A. Siklus Batuan

Beberapa konsep stratigrafi yang perlu diketahui antara lain :

1. Superposisi (Steno, 1669), yaitu lapisan yang lebih muda selalu berada di atas lapisan batuan yang lebih tua.

Gambar Skema susunan perlapisan batuan sedimen

 

Gambar Sketsa beberapa tipe sesar tunggal

 

 

Gambar Sketsa sistem sesar

 

3. Sistem Perlipatan

Karena aktivitas tektonik, lapisan batuan sedimen yang relatif elastis akan mengalami tekanan yang tinggi dan terlipat, dan membentuk sistem sinklin-antiklin. Pada sistem perlipatan maka lapisan batuan yang tadinya mendatar akan berubah posisinya menjadi miring dengan sudut kemiringan (dip) dan jurus (strike) yang bervariasi.

 

Gambar Sketsa sistem perlipatan

 

Gambar Sketsa bidang perlipatan

 

Gambar Sketsa Perlipatan yang tersesarkan normal

Perlipatan menghasilkan bagian punggungan perlipatan yang disebut sebagai antiklin dan bagian lembah yang disebut sebagai sinklin. Jarak antara antiklin dengan sinklin di dekatnya juga bervariasi, tergantung pada besarnya gaya yang membentuknya. Demikian juga mengenai kemiringan yang terbentuk pada perlipatan tersebut, yaitu tergantung pada amplitudo dan frekuensi yang terjadi. Lapisan batuan yang tidak mendatar lagi (miring) posisinya dinyatakan dalam jurus dan kemiringannya (strike/dipnya), sehingga dibutuhkan interpretasi untuk mengkorelasikannya.

Gambar Sketsa sistem kekar dan bidang kekar

Permukaan bidang kekar ada yang halus, kasar, bergelombang, licin, dll, tergantung pada jenis batuan, kekuatan batuan, besarnya gaya, dan jenis gaya yang bekerja padanya. Dalam analisis kekar yang perlu diperhatikan adalah : ukuran kekar (persistensi), kekasaran bidang kekar, bukaan kekar (separation), isi bukaan kekar (infilling), ada/tidaknya air pada kekar, besar aliran air pada sistem kekar, orientasi bidang kekar (jurus dan kemiringan), jumlah set kekar pada daerah yang sama, dan kerapatan/jarak kekar.

5. Pengaruh Struktur

a. Terhadap kekuatan/kestabilan batuan

Gambar Pengaruh kekar pada blok batuan

 Gambar Batuan yang terkekarkan

memberikan indikasi longsoran membaji

Gambar Sketsa cebakan hidrothermal

Gambar Sketsa perpindahan cebakan bahan galian

Geomorfologi merupakan suatu studi yang mempelajari asal (terbentuknya) topografi sebagai akibat dari pengikisan (erosi) elemen-elemen utama, serta terbentuknya material-material hasil erosi. Melalui geomorfologi dipelajari cara-cara terjadi, pemerian, dan pengklasifikasian relief bumi. Relief bumi adalah bentuk-bentuk ketidakteraturan secara vertikal (baik dalam ukuran ataupun letak) pada permukaan bumi, yang terbentuk oleh pergerakan-pergerakan pada kerak bumi.

Konsep-konsep dasar dalam geomorfologi banyak diformulasikan oleh W.M. Davis. Davis menyatakan bahwa bentuk permukaan atau bentangan bumi (morphology of landforms) dikontrol oleh tiga faktor utama, yaitu struktur, proses, dan tahapan. Struktur di sini mempunyai arti sebagai struktur-struktur yang diakibatkan karakteristik batuan yang mempengaruhi bentuk permukaan bumi.

Selanjutnya dalam mempelajari geomorfologi perlu dipahami istilah-istilah katastrofisme, uniformiaterianisme, dan evolusi.

1. Katastrofisme merupakan pendapat yang menyatakan bahwa gejala-gejala morfologi terjadi secara mendadak, contohnya letusan gunung api.

2. Uniformitarianisme sebaliknya berpendapat bahwa proses pembentukkan morfologi cukup berjalan sangat lambat atau terus menerus, tapi mampu membentuk bentuk-bentuk yang sekarang, bahkan banyak perubahan-perubahan yang terjadi pada masa lalu juga terjadi pada masa sekarang, dan seterusnya (James Hutton dan John Playfair, 1802).

3. Evolusi cenderung didefinisikan sebagai proses yang lambat dan dengan perlahan-lahan membentuk dan mengubah menjadi bentukan-bentukan baru.

A. PROSES-PROSES GEOMORFIK

Proses-proses geomorfik adalah semua perubahan fisik dan kimia yang terjadi akibat proses-proses perubahan muka bumi. Secara umum proses-proses geomorfik tersebut adalah sebagai berikut :

a. Proses-proses epigen (eksogenetik) :

1. Degradasi ; pelapukan, perpindahan massa (perpindahan secara gravity), erosi (termasuk transportasi) oleh : aliran air, air tanah, gelombang, arus, tsunami), angin, dan glasier.
2. Aggradasi ; pelapukan, perpindahan massa (perpindahan secara gravity), erosi (termasuk transportasi) oleh : aliran air, air tanah, gelombang, arus, tsunami), angin, dan glasier.
3. Akibat organisme (termasuk manusia)

b. Proses-proses hipogen (endogenetik)

1. Diastrophisme (tektonisme)
2. Vulkanisme

c. Proses-proses ekstraterrestrial, misalnya kawah akibat jatuhnya meteor.

A.1. Proses Gradasional

Istilah gradasi (gradation) awalnya digunakan oleh Chamberin dan Solisbury (1904) yaitu semua proses dimana menjadikan permukaan litosfir menjadi level yang baru. Kemudian gradasi tersebut dibagi menjadi dua proses yaitu degradasi (menghasilkan level yang lebih rendah) dan agradasi (menghasilkan level yang lebih tinggi).

Tiga proses utama yang terjadi pada peristiwa gradasi yaitu :

1. Pelapukan, dapat berupa disentrigasi atau dekomposisi batuan dalam suatu tempat, terjadi di permukaan, dan dapat merombak batuan menjadi klastis. Dalam proses ini belum termasuk transportasi.

2. Perpindahan massa (mass wasting), dapat berupa perpindahan (bulk transfer) suatu massa batuan sebagai akibat dari gaya gravitasi. Kadang-kadang (biasanya)efek dari air mempunyai peranan yang cukup besar, namun belum merupakan suatu media transportasi.

3. Erosi, merupakan suatu tahap lanjut dari perpindahan dan pergerakan masa batuan. Oleh suatu agen (media) pemindah. Secara geologi (kebanyakan) memasukkan erosi sebagai bagian dari proses transportasi.

Secara umum, series (bagian/tahapan) proses gradisional sebagai berikut landslides (dicirikan oleh hadirnya sedikit air, dan perpindahan massa yang besar), earthflow (aliran batuan/tanah), mudflows (aliran berupa lumpur), sheetfloods, slopewash, dan stream (dicirikan oleh jumlah air yang banyak dan perpindahan massa pada ukuran halus dengan slope yang kecil).

Pelapukan merupakan suatu proses penghancuran batuan manjadi klastis dan akan tekikis oleh gaya destruktif. Proses pelapukan terjadi oleh banyak proses destruktif, antara lain :

1. Proses fisik dan mekanik (desintegrasi) seperti pemanasan, pendinginan, pembekuan; kerja tumbuh-tumbuhan dan binatang , serta proses-proses desintegrasi mekanik lainnya

2. Proses-proses kimia (dekomposisi) dari berbagai sumber seperti : oksidasi, hidrasi, karbonan, serta pelarutan batuan dan tanah. Proses dekomposisi ini banyak didorong oleh suhu dan kelembaban yang tinggi, serta peranan organisme (tumbuh-tumbuhan dan binatang).

Faktor-faktor yang mempengaruhi pelapukan antara lain :

1. Jenis batuan, yaitu komposisi mineral, tekstur, dan struktur batuan

2. Kondisi iklim dan cuaca, apakah kering atau lembab, dingin atau panas, konstan atau berubah-ubah.

3. Kehadiran dan kelebatan vegetasi

4. Kemiringan medan, pengaruh pancaran matahari, dan curah hujan.

Proses pelapukan berlangsung secara differential weathering (proses pelapukan dengan perbedaan intensitas yang disebabkan oleh perbedaan kekerasan, jenis, dan struktur batuan). Hal tersebut menghasilkan bentuk-bentuk morfologi yang khas seperti :

1. Bongkah-bongkah desintegrasi (terdapat pada batuan masif yang memperlihatkan retakan-retakan atau kekar-kekar),

2. Stone lattice (perbedaan kekerasan lapisan batuan sedimen yang membentuknya), mushroom (berbentuk jamur),

3. Demoiselles (tiang-tiang tanah dengan bongkah-bongkah penutup),

4. Talus (akumulasi material hasil lapukan di kaki tebing terjal),

5. Exfoliation domes (berbentuk bukit dari batuan masif yang homogen, dan mengelupas dalam lapisan-lapisan atau serpihan-serpihan melengkung).

A.1.2. Perpindahan massa (mass wasting)

Gerakan tanah sering terjadi pada tanah hasil pelapukan, akumulasi debris (material hasil pelapukan), tetapi dapat pula pada batuan dasarnya. Gerakan tanah dapat berjalan sangat lambat hingga cepat. Menurut oleh Sharpe (1938) kondisi-kondisi yang menyebabkan terjadinya perpindahan masa adalah :

1. Faktor-faktor pasif

a. Faktor litologi : tergantung pada kekompakan/rapuh material
b. Faktor statigrafi : bentuk-bentuk pelapisan batuan dan kekuatan (kerapuhan), atau permeabel-impermeabelnya lapisan
c. Faktor struktural : kerapatan joint, sesar, bidang geser-foliasi
d. Faktor topografi : slope dan dinding (tebing)
e. Faktor iklim : temperatur, presipitasi, hujan
f. Faktor organik : vegetasi

2. Faktor-faktor aktif

a. Proses perombakan
b. Pengikisan lereng oleh aliran air
c. Tingkat pelarutan oleh air atau pengisian retakan

1. Orogenik (pembentukkan pegunungan)
2. Epirogenik (proses pengangkatan secara regional).

Vulkanisme termasuk pergerakan dari larutan batuan (magma) yang menerobos ke permukaan bumi. Akibat dari pergerakan (atau penerobosan) magma tersebut akan memberikan kenampakan yang muncul di permukaan berupa badan-badan intrusi, atau berupa deomal folds (lipatan berbentuk dome) akibat terobosan massa batuan tersebut), sehingga perlapisan pada batuan di atasnya menjadi tidak tampak lagi atau telah terubah.

B. SATUAN MORFOLOGI

Bentuk-bentuk pada permukaan yang dihasilkan oleh peristiwa-peristiwa geomorfik berdasarkan kesamaan dalam bentuk dan pola aliran sungai dapat dikelompokkan ke dalam satuan yang sama. Tujuan dari pengelompokkan ini adalah untuk dapat memisahkan daerah konstruksional dengan daerah detruksional. Kemudian masing-masing satuan dapat dibagi lagi menjadi subsatuan berdasarkan struktur dan tahapan (untuk konstruksional) serta berdasarkan deposisional (untuk destruksional).

B.1. Sungai

Pada hakekatnya aliran sungai terbentuk oleh adanya sumber air (hujan, mencairnya es, dan mata air) dan adanya relief dari permukaan bumi. Sungai-sungai juga mengalami tahapan geomorfik yaitu perioda muda, dewasa, dan tua. Sungai muda dicirikan dengan kemampuan untuk mengikis alurnya, dimana hal ini dapat terjadi jika gradien sungai cukup terjal. Sungai muda biasanya sempit, dengan tebing terjal yang terdiri dari batuan dasar. Gradien sungai yang tidak teratur (seragam) disebabkan oleh variasi struktur batuan (keras-lunak).

Sungai pada stadium dewasa akan mengalami pengurangan gradien sungai sehingga kecepatan aliran dan daya erosi (pengikisan) berkurang, sehingga mulai terjadi pengendapan. Sungai demikian disebut dengan graded. Jika sungai utama mengalami graded berarti telah tercapai kedewasaan awal, dan jika cabang-cabang sungai tersebut juga telah mengalami graded maka telah mencapai kedewasaan lanjut, dan jika alur-alur sungai juga telah mengalami graded, maka sungai tersebut telah mencapai perioda tua.

Pada umumnya aliran sungai dikendalikan oleh struktur batuan dasar, kekerasan batuan, dan struktur geologi, serta beberapa hal lainnya membentuk pola-pola aliran sungai (Gambar 4), antara lain :

1. Pola dendritik, dengan pola aliran menjari dan menyebar seperti dahan-dahan pohon, mengalir ke semua arah, dan menyatu di induk sungai. Umum terdapat pada daerah dengan struktur batuan yang homogen atau pada lapisan endapan sedimen yang horizontal.

2. Pola aliran rektangular, dibentuk oleh cabang-cabang sungai yang berbelok, berliku-liku, dan menyambung dengan membentuk sudut-sudut tegak lurus, yang umumnya dikendalikan oleh pola kekar dan sesar yang berpola berpotongan secara tegak lurus. Umum terdapat pada daerah batuan kristalin, serta perlapisan batuan keras yang horizontal.

3. Pola aliran trelis, berbentuk pola trali pagar. Sungai-sungai yang lebih besar cenderung mengikuti singkapan dari batuan lunak. Pola ini umum pada daerah yang terlipat dan miring kuat.

4. Pola aliran radial, dengan pola sentrifugal dari suatu puncak, misalnya aliran sungai pada pegunungan kubah atau gunung api muda.

5. Pola aliran anular, merupakan aliran dimana sungai-sungai besarnya mengalir melingkar mengikuti struktur dan batuan yang lunak, dan umum terbentuk pada daerah kubah struktural yang telah terkikis dewasa. Pola aliran anular dengan demikian merupakan variasi dari pola aliran trelis.

