Geofisika

Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Di dalamnya termasuk juga meteorologi, elektrisitas atmosferis dan fisika ionosfer. Penelitian geofisika dilakukan untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di dalam bumi. Dari pengukuran ini dapat ditafsirkan bagaimana sifat-sifat dan kondisi di bawah permukaan bumi baik itu secara vertikal maupun horisontal.  Dalam skala yang berbeda, metode geofisika dapat diterapkan secara global yaitu untuk menentukan struktur bumi, secara lokal yaitu untuk eksplorasi mineral dan pertambangan termasuk minyak bumi dan dalam skala kecil yaitu untuk aplikasi geoteknik (penentuan fondasi bangunan dan lainnya). Geofisika (dalam bahasa inggris: geophysics) terdiri atas dua kata yaitu Geo yang berarti bumi dan Physics yang berarti fisika. Pada prinsipnya geofisika memecahkan masalah yang berhubungan dengan kebumian menggunakan prinsip fisika. Dalam geologi, penelitian dilakukan secara langsung pada batuan, melakukan analisis sejarah, meneliti struktur batuan, serta komposisi dengan interpretasi  pengukuran menggunakan peralatan yang menunjang.

Di Indonesia, ilmu ini dipelajari hampir di semua perguruan tinggi negeri yang ada. Biasaya geofisika masuk ke dalam fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA), karena memerlukan dasar-dasar ilmu fisika yang kuat, atau ada juga yang memasukkannya ke dalam bagian dari Geologi. Saat ini, baik geofisika maupun geologi hampir menjadi suatu kesatuan yang tak terpisahkan Ilmu bumi. Geofisika mempelajari bumi dengan prinsip fisika meliputi kalor, elektromagnetik, mekanika dan gelombang. Beberapa contoh kajian dari geofisika bumi padat misalnya seismologi yang mempelajari gempabumi, ilmu tentang gunungapi (Gunung Berapi) atau volcanology, geodinamika yang mempelajari dinamika pergerakan lempeng-lempeng di bumi, dan eksplorasi seismik yang digunakan dalam pencarian hidrokarbon. Bidang kajian ilmu geofisika meliputi meteorologi (udara), geofisika bumi padat dan oseanografi (laut). Biasanya peminatan geofisika diarahkan pada aspek eksplorasi migas, geothermal maupun pertambangan serta mitigasi bencana.

 Metode-metode geofisika 
Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori yaitu metode pasif dan aktif. Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi. Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi. Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktivitas bumi. Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Secara praktis, metode yang umum digunakan di dalam geofisika tampak seperti tabel di bawah ini:

 Metode Parameter yang diukur Sifat-sifat fisika yang terlibat Seismik Waktu tiba gelombang seismik pantul atau bias, amplitudo dan frekuensi gelombang seismik Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik Gravitasi Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda Densitas Magnetik Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda Suseptibilitas atau remanen magnetik Resistivitas Harga resistansi dari bumi Konduktivitas listrik Polarisasi terinduksi Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi Kapasitansi listrik Potensial diri Potensial listrik Konduktivitas listrik Elektromagnetik Respon terhadap radiasi elektromagnetik Konduktivitas atau Induktansi listrik Radar Waktu tiba perambatan gelombang radar Konstanta dielektrik

 Metode Seismik 
Metode seismik merupakan metode yang didasarkan pada konsep penjalaran gelombang pada medium dalam bumi. Metode seismik dibagi menjadi dua yaitu seismik aktif dan seismik pasif, metode seismik aktif yakni refraksi dan refleksi (metode konvensional) yang telah menjadi standar dalam eksplorasi, untuk metode seismik pasif menggunakan gelombang seismik yang dihasilkan oleh alam sehingga dapat digunakan untuk melihat atau memprediksi bencana gempa bumi, tetapi pengembangannya masih kurang sehingga jarang digunakan untuk eksplorasi. Metode sismik dapat melakukan mapping dan monitoring, dalam melakukan pemantauan gejala peningkatan aktivitas seismik pada gunung api. Adanya magma dalam perut bumi yang naik ke permukaan memengaruhi aktivitas seismik, dan ketika batuan sudah tidak mampu menahan tekanan maka gempa vulkanik akan tejadi. Dalam dunia eksplorasi dan gas bumi, metode seismik digunakan untuk mendapat kedalaman dan resolusi batas lapisan seismik yang baik terutama menggunakan seismik refleksi dengan tambahan data log sumur.

 Metode Gravitasi 
Gravitasi merupakan gaya yang bekerja tanpa adanya sentuhan langsung pada benda. Benda yang berada dalam medan gravitasi maka gaya gravitasi akan bekerja, ruangan yang memiliki massa dan nilai percepatan gravitas disebut medan gravitasi. Metode gravitasi dapat digunakan untuk melihat kondisi struktur bawah permukaan  dan interpretasi kelayakan geothermal untuk eksplorasi lanjutan. Dalam eksplorasi minyak, metode gravitasi digunakan sebagai metode sekunder dengan biaya yang lebih murah dibanding metode seismik, non-invasif, non-destruktif dan pasif, untuk memperoleh data dengan metode gravitasi tidak perlu memasukan energi ke dalam tanah, sehingga metode ini cocok untuk lingkungan berpenduduk. Metode ini digunakan sebagai tindak lanjut rinci dari anomali magnetik dan elektromagnetik selama survei. Gravitasi termasuk sumber alam seperti magnet, dan radioaktivitas. Gravitasi dan magnet dikelompokkan sebagai metode potensial, dengan perbedaan dimana keadaan magnetis bergantung pada medan penginduksi/domain magnet.

