Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (1): 45 - 54 DOI: 10.24252/jft.v9i1.27289

## JURNAL FISIKA DAN TERAPANNYA
p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft

## STUDI POTENSI AIR TANAH MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK KONFIGURASI SCHLUMBERGER DAN WENNER DI KAMPUNG NAMBON KABUPATEN JAYAPURA

## Zakaria Victor Kareth dan Kezia Noviani Anou
Jurusan  Fisika,  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam,  Universitas Cenderawasih
Email: zvkareth@gmail.com

## INFO ARTIKEL
Status artikel: Diterima: 13 Februari 2022 Disetujui: 21 September 2022 Tersedia online: 23 September 2022
Keywords: Groundwater, Geoelectric method, VES, ERT, PyGIMLi

## ABSTRACT
Kampung  Nambon  is  a  village  in  Jayapura  regency which  has  no  access  to  clean  water.  Groundwater  is  an alternative  water  source  for  villages  which  are  prone  to surface  water  sources.  Groundwater  aquifers  are  porous and  permeable  subsurface  layers  which  can  hold  and transmit  groundwater.  Geoelectric  method  is  a  common geophysical  method  for  groundwater  exploration  due  to direct relationship between resistivity and water content. The  objective  of  this  study  is  to  characterize  subsurface structure of Kampung Nambon and to estimate the depth of potential groundwater aquifer using Vertical Electrical Sounding  (VES)  of  Schlumberger  array  and  Electrical Resistivity  Tomography  (ERT)  of  Wenner  array.  An ERT line of 100 metres whose midpoint is the sounding point of VES with maximum electrode spacing ( AB/2 ) of 250  metres  were  performed.  The  results  show  that subsurface  at  Kampung  Nambon  is  heterogeneous  with significant  lateral  variation  where  karst  formation  was estimated  at  depth  range  of  5  –  15  meters.  This  karst formation  might  contain  groundwater  flow  as  indicated by  relatively  low  resistivity  values  compared  to  high resistivity  background  of  Limestone  from  Jayapura formation (Qpj).

## 1. PENDAHULUAN
Air bersih merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia sehingga ketersediaannya dalam jumlah yang cukup dan mudah diakses menjadi syarat penting bagi keberlangsungan hidup  manusia.  Kampung  Nambon  adalah  salah  satu  kampung  rawan  air  bersih  di Kabupaten  Jayapura.  Lokasi  kampung  yang  jauh  dari  sumber  air  permukaan  membuat warga  kampung  Nambon  hanya  bergantung  pada  air  hujan  untuk  memenuhi  kebutuhan sehari-hari.
Air tanah merupakan sumber alternatif air bersih bagi kampung yang tidak memiliki akses ke sumber air permukaan seperti sungai dan danau. Air tanah adalah air yang terdapat di  bawah  permukaan  pada  zona  jenuh  air,  dan  berasal  dari  air  hujan  dan  air  permukaan yang meresap melalui zona tak jenuh menuju zona jenuh (Volentino, 2013). Akuifer adalah lapisan  bawah  permukaan  yang  permeable  dengan  porositas  yang  tinggi  sehingga  dapat menampung dan mengalirkan air (Hanifa dkk., 2016).
Gambar 1 . Peta Geologi lembar Jayapura. Kampung Nambon (kotak merah) terletak pada formasi Jayapura (Qpj) dan alluvium dan endapan pantai (Qa) (Suwarna & Noya, 1995).
Secara  geologi,  kampung  Nambon  berada  pada  formasi  Jayapura  (Qpj)  di  selatan yang  terdiri  atas  Batugamping  koral-ganggang,  Batugamping  kapuran,  Batugamping napalan.  Di  utara  kampung  Nambon  terdapat  formasi  alluvium  dan  endapan  pantai  (Qa) yang terdiri atas kerakal, kerikil, pasir, lanau dan lumpur.
Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan dalam eksplorasi air  tanah  karena  murah,  cepat  dan  ramah  lingkungan.  Struktur  bawah  permukaan  dan
Viktor, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (1): 45 - 54
potensi  akuifer  dapat  dipetakan  berdasarkan  nilai  resistivitas  material  bawah  permukaan dimana akuifer air tanah secara umum memiliki resistivitas lebih rendah dibanding batuan bukan  akuifer.  Benabdelouahab  dkk  (2019),  menggunakan  metode  geolistrik  1D Vertical Electrical  Sounding (VES)  konfigurasi  Schlumberger  dan  2D Electrical  Resistivity Tomography (ERT)  konfigurasi  Wenner-Schlumberger  untuk  mengkarakterisasi  akuifer dan  lingkungan  air  tanah  di  dataran  Ghis-Nekor,  Maroko  Utara.  Secara  hidrogeologi, daerah penelitian tersusun atas batu pasir, batu gamping, batu lempung, alluvial dan batuan vulkanik,  serta  jaringan  sungai  yang  padat  yang  mengalir  dari  utara  ke  selatan  menuju dataran pantai. Berdasarkan hasil analisis data VES dan ERT, ketebalan akuifer bervariasi antara  5  meter  hingga  430  meter  dan  terdapat  lapisan  akuitar  dengan  ketebalan  antara  1 meter  hingga  50  meter.  Lebih  lanjut,  analisis  data  VES  dan  ERT  menunjukan  bahwa akuifer  rentan  terhadap  intrusi  air  laut  dan  kontaminasi  limbah  oleh  tempat  pembuangan sampah akhir.
Puspita & Suyanto (2020) menggunakan metode 1D VES konfigurasi Schlumberger dan  2D  ERT  konfigurasi  dipole-dipole  untuk  mengestimasi  kedalaman  potensi  akuifer tertekan  di  kampung  Noborejo,  Salatiga.  Kampung  Noborejo,  secara  hidrogeologi, merupakan bagian dari cekungan air tanah Salatiga dimana formasi geologinya didominasi oleh  deposit  vulkanik  Merbabu.  Pengukuran  VES  dan  ERT  dilakukan  masing-masing sebanyak  4  titik  dan  4  lintasan.  Hasil  Analisa  data  VES  dan  ERT  menunjukan  bahwa akuifer  tertekan  berada  pada  kedalaman  yang  cukup  besar  dan  bervariasi  antara  70  meter hingga 140 meter. Data VES dan ERT juga menunjukan nilai resistivitas background yang sangat  tinggi  menunjukan  bahwa  akuifer  tertekan  berada  pada  rekahan  dan  belahan  dari formasi breksi volkanik.
Metode geolistrik juga diaplikasikan dalam studi air tanah di daerah karts. Maemuna dkk (2017) mengunakan metode VES konfigurasi Schlumberger untuk menduga akuifer di Kawasan karst Gembong Selatan kecamatan  Buayan kabupaten Kebumen. Sebanyak lima titik  sounding  yang  dilakukan  dan  didapati  akuifer  air  tanah  dangkal  pada  kedalaman  7 hingga  24  meter  berupa  pasir  dan  akuifer  dalam  pada  kedalaman  131  hingga  242  meter berupa batuan Breksi dan Pasir gampingan.
Seperti  penelitian  sebelumnya,  Sehah  &  Ratsanjani  (2021)  menggunakan  metode VES konfiurasi Schlumberger dalam eksplorasi air tanah di daerah perbukitan kapur di desa Darmakradenan  kecamatan  Ajibarang  kabupaten  Banyumas.  Terdapat  lima  titik  sounding yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  dengan  Panjang  bentangan adalah  200  m.
Meskipun  tidak  menemukan  akuifer  yang  berpotensi  untuk  dieksploitasi,  penelitian  ini mengindikasikan dugaan saluran bagi air permukaan  yang mengalir menuju sungai bawah tanah yang lebih dalam.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  mendeskripsikan  struktur  bawah  permukaan  dan mengestimasi  kedalaman  potensi  akuifer  air  tanah  di  kampung  Nambon,  kabupaten Jayapura  menggunakan  metode  geolistrik  VES  konfigurasi  Schlumberger  dan  ERT konfigurasi Wenner.