Jika aliran sungai dari mulut lembah di daerah pegunungan dan kemudian memasuki wilayah dataran, maka material klastis yang dibawanya akan terendapkan dan kemudian menyebar meluas dengan sudut kemiringan makin melandai. Fraksi kasar akan terakumulasi di dekat mulut lembah dan fraksi halus akan terdapat pada dataran, dan dikenal dengan kipas aluvial. Kipas aluvial dapat terjadi pada kaki-kaki gunung api, kaki tebing dari gawir, dll.

Selanjutnya material klastis yang terbawa oleh aliran sungai hingga laut, dan membentuk delta. Bentuk-bentuk delta dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain bentuk sungai, gradien sungai, besarnya beban, kuat arus laut, arah arus laut, dsb.

Gambar Kenampakan foto udara undak-undak sungai

dan mender sungai yang terbentuk

B.2. Dataran dan Plateau

Dataran dan plateau adalah wilayah-wilayah dengan struktur yang relatif horizontal. Dataran mempunyai relief rendah dengan lembah-lembah dangkal, sedangkan plateau mempunyai relief yang tinggi dengan lembah-lembah yang dalam. Secara umum beberapa jenis dataran, antara lain :

1. Dataran pantai (coostal plains) yang terbentuk oleh timbulnya dasar laut
2. Interior plains, yang mirip dengan dataran pantai tetapi yang terletak sudah jauh dari laut
3. Dataran danau (lake plains), terbentuk oleh timbulnya dasar danau karena pengeringan danau
4. Dataran lava (lava plains) dan plateau lava (lava plateau), terbentuk oleh aliran lava encer
5. Dataran endapan glasial (till plains), terdiri dari endapan glacial yang menutupi topografi tidak rata
6. Dataran aluvial (alluvial plains), yang terbentuk dari endapan aluvial dari kipas aluvial di kaki pegunungan hingga jauh ke dataran banjir dan dataran pantai.

Plateau pada stadium muda merupakan daerah dengan lapisan horizontal dan kebanyakan telah terkikis dalam oleh aliran sungai. Daerah plateau dapat lebih tinggi terhadap sekitarnya dan dibatasi oleh gawir atau dapat pula lebih rendah dari pegunungan disekitarnya. Plateau dewasa mempunyai kenampakan umum mirip dengan pegunungan biasa namun kecenderungan lapisan batuannya horizontal. Plateau tua umumnya merupakan daerah dataran yang luas yang telah mengalami pengikisan dengan perlapisan yang horizontal. Bukit-bukit sisa erosi, yang juga berstruktur horizontal disebut mesa (dengan ketinggian 150-200 m). Dimensi yang lebih kecil dinamakan butte, dan jika lebih sempit dan tinggi seperti pilar-pilar disebut dengan pinnacles atau needles.

B.3. Pegunungan kubah (dome mountains)

Kubah diartikan sebagai struktur dari suatu daerah yang luas dengan sifat lipatan regional dengan sudut kemiringan yang kecil. Ada beberapa sebab terjadinya kubah, antara lain oleh intrusi garam atau diapir, intrusi lakolit, dan intrusi batuan beku seperti batolit.

Dalam tahapan muda pegunungan kubah akan dikikis oleh sungai-sungai namun belum dalam, bentuk kubah masih utuh, pengikisan dimulai di puncak dengan membentuk cekungan erosi. Kadang-kadang inti kubah yang keras tampak di dasar cekungan erosi kubah. Pada tahapan dewasa, pengikisan di puncak makin meluas dan mendalam. Undak-undak gawir terbentuk sesuai dengan banyaknya lapisan-lapisan yang resistan, serta punggungan-punggungan dengan lapisan miring (hogbacks) terbentuk.

Pada tahapan tua, mempunyai bentuk akhir dari pengikisan kubah akan membentuk peneplane. Pola aliran annular hampir-hampir hilang. Kubah besar dan tinggi dihasilkan oleh intrusi-intrusi batolit; yang lebih kecil dihasilkan oleh intrusi lakolit, dan berbentuk kubah landai yang dihasilkan oleh sill. Kubah-kubah kecil dapat dihasilkan oleh intrusi garam atau diapir lempung.

Gambar Sketsa bentuk (morfologi) hogbacks

Punggungan-punggungan lapisan miring (hogbacks) dapat terbentuk oleh beberapa kejadian antara lain kubah, antiklin, sesar, intrusi, dan sebagainya. Faltion merupakan hogbacks yang terletak terdekat dengan inti kubah yang keras seperti batuan kristalin dengan ujung atas umumnya runcing.

Inti kubah yang terdiri dari batuan kristalin sering memberi arti sebagai sumber mineral logam; pertambangan sering dijumpai kubah-kubah garam tentunya memberi makna sebagai sumber garam. Jika tidak berpotensi akan mineral, inti kubah yang bertekstur kasar sering merupakan daerah hutan dan sekaligus merupakan daerah tadah hujan. Juga lereng-lereng terjal dari hogbacks sebaiknya merupakan daerah hutan untuk mencegah longsoran dan untuk tujuan konservasi air.

B.4. Pegunungan Lipatan (Folded Mountains)
Istilah pegunungan lipatan digunakan untuk suatu jenis pegunungan dengan struktur lipatan yang relatif sederhana. Pada tahapan muda morfologinya masih menggambarkan adanya lingkungan antiklin dan sinklin. Bila erosi melanjut maka pengikisan sungai lateral dapat menajam ke hulu dan juga sepanjang puncak antiklin.

B.5. Pegunungan Patahan (Block Mountains)

Pegunungan ini merupakan hasil deformasi oleh sesar. Pada tahapan muda pegunungan patahan memperlihatkan gawir-gawir terjal yang memisahkan antara satu blok pegunungan dengan blok yang lain atau antara blok pegunungan dengan blok lembah. Umumnya bidang gawir tajam relatif rata, belum tersayat oleh lembah-lembah. Bentuk blok dapat persegi, berundak, atau membaji tergantung kepada pola sesar.

Pada tahapan dewasa menyebabkan adanya pengikisan pada bagian muka atau punggungan blok dengan beberapa kenampakan bagian muka dari blok masih lebih terjal dari pada bagian punggungan, masih terlihat adanya kelurusan garis dasar sesar, adanya triangular facets yang merupakan sisa-sisa bidang sesar setelah terkikis, adanya dataran aluvial berupa kipas aluvial yang terletak berjajar dalam garis lurus sepanjang kaki bidang muka dan blok, serta munculnya mata air. Pada tahapan tua, daerah pegunungan patahan menjadi mendatar dan kehilangan bentuk simetrinya, dengan daerah aluvial yang meluas.

Gunung api yang telah mencapai tahapan dewasa oleh letusan baru dapat segera menjadi muda kembali. Perubahan-perubahan bentuk oleh kegiatannya dapat terjadi seperti pembentukan kubah lava, aliran lava, aliran lahar, pembentukan kerucut porositer, pembentukan kaldera.
Bentuk-bentuk gunung api dipengaruhi oleh letusan dan aliran lava. Pada letusan gunung api akan menghasilkan tufa dan breksi vulkanik membentuk cinder cones.

Compasite cones terbentuk jika kegiatan erupsi letusan dan aliran lava terjadi secara bergantian. Kerucut gunung api sederhana mempunyai kawah (crater), pada letusan-letusan yang berulang pada titik yang berbeda dalam suatu kawah dapat menghasilkan kawah ganda (nested craters), dan pada letusan dahsyat dapat menghasilkan kaldera (kawah yang sangat besar, berdinding terjal, dan umumnya mempunyai dasar kawah yang rata).

Gunung api baru dapat tumbuh di dasar kaldera, dan disebut gunung api sekunder. Gunung api di dalam tahapan tua sudah tidak memperlihatkan bentuk kerucut lagi. Hanya sisa diatrema saja yang kadang-kadang terlihat mencuat diantara dataran, dan disebut volcanic necks.

C. ANALISIS MORFOLOGI

Analisis pada suatu daerah (secara regional) dapat dilakukan pada foto udara atau pada peta topografi. Analisis morfologi dapat dilakukan dengan pemisahan-pemisahan unsur-unsur morfologi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Analisis dilakukan dengan memperhatikan tujuan semula, mungkin berupa tujuan-tujuan ilmiah atau tujuan-tujuan aplikasi. Analisis morfologi yang lazim diadakan adalah: elevasi, sudut lereng, pola kontur, bentuk bukit, pola bukit, bentuk aliran, pola aliran, kerapatan sungai, luas DAS, tekuk lereng/gradien, dan lain-lain.

Dalam melakuan pemerian geomorfologi pada suatu daerah (wilayah) dapat dilakukan secara empiris atau deskriptif. Pemerian empiris dilakukan dengan mengemukakan apa adanya; seperti bukit, lembah, atau pegunungan dan diuraikan menurut bentuk, ukuran, posisi, dan warna. Contohnya sederet perbukitan yang terdiri dari batugamping dan batulempung, dengan lebar wilayah perbukitan tersebut lebih kurang 5 km dan panjang 20 km, dengan puncak-puncaknya setinggi 900-1250 m dpl ... dst.

Sedangkan pemerian secara deskriptif (explanation) dilakukan dengan menggunakan istilah-istilah yang lebih tepat karena mengandung arti genetik dari permasalahan morfologi dan sekaligus mengandung arti bentuk, ukuran, komposisi, lokasi, dan sebagainya. Contoh : terdapat sederet pegunungan lipatan selebar 5 x 20 km membentuk bukit-bukit hogback dan lembah-lembah homoklin, terdiri dari batugamping dan batulempung, … dst.

Pada pengamatan melalui peta topografi, analisis dilakukan terhadap pola kontur (tata letak, bentuk-bentuk lengkungan dan kelurusan, kerapatan garis kontur, dan pola-pola kontur yang khas). Daerah di muka bumi yang mempunyai kesamaan dalam bentuk-bentuk dan pola aliran sungai dimasukkan ke dalam satuan yang sama.

Satuan morfologi pada orde satu dapat dikelompokkan sebagai pegunungan dan dataran. Pada orde kedua, pegunungan dapat diuraikan lagi sebagai pegunungan plateu, pegunungan kubah, pegunungan lipatan, pegunungan kompleks, dan gunung api. Sedangkan dataran, pada orde kedua dapat diuraikan lagi sebagai dataran pantai, dataran banjir, dataran danau, dataran aluvial, dan dataran glasial.

Sebelum pelaksanaan kegiatan (survei) lapangan, sebaiknya dilakukan terlebih dahulu pengenalan bentang alam (landform) melalui analisis foto udara atau analisis peta topografi (berdasarkan pola kontur). Kegiatan ini akan sangat membantu untuk memberikan gambaran (interpretasi awal) tentang sejarah geologi, struktur, dan litologi regional daerah yang akan diobservasi.

McKinstry (1948) dalam tulisannya membahas tentang penggunaan petunjuk geomorfik dalam pekerjaan eksplorasi, dan mengelompokkan tiga petunjuk dalam pencarian endapan mineral, yaitu :

1. Beberapa endapan mineral akan memperlihatkan suatu bentuk topografi yang khas.
2. Topografi suatu daerah dapat memberikan suatu struktur geologi dimana suatu endapan mineral dapat terakumulasi.
3. Dengan mempelajari sejarah geomorfik suatu daerah memungkinkan untuk dapat memperkirakan kondisi-kondisi fisik dimana mineral-mineral terakumulasi atau terkayakan.

Tidak semua tubuh bijih mempunyai ekspresi permukaan (topografi) yang khas, namun ada beberapa diantaranya dapat diprediksikan dari kenampakan permukaan (topografi) seperti singkapan bijih, gossan, atau mineral-mineral residual, serta kenampakan struktur geologi seperti fractures, sesar, dan zona-zona breksiasi. Sebagai contoh : sebaran Pb-Zn di Broken Hill Australia membentuk suatu punggungan yang menyolok, urat-urat kuarsa masif di Santa Barbara Meksiko memperlihatkan bentuk yang menyolok karena cenderung lebih resistan terhadap pelapukan dari batuan-batuan di sekitarnya. Menurut Schmitt (1939), ekspresi topografi merupakan suatu akibat dari laju oksidasi, termasuk daya tahannya terhadap pelapukan dan erosi.

Pada endapan residual, konsep-konsep geomorfologi yang dapat diterapkan antara lain :

1. Pelapukan dan erosi merupakan proses yang mutlak dan selalu terjadi di muka bumi.
2. Hasil pelapukan suatu batuan mungkin dapat menghasilkan suatu konsentrasi endapan mineral ekonomis.
3. Produk dari tahap akhir siklus morfologi pada umumnya tertinggal membentuk suatu endapan residual yang insitu.
4. Tahapan-tahapan awal dari siklus geomorfik pada umumnya bersifat mengikis, mengerosi, tertransport, dan terendapkan pada suatu tempat.

Sedangkan pada endapan placers (residual, kolovial, eluvial, aluvial, dan endapan pantai), konep-konsep geomorfologi yang dapat diterapkan antara lain ; masing-masing tipe endapan placers merupakan hasil dari siklus geomorfik yang terbatas, dan diendapkan pada kondisi topografi tertentu, dan mempunyai ekspresi topografi yang khas.

A. DEFINISI DAN KONSEP DASAR

Ada banyak definisi tentang geokimia, tetapi definisi yang dilakukan oleh Goldschmidt menekankan pada dua aspek yaitu:

1. Distribusi unsur dalam bumi (deskripsi)
2. Prinsip-prinsip yang mengatur distribusi tersebut di atas (interpretasi)

Pada dasarnya definisi ini menyatakan bahwa geokimia mempelajari jumlah dan distribusi unsur kimia dalam mineral, bijih, batuan tanah, air, dan atmosfer. Tidak terbatas pada penyelidikan unsur kimia sebagai unit terkecil dari material, juga kelimpahan dan distribusi isotop-isotop dan kelimpahan serta distribusi inti atom.

Eksplorasi geokimia khusus mengkonsentrasikan pada pengukuran kelimpahan, distribusi, dan migrasi unsur-unsur bijih atau unsur-unsur yang berhubungan erat dengan bijih, dengan tujuan mendeteksi endapan bijih. Dalam pengertian yang lebih sempit eksplorasi geokimia adalah pengukuran secara sistematis satu atau lebih unsur jejak dalam batuan, tanah, sedimen sungai aktif, vegetasi, air, atau gas, untuk mendapatkan anomali geokimia, yaitu konsentrasi abnormal dari unsur tertentu yang kontras terhadap lingkungannya (background geokimia).

