang tinggi karena dianggap sebagai noise.
Gambar 4. Hasil filter MEMD terhadap Nilai Inphase dan Quadrature.
Hasil dari filter MEMD ini yang digunakan pada proses inversi untuk mendapatkan penampang resistivitas bawah permukaan bumi. Proses inversi ini menggunakan software  Inv2DVLF yang dikembangkan oleh Fernando A.M. Santos.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Rekahan
Menurut penelitian yang sudah dilakukan oleh Sungkono et al di dekat semburan utama LUSI pada tahun 2014, daerah yang memiliki  resistivitas  di bawah  resistivitas  lingkungan (0-80 ohm meter) dianggap  sebagai  daerah  diskontinuitas  seperti rekahan  dan  patahan  karena  diasumsikan  bahwa rekahan  dan  patahan yang ada di sekitar  daerah penelitian sudah terisi oleh fluida, terutama air yang mengandung mineral-mineral. Air yang mengandung mineral ini  merupakan  benda yang konduktor  sehingga  nilai  resistivitasnya  kecil. Berdasarkan penelitian tersebut, maka daerah yang memiliki  resistivitas  di  bawah  nilai  resistivitas lingkungan (warna  biru) diperkirakan  sebagai rekahan.  Sedangkan  daerah yang memiliki  nilai resistivitas di atas nilai resistivitas lingkungan (120- 180 ohm meter) diperkirakan  sebagai  endapan aluvial, karena  daerah  Sidoarjo  merupakan  daerah dataran  tinggi  dimana  pada  geologi  daerah dangkalnya  didominasi  oleh  endapan  aluvial yang tebal.
Gambar 5 merupakan hasil overlay penampang resistivitas  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.
Gambar 6  dan 7 merupakan beberapa  foto  di lapangan yang menunjukkan  bahwa  terdapat rekahan yang muncul  sebagai  manifestasi  di permukaan yang berada di daerah  penelitian. Dengan  dua  foto  tersebut, sudah  dapat menunjukkan  bahwa  interpretasi  posisi  rekahan- rekahan  berdasarkan  penampang  resistivitas data
VLF-EM sudah tepat. Untuk posisi rekahan lainnya, memang  tidak  terlihat  di  permukaan  karena rata- rata kedalaman  rekahan berdasarkan hasil  analisa penampang resistivitas  berada  pada kedalaman 20 meter.  Dari Gambar  6 dan 7  tersebut, diketahui bahwa  rekahan  memiliki  arah  dari Barat Daya  ke Timur Laut.
Gambar 5. Hasil Penggabungan Penampang Resistivitas dari Setiap Lintasan Pengukuran untuk Mengetahui Posisi-Posisi Rekahan pada Peta Daerah Tanggulangin,
Sidoarjo.
Gambar 6. Penampang Resistivitas Lintasan 6 (Atas). Rekahan yang Terlihat di Permukaan pada Lintasan 6 pada Jarak Profil Pengukuran 140-150 Meter Memiliki Arah Rekahan Barat Daya-Timur Laut (Bawah).
Gambar 7. Penampang Resistivitas Lintasan 4 Bagian 3 (Atas). Rekahan yang Terlihat di Permukaan pada Lintasan 4 Bagian 3 pada Jarak Profil Pengukuran 95-110 Meter dari Total Panjang Lintasan 4 Memiliki Arah Rekahan Barat Daya-Timur Laut (Bawah).

## PENUTUP Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini antara lain.
1. Terdapat banyak rekahan pada daerah penelitian, yang ditunjukkan dengan nilai resistivitas sebesar 0-80 ohm meter. Pada setiap lintasan pengukuran ditemui minimal 2 (dua) rekahan dengan panjang yang bervariasi mulai 5 meter sampai 30 meter  pada kedalaman 10-30 meter.
2. Dengan banyaknya dugaan rekahan yang terdapat di daerah pengukuran, memperlihatkan bahwa daerah penelitian tersebut relatif tidak stabil.

## 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, titik  pengukuran  dapat  diperbanyak dengan  mengurangi  spasi  pengukuran  menjadi lebih kecil dan memperluas daerah
pengukurannya.
2. Perlu  dilakukan  penelitian  dengan  metode geofisika yang lainny aseperti GPR atau geolistrik sebagai  pembanding  hasil  posisi  dan  letak  dari rekahan dan patahan.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen-dosen pembimbing Ibu Anik Hilyah dan Mas Juan Pandu  atas ide penulisan dan pengarahannya selama proses penelitian hingga penulisan.

## DAFTAR PUSTAKA
Budiono, Kris. Handoko. Hermawan, U., 2010. Penafsiran Struktur Geologi Bawah Permukaan di Kawasan Semburan Lumpur Sidoarjo, Berdasarkan Penampang Ground  Penetrating Radar (GPR).  Journal. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan. Bandung
Feriadi, Yusron., 2014. Aplikasi Noise Assisted Multivariate Empirical Mode Decomposition Pada Metode Very Low Frequency Electromagnetic untuk Analisa Tanggul Lumpur Sidoarjo. Thesis. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
Tofan, Mochamad., 2008. Pemodelan VLF-EM-VGRAD

## Aliran Sungai Bawah Permukaan. Institut Teknologi
Bandung. Bandung.
Santos, Fernando A.M., 2006.  Instructions for Running PrepVLF and Inv2DVLF 2-D Inversion of VLF-EM Single Frequency Programs. Centro de Geofisica da Universidade de Lisboa. Lisbon.
-------------------