Peran Geofisika (Fisika Bumi) Dalam Mitigasi dan Monitoring Bencana (IV)

Pada tulisan sebelumnya penulis sudah menjelaskan peran geofisika berupa metode seismik dangkal dalam pemetaan kawasan-kawasan yang memiliki nilai amplifikasi tinggi dan rendah dalam upaya mitigasi gempa bumi serta peran metode seismik tomografi untuk memetakan isi “perut bumi”yang lebih dalam. Pada tulisan ke-IV ini, penulis akan mencoba membahas tentang penggunaan metode Gravity untuk memetakan Sinkhole dan Zona Sesar yang sudah tertimbun lapisan sedimen. Namun sebelumnya kita harus mengenal dulu prinsip dasar metode graviti atau metode gaya berat ini.

Metode Graviti  (Gaya Berat)

Dalam ilmu geofisika eksplorasi, metode graviti dikenal sebagai metode medan potensial. Maksud metode medan potensial disini adalah kita memanfaatkan medan yang sudah ada di bumi tanpa harus membuat  sumber sendiri atau sering disebut juga sebagai metode geofisika pasif. Metode graviti pada prinsipnya adalah mengukur kecepatan gravitasi karena gaya tarik-menarik antara dua benda. Besarnya gaya tarik-menarik antara alat gravitimeter yang diletakkan di atas permukaan sangat bergantung pada kepadatan (densitas/massa jenis) batuan di bawah permukaan bumi. Dengan bahasa lain bisa kita katakan bahwa nilai percepatan gravitasi di permukaan tanah beda tipis di masing-masing tempat, perbedaan ini diakibat oleh padat tidaknya batuan yang ada di bawah.

Nilai rata-rata percepatan gravitasi di atas permukaan bumi adalah 9,8 m/s2 namun terdapat perbedaan nilai gravitasi akibat pengaruh batuan di bawahnya sangat kecil sehingga untuk bisa memetakan kondisi bawah permukaan berdasar perbedaan nilai percepatan gravitasi yang sangat kecil ini diperlukan sebuah peralatan gravitimeter yang sangat sensitif. Saat ini sudah ada peralatan gravitimeter (mikrograviti) yang sanggup mengukur perubahan nilai percepatan graviti dalam orde 0,01-0,001 milliGal (mGal). Mungkin kawan-kawan masih ingat pelajaran SMU dulu bahwa 1 Gal = 1 cm/s2.

Walaupun alat graviti modern sudah ada, apakah pengukuran graviti cukup ukur-ukur saja? Ternyata tidak, dan data hasil pengukuran lapangan tersebut harus dikoreksi untuk mendapat nilai percepatan gravitasi karena pengaruh gaya tarik batuan bawah permukaan dan bukan karena pengaruh kelelahan alat (drift correction), gaya tarik bulan/matahari (Earth Tides correction), garis lintang (latitude correction), ketinggian tempat pengukuran (free air correction), massa batuan antara permukaan laut dan tinggi kawasan pengukuran (bouguer correction), dan gaya tarik gedung atau bukit sekitar area pengukuran (terrain correction). Dalam proses koreksi data ini, kejelian dan pengalaman seorang seorang geofisikawan berperan. Setelah semua koreksi yang penulis sebutkan tadi dilakukan baru didapatkan nilai percepatan graviti karena pengaruh densitas batuan bawah permukaan.

Gambar di samping ini adalah proses pengambilan data gravitasi di lapangan menggunakan peralatan mikro-gravitimeter CG-5 yang sudah bisa melakukan beberapa koreksi sehingga lebih memudahkan dalam pengukurannya. Teknik Geofisika UKM tempat penulis ambil program master sudah mempunyai mikro-gravitimeter CG-5 ini. Alat sebelumnya yang tidak automatis melakukan koreksi adalah  Lacoste and Rhomberg gravitymeter dan beberapa kampus di Indonesia memilikinya. Tahun 2003, penulis pernah mengikuti penelitian pemetaan kondisi bawah permukaan lapangan panas bumi Jaboi Sabang menggunakan peralatan Lacoste and Rhomberg punyanya ITB.

Metode Graviti untuk mendeteksi Sinkhole

Sinkhole seperti yang pernah terbentuk di Guatemala awalnya berupa gua bawah permukaan dan ketika tanah penutup gua tersebut tidak sanggup lagi menahan beban di atasnya atau sudah mulai tipis maka terjadilah bencana sinkhole. Gua bawah permukaan sebagai penyebab utama sinkhole ini sebenarnya bisa dipetakan menggunakan peralatan gravitimeter. Prinsip dasar pemetaan ini adalah gua bawah permukaan yang sudah terbentuk ini memiliki nilai densitas hampir 0 g/cc karena berupa ruang sedangkan batuan sekitar gua di sekitar apabila kita asumsikan batu kapur memiliki densitas batuan sekitar 1,9 – 2,9 g/cc. Ruang dengan densitas 0 g/cc otomatis akan memiliki gaya tarik sangat rendah terhadap alat mikro-gravitimeter dibandingkan batuan sekitar dengan densitas 1,9 – 2,9 g/cc. Kontras densitas ini memungkinkan penggunaan metode graviti untuk memetakan gua sebagai penyebab utama bencana sinkhole.

Pemetaan gua bawah permukaan harus dilakukan sebelum suatu tempat akan dijadikan kawasan pembangunan. Apabila suatu kawasan sudah terlanjur dilakukan pembangunan, pemetaan ini juga harus dilakukan untuk memastikan kawasan yang aman dan kawasan  yang tidak aman untuk ditinggali. Pada gambar di samping, bisa dilihat salah satu contoh hasil pengukuran metode graviti . Pada profil data graviti setelah dikoreksi terlihat jelas penurunan nilai gravitasi ketika alat gravitimeter diukur di atas sebuah gua/lubang bawah permukaan.

Metode Graviti untuk Mencari Sesar dan Tebal Lapisan Sedimen

Selain untuk mencari gua-gua bawa permukaan, metode graviti juga bisa digunakan untuk mencari zona sesar zaman dulu yang sudah terkubur oleh lapisan sedimen. Zona sesar aktif yang menjadi sesar sangat penting untuk dipetakan mengingat zona sesar aktif juga bisa menjadi sumber gempa bumi. Dasar pemahaman metode graviti bisa digunakan untuk pemetaan sesar adalah adanya zona-zona hancuran dan lemah yang memiliki nilai densitas lebih rendah dibandingkan batuan di sekitarnya. Apabila dilakukan pengukuran graviti dengan sistem grid seluar area dugaan adanya sesar maka akan bisa dipetakan dengan jelas letak sesar tersebut.

Metode graviti juga bisa digunakan untuk menduga ketebalan lapisan sedimen dan kedalaman batuan dasar. ketebalan dan kepadatan sedimen ini tentu berhubungan tingkat goncangan tanah seperti pernah penulis bahas pada tulisan sebelumnya. Sebenarnya apa yang penulis bahas ini adalah sebagian kecil daripada penggunaan metode graviti dalam upaya pengurangan risiko bencana. Masih banyak sekali penggunaan metode graviti dalam pengurangan risiko bencana namun tidak sempat penulis bahas semuanya. Semoga tulisan Peran Geofisika dalam Mitigasi dan Monitoring Bencana IV ini bermanfaat. ini bermanfaat dan bisa menambah wawasan kita semua.

Bersambung ==>>