Viktor, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (1): 45 - 54
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  air  tanah  pertama  yang  dilakukan  di  kampung Nambon,  sehingga  dapat  dijadikan  rujukan  bagi  penelitian  air  tanah    di  masa  yang  akan datang di kampung Nambon dan sekitarnya.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan Resistivity Meter model IRES T300f dan GPS Garmin Oregon 650. Penelitian ini terdiri atas tiga tahapan. Tahap pertama terdiri atas studi literatur dan survey awal daerah penelitian  yang mencakup topografi daerah penelitian, sumber air permukaan, serta lokasi titik dan lintasan survey.
Tahap  kedua  adalah  pengambilan  data.  Pada  tahapan  ini,  metode  geolistrik  yang digunakan  adalah  1D  VES  konfigurasi  Schlumberger  sebanyak  3  titik  dan  2D  ERT konfigurasi  Wenner  sebanyak  satu  lintasan  sepanjang  100  meter  dengan  spasi  satuan minimum  5  meter.  Panjang  bentangan  ( AB )  pada  survey  VES  adalah  500  meter,  serta penyampelan data dilakukan secara logaritma degan 8 titik sample tiap siklus. Arus listrik diinjeksi  ke  dalam  tanah  melalui  elektroda  arus  ( C 1 ,  C 2 )  dan  beda  potensial  listrik ∆V diukur  akan  diukur  oleh  dua  elektroda  potensial  ( P 1 ,  P 2 )  untuk  menentukan  distribusi spasial resistivitas semu yang dihitung menggunakan persamaan berikut
(1) (2) Dimana adalah  faktor  geometri  yang  bergantung  pada  konfigurasi  elektroda
dengan , , dan masing-masing adalah jarak pisah antara elektroda arus dan elektroda potensial sesuai indeks subskrip. Faktor geometri untuk konfigurasi elektroda Schlumberger ( ) dan Wenner dengan jarak pisah unit elektroda   diberikan oleh persamaan berikut:
(3)
(4)
Tahap  ketiga  adalah  pengolahan  dan  interpretasi  data.  Tahapan  ini  meliputi perhitungan faktor geometri dan resistivitas semu menggunakan persamaan-persamaan (1), (2), (3) dan (4), serta pemodelan inversi. Pemodelan inversi VES dilakukan menggunakan software  IPI2Win  (Bobachev,  2002;  Kurniawan,  2009),  sedangkan  inversi  data  ERT dilakukan menggunakan PyGIMLi (Rücker dkk., 2017). Interpretasi hasil inversi dilakukan menggunakan Tabel 1 dan informasi geologi.
Tabel 1. Nilai resistivitas batuan (Reynolds, 2011) Jenis Batuan Nilai resistivitas Batu Gamping ( Limestones ) Lempung ( clay )
Alluvial dan pasir
Gambar 2 . Survei geolistrik berupa garis profil ERT (kuning) dan VES (segitiga merah) di Kampung Nambon, Kabupaten Jayapura

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Interpretasi  hasil  pemodelan  inversi  VES  titik  1  ( Gambar  3 ),  2  ( Gambar  5 )  dan  3 ( Gambar  4 )  adalah  sebagai  berikut.  Dari  sudut  pandang  1D,  dimana  struktur  bawah permukaan tersusun atas lapisan-lapisan homogen, kampung Nambon terdiri atas 3 lapisan utama.  Lapisan  pertama  adalah  lapisan  tanah  atas  ( topsoil )  yang  merupakan  campuran lapukan  batu  Gamping,  Lempung  dan  Pasir  dengan  rentang  resistivitas  antara  90  –  2000 dan rentang kedalaman antara 2 – 11 m. lapisan kedua merupakan lapisan batuan keras ( half  space )  yang  tersusun  atas  batu  Gamping  padatan  yang  sangat  resistif,  yaitu  antara 1200  –  4000 dan  kedalaman  paling  dangkal  adalah  2  m  yang  merupakan  formasi Jayapura (Qpj). Lapisan ketiga adalah lapisan konduktif (Anomali 1, 3, dan 2 pada Gambar
3 , Gambar  4 dan Gambar  5 )  yang  berada  di  dalam  formasi  Jayapura  (Qpj).  Rentang resistivitas  dan  kedalaman  lapisan  ini  masing-masing  adalah  150  –  480 dan  5  -  30 meter. Lapisan ini diduga merupakan karst yang terbentuk pada formasi Jayapura (Qpj) dan mengandung  aliran  air  tanah  sehingga  memiliki  nilai  resistivitas  yang  sangat  rendah dibanding  nilai  resistivitas background yang  tinggi  di  atas  1000 yang  adalah  batu Gamping formasi Jayapura (Qpj).