A.1 Prinsip Dasar Prospeksi/Eksplorasi Geokimia

Prospeksi/eksplorasi geokimia pada dasarnya terdiri dari dua metode :

1. Metode yang menggunakan pola dispersi mekanis diterapkan pada mineral yang relatif stabil pada kondisi permukaan bumi (seperti: emas, platina, kasiterit, kromit, mineral tanah jarang). Cocok digunakan di daerah yang kondisi iklimnya membatasi pelapukan kimiawi.

2. Metode yang didasarkan pada pengenalan pola dispersi kimiawi. Pola ini dapat diperoleh baik pada endapan bijih yang tererosi ataupun yang tidak tererosi, baik yang lapuk ataupun yang tidak lapuk. Pola ini kurang terlihat seperti pada pola dispersi mekanis, karena unsur-unsurnya yang membentuk pola dispersi bisa :

a. Memiliki mineralogi yang berbeda pada endapan bijihnya (contohnya: serussit dan anglesit terbentuk akibat pelapukan endapan galena)

b. Dapat terdispersi dalam larutan (ion Cu2+ dalam airtanah berasal dari endapan kalkopirit)

c. Bisa tersembunyi dalam mineral lain (contohnya Ni dalam serpentin dan empung yang berdekatan dengan sutu endapan pentlandit)

d. Bisa teradsorbsi (contohnya Cu teradsosbsi pada lempung atau material organik pada aliran sungai bisa dipasok oleh airtanah yang melewati endapan kalkopirit)

e. Bisa bergabung dengan material organik (contohnya Cu dalam umbuhan atau khewan)

A.2. Daur Geologi

Dispersi geokimia adalah proses menyeluruh tentang transpor dan atau fraksinasi unsur-unsur. Dispersi dapat terjadi secara mekanis (contohnya pergerakan pasir di sungai) dan kimiawi (contohnya disolusi, difusi dan pengendapan dalam larutan). Tipe dispersi ini mempengaruhi pemilihan metode pengambilan conto, pemilihan lokasi conto, pemilihan fraksi ukuran dsb.

Contohnya dalam survey drainage pertanyaan muncul apakah conto diambil dari air atau sedimen ; jika sedimen yang dipilih, haris diketahui apakah pengendapan unsur yang dicari sensitif terhadap variasi pH (contohnya adsorpsi Cu oleh lempung) atau kecepatan aliran sungai (contohnya dispersi Sn sebagai butiran detrital dari kasiterit). Jika adsorpsi dari ion-ion yang ikut diendapkan dicari dalam tanah atau sedimen, maka fraksi yang halus yang diutamakan; jika unsur yang dicari hadir dalam mineral yang resisten, maka fraksi yang kasar kemungkinan mengandung unsur yang dicari.

A.4. Lingkungan Geokimia

Lingkungan geokimia primer adalah lingkungan di bawah zona pelapukan yang dicirikan oleh tekanan dan temperatur yang besar, sirkulasi fluida yang terbatas, dan oksigen bebas yang rendah. Sebaliknya, lingkungan geokimia sekunder adalah lingkungan pelapukan, erosi, dan sedimentasi, yang dicirikan oleh temperatur rendah, tekanan rendah, sirkulasi fluida bebas, dan melimpahnya O2, H2O dan CO2. Pola geokimia primer menjadi dasar dari survey batuan sedangkan pola geokimia sekunder merupakan target bagi survey tanah dan sedimen.

A.5. Mobilitas Unsur

Mobilitas unsur adalah kemudahan unsur bergerak dalam lingkungan geokimia tertentu. Beberapa unsur dalam proses dispersi dapat terpindahkan jauh dari asalnya, ini disebut mudah bergerak atau mobilitasnya besar, contohnya: unsur gas mulia seperti radon. Rn dipakai sebagai petunjuk dalam prospeksi endapan Uranium. Mobilias unsur akan berbeda dalam lingkungan yang berbeda, contohnya : F bersifat sangat mobil dalam proses pembekuan magma (pembentukan batuan beku), cebakan pneumatolitik dan hidrotermal, namun akan sangat tidak mobil (stabil sekali) dalam proses metamorfose dan pembentukan tanah. Bila F masuk ke air akan menjadi sangat mobil kembali.

Unsur yang berbeda yang ditemukan dalam suatu endapan bisa memiliki mobilitas yang sangat berbeda, sehingga mungkin tidak memberikan anomali yang sama secara spasial. Misalnya: Pb dan Zn sangat sering terdapat bersama-sama (berasosiasi) di dalam endapan bijih (di dalam lingkungan siliko-alumina), sedangkan dalam lingkungan pelapukan Zn yang jauh lebih mobil daripada Pb akan mudah mengalami pelindian, sehingga Pb yang tertinggal akan memberikan anomali pada zona mineralisasinya. Contoh lainnya :

1. Emas yang tahan terhadap larutan akan tertinggal dalam gossan

2. Galena terurai perlahan dan menghasilkan serusit dan anglesit yang relatif tidak larut. oleh karena itu Pb cenderung tahan dalam gossan

3. Mineral sulfida Cu, Zn dab Ag mudah terurai dan bermigrasi ke level yang lebih rendah membentuk bijih oksida yang kaya atau bijih supergen

A.6. Unsur Penunjuk

Karena unsur-unsur memperlihatkan mobilitas yang berbeda (dikontrol oleh perbedaan stabilitas dan oleh lingkungan tempat mereka bermigrasi) sering dilakukan penggunaan unsur penunjuk dalam prospeksi suatu unsur. Unsur penunjuk adalah suatu unsur yang jumlahnya atau pola penyebarannya dapat dipakai sebagai petunjuk adanya mineralisasi. Alasan penggunaan unsur penunjuk antara lain :

1. Unsur ekonomis yang diinginkan sulit dideteksi atau dianalisis

2. Unsur yang diinginkan deteksinya mahal

B.1. Pemilihan Metode

Penyontoan di permukaan akan efektif untuk tipe 1) dan 2), tapi perlu antisipasi untuk respon geokimia yang berbeda. Kasus 3) dan 4) perlu teknik yang optimum yang dapat mendeteksi melalui penutup, bawah penutup, gas bocor dari mineralisasi, atau mendeteksi halo (lingkaran) sekitar batuan. Survey geokimia diterapkan pada berbagai tahapan eksplorasi mineral, yaitu :

1. Survey regional dengan tujuan mencari jalur mineralisasi
2. Survey lokal dengan tujuan mengidentifikasi daerah target untuk keperluan evaluasi
3. Survey kekayaan dengan tujuan menentukan batas daerah termineralisasi
4. Survey deposit dengan tujuan menentukan lokasi dari badan bijih individual

Perlu adanya integrasi antara survey geokimia dengan strategi eksplorasi keseluruhan.

B.2. Optimasi Teknik Survey

Untuk optimasi survey geokimia perlu dilakukan identifikasi target yang maksimum. Suatu target perlu jelas terlihat dalam data geokimia, mungkin dicirikan oleh adanya penambahan atau pengurangan kelimpahan unsur tertentu atau asosiasinya. Target harus mudah dibedakan dari data survey lainnya. Dengan kata lain perlu adanya kontras geokimia yang maksimum (anomali). Pengambilan conto, penyiapan conto, dan pemilihan metode analitis dapat mempengaruhi kontras.

Pengamatan kontras anomali yang optimum dimulai di lapangan melalui pengenalan sekitar lingkungan lokal yang akan mempengaruhi proses dispersi, tempat-tempat yang mungkin mengalami pelindian atau peningkatan akibat perembesan, kehadiran pengendapan sekunder, perkembangan tanah yang tidak normal, dan distribusi tanah penutup yang tertranspor. Catatan lapangan merupakan bagian survey yang penting yang dapat digunakan bersama-sama dengan analisis data untuk interpretasi.

Pengambilan conto merupakan hal paling penting dalam eksplorasi geokimia. Preparasi conto yang baik dapat juga menunjang kontras yang baik. Thomson (1978) mendemonstrasikan bahwa analisis Zn pada fraksi -0+35 mesh dari material tanah yang diambil pada kedalaman 20 cm dari tanah semi residu di gurun Saudi Arabia menghasilkan kontras maksimum di atas badan mineralisasi Zn. Sebaliknya pada fraksi -150 mesh tanah yang sama mengalami dilusi oleh material barren aeolian sehingga kontras dan dispersinya jauh berkurang.

Pengkayaan sekunder dari logam yang terdispersi hidromorfik cenderung terjadi pada fraksi halus dari tanah (lempung dan silt) atau tanah los yang myelimuti partikel kasar. Pemisahan fraksi halus dan kasar dapat meningkatkan anomali. Jarak pengangkutan logam oleh airtanah dari pelapukan sulfida sangat bervariasi dan dapat menghasilkan pola geokimia yang sulit untuk diinterpretasikan. Konsentrasi logam yang tinggi karena pengendapan sekunder mengikuti pola hidromorfik, scavenging dll. Sering dicirikan oleh bentuk mineral yang lemah dan tidak stabil yang unsur-unsurnya dapat direcovery dengan teknik analisis yang lemah.

Tantangan dalam survey geokimia adalah mendesign program yang efektif, pada prakteknya adalah membuat keputusan tentang pemilihan point-point berikut ini :

1. Material Sample
2. Pola penyontoan
3. Preparasi conto
4. Prosedur Analitis
5. Kriteria interpretasi hasil

Untuk membuat keputusan diperlukan pengetahuan atau asumsi tentang keadaan daerah survey. Artinya diperlukan rujukan infomasi yang relevan tentang :

1. Dispersi dan karakter mobilitas dari unsur dalam mineral dan batuan induk
2. Pengaruh lingkungan lokal pada proses dispersi
3. Ukuran target, baik ukuran mineralisasi maupun ukuran yang diharapkan dari lingkaran dispersi sekelilingnya
4. Ketersediaan material conto
5. Kemampuan analitis
6. Kondisi logistik

Lingkungan lokal dapat mempengaruhi proses dispersi. Faktor yang paling penting yang berhubungan dengan iklim dan topografi adalah material/tanah di daerah survey, apakah tertranspor atau residu. Jika tertranspor, asalnya dari apa, kolovium, aluvium. Material eksotis seperti sedimen berlapis, aluvial, pasir fluvial, abu vulkanik, menutupi batuan dasar, tetapi tidak mengekspresikan geokimia dari batuan yang berada di bawahnya.

Ukuran target akan mempengaruhi pemilihan interval pengambilan conto. Arah orientasi tertentu dari target juga harus dipertimbangkan dalam lintasan dan grid pengambilan conto. Idealnya, grid pengambilan conto dibuat dengan garis dasar sejajar terhadap sumbu panjang target. Garis lintangnya tegaklurus terhadap garis dasar tadi untuk mendapatkan kemungkinan irisan maksimum.

Survey geokimia yang ideal didasarkan pada penyontoan yang sistematis dan beraturan untuk memperoleh database yang homogen, agar dapat dilakukan evaluasi komparatif dari gejala geokimia. Oleh karena itu penting sekali untuk memilih medium penyontoan yang seragam di seluruh daerah survey. Teknik preparasi dan teknik analitis harus dipilih yang dapat menghasilkan data yang dapat dipercaya dan menunjang kontras yang optimum. Terakhir, perlu dilakukan evaluasi terhadap hambatan-hambatan logisistik. Akses, kondisi medan, keterdapatan tenaga, budget dan waktu perlu dipertimbangkan dengan hati-hati.

B.4. Studi Orientasi

Studi orientasi digambarkan sebagai suatu seri percobaan pendahuluan untuk menentukan karakter dispersi geokimi yang berhubungan dengan mineralisasi pada daerah tertentu. Informasi tadi digunakan untuk :

1. Mendefinisikan bakcground dan respon geokimia yang abnormal
2. Mendefinisikan prosedur survey yang optimum
3. Mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi dispersi dan kriteria interpretasi hasil survey
4. Mengenali gejala-gejala yang harus dicatat dan dilaporkan oleh pengambil conto

Survey orientasi klasik terdiri dari penyontoan dan analisis di lapangan sekitar badan yang representatif tetapi mineralisasinya tidak dikenal. Idealnya, pekerjaan ini dimulai dari mineralisasi yang telah dikenal yang secara geologi dan geomorfologi representatif untuk lokasi penelitian. Kemudian dilanjutkan menjauhi mineralisasi untuk mendapatkan harga background yang sesuai.

Orientasi sample tanah harus diambil minimal dari dua lintasan melalui mineralisasi dan dilanjutkan ke dalam background. Spasi pengambilan conto tergantung pada luas mineralisasi. Minimal empat atau lima contoh di atas mineralisasi dan juga dari background. Penting agar karakter tanah yang berbeda dievaluasi. Hasilnya, lintasan ini harus mencakup kondisi fisiografi normal dan tipe major tanah, seperti daerah yang penirisan baik lereng curam, daerah rembesan, dan rawa. Berbagai fraksi dari material conto perlu dianalisis. Fraksi yang disarankan adalah :

Tabel Fraksi-fraksi untuk analisis kimia

Bradshaw (1975) juga menyarankan preparasi fraksi mineral berat jika diduga ada dispersi fragmen yang resisten, apalagi kalau terdapat emas, timah putih dan tungsten. Semua contoh harus dianalisis dengan teknik ekstraksi total. Sebagai tambahan disarankan conto tanah dianalisis dengan teknik hot acisd extractable dan cold acid extractable dan dengan teknik khusus yang mungkin diinginkan (misalnya khusus sulfida, khusus timah putih, khusus material organik).

Tidak praktis untuk mengunjungi lapangan dan melakukan survey orientasi sebelum program eksplorasi dibuat. Informsi yang berguna dapat diperoleh dari penyelidikan terdahulu yang telah dilakukan orang. Bisa berupa paper atau dokumen intern perusahaan. Seringkali dapat dilakukan orientasi terbalik dengan mengevaluasi survey terdahulu secara kristis. Survey literatur sebaiknya disertakan dalam diskusi dengan orang yang mengetahui kondisi daerah survey dan ahli geokimia yang profesional.

