Fieldtrip ke PPPGL Cirebon

PENGENALAN INSTRUMENTASI SURVEY KELAUTAN DI PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN GEOLOGI LAUT (PPPGL) CIREBON, JAWA BARAT

Oleh:
Angga Dwinovantyo
C54110047

Logo IPB

BAGIAN AKUSTIK DAN INSTRUMENTASI KELAUTAN
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2014

PENDAHULUAN
Latar Belakang

Indonesia dikenal sebagai negara maritim karena memiliki wilayah laut yang luas. Dengan sebutan itu juga Indonesia secara ekonomi mendapat pemasukan yang tak sedikit lewat kelautan dan perikanan. Selain itu, Indonesia memiliki beberapa keunggulan dalam pembangunan kelautan dan perikanan. Indonesia selain kaya keanekaragaman biota laut (marine biodiversity) juga memiliki posisi geoteknik yang strategis hingga berpotensi terdapatnya banyak titik sumber minyak dan gas alam. Lalu posisi Indonesia juga dinilai strategis sebagai International Sea Line, maka dari itu pengembangan dalam bidang geologi kelautan menjadi penting mengingat potensinya untuk memajukan sektor kelautan di Indonesia.

Geologi kelautan secara prinsip hampir sama dengan geologi dipermukaan atau didaratan, misalnya proses-proses geologinya, hanya saja terdapat perbedaan yang paling penting yaitu permukaannya tertutupi suatu massa air. Berbagai aspek dalam geologi kelautan diteliti misalnya proses sedimentasi, pergerakan lempeng teknonik, perubahan muka laut yang berhubungan dengan faktor oseanografi, dan lainnya. Maka dari itu, diperlukan suatu instansi yang bergerak dalam bidang geologi kelautan dan dibentuklah Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Laut (PPPGL). Badan ini dalam menjalankan fungsinya memiliki visi dan misi yang mendukung seluruh kegiatannya yaitu “Menjadi Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan yang profesional, unggul, dan mandiri di bidang Energi dan Sumber Daya Mineral.” Berbagai alat yang digunakan dalam survey geologi kelautan menjadi penting untuk diketahui, maka dari itu praktikum lapang pada mata kuliah Teknik Deteksi Bawah Air dilakukan. Praktik lapang dilakukan pada hari Jumat, 5 Desember 2014 ke Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Laut (PPPGL), Cirebon, Jawa Barat.

Tujuan

Tujuan dilakukannya praktikum di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan (P3GL) ini adalah untuk mengenal instrumen yang dipakai dalam pengembangan riset dan survei geologi kelautan.

HASIL

Praktikum lapang dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Laut (PPPGL), Cirebon, Jawa Barat, dan dibagi kedalam 4 sesi. Sesi pertama yaitu pembukaan oleh Kepala PPPGL Bapak Dr. Susilohadi, Bapak Ir. Joni Widodo, M.Si., para peneliti dari PPPGL, dan Bapak Dr. Henry M. Manik, MT. Sesi kedua yaitu presentasi dari Bapak Dr. Duddy Ranawijaya dengan judul “Perubahan Tinggi Muka Laut dan Perubahan Sistim Sedimentasi”. Sesi ketiga yaitu kunjungan ke 10 Stand dengan berbagai topik yang berbeda. Pada sesi ini kunjungan perkelompok ke setiap bagian berupa presentasi dan pengenalan instrumen yang dipakai dalam survei kelautan, khususnya geologi kelautan. Sesi keempat yaitu penutup dan foto bersama.

Sesi presentasi:
“Perubahan Tinggi Muka Laut dan Perubahan Sistim Sedimentasi”

Gambar 1 Presentasi oleh Bapak Dr. Duddy A.S. Ranawijaya

Gambar 1 Presentasi oleh Bapak Dr. Duddy A.S. Ranawijaya

Perubahan tinggi muka laut disebabkan oleh berbagai faktor yaitu perubahan kedalaman perairan, perubahan dasar perairan, dan masukan dari sedimen yang menyebabkan tinggi muka laut ikut berubah. Selain itu, perubahan permukaan laut juga disebabkan oleh pergerakan tektonik, suhu permukaan laut yang menyebabkan thermal expansion dan contraction, pertukaran air antara air di laut dan air di darat, perubahan akibat es di kutub, dan perubahan lempeng dunia. Menurut siklus Milankovitch, perubahan muka laut dibagi menjadi empat, yaitu bentuk orbit (eccentricity), kemiringan sumbu axial (obliquity), presisi sumbu axial, dan presisi sumbu apsidal. Semuanya itu berlangsung pada jangka waktu yang lama (berkaitan dengan ilmu Paleo).