 Metode Magnetik 
Metode magnetik banyak digunakan sebagai survei pendahuluan eksplorasi minyak bumi, panas bumi, batuan maupun monitoring gunung api ataupun mencari target barang yang mengandung baja/besi, seperti persenjataan yang belum meledak misalnya, saluran listrik, atau kabel yang terkubur dapat menjadi target, daerah dengan batuan magnet seperti basal dipetakan dengan metode magnetik. Akurasi pengukurannya cukup tinggi dengan operasi lapangan yang sederhana. Peta anomali medan magnetik pada umumnya bersifat kompleks yang menunjukkan jumlah anomali residu sehingga menyebabkan interpretasi metode geomagnetik relatif sulit.

 Metode Resistivitas 
Metode geolistrik tahanan jenis atau resistivitas digunakan untuk memetakan struktur geologi di bawah permukaan tanah. Pengukuran medan potensial, arus dan elektromagnetik dilakukan untuk mendeteksi permukaan. Prinsip kerjanya yaitu menginjeksi arus listrik ke permukaan tanah dengan sepasang elektrode kemudian beda potensial diukur dengan elektrode lain dengan pengukuran beda potensial, maka  nilai hambatan dari medium dapat diperkiraan.

 Metode Polarisasi Terinduksi 
Inductes Polarization (IP) atau metode polarisasi menggunakan sifat kelistrikan dan polarisabilitas batuan untuk dasar. Elektrode arus dimanfaatkan untuk mengirim arus, kemudian pada elektrode potensial, tegangan akan terukur.  Ketika arus listrik diputus secara tiba-tiba, harga nol pada tegangan seharusnya terjadi. Namun, pada kenyataannya penurunan tegangan terjadi secara exponensial, selang beberapa waktu turun menjadi nol. Efek ini disebut dengan polarisasi terinduksi. Penyimpanan energi seperti energi mekanik, kimia atau listrik dapat terjadi selama arus terus mengalir. Efek polarisasi dapat terjadi karena energi kimia sehingga menimbulkan efek polarisasi terinduksi yakni polarisasi membran dan polarisasi elektrode. Dalam metode ini, ahli geofisika mencoba menemukan daerah yang resistivitasnya menurun seringan dengan peningkatan frekuensi arus yang diterapkan.

 Metode Potensial Diri 
Metode Potensial diri atau Metode Self Potential (SP) merupakan sebuah metode geofisika yang memanfaatkan parameter kelistrikan. Metode ini nilai potensial bumi dimanfaatkan sebagai parameter yang diukur. Fluktuasi potensial ini nilainya relatif konstan. Metode ini sering digunakan dalam pengkajian monitoring seperti gunung api, rekahan, aliran air, eksplorasi dan infrastruktur; dan pengkajian pemetaan misalnya eksplorasi mineral, internal gunung api, lingkungan dan sebagainya. Metode ini cukup populer sejak abad ke-20 hingga sekarang. Instrumen yang digunakan dalam metode ini berupa Voltmeter dengan ketelitian yang cukup dan mampu mengukur potensial positif dan negatif; Porous pot logam yang dilumuti oleh garam.

 Metode Elektromagnetik 
Metode Elektromagnetik sering digunakan untuk melihat distribusi parameter fisika dalam lapisan bumi dengan karakternya yang mencakup panjang gelombang, amplitudo, kecepatan dan frekuensi. Metode ini sering digunakan dalam eksplorasi benda-benda konduktif atau yang mampu menghantarkan panas listrik dan memberikan respon tehadap gaya magnet.

 Metode Radar 
Metode radar atau Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut georadar, merupakan metode yang mampu melakukan deteksi dengan sangat baik untuk bawah tanah, GPR menggunakan gelombang elektromagnetik yang bersifat non-destruktif dan resolusi tinggi sehingga mampu menggambarkan keadaan bawah tanah dengan cepat dan kontinyu (terutama pada eksplorasi dangkal). Secara harfiah GPR berarti alat pelacak bumi yang menggunakan gelombang radio sehingga tidak bersifat merusak dengan biaya operasional yang rendah, pengerjaan tidak rumit. Namun metode ini tidak mampu melakukan penetrasi atau daya tembus melebihi 100 meter.

 Referensi 

 Pranala luar 
 Badan Meteorologi dan Geofisika 
 Dept. Geofisika dan Meteorologi Institut Teknologi Bandung 

 Geofisika UGM 
 Geofisika di Internet 
 Asosiasi Geofisikawan Eropa 
 Himpunan Ahli Geofisika Indonesia