B.6. Orientasi Teoritis

Pendekatan yang sangat spekulatif ini berdasarkan pada aplikasi model teoritis, prinsip-prinsip dasar geokimia, asumsi-asumsi geologi, geomorfologi dan iklim dari daerah yang diselidiki.

B.7. Organisasi Survey dan Operasi

Checklist dari hal-hal yang perlu dipertimbangkan khususnya dalam survey tanah dapat dilihat pada Tabel 2. Jika telah dilakukan orientasi praktis untuk mendefinisikan parameter survey, maka ahli geokimia harus ada disana untuk :

1. Memperlihatkan kepada pengambil conto apa yang ingin diambil untuk melatih mereka tentang prosedur survey

2. Menguji dan menkonfirmasikan karakter dan distribusi dari penutup (overburden) yang tertranspor.

3. Verifikasi kondisi tanah pada lokasi kunci

4. Kenalilah fisiografi daerah survey untuk keperluan interpretasi

C.1. Survey Sedimen Sungai Aktif (Stream Sediment)

Survey sedimen sungai aktif banyak digunakan untuk program penyelidikan pendahuluan, khususnya pada daerah yang medannya sulit. Di daerah tropis, pengambilan conto sedimen sungai dapat dilakukan bersamaan dengan pengamatan geologi dari float dan batuan dasar yang tersingkap. Ada empat variasi dalam survey sedimen sungai aktif , yaitu :

1. Prospeksi mineral berat tanpa analisis kimia
2. Analisis konsentrasi mineral berat dari sedimen sungai
3. Analisis fraksi halus dari sedimen sungai
4. Analisis beberapa fraksi selain fraksi terhalus dari sedimen sungai

Teknik ini merupakan metode prospeksi paling tua. Sampai sekarang masih banyak digunakan untuk prospeksi endapan yang mengandung mineral resisten seperti: kromit, kasiterit, emas, platina, mineral tanah jarang, rutil, sirkon, turmalin, garnet, silimanit, kianit dsb. Material conto yang optimum adalah kerakal dengan diameter rata-rata 5 cm. Untuk dapat melakukan pembandingan antar conto, perlu jumlah conto yang seragam dengan teknik konsentrasi yang standar. Metode yang paling sederhana adalah pendulangan atau dengan meja Wilfey. Spasi conto bervariasi antara satu per 50 – 100 km2 sampai l satu per 0,5 km2. Waktu yang diperlukan tergantung ukuran butir conto, keadaan medan dan metode konsentrasi. Identifikasi akhir dari mineral dilakukan secara petrografis di laboratorium.

C.1.2. Analisis konsentrat mineral berat dari sedimen

Konsentrat mineral berat yang diperoleh dianalisis unsur jejaknya untuk mengetahui mineral asalnya. Contohnya pirit dipisahkan dari sedimen sungai dan dianalisis Cu-nya. Pirit yang berasal dari endapan Cu dapat mengandung 1100–1700 ppm Cu, pirit dari endapan Au mengandung 40–480 ppm Cu, dan pirit dari batubara menandung 100 -120 ppm Cu.

C.1.3. Analysis fraksi halus sedimen sungai aktif

Pengambilan contoh sedimen sungai aktif fraksi halus banyak digunakan di daerah yang drainagenya cukup besar dan mengalami erosi aktif. Kerapatan conto ditentukan oleh kerapatan drainage, namun secara kasar kerapatan conto dapat diambil satu per 2 –10 km2 untuk survey regional, kerapatan conto satu per 0,5 – 2 km2 digunakan untuk penyontoan pendahuluan yang lebih rinci.

Survey sedimen sungai aktif harus dilakukan pada sungai kecil, sedangkan sungai yang besar dengan catchment area yang luas tidak sesuai untuk penyontoan. Interval penyontoan tergantung pada keperluan. Teknik yang dilakukan umumnya sebagai berikut :

1. Conto diambil dari muatan dasar sungai yang bergerak

2. Menganalisis fraksi ukuran tertentu (umumnya fraksi pasir halus dan silt atau fraksi mineral berat. Hal ini sulut dilakukan pada daerah yang pegunungan dengan erosi yang aktif, kadang perlu dicari dibalik bongkah untuk mendapatkan fraksi yang sesuai. Material fraksi –80 mesh yang dibutuhkan untuk analisisi 80 – 120 gram sedimen, ditempatkan pada kantong conto yang standar.

Deskripsi lapangan perlu dilakukan pada tiap lokasi conto Informasi harus mencakup: material organik, sifat sungai dan endapannya, kehadiran singkapan, apakah dijumpai endapan besi oksida atau mangan oksida sekunder. Pengukuran pH air sungai akan sangat berguna. Berikut ini adalah contoh lembar pengamatan lapangan.

Langkah pertama penyajian hasil survey drainage adalah mengeplot semua sungai yang ada di daerah penyelidikan dan mengeplot nomor conto dan nilainya. Setelah dilakukan pengolahan data secara statistik dapat dilakukan pemilihan background dan threshold. Lokasi conto dapat ditandai dengan titik hitam, yang ukurannya menunjukkan kandungan logamnya atau dengan menebalkan sungai yang kandungannya logamnya lebih tinggi.

Dalam ekksplorasi mineral, data sedimen sungai aktif biasanya tidak harus disajikan dalam bentuk peta kontur, tetapi dalam survey regional bentuk peta kontur lebih praktis untuk melihat kecenderungan geologi regional, kemungkinan daerah mineralisasi dan mendala geokimia.

Pekerjaan lanjut (Follow-up work ) biasa dilakukan dengan interval conto yang lebih rapat. Jika pada survey pendahuluan kerapatan conto cukup tinggi, maka survey dapat dilanjutkan dengan pengambilan conto tanah. Sebagai tahap awal dari survey tanah detil dapat dilakukan penyontoan tebing sungai dari kedua tepi sungai yang menunjukkan anomali, sehingga dapat terlihat arah asal dari anomali. Jika singkapannya bagus, pemetaan geologi dan prospeksi mungkin sudah cukup untuk melokalisasi sumber unsur anomali, namun umumnya memerlukan survey tanah.

Warna tanah dan perbedaan komposisi dapat merupakan indikator yang penting untuk berbagai kandungan logam. Contohnya, tanah organik dan inorganik reaksinya akan berbeda terhadap logam (kandungan logamnya berbeda). Dari kedua tipe ini dapat diharapkan perbedaan level background yang jelas. Mengabaikan perbedaan ini akan mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan eksplorasi, yaitu anomali yang signifikan tidak terlihat dan anomali yang salah.

Anomali yang salah umumnya berkaitan erat dengan komponen yang menunjukkan konsentrasi unsur yang ekstrim, seperti pada material organik dan mineral lempung, juga unsur jejak dalam airtanah. Kegagalan mendefinisikan kondisi anomali (yang menunjukkan adanya mineralisasi) dapat terjadi jika conto tidak berhasil menembus zona pelindian. Ini sering terjadi pada pengambilan conto yang tergesa-gesa, sehingga bukti mineralisasi tidak terlihat.

Unsur jejak yang dikandung conto tanah umumnya mewakili daerah terbatas. Oleh karena itu diperlukan sejumlah conto yang diambil secara sistematis untuk mengevaluasi sifat-sifat mineralisasi. Perencanaan penyontoan biasanya mengikuti grid bujur sangkar atau empat persegi panjang. Conto tambahan diambil dari lingkungan yang berasosiasi dengan akumulasi unsur jejak, seperti zona depresi atau rembesan untuk menguji dispersi hidromorfik dari badan mineral yang tertimbun.

Metode alternatif yang dapat digunakan adalah penyontoan ridge dan spur. Metode ini sangat baik dikombinasikan dengan survey sedimen sungai untuk medan yang sulit. Metode pengambilan conto yang paling ideal adalah dengan grid yang teratur. Prosedur yang normal adalah menentukan garis dasar kemudian buat lintasan yang tegak lurus terhadap garis dasar. Penentuan garis dapat dilakukan dengan theodolit atau kompas.

Pemilihan grid yang digunakan tergantung pada tipe target yang dicari. Jika diketahui bahwa mineralisasi di daerah itu memiliki dimensi panjang searah dengan jurus, seperti mineralisasi vein atau unit stratigrafi, maka garis dasar harus diletakan paralel terhadap jurus. Conto diambil sepanjang garis lintang yang tegak lurus pada garis dasar. Dalam kasus ini interval antar garis bisa lebih besar dari interval conto sepanjang garis dasar. Jika jurusnya tidak dikenal dan targetnya diduga equidimensional, maka pengambilan conto dilakukan dengan grid yang berbentuk bujur sangkar.

Untuk praktisnya sering digunakan grid segi empat panjang, karena penambahan frekuensi smpling sepanjang garis dasar tidak membutuhkan banyak waktu. Ukuran grid yang digunakan umumnya 500 m x 100 m atau 200 m x 200 m untuk survey pendahuluan dan 100 m x 50 m atau 50 m x 50 m untuk survey detil. Kadang-kadang digunakan juga grid jajaran genjang.
Pengambilan contoh :

1. Conto tanah umumnya diambil pada horizon B, pada kedalaman 30 - 50 cm. Untuk unsur tertentu seperti Ag dan Hg horizon A dapat memberikan hasil yang lebih baik. Pada daerah yang keras dan kering conto diambil dengan menggali lubang kecil dengan menggunakan sekop dan cangkul. Jika tanah lunak dan lembab dapat digunakan sekop kecil atau hand auger. Conto ditempatkan pada kantong conto standar, diberi nomor dan keterangan singkat yang mencakup tipe tanah, warna, kandungan organik. Gejala khusus sepanjang lintasan perlu dicatat, contohnya singkapan, jalan setapak, sungai.

2. Sistem penomoran tergantung pada pola pengambilan contoh. Untuk pola grid lebih baik menggunakan sistem koordinat dengan mengambil titik 0 pada garis lintasan dasar, dan memberi nomor rujukan pada tiap garis lintang. Namun penomoran alfanumerik kurang praktis untuk analisis laboratorium. Cara penomoran lainmenggunakan kode enam sampai delapan digit yang merupakan kode proyek, daerah dan nomor conto, misalnya nomor 2040325 bisa berarti proyekk 2, kode daerah 04, conto 0325. Tipe ini lebih baik untuk pengolahan data dengan komputer.

3. Di daerah kering dan banyak matahari, conto dapat dikeringkan di tempat terbuka di camp, tapi di daerah basah dibutuhkan alat pengering. Jika conto sudah kering, dapat digerus dan diayak. Di daerah tropis yang didominasi tanah latosol penggerusan dapat dilakukan dengan mortar agar agregat oksida besinya hancur. Ayakan dari stainless steel atau dari nilon dapat digunakan Sebelum mengayak tiap-tiap sampel, ayakan harus bersih. Ayakan dapat dibersihkan dengan kuas ukuran 3,5 cm atau 5 cm. Hasil pengayakan dimasukkan ke dalam amplop kertas, kemudian ke dalam kantong plastik agar tidak bocor atau terkontaminasi pada waktu pengangkutan. Fraksi ukuran yang umum untuk conto geokimia adalah -80 mesh (0,2 mm), tapi ukuran yang lebih halus atau lebih kasar dapat digunakan untuk kasus-kasus tertentu.

4. Pada daerah baru yang belum diselidiki dianjurkan untuk melakukan survey orientasi untuk menentukan fraksi ukuran yang optimum untuk analisis, kedalaman penyontoan yang terbaik , jika mungkin respons geokimia dari mineralisasi .

Hasi survey tanah biasanya disajikan dalam bentuk peta kontur yang mengacu pada isopleth (garis yang konsentrasinya sama). Selang antar kontur dapat digambarkan dengan warna atau arsir. Tiap titik conto dan harganya harus diperlihatkan, tapi nomornya tidak perlu diterakan agar tidak membingungkan. Pola pengambilan conto yang tidak beraturan dapat disajikan dalam peta dot, atau dengan memberikan warna yang berbeda pada setiap titik conto.

Survey lanjut (follow-up) dilakukan dengan spasi grid yang lebih rapat. Contohnya suatu anomali yang terdapat pada grid penyelidikan pendahuluan 500x200 m dapat dipenyontoan lagi dengan grid 250x100 m atau lebih rapat lagi, tapi grid yang lebih rapat dari 25x25 m umumnya kurang menguntungkan, kecuali jika target yang diharapkan berupa vein yang sangat kecil atau pegmatit. Jika hasil survey lanjut menjanjikan, maka pada daerah anomali dapat dilnjutkan dengn survey geofisika sebelum diputuskan dilakukan pemboran.

Dalam rangka mendapatkan informasi kelimpahan background dari unsur yang dianalisis dalam survey tanah atau sedimen sungai aktif perlu dilakukan sedikitnya pengambilan contoh batuan secara terbatas. Survey batuan dapat dilakukan sendiri untuk mendeteksi kemungkinan dispersi primer yang berasosiasi dengan bijih. Survey batuan dapat digunakan untuk prospeksi mineralisasi pada kondisi berikut :

1. Prospeksi bijih yang meghasilkan pola dispersi batuan dasar yang luas (contohnya seperti Si, K, F, Cl dapat dijumpai pada lingkaran alterasi yang ekstensif mengitari bijih hidrotermal).
2. Prospeksi untuk endapan yang luas berkadar rendah (contohnya endapan Cu yang tersebar atau endapan Sn yang tersebar) yang pengenalannya tidak mungkin dilakukan dari contoh setangan karena kadarnya rendah atau mineral yang dicari tidak terlihat.
Pengambilan conto batuan bisa dilakukan dengan chip sampling secara acak pada singkapan atau dengan pemboran dengan pola grid (bor auger untuk kedalaman yang kecil, atau dengan rotary percussion untuk daerah yang overburdennya tebal). Conto batuan, yang diperoleh digerus dan diayak. Fraksi –80 mesh dianalisis.

C.4. Survey Air

Analisis air dari sungai, mata air, danau, rawa sumur, dan sumur bor, dapat dilakukan dalam prospeksi, tetapi kesulitan analisis sehubungan dengan rendahnya konsentrasi, ditambah lagi fluktuasi yang cepat akibat variasi musim menghambat meluasnya penggunaan metode ini. Airtanah bisa kontak dengan batuan dan melarutkan unsur-unsur dan terjadi kesetimbangan kimia yang erat kaitannya dengan kimia yang dikandung oleh akifer.