Dalam presentasi ini dijelaskan metode observasi jejak perubahan tinggi muka laut dan sedimentasi yaitu dengan menganalisis contoh inti dengan parameter besar butir, komposisi mineral index, kelimpahan mineral dan biota, komposisi unsur dan isotop stabil, pengukuran intensitas warna, radio nucleid, sifat fisik resistivitas, dan pentarikhan (dating) dengan 14C, 210Pb, 137Cs. Laboratorium yang tersedia di PPPGL meliputi preparasi contoh fisik dan kimiawi yaitu kaslimetri, MSCL (Multi Sensor Core Logging), Granulometri dan SediGraph, Mikroskop mineral butir dan biota, Polarisator, serta kolaborasi dengan instansi lain yang dapat melakukan analisis pentarikhan 14C. 210Pb, XRF, XRD, dan ICPMs.

Selain pengambilan sampel dan analisis contoh secara fisika, kimia, dan biologi, juga digunakan survey seismik laut. Kapal yang digunakan dalam survey adalah kapal Geomarin III yang membawa boomer atau sparker dengan penampang hydrophone berupa streamer. Prinsip seismik yaitu boomer atau sparker meledakkan sehingga menimbulkan gelombang suara yang diarahkan ke dasar perairan, kemudian suara tersebut merambat dan terpantulkan (terefleksi) dari setiap lapisan dasar peraian. Hasil pantulan diterima oleh steamer hingga menghasilkan data berupa lapisan-lapisan dalam bentuk analog maupun digital. Hasil tersebut perlu diinterpretasi sebagai lapisan sedimen secara geologi. Nilai dari pantulan seismik tersebut dianalisis dan akan terlihat ketebalan yang hampir sama pada setiap layer. Layer-layer yang terpisah tersebut kemudian dipisahkan dan diberi nama sesuai dengan formasi dan kisaran kedalaman yang ada. Kemudian hasil interpretasi seismik tersebut dihubungkan dengan proses sedimentasi berdasarkan layer-layer yang ada dan diketahui perubahan muka laut.

Gambar 2 Survey seismik laut dan hasil interpretasi dari data seismik

Gambar 2 Survey seismik laut dan hasil interpretasi dari data seismik

Stand 1:

Gambar 3 Presentasi Hasil Rekaman Seismik Pantul Dangkal Beresolusi Tinggi

 

Gambar 3 Presentasi Hasil Rekaman Seismik Pantul Dangkal Beresolusi Tinggi

Prinsip penjalaran gelombang seismik adalah berdasarkan Hukum Snellius yaitu sudut datang sama dengan sudut pantul. Namun itu hanya berlaku pada bidang batas atau perlapisannya datar. Hal itu tidak berlaku apabila perlapisannya memiliki kemiringan atau slope tertentu. Penggunaan seismik pada survei geologi kelautan sangat diperlukan. Instrumen yang dipakai sebagai sumber dari seismik adalah boomer atau sparker yang dilengkapi dengan hydrophone dan instrumen chirp. Instrumen Boomer menggunakan frekuensi rendah sehingga ukuran alat yang digunakan menjadi besar. Sedangkan Chirp lebih ringkas dan mudah digunakan (portable), yaitu menempatkan sumber dan penerima di tempat yang sama. Perbedaan boomer dan chirp adalah pada instrumen seismik boomer single channel memiliki offset sehingga pantulannya tidak tegak lurus pada normal incidence-nya. Berbeda dengan chirp yang pantulannya tetap dibawah alatnya atau sama dengan normal incidence-nya. Walaupun sounding dilakukan pada kapal yang berjalan, namun tidak terdapat pengaruh yang signifikan karena kecepatan suara yang mencapai 1500 m/s dibandingkan dengan kecepatan kapal yang hanya 4-15 knot. Pada skema pengukuran posisinya, GPS yang digunakan adalah yang berada di kapal. Sebagai faktor koreksi digunakan selisih jarak antara instrumen seismik dengan GPS yang berada di kapal dan didapat posisi pengukurannya. Proses koreksi offset ini dilakukan pada perangkat lunak yang terintegrasi dengan instrumennya.