Gambar 3. Hasil pemodelan inversi titik VES1 menggunakan software IPI2Win. Data resistivitas semu   (titik putih-garis hitam), resistivitas semu forward modeling (merah) dan model resistivitas biru.
Gambar 4 . Hasil pemodelan inversi titik VES 3 menggunakan software IPI2Win. Data resistivitas semu   (titik putih-garis hitam), resistivitas semu forward modeling (merah) dan model resistivitas biru.
Model  2D  resistivitas  bawah  permukaan  hasil  inversi  data  ERT  ( Gambar  6 ) mengindikasikan  tiga  anomaly  konduktif.  Ketiga  anomaly  ini  berada  pada  rentang kedalaman 5 hingga 15 meter dimana jarak anomaly 2, A dan B masing-masing adalah 50 meter, 80 meter, dan 25 meter. Anomali 2 pada model 2D juga sesuai dengan hasil model inversi  titik  VES  2  ( Gambar 5 ).  Ketiga  anomaly  ini  diduga  merupakan  formasi  karst  yang mengandung aliran air tanah yang diidentifikasikan melalui nilai resistivitasnya lebih kecil dibanding  nilai  resistivitas background .  Variasi  lateral  nilai  resistivitas  pada  kedalaman  5 hingga  20  meter  menunjukan  bahwa  bawah  permukaan  di  kampung  Nambon  adalah heterogen.
Perbedaan dugaan kedalaman formasi karst pada pemodelan resistivitas 1D dan 2D diakibatkan  oleh  keterbatasan  fisis  model  1D  VES  yang  berasumsi  bawah-permukaan tersusun  atas  lapisan-lapisan  homogen,  sedangkan  kenyataan  menunjukan  bawah- permukaan adalah heterogen dan terdapat variasi lateral yang cukup signifikan ( Gambar 6 ).
Gambar 5 . Hasil pemodelan inversi  titik VES 2 menggunakan software IPI2Win. Data resistivitas semu   (titik putih-garis hitam), resistivitas semu forward modeling (merah) dan model resistivitas (biru).
Gambar 6 . Hasil pemodelan inversi data ERT menggunakan PyGIMLi dimana garis profil ERT sepanjang 100 meter dan titik VES 2 berada di tengah (50m) garis profil ERT.