Air tanah mengandung padatan terlarut yang bervariasi dari satu tempat ke tempat lainnya. Contohnya air dari ladang minyak dengan endapan halit dapat mengandung padatan terlarut yang lebih banyak dari air laut atau airtanah biasa. Namun airtanah digunakan juga dalam eksplorasi mineral, umumnya dari sumber yang dangkal.
Air sungai dan danau umumnya berasal dari air permukaan, tapi air tanah dapat memberi kontribusi melalui mata air dan sungai bawah tanah. Air danau dan sungai memperlihatkan kandungan padatan terlarut yang lebih bervariasi, karena adanya variasi penambahan air permukaan yang besar dan tiba-tiba, yang akan merubah pH, Eh, dan lingkungan kimia dalam jarak yang sangat pendek.

Conto diambil di lapangan dengan botol plastik yang bersih (250 – 500 ml) yang telah dicuci dua sampai tiga kali. Agar bebas kontaminasi botol harus dibersihkan dengan asam yang bebas logam sebelum dibawa ke lapangan. Untuk praktisnya, conto diasamkan dengan dua atau tiga tetes asam nitrit bebas logam untuk mencegah pengendapan logam yang ada. Jika diperlukan pengukuran pH dan Eh atau penentuan substansi yang mungkin dipengaruhi oleh asam, maka perlu diambil conto duplikat atau melakukan pengukuran ditempat. Jika conto mengandung padatan suspensi, maka perlu dilakukna filtrasi, tapi biasanya dilakukan di laboratorium sebelum analisis.

Filosofinya adalah, bahwa akar tanaman menunjam jauh ke dalam tanah dan mengambil makanan dari batuan dasar yang lapuk. Contohnya tanaman teh telah memperlihatkan batas-batas anomali Ni di Australia Barat. Keuntungan metode ini dibandingkan dengan metode lainnya, yaitu dapat dilakukan untuk :

1. Prospeksi di daerah yang tanah penutupnya tertranspor
2. Prospeksi di daerah berawa
3. Prospeksi di daerah yang vegetasinya sangat rapat

Tanaman mengambil makanan dari tanah melalui akarnya. Dengan membandingkan konsentrasi unsur dalam jaringan tanaman dengan konsentrasi unsur dalam tanah, unsur-unsur dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok. Kelompok pertama terdiri dari unsur biogenikmencakup H, C, N, P, dan S, merupakan unsur pembangun jaringan tanaman, konsentrasinya di atas konsentrasi unsur-unsur tsb dalam tanah.

Kelompok kedua berupa unsur yang jejak yang diperlukan utuk pertumbuhan yang sehat, terdiri dari B, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu dan Zn yang konsentrasinya dalam tanaman hampir sama dengan dalam tanah. Kelompok ke tiga adalah unsur yang tidak diperlukan atau unsur toksik, antara lain Pb, Sr, HG, Be, U, NI, Cr, Ag, Sn. Dan Se. Unsur toksik mungkin diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit, sedangkan unsur yang diperlukan bisa menjadi toksik jika hadir dalam konsentrasi yang tinggi.

Penelitian biogeokimia dalam prospeksi dilakukan sejah tahun 1930. Material tanaman yang dikumpulkan dijadikan abu, untuk menghilangkan unsur biogenik penyusun jaringan, unsur yang dicari akan dijumpai dalam residu (abu). Abu umumnya mencapai 1-3% berat, sehingga unsur yang dicari akan terkonsentrasi sampai 100 kalinya dari unsur asal dalam jaringan. Keuntungan lain survey biogeokimia dibandingkan dengan survey tanah adalah anomalinya di dalam abu akan lebih mudah dideteksi karena konsentrasinya tinggi. Namun dalam hal pekerjaan, survey biogeokimia melibatkan pekerjaan yang lebih banyak.

Untuk melakukan survey biogeokimia, sedikitnya diperlukan 300 gram material dari tiap tanaman. Tanaman muda dan kurus umumnya memberikan hasil yang paling baik. Conto dapat divariasikan dengan spesies yang berbeda, tapi menggunakan satu spesies lebih praktis. Pengambilan conto harus sedekat mungkin pada gridnya. Setelah conto dimasukkan ke dalam kantung, material dikeringkan dan dapat dikirim ke laboratorium untuk dijadikan abu dan dianalisis, atau dapat dibiarkan hangus di udara atau dalam oven, kemudian masukan ke dalam kantung conto dan dikirim ke laboratorium. Sebelum conto dianalisis, dilakukan pengabuan terlebih dulu pada temperatur 450° - 500° C. Temperatur ini terlalu tinggi untuk Sb, Hg , Se, dan Te, sehingga perlu menggunakan metode pengabuan basah.

C.6. Survey Gas

Suatu teknik yang masih sedang dikembangkan adalah pengambilan conto gas untuk mencari anomali unsur volatil di sekitar bijih. Saat ini perhatian difokuskan pada pendeteksian gas Hg di sekitar berbagai endapan bijih. Sejumlah volume udara dilewatkan melalui suatui filter yang dapat menangkap uap Hg untuk dianalisis kemudian. Pengambilan conto dapat dilakukan dekat permukaan (misalnya melalui satu unit perangkat yang dipasang pada kendaraan beroda empat), dalam tanah, atau dengan pesawat yang terbang rendah. Keterbatasan metode ini adalah :

1. Konsentrasi gas yang diukur umumnya rendah
2. Sulit menentukan lokasi anomali yang akurat
3. Peka terhadap kondisi cuaca
4. Memelukan endapan bijih yang mengandung Hg yang cukup

Tipe penyelidikan lain adalah inderaja digunakan untuk mendeteksi hidrokarbon dalam prospeksi minyak dan untuk mendeteksi gas-gas radiogenik seperti Rn, He, dan Xe dalam prospeksi U dan Th. Gas radiogenik ini luruh dalam paruh waktu yang pendek (Rn220 54 jam, Rn222 4 hari) yang membatasi ukuran pola dispersi yang dapat dikenal. Walau begitu Rn222 banyak digunakan dalam prospeksi uranium, dan kadang-kadang berhasil. Gas seperti H2S, SO2, I2, CO2, N2 dan O2 memiliki potensi dalam prospeksi, tetapi pada saat ini banyak yang belum dieksploitasi.

D. METODE ANALITIS

Dalam eksplorasi geokimia tidak perlu mengutamakan akurasi yang tinggi, yang penting cepat, tidak mahal dan sederhana. Metode yang banyak digunakan dalam prospeksi geokimia adalah kromatografi, kolorimetri, spektroskopi emisi, XRF, dan AAS. Metode lain yang juga digunakan dalam kasusu khusus adalah aktivasi neutron, radiometri dan potensiometri.

AAS (atomic absorpsion spectrometry) merupakan teknik yang paling banyak dipakai dalam analisis unsur tunggal standar. Alat-alat yang lebih canggih dapat menganalisis multi unsur, seperti :
1. Plasma emissin spectrometry menganalisis 12 unsur utama (Cu, Pb, Zn, Ag, W, Sb, Ba, Ni, Mn, Fe, Cr, Sn) dan 10 unsur berguna baik sebagai unsur pennyertamaupun untuk pemetaan geologi: V, P, As, Mo, B, Be, Cd, Co, Ni, Y.
2. Optical emission spectrometry yang langsung dibaca : quantometer, yang mengukur secara simultan 7 unsur dan 26 unsur jejak.

Interpretasi data geokimia melibatkan kesimpulan statistik dan geologi. Perlu disadari bahwa kesuksesan interpretasi data tergantung pada keberhasilan porgram pengambilan conto. Jika mungkin program pengambilan conto dibuat fleksibel sehingga interpretasi dapat dilakukan secara progresif, mulai dari interpretasi subyektif, diteruskan dengan prosedur yang lebih kompleks sampai kemungkinan anomali ditemukan atau sampai dapat dikenali tanpa ragu jika tidak terdapat anomali.

E.1. Pengolahan Data Geokimia Strategis

Geokimia strategis dan analisis multi unsur dengan data yang banyak (33 unsur/ conto) membutuhkan pengolahan data dengan komputer. Analisis ini sering dilakukan di pusat-pusat pengolahan data. Prospektor hanya perlu menyediakan peta lokasi dan data lapangan (buku catatan penyontoan).

Pengolahan data dimulai dengan mengambil informasi geokimia dari conto yang dikumpulkan. Hal ini dapat diperoleh dengan cara mengelompokkan conto dengan indeks yang sama, sebagai berikut:
1. Hasil analisis dari laboratorium
2. Koordinat conto
3. Observasi lapangan

Pengolahan data melibatkan manipulasi sejumlah besar variabel (nilai conto). Ini dapat menentukan variabilitas dalam dan antara populasi conto. Ada tiga metode statistik yang digunakan: pertama melibatkan pengolahan variabel yang diambil satu persatu (analisis univariate), kedua teknik analisis bivariate, dan ketiga analisis multivariate.

Analisi univariate atau analisis elementer memungkinkan perangkuman karakteristik dari distribusi unsur baik melalui penghitungan maupun secara grafis. Grafik yang disajikan untuk distribusi unsur tertentu dapat digunakan untuk menentukan hukum statistik mana yang sesuai dengan distribusi unsur atau menentukan populasi yang berbeda (jika ada) dalam conto global.

Analisis statistik bivariate terdiri dari analisis dua karakter dari variasi simultan , baik dengan grafik ataupun perhitungan koefisien korelasi linier. Analisis multivariate terdiri dari: regresi multiple dan analisis faktorial. Regresi multiple memungkinkan variasi-variasi dari suatu variabel dihubungkan dengan variasi-variasi dari satu atau beberapa variabel lain. Gunanya untuk membantu menonjolkan atau mengeliminasi material logam dari endapan primer.

Contohnya Cu yang tinggi yang berasosiasi dengan batuan basa dapat ditekan atau dihapus dengan studi distribusi Ni, Co dan V. Di lain pihak anomali yang signifikan akan kelihatan lebih kontras. Analisis faktorial bertujuan mendapatkan informasi dari data numerik yang besar. Sintesis ini membutuhkan perhitungan matematis yang kompleks. Contohnya jika satu seri plutonik dipelajari, dimulai dengan data kimia Fe, Mg dan Ti dikelompokkan pada faktor yang sama., ini dapat mengekspresikan variasi dalam level mineral feromagnesia dalam conto yang berbeda. Dalam prospeksi geokimia, fakta-fakta ini dapat dapat menggambarkan kehadiran berbagai mineralisasi, kontras antara unit geologi utama, fenomena pedologi, dan sebagainya.

Penyajian hasil disajikan dalam bentuk :
1. Peta data mentah
2. Peta nilai anomali dengan menggunakan pola yang berbeda
3. Peta dari background geokimia lokal

E.2. Geokimia Taktis

Jika data tidak terlalu banyak, tidak perlu pengolahan data dengan komputer. Konsekuensinya prospektor harus memproses dan menyajikan sendiri datanya. Analisis statistik elementer dapat membantu memisahkan background dari anomali. Hal ini dapat dilakukan secara manual melalui perhitungan nilai rata-rata, deviasi standar dapat pula disajikan dalam bentuk grafis dengan melakukan langka-langkah sebagai berikut :
1. Pemilihan data populasi yang tepat, sebesar mungkin dan sehomogen mungkin
2. Pengumpulan harga-harga menjadi jumlah kelas yang cukup
3. Menghitung frekuensi tiap kelas kemudian plot terhadap unit kelas untuk mendapatkan histogram
4. Menghaluskan histogram untuk mendapatkan kurva frekuensi
5. Pengeplotan frekuensi kumulatif sebagai ordinat untuk mendapatkan kurva frekuensi kumulatif yang merupakan bagian integral dari kurva frekuensi.
6. Dengan mengubah ordinat di atas menjadi skala probabiliti, maka kurva frekuensi akan menjadi garis lurus.

Secara umum genesa bahan galian mencakup aspek-aspek keterdapatan, proses pembentukan, komposisi, model (bentuk, ukuran, dimensi), kedudukan, dan faktor-faktor pengendali pengendapan bahan galian (geologic controls).

Tujuan utama mempelajari genesa suatu endapan bahan galian adalah sebagai pegangan dalam menemukan dan mencari endapan-endapan baru, mengungkapkan sifat-sifat fisik dan kimia endapan bahan galian, membantu dalam penentuan (penyusunan) model eksplorasi yang akan diterapkan, serta membantu dalam penentuan metoda penambangan dan pengolahan bahan galian tersebut.

Endapan-endapan mineral yang muncul sesuai dengan bentuk asalnya disebut dengan endapan primer (hypogen). Jika mineral-mineral primer telah terubah melalui pelapukan atau proses-proses luar (superficial processes) disebut dengan endapan sekunder (supergen).

A. KETERDAPATAN MINERAL BIJIH

Kerak bumi terdiri dari batuan-batuan beku, sedimen, dan metamorfik.Pengertian bijih adalah endapan bahan galian yang dapat diekstrak (diambil) mineral berharganya secara ekonomis, dan bijih dalam suatu endapan ini tergantung pada dua faktor utama, yaitu tingkat terkonsentrasi (kandungan logam berharga pada endapan), letak serta ukuran (dimensi) endapan tsb.
Untuk mencapai kadar yang ekonomis, mineral-mineral bijih atau komponen bahan galian yang berharga terkonsentrasi secara alamiah pada kerak bumi sampai tingkat minimum yang tertentu tergantung pada jenis bijih atau mineralnya.

Batuan merupakan suatu bentuk alami yang disusun oleh satu atau lebih mineral, dan kadang-kadang oleh material non-kristalin. Kebanyakan batuan merupakan heterogen (terbentuk dari beberapa tipe/jenis mineral), dan hanya beberapa yang merupakan homogen. Deret reaksi Bowen (deret pembentukan mineral pada batuan) telah dimodifikasi oleh Niggli, V.M. Goldshmidt, dan H. Schneiderhohn.