Sebuah instrumen akustik bawah air yang dapat digunakan untuk mengeksplorasi lapisan pertama sedimen dasar laut hingga puluhan meter yaitu sub bottom profiler (SBP). Perangkat ini memiliki jenis yang berbeda-beda, misalnya pinger, boomer, atau chirp.  Komponen sumber dan penerima pada alat ini adalah sama. Sinyal dalam SBP terbentuk dari konvolusi amplitudo, posisi, dan travel time. Pada SBP, terdapat parameter fisika berupa velocity dan density. Besaran amplitudo yang dihasikan SBP merupakan representasi perbedaan medium bawah permukaan (koefisien refleksi).

Gambar 4  Perbedaan frekuensi yang digunakan antara Sparker, Chrip, dan Pinger.

Gambar 4 Perbedaan frekuensi yang digunakan antara Sparker, Chrip, dan Pinger.

Penggunaan spaker, chirp, dan pinger ditujukan pada keadaan dan tujuan survey yang akan dilakukan. Pada instrumen yang range frekuensinya lebih lebar (broadband) memiliki keuntungan yaitu penetrasinya lebih dalam. Contoh instrumennya yaitu boomer atau sparker dengan frekuensi 0,4-2 kHz. Sedangkan yang memiliki resolusi tinggi (high resolution) memiliki penetrasi yang tidak terlalu dalam namun resolusi yang didapatkan lebih baik. Contoh instrumennya yaitu chirp dengan frekuensi 3-8 kHz. Perbedaan yang nyata antara boomer (broadband) dan chirp (high resolution) adalah chirp yang memiliki frekuensi lebih tinggi akan menghasilkan resolusi yang lebih baik yaitu dalam membedakan dua lapisan yang berbeda. Sedangkan boomer memiliki frekuensi yang lebar menghasilkan reflektan yang lebih lebar. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5 (a).

Perbedaan boomer dan sparker adalah konten dari reflektor menjadi lebih lebar pada sparker. Dapat dilihat pada Gambar 5 (b), pada beberapa layer boomer tidak dapat menampilkan layer-layer dengan pola tertentu namun menampilkan hasil yang lebih baik dari segi resolusinya (tampilan lebih jelas terlihat layer-layernya). Hal ini terkait pada frekuensi yang digunakan. Penetrasi pada sparker lebih baik sehingga pada lapisan terdalam masih dapat terlihat polanya, berbeda dengan boomer yang penetrasinya masih kurang bila dibandingkan dengan sparker.

Gambar 5 (a) Perbedaan hasil pada chirp (atas) dengan boomer (bawah), (b) Perbedaan hasil pada boomer (kiri) dan sparker (kanan)

Gambar 5 (a) Perbedaan hasil pada chirp (atas) dengan boomer (bawah), (b) Perbedaan hasil pada boomer (kiri) dan sparker (kanan)

Stand 2:

Gambar 6 Presentasi Hasil Side Scan Sonar oleh Ir. Riza Rahardiawan, MSc

Gambar 6 Presentasi Hasil Side Scan Sonar

Salah satu instrumen yang digunakan untuk deteksi dasar perairan adalah Side Scan Sonar (SSS). Instrumen ini menggunakan prinsip backscatter akustik dalam mengindikasikan atau membedakan kenampakan bentuk dasar laut atau objek di dasar laut. Material seperti besi, bongkahan, kerikil, atau batuan vulkanik sangat efisien dalam merefleksikan pulsa akustik (backscatter kuat). Sedimen halus seperti tanah liat, lumpur, tidak merefleksikan pulsa suara dengan baik (lemah). Reflektor kuat akan menghasilkan pantulan backscatter yang kuat sedangkan reflektor lemah menghasilkan backscatter yang lemah. Dengan menggunakan karakter ini, pengguna SSS dapat menguji komposisi dasar laut atau objek dengan mengamati pengembalian kekuatan akustik. Instrumen ini mampu membedakan besar kecil partikel penyusun permukaan dasar laut seperti batuan, lumpur, pasir, kerikil, atau tipe-tipe dasar perairan lainnya.