Model resistivitas 2D ( Gambar 6 ) menunjukan bawah permukaan kampung Nambon terdiri atas lapitan tanah atas (top soil) yang resistif, lapisan batuan gamping keras yang
Viktor, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2022) Vol. 9 (1): 45 - 54
merupakan bagian dari formasi Jayapura (Qpj). Pada batuan gamping tersebut diduga terbentuk saluran air bawah tanah yang dindikasikan oleh tiga anomaly konduktif (B, 2 dan A). Model resistivitas 2D pada bagian paling kiri sebelum jarak 0 meter dan paling kanan setelah 100 meter tidak dapat diinterpretasikan karena berada diluar bentangan.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini,  dapat  disimpulkan  bahwa  struktur  bawah permukaan  kampung  Nambon  adalah  heterogen  dan  memiliki  formasi  karst  pada kedalaman 5 hingga 15  meter yang diduga mengandung air tanah yang diindikasikan oleh nilai resistivitas yang lebih rendah dibanding nilai resistivitas background . Karena sifatnya yang  heterogen,  penentuan  titik  bor  di  kampung  Nambon  yang  akurat  harus  didasarkan pada kombinasi data VES dan ERT.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada LPPM Universitas Cenderawasih atas Hibah Penelitian PNBP Tahun Anggaran 2021 yang digunakan untuk mendanai penelitian ini.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Benabdelouahab,  S.,  Salhi,  A.,  Himi,  M.,  Eddine,  J.,  El,  S.,  Albert,  M.,  Ponsati,  C.,  El Messari,  J.  E.  S.,  &  Ponsati,  A.  C.  (2019).  Geoelectrical  Investigations  for  Aquifer Characterization  and  Geoenvironmental  Assessment  in  Northern  Morocco. Environmental Earth Sciences , 78 (6), 1–16. https://doi.org/10.1007/s12665-019-8221- 4.
Bobachev,  C.  (2002).  IPI2Win:  A  windows  software  for  an  automatic  interpretation  of resistivity sounding data. Moscow State University , 320 .
Hanifa, D., Sota, I., & Siregar, S. S. (2016). Penentuan Lapisan Akuifer Air Tanah dengan Metode  Geolistrik  Konfigurasi  Schlumberger  di  Dewa  Sungai  Jati  Kecamatan Mataram  Kabupaten  Banjar  Kalimantan  Selatan. Jurnal  Fisika  Flux:  Jurnal  Ilmiah Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat , 13 (1), 30–39. https://ppjp.ulm.ac.id/journal/index.php/f/article/view/1636/1414
Kurniawan, A. (2009). Basic IP2 Win tutorial. Hydrogeology World . http://geophys.geol.msu.ru/Basic_IP2_Win_Tutorial.pdf.
Maemuna, S., Darsono, D., & Legowo, B. (2017). Identifikasi Akuifer di Sekitar Kawasan Karst  Gombong  Selatan  Kecamatan  Buayan  Kabupaten  Kebumen  dengan  Metode Geolistrik  Konfigurasi  Schlumberger. JFA  (Jurnal  Fisika  Dan  Aplikasinya) , 13 (2), 44–48. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.12962/j24604682.v13i2.2156.
N. Suwarna,  &  Y. Noya.  (1995). Peta  Geologi  Lembar Jayapura  (Pegunungan Cycloops), Irian Jaya, Skala 1:250.000. Pusan Penelitian Dan Pengembangan Geologi . Puspita,  M.  B.,  &  Suyanto,  I.  (2020).  Investigation  of  groundwater  aquifer  at  Noborejo, Salatiga  using  Electrical  Resistivity  Tomography  (ERT)  and  Vertical  Electrical Sounding (VES) Methods. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science ,
524 (1), 12009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/524/1/012009. Reynolds,  J.  M.  (2011). An  introduction  to  applied  and  environmental  geophysics .  John Wiley & Sons.
Rücker,  C.,  Günther,  T.,  &  Wagner,  F.  M.  (2017).  PyGIMLi:  An  open-source  library  for modelling and inversion in geophysics. Computers & Geosciences , 109 , 106–123.
Sehah, M.,  & Ratsanjani, H. (2021). Eksplorasi  sumber air tanah bawah  perbukitan kapur (karst)  menggunakan  metode  geolistrik  resistivitas  konfigurasi  Schlumberger  di  desa Darmakradenan kecamatan Ajibarang kabupaten Banyumas. Jurnal Teras Fisika , 4 (1), 194. https://doi.org/10.20884/1.jtf.2021.4.1.3863.
Volentino, D. (2013). Kajian Pengawasan Pemanfaatan Sumberdaya Air Tanah di Kawasan Industri Kota Semarang. Jurnal Wilayah Dan Lingkungan , 1 (3), 265–274.