Klasifikasi Lindgren (Modifikasi)

- Oleh penambahan air panas yang terisi bahan magma
+ Endapan hipothermal; T 300-5000C, P sangat tinggi
+ Endapan mesothermal; T 200-3000C, P sangat tinggi
+ Endapan epithermal; T 50-2000C, P sangat tinggi
+ Endapan telethermal; T rendah, P rendah

+ Endapan xenothermal; T tinggi-sedang, P sedang-atmosfer

*) Konsentrasi bahan dalam badan batuan itu sendiri :
- Konsentrasi oleh metamorfosis dinamik dan regional, T s/d 4000C; P tinggi.
- Konsentrasi oleh air tanah dalam; T 0-1000C; P sedang
- Konsentrasi oleh lapukan batuan dan pelapukan residu dekat permukaan; T 0-1000C; P sedang-atmosfer

c. Dalam masa air permukaan
*) Oleh interaksi larutan; T 0-700C; P sedang
- Reaksi anorganik
- Reaksi organik

*) Oleh penguapan pelarut

Istilah Mendala Metalogenik atau Metallogenic Province memiliki pengertian suatu area yang dicirikan oleh kumpulan endapan mineral yang khas, atau oleh satu atau lebih jenis-jenis karakteristik mineralisasi. Suatu mendala metalogenik mungkin memiliki lebih dari satu episode mineralisasi yang disebut dengan Metallogenic Epoch.

Beberapa contoh mendala metalogenik antara lain ; segregasi lokal dari kromium dan nikel di bagian yang paling dalam dari kerak samudera, dan pengendapan sulfida-sulfida masif dari tembaga dan besi di tempat-tempat yang panas, metal-bearing brine menuju samudra melalui zona regangan, endapan-endapan mineral magmatik-hidrotermal berhubungan dengan proses-proses subduksi. Tumbukan dan subduksi membentuk gunung-gunung yang besar seperti di Andes, yang mana endapan-endapan mineral dibentuk oleh diferensiasi magma.

Pembentukan bijih primer secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi lima jenis endapan, yaitu :
a. Fase Magmatik Cair
b. Fase Pegmatitil
c. Fase Pneumatolitik
d. Fase Hidrothermal
e. Fase Vulkanik

Dari kelima jenis fase endapan di atas akan menghasilkan sifat-sifat endapan yang berbeda-beda, yaitu yang berhubungan dengan :

1. Kristalisasi magmanya

2. Jarak endapan mineral dengan asal magma
a. intra-magmatic, bila endapan terletak di dalam daerah batuan beku
b. peri-magmatic, bila endapan terletak di luar (dekat batas) batuan beku
c. crypto-magmatic, bila hubungan antara endapan dan batuan beku tidak jelas

a. Fase Magmatik Cair (Liquid Magmatic Phase)

Liquid magmatic phase adalah suatu fase pembentukan mineral, dimana mineral terbentuk langsung pada magma (differensiasi magma), misalnya dengan cara gravitational settling (Gambar 6). Mineral yang banyak terbentuk dengan cara ini adalah kromit, titamagnetit, dan petlandit (lihat juga Gambar 4). Fase magmatik cair ini dapat dibagi atas :

1. Komponen batuan, mineral yang terbentuk akan tersebar merata diseluruh masa batuan. Contoh intan dan platina.

2. Segregasi, mineral yang terbentuk tidak tersebar merata, tetapi hanya kurang terkonsentrasi di dalam batuan.
Injeksi, mineral yang terbentuk tidak lagi terletak di dalam magma (batuan beku), tetapi telah terdorong keluar dari magma.

b. Fase Pegmatitik (Pegmatitic Phase)

Kristal dari pegmatit akan berukuran besar, karena tidak adanya kontras tekanan dan temperatur antara magma dengan batuan disekelilingnya, sehingga pembekuan berjalan dengan lambat. Mineral-mineral pegmatit antara lain : logam-logam ringan (Li-silikat, Be-silikat (BeAl-silikat), Al-rich silikat), logam-logam berat (Sn, Au, W, dan Mo), unsur-unsur jarang (Niobium, Iodium (Y), Ce, Zr, La, Tantalum, Th, U, Ti), batuan mulia (ruby, sapphire, beryl, topaz, turmalin rose, rose quartz, smoky quartz, rock crystal).

Keterangan untuk Gambar :

1. Vesiculation, Magma yang mengandung unsur-unsur volatile seperti air (H2O), karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2), sulfur (S) dan klorin (Cl). Pada saat magma naik kepermukaan bumi, unsur-unsur ini membentuk gelombang gas, seperti buih pada air soda. Gelombang (buih) cenderung naik dan membawa serta unsur-unsur yang lebih volatile seperti sodium dan potasium.

2. Diffusion, Pada proses ini terjadi pertukaran material dari magma dengan material dari batuan yang mengelilingi reservoir magma, dengan proses yang sangat lambat. Proses diffusi tidak seselektif proses-proses mekanisme differensiasi magma yang lain. Walaupun demikian, proses diffusi dapat menjadi sama efektifnya, jika magma diaduk oleh suatu pencaran (convection) dan disirkulasi dekat dinding dimana magma dapat kehilangan beberapa unsurnya dan mendapatkan unsur yang lain dari dinding reservoar.

3. Flotation, Kristal-kristal ringan yang mengandung sodium dan potasium cenderung untuk memperkaya magma yang terletak pada bagian atas reservoar dengan unsur-unsur sodium dan potasium.

4. Gravitational Settling, Mineral-mineral berat yang mengandung kalsium, magnesium dan besi, cenderung memperkaya resevoir magma yang terletak disebelah bawah reservoir dengan unsur-unsur tersebut. Proses ini mungkin menghasilkan kristal badan bijih dalam bentuk perlapisan. Lapisan paling bawah diperkaya dengan mineral-mineral yang lebih berat seperti mineral-mineral silikat dan lapisan diatasnya diperkaya dengan mineral-mineral silikat yang lebih ringan.

5. Assimilation of Wall Rock, Selama emplacement magma, batu yang jatuh dari dinding reservoir akan bergabung dengan magma. Batuan ini bereaksi dengan magma atau secara sempurna terlarut dalam magma, sehingga merubah komposisi magma. Jika batuan dinding kaya akan sodium, potasium dan silikon, magma akan berubah menjadu komposisi granitik. Jika batuan dinding kaya akan kalsium, magnesium dan besi, magma akan berubah menjadi berkomposisi gabroik.

6. Thick Horizontal Sill, Secara umum bentuk ini memperlihatkan proses differensiasi magmatik asli yang membeku karena kontak dengan dinding reservoirl Jika bagian sebelah dalam memebeku, terjadi Crystal Settling dan menghasilkan lapisan, dimana mineral silikat yang lebih berat terletak pada lapisan dasar dan mineral silikat yang lebih ringan.

Pneumatolitik adalah proses reaksi kimia dari gas dan cairan dari magma dalam lingkungan yang dekat dengan magma. Dari sudut geologi, ini disebut kontak-metamorfisme, karena adanya gejala kontak antara batuan yang lebih tua dengan magma yang lebih muda. Mineral kontak ini dapat terjadi bila uap panas dengan temperatur tinggi dari magma kontak dengan batuan dinding yang reaktif. Mineral-mineral kontak yang terbentuk antara lain : wolastonit (CaSiO3), amphibol, kuarsa, epidot, garnet, vesuvianit, tremolit, topaz, aktinolit, turmalin, diopsit, dan skarn.

Gejala kontak metamorfisme tampak dengan adanya perubahan pada tepi batuan beku intrusi dan terutama pada batuan yang diintrusi, yaitu: baking (pemanggangan) dan hardening (pengerasan).
Igneous metamorfism ialah segala jenis pengubahan (alterasi) yang berhubungan dengan penerobosan batuan beku. Batuan yang diterobos oleh masa batuan pada umumnya akan ter-rekristalisasi, terubah (altered), dan tergantikan (replaced). Perubahan ini disebabkan oleh panas dan fluida-fluida yang memencar atau diaktifkan oleh terobosan tadi. Oleh karena itu endapan ini tergolong pada metamorfisme kontak.

Proses pneomatolitis ini lebih menekankan peranan temperatur dari aktivitas uap air. Pirometamorfisme menekankan hanya pada pengaruh temperatur sedangkan pirometasomatisme pada reaksi penggantian (replacement), dan metamorfisme kontak pada sekitar kontak. Letak terjadinya proses umumnya di kedalaman bumi, pada lingkungan tekanan dan temperatur tinggi.

Mineral bijih pada endapan kontak metasomatisme umumnya sulfida sederhana dan oksida misalnya spalerit, galena, kalkopirit, bornit, dan beberapa molibdenit. Sedikit endapan jenis ini yang betul-betul tanpa adanya besi, pada umumnya akan banyak sekali berisi pirit atau bahkan magnetit dan hematit. Scheelit juga terdapat dalam endapan jenis ini (Singkep-Indonesia).

Hidrothermal adalah larutan sisa magma yang bersifat "aqueous" sebagai hasil differensiasi magma. Hidrothermal ini kaya akan logam-logam yang relatif ringan, dan merupakan sumber terbesar (90%) dari proses pembentukan endapan. Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal dua macam endapan hidrothermal, yaitu :

1. Cavity filing, mengisi lubang-lubang (opening-opening) yang sudah ada di dalam batuan.
2. Metasomatisme, mengganti unsur-unsur yang telah ada dalam batuan dengan unsur-unsur baru dari larutan hidrothermal.

Berdasarkan cara pembentukan endapan, dikenal beberapa jenis endapan hidrothermal, antara lain Ephithermal (T 00C-2000C), Mesothermal (T 1500C-3500C), dan Hipothermal (T 3000C-5000C). Setiap tipe endapan hidrothermal diatas selalu membawa mineral-mineral yang tertentu (spesifik), berikut altersi yang ditimbulkan barbagai macam batuan dinding. Tetapi minera-mineral seperti pirit (FeS2), kuarsa (SiO2), kalkopirit (CuFeS2), florida-florida hampir selalu terdapat dalam ke tiga tipe endapan hidrothermal.

Paragenesis endapan hipothermal dan mineral gangue adalah : emas (Au), magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), kalkopirit (CuFeS2), arsenopirit (FeAsS), pirrotit (FeS), galena (PbS), pentlandit (NiS), wolframit : Fe (Mn)WO4, Scheelit (CaWO4), kasiterit (SnO2), Mo-sulfida (MoS2), Ni-Co sulfida, nikkelit (NiAs), spalerit (ZnS), dengan mineral-mineral gangue antara lain : topaz, feldspar-feldspar, kuarsa, tourmalin, silikat-silikat, karbonat-karbonat

Sedangkan paragenesis endapan mesothermal dan mineral gangue adalah : stanite (Sn, Cu) sulfida, sulfida-sulfida : spalerit, enargit (Cu3AsS4), Cu sulfida, Sb sulfida, stibnit (Sb2S3), tetrahedrit (Cu,Fe)12Sb4S13, bornit (Cu2S), galena (PbS), dan kalkopirit (CuFeS2), dengan mineral-mineral ganguenya : kabonat-karbonat, kuarsa, dan pirit.

Paragenesis endapan ephitermal dan mineral ganguenya adalah : native cooper (Cu), argentit (AgS), golongan Ag-Pb kompleks sulfida, markasit (FeS2), pirit (FeS2), cinabar (HgS), realgar (AsS), antimonit (Sb2S3), stannit (CuFeSn), dengan mineral-mineral ganguenya : kalsedon (SiO2), Mg karbonat-karbonat, rhodokrosit (MnCO3), barit (BaSO4), zeolit (Al-silikat).

e. Fase Vulkanik (Vulkanik Phase)

1. Lava flow
2. Ekshalasi
3. Mata air panas

1. Mineral Bijih Dibentuk oleh Hasil Rombakan dan Proses Kimia Sebagai Hasil Pelapukan Permukaan dan Transportasi

Sebagai contoh dapat diberikan pada proses pengkayaan sekunder pada endapan lateritik. Dari pelapukan dihasilkan reaksi oksidasi dengan sumber oksigen dari udara atau air permukaan. Oksidasi berjalan ke arah bawah sampai batas air tanah. Akibat proses oksidasi ini, beberapa mineral tertentu akan larut dan terbawa meresap ke bawah permukaan tanah, kemudian terendapkan (pada zona reduksi). Bagian permukaan yang tidak larut, akan jadi berongga, berwarna kuning kemerahan, dan sering disebut dengan gossan. Contoh endapan ini adalah endapan nikel laterit.

a. Lingkungan Darat

Batuan klastik yang terbentuk pada iklim kering dicirikan oleh warna merah akibat oksidasi Fe dan umumnya dalam literatur disebut “ red beds”. Kalau konsentrasi elemen logam dekat permukaan tanah atau di bawah tanah tempat pengendapan tinggi memungkinkan terjadi konsentrasi larutan logam dan mengalami pencucian (leaching/pelindian) meresap bersama air tanah yang kemudian mengisi antar butir sedimen klastik. Koloid bijih akan alih tempat oleh penukaran kation antara Fe dan mineral lempung atau akibat penyerapan oleh mineral lempung itu sendiri.

b. Lingkungan Laut

Kejadian cebakan mieral di lingkungan laut sangat berbeda dengan lingkungan darat yang umumnya mempunyai mempunyai pasokan air dengan kadar elemen yang tinggi dibandingkan kandungan di laut. Kadar air laut mempunai elemen yang rendah. Sebagai contoh kadar air laut untuk Fe 2 x 10-7 % yag membentuk konsentrasi mineral logam yang berharga hal ini dapat terjadi kalau mempunyai keadaan yang khusus (terutama Fe dan Mn) seperti :

a. Adanya salah satu sumber logam yang berasal dari pelapkan batuan di daratan atau dari sistem hidrotermal bawah permukaan laut.
b. Transport dalam larutan, mungkin sebagai koloid. Besi adalah logam yang dominan dan terbawa sebagai Fe(OH) soil partikel.
c. Endapan di dalam cebakan sedimenter, sebagai Fe(OH)3, FeCO3 atau Fe-silikat tergantung perbedaanpotensial reduksi (Eh).

