Metode Gravitasi
Survei gravitasi adalah metode yang digunakan untuk menginvestigasi tubuh batuan yang ada di bawah permukaan atau struktur yang memiliki hubungan dengan variasi densitas lateral. Contoh kasus penggunaan survei gravitasi akibat adanya perbedaan densitas adalah pencarian atau pendeteksian bijih mineral atau intrusi yang densitasnya berbeda dengan batuan di sekitarnya, cekungan yang terisi oleh batuan dengan densitas yang lebih rendah, patahan apabila menutup batuan sehingga adanya perbedaan densitas lateral, serta gua-gua bawah tanah.
Survei gravitasi mengukur perbedaan menit pada tarikan ke bawah yang dihasilkan oleh gravitasi sehingga membutuhkan instrument atau alat yang sangat sensitif. Pembacaan gravitasi bergantung pada faktor perbedaan densitas yang ada di bawah permukaan dan tidak memiliki hubungan dengan jenis batuan yang ada di bawah permukaan sehingga sangat penting mengoreksi efeknya menggunakan beberapa koreksi gravitasi saat pengolahan data dilakukan (Mussett dan Khan, 2000).
Teori Gravitasi
Dasar teori yang digunakan dalam pengukuran gravitasi adalah Hukun Gravitasi Newton. Newton menemukan bahwa adanya gaya tarikan antara dua massa m1 dan m2 yang proporsional terhadap besarnya massa tersebut, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua massa, r. Hubungan ini dapat dituliskan dengan sebuah persamaan yang menggambarkan Gaya Gravitasi.
G adalah konstanta gravitasi universal yang memiliki nilai 6,672 x 10-11 m3/Kg.s2 di mana m1 dan m2 diukur dalam Kg, dan r dalam meter (Mussett dan Khan, 2000).
Pada Bumi yang berlapis-lapis, setiap lapisannya dapat dikecilkan menjadi satu titik yang mewakili pusa massa, sehingga keseluruhan Bumi bersifat sebagaimana semua massa ME terkonsentrasi di pusat. Hal ini menyebabkan gaya tarik Bumi terhadap massa yang lebih kecil, ms, pada permukannya sama dengan dua titik massa yang dipisahkan oleh jari-jari Bumi, RE, sehingga persamaan gravitasi di atas dapat dituliskan dengan:
Mengukur gaya tarik Bumi terhadap massa di permukaan menjadi sulit karena bergantung pada massa ms dan massa Bumi sehingga pengukuran gravitasi menggunakan percepatan yang dihasilkan oleh gaya. Apabila massa ms dilepaskan di atas permukaan Bumi, gaya F akan menyebabkannya jatuh dengan percepatan. Jika gaya = massa x percepatan, maka persamaan dapat dituliskan dengan:
Seluruh massa jatuh dengan percepatan yang sama sehingga ms dihilangkan dari kedua sisi persamaan. Pada persamaan tersebut, g adalah percepatan gravitasi yang dapat diukur dengan membiarkan massa jatuh dan menghitung seberapa cepat benda tersebut jatuh. Bumi dianggap berbentuk bola yang simetris/ apabila anggapan bentuk Bumi demikian, maka nilai g akan sama di mana pun di permukaan Bumi bagaimana pun massa internal terdistribusi. Namun, diketahui bahwa Bumi tidak berbentuk bola simetris dan adanya perbedaan tipe batuan secara lateral, sehingga diharapkan adanya variasi kecil g di permukaan. Ukuran variasinya bergantung pada persebaran batuan di bawah permukaan dan seberapa besat perbedaan densitas dengan batuan yang ada di sekitarnya (Mussett dan Khan, 2000).
Tabel di bawah ini menunjukkan perbedaan rentang densitas pada masing-masing jenis batuan
Pengukuran Gravitasi
Variasi gravitasi atau anomali sangat kecil sehingga diukur dalam miliGal (mGal atau mgal) di mana 1 mGal setara dengan 10-5 m/s2 ~ 10-6g. Hal yang dapat disimpulkan adalah hanya jika adanya variasi lateral densitas, maka akan terdapat anomali gravitasi. Percepatan gravitasi dapat diukur menggunakan alat yang dinamakan dengan gravimeter. Gravimeter dapat mendeteksi perubahan g dengan ketelitian 10-8 g, bahkan terdapat alat-alat dengan tingkat kesensitifan yang lebih tinggi. Gravimeter menggunakan prinsip kesetimbangan pegas yang apabila dikenai gaya tarik gravitasi, pegas akan mengalami pemanjangan. Gaya tarik gravitasi proporsional terhadap massa sehingga massa yang lebih besar akan menarik pegas dengan gaya yang lebih besar pula. Apabila terdapat dua massa yang sama, maka akan terjadi kesetimbangan (Mussett dan Khan, 2000).
Pembacaan alat harus dilakukan di tempat yang cukup stabil. Gravimeter memiliki thermostat yang berfungsi untuk mencegah pemanjangan atau pemendekan pegas akibat adanya variasi suhu di dalam gravimeter sehingga ketika pengukuran dilakukan, temperature lingkungan juga harus diperhatikan. Lalu, massa dikembalikanke posisi standar yang berarti jumlah pemutaran baut yang digunakan untuk mengenbalikan massa ke posisi standar adalah hasil pembacaan.
Survei gravitasi menggunakan variasi lateral g untuk menginvestigasi densitas dan struktur batuan bawah permukaan, namun nilai g bergantung pada beberapa factor lain seperti jarak dengan pusat Bumi. Hal ini membuat data hasil survei gravitasi membutuhkan beberapa koreksi untuk mendapatkan anomali gravitasi sebenarnya. Beberapa koreksi berhubungan dengan base station yang merupakan posisi yang biasanya dipilih karena nilai gravitasi base station telah diketahui (Mussett dan Khan, 2000).
Pengukuran percepatan gravitasi melibatkan penentuan panjang dan waktu. Pengukuran nilai gravitasi absolut membutuhkan peralatan yang kompleks dan pengamatan dengan periode panjang. Biasanya pengukuran gravitasi absolut dilakukan menggunakan pendulum atau teknik jatuh bebas. Di lapangan, prosedur yang biasanya digunakan adalah dengan mengukur nilai relatif gravitasi antara lokasi pengukuran dengan nilai gravitasi absolut di stasiun referensi terikat dengan International Gravity Standardization Network (IGSN). Dengan menggunakan pembacaan relatif antara lokasi di lapang dengan gravitasi pada stasiun IGSN maka nilai gravitasi absolut pada lokasi dapat ditentukan. (Telford et.al, 1976)
Source
Mussett, Alan E. dan Khan, M. Aftab. 2000. Looking into the Earth . New York: Cambridge University Press
Telford, W. M. 1990. Applied Geophysics . New York: Press Syndicate of University of Cambridge