Bijih dalam lingkungan laut ini dapat berupa oolit, yang dibentuk oleh larutan koloid membungkus material lain seperti pasir atau pecahan fosil. Bentuk kulit yang simetris disebabkan perubahan komposisi (Fe, Al, SiO2). Dengan pertumbuhan yang terus menerus, oolit tersebut akan stabil di dasar laut dimana tertanam dalam material lempungan karbonatan yang mengandung beberapa besi yang bagus. Di dasar laut mungkin oolit tersebut reworked. Dengan hasil keadaan tersebut bijih besi dan mangan sebagai contoh ferromanganese nodules yang sekarang ini menutupi daerah luas lautan.

1. Endapan mineral yang berhubungan dengan proses-proses magmatik

Batugamping di dekat intrusi bereaksi dengan larutan hidrotermal dan sebagian digantikan oleh mineral-mineral tungsten, tembaga, timbal dan seng (dalam kontak metasomatik atau endapan skarn). Jika larutan bergerak melalui rekahan yang terbuka dan logam-logam mengendap di dalamnya (urat emas-kuarsa-alunit epithermal), sehingga terbentuk cebakan tembaga, timbal, seng, perak, dan emas.

Larutan hidrotermal yang membawa logam dapat juga bermigrasi secara lateral menuju batuan yang permeabel atau reaktif secara kimia membentuk endapan blanket- shaped sulfida, atau bahkan mencapai permukaan dan mengendapkan emas, perak, dan air raksa dalam pusat mata air panas silikaan atau karbonatan, seperti kadar emas tinggi yang terdapat dalam beberapa lapangan geotermal aktif di New Zealand. Jika larutan volkanik yang membawa logam memasuki lingkungan laut, maka akan terbentuk kumpulan sedimen-volkanik dari tembaga- timbal-seng.

2. Endapan mineral yang berhubungan dengan proses sedimentasi

Proses-proses sedimentasi juga membentuk akumulasi fosil-fosil bahan bakar, batu bara, minyak dan gas alam. Untuk membentuk batu bara, gambut terkompaksi dan mengalami pemanasan akibat penurunan dan proses burial. Demikian juga, minyak dan gas terbentuk oleh maturasi unsur-unsur organik dalam batuan sedimen oleh peningkatan temperatur dan tekanan. Minyak dan gas dapat bermigrasi melalui batuan yang porous membentuk reservoir yang besar dalam struktur yang baik, atau tetap di dalam batuan sumber membentuk oil shale.

3. Endapan Mineral Yang Berhubungan Dengan Proses Metamorfisme

Metamorfisme yaitu proses rekristalisasi dan peleburan akhir dari batuan beku atau batuan sedimen, yang disebabkan oleh intrusi dari magma baru atau oleh proses burial yang dalam . Endapan hidrotermal kontak metasomatik terbentuk di sekitar magma yang mengalami intrusi, seperti yang digambarkan di atas. Metamorfisme burial yang dalam dapat menimbulkan overprinting terhadap akumulasi mineral yang ada sebelumnya, sebagai contoh yang besar adalah endapan sediment-hosted lead-zinc di Broken Hill, Australia.

Metamorfisme burial juga membebaskan sebagian besar larutan hidrotermal yang melarutkan logam-logam dari country rock, diendapkan saat larutan bertemu dengan suatu lingkungan dengan kondisi temperatur, tekanan, dan kimia yang tepat untuk formasi bijih. Formasi endapan emas di beberapa jalur metamorfik Precambrian berhubungan terhadap transportasi emas oleh metamorfic water menuju urat kwarsa yang mengandung emas. Kecuali jenis endapan tersebut, metamorfisme regional tidak terlalu banyak membentuk formasi dari endapan bijih metalik.

Pengumpulan data geoteknik dan hidrogeologi dilakukan dalam persiapan penambangan, umumnya mulai pada tahap pre-feasibility study. Data-data geoteknik dan hidrogeologi digunakan sebagai laporan di dalam tahap studi kelayakan, sekaligus sebagai dasar perancangan tambang.

A. SIFAT-SIFAT DATA TEKNIS BATUAN

Geoteknik atau dikenal sebagai engineering geology merupakan bagian dari rekayasa sipil yang didasarkan pada pengetahuan yang terkumpul selama sejarah penambangan. Seorang ahli sipil yang merancang terowongan, jalan raya, bendungan atau yang lainnya memerlukan suatu estimasi bagaimana tanah dan batuan akan merespon tegangan, sehingga dalam hal ini penyelidikan geoteknik merupakan bagian dari uji lokasi dan merupakan dasar untuk pemilihan lokasi. Bagian dari ilmu geoteknik yang berhubungan dengan respon material alami terhadap gejala deformasi disebut dengan geomekanika.

Dalam urutan kegiatan pertambangan, eksplorasi merupakan proses evaluasi teknis untuk mendapatkan model badan bijih. Model cadangan suatu badan bijih yang diinterpretasikan dari hasil eksplorasi langsung maupun tak langsung, sebelum ditentukan cara penambangannya apakah dengan open pit atau underground mining harus dianalisis secara geoteknik. Salah satu faktor yang mempengaruhi keputusan tersebut adalah ketidakselarasan struktur geologi. Pola-pola dari patahan, rekahan, dan bidang perlapisan mendominasi perilaku batuan dalam tambang terbuka karena terdapat gaya penahan yang kecil untuk mencegah terjadinya luncuran dan karena terdapat semacam gaya tekan ke atas dari permukaan air yang terdapat dalam rekahan.

Dalam tambang bawah tanah pengaruh ketidakselarasan kurang dominan namun tetap harus diperhatikan. Permukaan patahan pada kedalaman tertentu merupakan tempat yang memiliki kohesi yang rendah dan berakumulasinya tegangan. Permukaan rekahan dan belahan merupakan bidang lemah dengan resistansi yang rendah untuk menahan tegangan, dan memiliki kecenderungan terbuka saat terganggu oleh aktivitas peledakan (blasting).

Instrumentasi yang modern dalam mekanika batuan memberikan cara pengukuran yang lebih baik terhadap pengaruh kombinasi kekuatan batuan dan cacat struktur. Keuntungan khusus dari studi mekanika batuan modern adalah lokasi dan material dapat diuji lebih lanjut. Daerah kerja tambang dapat dirancang secara detail. Detail-line mapping dilakukan untuk menggambarkan proyeksi rekahan dan kontak yang orientasinya menyebar sepanjang singkapan atau suatu muka tambang. Gambar adalah lembar data tipikal yang digunakan dalam metoda ini, menunjukkan jenis informasi yang dikumpulkan. Posisi rekahan yang dihasilkan dalam detail-line mapping diplot pada stereonet untuk dievaluasi. Pendekatan lainnya untuk studi struktur detail dalam pertambangan adalah fracture-set mapping yang dalam hal ini semua rekahan diukur dan dideskripsikan dalam beberapa area tambang kemudian dikelompokkan berdasarkan karakteristik tertentu. Kelompok tersebut dideskripsikan dan posisi individualnya diplot pada Schmidt net (equal-area net).

Persentase terbesar tentang informasi struktur yang digunakan dalam perencanaan tambang berasal dari inti bor. Spasi rekahan, posisi relatif terhadap lubang bor, dan jenis pengisian rekahan harus dideskripsikan secermat mungkin. Dalam pengamatan inti bor untuk informasi struktur dikenal istilah RQD (rock-quality designation) yaitu persen inti bor yang diperoleh dan hanya dihitung untuk inti bor yang memiliki panjang 10 cm atau lebih. Klasifikasi kualitas berdasarkan RQD.

Tabel Klasifikasi kualitas batuan berdasarkan RQD (Peters, 1978)

Jika total kemajuan pemboran 130 cm, total inti bor yang diperoleh 104 cm, maka perolehan inti bor (core recovery) adalah 104/130 = 80%. Jumlah panjang inti bor dengan panjang 10 cm atau lebih adalah 71,5 cm, sehingga besarnya RQD = 71,5/130 = 55% artinya kualitas batuan yang bersangkutan adalah sedang.

Penyelidikan dengan seismik kadang-kadang digunakan untuk pengukuran secara tidak langsung terhadap “rock soundness”. Salah satu aplikasi khusus metoda seismik adalah untuk menentukan rippability yaitu suatu ukuran dimana batuan dan tanah dapat dipindahkan oleh bulldozer-ripper dan scraper tanpa peledakan.

Tabel Informasi geologi yang diperlukan untuk merekam cacat struktur dalam batuan (Peters, 1978)

1. Kuat kompresif tak tertekan (uniaksial) yang diuji dengan suatu silinder atau prisma terhadap titik pecahnya. Gambar menunjukkan jenis uji dan rekahan tipikal yang berkembang di atas bidang pecahnya.

2. Kuat tarik (tensile strength) ditentukan dengan uji Brazilian dimana suatu piringan ditekan sepanjang diameter atau dengan uji langsung yang meliputi tarikan sebenarnya atau bengkokan dari prisma batuan.

3. Kuat geser (shear strength) yang diuji secara langsung dalam suatu “shear box” atau diukur sebagai komponen pecahan kompresi.

 

Gambar Diagram penampang dari uji uniaksial pada suatu silinder batuan (Peters, 1978)

 

Tegangan tersebut umumnya diperkirakan dan diberi beberapa kuantifikasi dengan memasang sekelompok pengukur tegangan elektrik dalam “rosette” pada permukaan batuan, memindahkan batuan-batuan yang berdekatan, dan mengukur respon tegangan sebenarnya yang dilepaskan. Kondisi tegangan yang berkembang selama penambangan merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam operasi tambang sebaik dalam perancangan tambang. Regangan yang dihasilkan dari pola tegangan baru diukur dari waktu ke waktu atau dimonitor secara menerus selama penambangan berlangsung.

Hubungan tegangan-regangan merupakan dasar dari semua pekerjaan mekanika batuan. Istilah deskriptif untuk hubungan tersebut adalah brittle versus ductile dan elastik versus plastik. Hubungan yang dihasilkan dari uji statik (fungsi waktu) ditunjukkan pada Gambar, dimana F merupakan titik pecah dalam kompresi uniaksial tak tertekan. Garis A menunjukkan material elastik sempurna dimana e=s/E. Garis B menunjukkan material plastik sempurna yang tidak akan terdeformasi sampai tegangan sama dengan s0; material tersebut tidak akan mendukung beban yang yang lebih besar daripada s0. Garis lengkung C menunjukkan suatu material elastoplastik, sementara kurva D menunjukkan material ductile sempurna dimana regangan tidak sebanding terhadap tegangan.

Gambar Diagram tegangan-regangan untuk menentukan

Beberapa karakteristik kuat tekan dan kuat tarik yang telah diukur untuk beberapa jenis batuan yang umum ditunjukkan pada Tabel.

B. SIFAT-SIFAT DATA TEKNIS TANAH DAN AIR

Metoda geofisika merupakan salah satu metoda yang umum digunakan dalam eksplorasi endapan bahan galian. Metoda ini tergolong kepada metoda tidak langsung, dan sering digunakan pada tahapan eksplorasi pendahuluan (reconnaissance), mendahului kegiatan-kegiatan eksplorasi intensif lainnya.

Adapun tahapan-tahapan pekerjaan yang umum digunakan dalam metoda geofisika adalah :

1. Survei pendahuluan (penentuan lintasan)
2. Pemancangan (penandataan titik-titik ukur) dalam areal target
3. Pengukuran lapangan
4. Pembuatan peta-peta geofisika
5. Penarikan garis-garis isoanomali
6. Penggambaran profile
7. Interpretasi anomali

A. METODE GAYA BERAT

Secara umum metoda gaya berat merupakan metoda geofisika yang mengukur variasi gaya berat (gravitational) di bumi. Metoda ini jarang digunakan pada tahapan lanjut eksplorasi bijih, namun cukup baik digunakan untuk mendefinisikan daerah target spesifik untuk selanjutnya disurvei dengan metoda-metoda geofisika lain yang lebih detil.

A.2. Koreksi Hasil Observasi

Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa, harga pengukuran gayaberat di permukaan bumi dipengaruhi oleh 5 faktor. Sedangkan dalam melakukan survei gayaberat diharapkan satu faktor saja yaitu variasi densitas bawah permukaan, sehingga pengaruh 4 faktor lainnya (lintang, ketinggian, topografi, pasang surut) harus direduksi atau dihilangkan dari harga pembacaan alat.

1. Koreksi lintang (latitude)

Koreksi terhadap titik pengukuran terhadap kutub bumi.
ΔgΦ = 51723 (sin²Φ₁ - sin²Φ₀)gu, dimana Φ₁ dan Φ₀ adalah koordinat titik pengukuran dan titik base.

2. Koreksi elevasi (Free-Air Correction)

Koreksi ini merupakan koreksi terhadap pengaruh ketinggian pengukuran terhadap medan gravitasi bumi.
FAC = 3,086 h gu, dimana h adalah elevasi titik pengukuran.

3. Koreksi Bouguer (Bougeur correction)

Koreksi massa lapisan yang diasumsikan berada diantara titik amat dengan bidang referensi (lihat Gambar).

A.3. Koreksi topografi (Terrain correction)

Koreksi topografi, Tc, adalah koreksi pengaruh topografi terhadap gayaberat pada titik amat, akibat perbedaan ketinggian antara titik observasi dengan base. Dapat dihitung dengan menggunakan Hammer Chart (lihat gambar).

A.4. Anomali Bouguer

Beberapa tipe bijih seperti magnetit, ilmenit, dan phirotit yang dibawa oleh bijih sulfida menghasilkan distorsi dalam magnet kerak bumi, dan dapat digunakan untuk melokalisir sebaran bijih. Disamping aplikasi landsung tersebut, metoda magnetik dapat juga digunakan untuk survei prospeksi untuk mendeteksi formasi-formasi pembawa bijih dan gejala-gejala geologi lainnya (seperti sesar, kontak intrusi, dll).

Penggunaan metoda magnetik didalam prospek geofisika adalah berdasarkan atas adanya anomali medan magnet bumi akibat sifat kemagnetan batuan yang berbeda satu terhadap lainnya. Alat untuk mengukur perbedaan kemagnetan tersebut adalah magnetometer.
Gaya magnet (F) yang ditimbulkan oleh dua buah kutub yang berjarak (r) dengan muatan masing-masing (m1) dan (m2) adalah :

Kuat medan magnetik (H) pada suatu titik dengan jarak (r) dari muatannya adalah :

Jika suatu benda berada dalam medan magnetik dengan kuat medan (H), maka akan terjadi polarisasi magnetik (I) sebesar : I = k.H,
dimana k adalah kerentanan (susceptibilities) magnetik.

Polarisasi magnetik (I) disebut juga dengan intensitas magnetisasi pada suatu medan magnet lemah. Kerentanan magnetik yang merupakan sifat kemagnetan suatu benda/batuan yang besarannya dalam satuan SI atau dalam emu yang diberikan oleh hubungan sebagai berikut :
k = 4p.k‘, Dimana k’ adalah kerentanan magnetik dalam satuan emu dan k dalam SI.

Medan magnetik yang terukur oleh magnetometer (B) adalah medan magnet induksi, sebagai berikut :

B = μ₀ H + μ₀ kH

= (1 + k) μ₀ H

= (1 + k) B₀

Faktor (1+k) dilambangkan dengan mr atau dikenal dengan permeabilitas magnetit relatif. Jika k diabaikan, maka m0mr = m, yang dikenal sebagai permeabilitas absolut (ohm.dt/m).

Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak didalam inti bumi, namun tidak berimpit dengan pusat bumi. Medan magnet ini dinyatakan dalam besar dan arah (vektor) dimana arahnya dinyatakan dalam deklinasi (penyimpangan terhadap arah utara-selatan geografis) dan inklinasi (penyimpangan terhadap arah horizontal).

Kuat medan magnet yang terukur dipermukaan sebagian besar berasal dari dalam bumi (internal field) mencapai lebih dari 90%, sedangkan sisanya adalah medan magnet dari kerak bumi, yang merupakan target didalam eksplorasi geofisika, dan medan dari luar bumi (external field).
Karena medan magnet dari dalam bumi merupakan bagian yang terbesar, maka medan ini sering juga disebut sebagai medan utama yang dihasilkan oleh adanya aktivitas di dalam inti bumi bagian luar (salah satu konsep adanya medan utama ini adalah dari teori dinamo).

Mineral-mineral dengan sifat magnet yang cukup tinggi antara lain :
1. Oksida-oksida besi : FeO – Fe2O3 – TiO2
2. Sulfida-sulfida dalam series troilite-phyrotit

B.3. Penyajian Data Lapangan

B.4. Interpretasi

Ada dua alternatif dalam melakukan pengukuran metoda potensial diri ini :

1. Cara yang pertama, salah satu elektroda tetap, sedangkan yang satu lagi bergerak pada lintasannya.

2. Cara yang kedua, kedua elektroda bergerak bersamaan secara simultan, katakanlah dengan interval 50 m.

Hasil pengukuran digrafikkan antara jarak (m) dengan hasil pengukuran (mV). Jika gradien hasil pengukuran memperlihatkan gradien yang tinggi (negatif ke positif yang tinggi) terhadap zero level dapat dijadikan sebagai indikator anomali (titik infleksi), lihat Gambar.

Berdasarkan harga resistivitas listriknya, batuan/mineral dapat dikelompokkan menjadi tiga :

1. Konduktor baik (10-8<r<1W.m)
2. Konduktor sedang (1<r<107W.m)
3. Konduktor baik (r>107W.m)

Dalam melakukan eksplorasi tahanan jenis (resistivitas) diperlukan pengetahuan secara perbandingan posisi titik pengamatan terhadap sumber arus. Perbedaan letak titik tersebut akan mempengaruhi besar medan listrik yang akan diukur. Besaran koreksi terhadap perbedaan letak titik pengamatan tersebut dinamakan faktor geometri. Faktor geometri diturunkan dari beda potensial yang terjadi antara elektroda potensial MN yang diakibatkan oleh injeksi arus pada elektroda arus AB, yaitu :

D.2. Konfigurasi Susunan Alat

Untuk mempermudah pekerjaan dan perhitungan interpretasi, penempatan elektroda diatur menurut aturan tertentu. Beberapa aturan tersebut antara lain :

a. Metoda Wenner

Gambar Konfigurasi alat untuk metoda Wenner

 

 

Dengan K=2pa

Keuntungan dan keterbatasan metoda Wenner :

1. Sangat sensitif terhadap perubahan lateral setempat (gawir/lensa setempat)

2. Karena bidang equipotensial untuk benda homogen berupa bola, data lebih mudah diproses atau dimengerti

3. Jarak elektroda arus dengan potensial relatif lebih pendek dari sehingga daya tembus alat sama lebih besar

4. Memerlukan tenaga/buruh lebih banyak.

 

b. Metoda Schlumberger

Gambar Konfigurasi alat untuk metoda Schlumberger

 

Dengan :

d. Metoda Pole-dipole

Dengan :

Gambar Susunan konfigurasi alat untuk metoda Pole-dipole

D.3. Interpretasi Data

 

Metoda yang digunakan dalam interpretasi data tahanan jenis ini adalah metoda pencocokan kurva (curve mutching). Metoda ini dilakukan karena dari data hasil pengukuran lapangan yang kita dapatkan adalah harga resistivitas semu (apparent resestivity) sebagai fungsi dari spasi elektrodanya, ras = f(AB/2) atau log ras = log f(AB/2).

Ada beberapa tahapan yang dilakukan dalam metode ini, yaitu :

1. Interpretasi lapangan, yaitu penentuan bentangan maksimal dan penentuan tipe kurva lapangan

2. Interpretasi awal untuk menentukan harga resistivitas masing-masing lapisan dengan menggunakan kurva standar dan kurva bantu (curve matching partial).

Setelah diperoleh nilai resistivitas lapisan dan ketebalannya, maka selanjutnya dapat kita interpretasikan jenis batuan berdasarkan tabel resistivity beberapa jenis batuan. Interpretasi akhir, Pada tahap ini hasil interpretasi pendahuluan harus dikonfirmasikan dengan data lainnya, misalnya data geologi, sehingga informasi yang disajikan lebih lengkap.

Tujuan utama dari suatu survei seismik refleksi adalah memberikan informasi mengenai geologi bawah permukaan. Metoda seismik refleksi ini dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :

1. Seismik dangkal (shallow seismic reflection) yang umumnya digunakan dalam eksplorasi batu bara dan bahan tambang lainnya.

2. Seismik dalam yang umum digunakan untuk eksplorasi daerah prospek hidrokarbon.
Prinsip dasar dari metoda seismik pantul ini adalah pengiriman sinyal ke dalam bumi, dan karena adanya bidang perlapisan (bidang kontak) maka bidang tersebut dapat menjadi bidang pantul (reflektor).

Sinyal yang dikirim melalui alat peledak (S) direfleksikan oleh bidang reflektor oleh titik refleksi (R), dan sinyal yang dipantulkan direkam oleh detektor berupa geofon (G). Jika h adalah ketebalan lapisan, maka waktu (t) yang dibutuhkan oleh sinyal untuk sampai ke detektor adalah :

1. Untuk satu lapisan :

2. Untuk dua lapisan :

dimana kecepatan rambat dan waktu dapat diketahui, sehingga ketebalan masing-masing lapisan dapat dihitung.

E.1. Parameter-parameter yang Harus Diperhatikan

Kualitas data seismik sangat ditentukan oleh kesesuaian parameter lapangan yang digunakan dengan kondisi geologi dan kondisi permukaan daerah survei. Disamping itu parameter lapangan juga harus disesuaikan dengan target eksplorasi yang ingin dicapai. Jadi keberhasilan suatu survei seismik sangat ditentukan dari desain parameter lapangan digunakan.

Beberapa parameter lapangan yang harus ditentukan dan disesuaikan dengan kondisi lapangan adalah sebagai berikut :

1. Jumlah dan susunan geopon
2. Interval sampling
3. Jumlah bahan peledak dan kedalaman lubang bor
4. Jarak antar titik tembak
5. Jarak antara geopon
6. Geometri penembakan
7. Filter (high-cut dan low-cut).

a. Analisa noise (gangguan)

Analisa noise ditujukan untuk mendeskripsikan parameter fisis sinyal dan noise sehingga desain parameter lapangan dapat dilakukan dengan baik. Analisa (test) noise ini dilakukan paling awal sebelum survei seismik dimulai. Noise adalah gelombang yang tidak diharapkan dan sering muncul pada saat perekaman seismik. Biasanya mengganggu sinyal refleksi.

b. Susunan geopon (array geophone)

Tujuan dari penentuan array geophone ini adalah untuk mendapatkan bentuk susunan geophone yang dapat berfungsi meredam noise (ground roll) secara optimal sehingga signal to noise ratio-nya (S/N ratio) tinggi. Untuk menaikkan (S/N ratio) ground roll harus diredam dengan cara menebarkan geophone.

c. Test kedalaman dan jumlah dinamit

Tujuan test ini adalah untuk menentukan kedalaman pemboran dan jumlah dinamit yang paling optimum, artinya dapat memberikan hasil perekaman seperti yang diharapkan tetapi juga dengan biaya yang ekonomis.

d. Jarak titik tembak

Untuk melakukan pemilihan jarak terdekat dan terjauh ini, kita kaitkan dengan target dari survei. Untuk memilih jarak terdekat biasanya digunakan acuan target terdangkal, sedangkan untuk jarak terjauh kita gunakan acuan target terdalam.

e. Geometri Penembakan

Informasi struktur geologi dan data geofisika yang ada di daerah penyelidikan sangat diperlukan untuk menentukan geometri penembakan. Pemilihan cara penembakan, tergantung pada kedalaman zona prospek dan kompleksitas struktur bawah permukaan. Pemilihan geometri penembakan berguna untuk memfokuskan energi seismik sehingga efektifitas sumber menjadi lebih optimal.

f. Filter (low cut dan high cut)

Penentuan filter low-cut dan high-cut ini kita lakukan pada instrumen yang kita gunakan. Pemilihan high cut filter dapat ditentukan atas dasar sampling rate yang digunakan karena sampling rate menentukan besarnya frekuensi aliasing. Pemilihan besarnya low cut filter ditujukan untuk meredam noise berfrekuensi lebih rendah dari frekuensi geophone yang digunakan apabila noise tersebut terlalu menenggelamkan sinyal.

g. Sampling rate

Penentuan besar kecilnya sampling rate bergantung pada frekuensi maksimum sinyal yang ingin direkam pada daerah survei tersebut. Tetapi pada kenyataannya, besarnya sampling rate dalam perekaman sangat bergantung pada kemampuan instrumentasi perekaman yang digunakan, dan biasanya sudah ditentukan oleh pabrik pembuat instrumen tersebut. Penentuan sampling rate ini akan memberikan batas frekuensi tertinggi yang terekam akibat adanya aliasing.

E.3 Prosedur Pengambilan Data di Lapangan

a. Pemasangan patok

Sebelum dilakukan pengukuran seismik, maka terlebih dahulu harus ditentukan posisi koordinat (X, Y, dan Z) dari tiap-tiap titik geophone maupun shot point. Penentuan koordinat ini dapat dilakukan dengan menggunakan theodolith ataupun GPS. Titik-titik tersebut, kemudian ditandai dengan patok yang sudah mempunyai harga koordinat terhadap referensi tertentu.

b. Pemasangan geophone

Geophone dipasang sesuai dengan rencana tipe penembakan yang akan dilakukan dan disusun berurutan. Pemasangan geophone diusahakan sedekat mungkin dengan patok yang sudah diukur koordinatnya.
c. Pemasangan sumber peledak

Sumber peledak dipasang sesuai dengan rencana tipe penembakan

d. Persiapan alat perekaman data seismik

Sebelum melakukan penembakan alat perekam harus dicek terlebih dahulu, sehingga data yang dihasilkan cukup optimal.

e. Penembakan

Penembakan hanya dapat dilakukan ketika alat perekam data seismik sudah dilakukan pengecekan dan terpasang dengan baik.

f. Pencatatan data pengamatan pada observer log

Data pengamatan dan kejadian selama berlangsungnya pengukuran kemudian disalin pada buku observer log.

F. Seismik Refraksi

Jika V2 lebih besar daripada V1, maka sudut refraksi lebih besar daripada sudut normal, dan disebut sebagai sudut ic.

Jika gelombang rambat bergerak di sepanjang bidang pantul, maka sudut yang dibentuk disebut dengan sudut kritis (lihat Gambar)

Jika jarak dari break point diketahui, maka dapat diperoleh ketebalan lapisan antara bidang refraksi, yaitu :

Contoh grafik hasil survei refraksi dan interpretasi bawah permukaan dapat dilihat pada Gambar.

F.1. Perencanaan Survei

Tahap pertama dari suatu perencanaan survei seismik refraksi adalah memilih lokasi dan panjang lintasan survei dengan menggunakan peta topografi daerah penyelidikan. Lokasi lintasan survei harus di set untuk mencapai tujuan survei secara efisien, yaitu menggunakan informasi yang ada pada peta topografi dan peta geologi. Rekaman titik penerima kedatangan pertama (first arrival) merupakan gelombang langsung dan kedatangan pertama (first break) dari gelombang refraksi tidak muncul.

F.2. Pengambilan Data

Untuk mendapatkan kualitas rekaman seismik refraksi yang tinggi dan mengandung bentuk first break yang tajam perlu dilakukan beberapa teknik, diantaranya adalah stacking, mempertinggi kekuatan sumber dan filtering. Sistem perekam seismik yang bisa digunakan adalah system perekam seismik 24 channel. Sedangkan sumber seismik yang sering digunakan adalah dinamit. Bila menggunakan dinamit sebagai sumber, perlu dipilih tempat yang tepat untuk melakukan peledakan, yaitu tempat dimana energi dinamit dapat terkonversi menjadi energi seismik secara efektif. Biasanya, dinamit diledakkan di dalam lubang bawah permukaan. Bila jarak sumber ke penerima lebih dari seratus meter, akan lebih baik meledakkan dinamit di dalam air dengan kedalaman lebih dari 50 cm atau membuat lubang lebih dalam sehingga ledakan dinamit menjadi lebih efektif.