Stand 3:

Gambar 7 Pengenalan Peralatan MSCL dan hasil-hasilnya

Gambar 7 Pengenalan Peralatan MSCL dan hasil-hasilnya

Peralatan Multi Sensor Core Logger (MSCL) adalah peralatan yang memiliki 6 sensor yang mengambil setiap data yang dianalisis untuk panjang setiap 4 cm. Alat ini dilengkapi lensa kamera beresolusi 50 mikron, mengukur cepat rambat dan ketebalan core untuk perhitungan data setiap 1 cm2. Sensor-sensor yang berada di alat MSCL ini dapat mengkuantifikasi warna, misalnya dengan range 0-100 yaitu putih hingga hitam. Putih menunjukkan nilai karbonat yang tinggi dan hitam menunjukkan nilai bahan organik yang terkandung dalam suatu sampel tinggi. XRF (X-ray Flourescence) adalah alat yang digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu unsur dengan menggunakan gelombang sinar x-ray yang ditransmisikan melewati sampel. Alat Natural Gamma Detector adalah alat yang digunakan untuk mengetahui porositas minyak dengan memancarkan radiasi sinar gamma ke sampel sedimen. Pengukuran tersebut dilakukan setiap satu menit.

Stand 4Pengenalan preparasi contoh sedimen dan fosil foraminifera dan ostracoda

Gambar 8 (a) Paralon hasil coring yang dibelah, (b) Pemilahan sedimen berukuran kecil dan besar, (c) Hasil pengumpulan, (d) Uji pipet sedimen, (e) Hasil pemisahan sedimen

Gambar 8 (a) Paralon hasil coring yang dibelah, (b) Pemilahan sedimen berukuran kecil dan besar, (c) Hasil pengumpulan, (d) Uji pipet sedimen, (e) Hasil pemisahan sedimen

Instrumen yang digunakan dalam pengambilan sampel sedimen di perairan. Grab ini digunakan hanya untuk mengambil sampel tanpa mengetahui struktur perlapisan sampel sedimen, karena instrumen ini mengambil sampel sedimen dengan menggaruk sedimen, sehingga lapisan pada masing-masing sedimen tercampur. Contohnya ialah ekman grab. Sampel sedimen yang didapatkan dapat diidentifikasi menggunakan fraksi kasar dan fraksi halus. Fraksi kasar menggunakan saring bertingkat, sedangkan pada fraksi halus menggunakan metode pipet.

Cara preparasi contoh sedimen hasil gravity core yaitu ditentukan pada suatu kedalaman, diambil beberapa bagian, potong sekitar 1 cm dan dibelah bagian sedimennya. Analisis pertama adalah analisis secara megaskopik yaitu secara visual saja. Parameter yang diukur adalah jenis litologi atau materialnnya, warna pada setiap strata kedalaman, kandungan biota yang berada dalam sedimen tersebut.

Stand 5:

Gambar 9 Pengenalan Peralatan Seismik

Gambar 9 Pengenalan Peralatan Seismik

Airgun dan boomer merupakan sebuah sumber suara yang digunakan dalam survey seismik perairan dangkal. Airgun berfungsi sebagai sumber getaran. Air gun memiliki kekuatan tekanan mencapai 2000 psi atau sekitar 200 kali tekanan ban motor. Tenaga yang digunakan adalah tekanan dari udara bebas dan tidak akan merusak karang yang ada di bawah kapal. Sedangkan boomer diaplikasikan dengan menarik di belakang kapal. Boomer memancarkan pulsa akustik atau gelombang tekanan, yang dikenal sebagai pulsa transmisi, yang mengambang di permukaan laut ke dasar laut. Hasil dari instrumen ini lebih baik dari sumber seismik lainnya dan lapisan yang terekam lebih tipis. Airgun atau vibrator seismik, umumnya dikenal dengan nama dagang Vibroseis. Dengan mencatat waktu yang dibutuhkan untuk pantulan tiba di penerima (receiver), memungkinkan untuk menentukan kedalaman fitur yang menggenerate pantulan (refleksi). Dengan cara ini, seismologi refleksi mirip dengan sonar dan echolocation.

Streamer memiliki seperti kabel yang dibentangkan kemudian ditarik oleh kapal (untuk marine seismic), Streamer ini berisi Hidrophone( alat perekam getaran), ADC (Analog to digital converter), dan bird (berperan untuk mengatur posisi dan kedalaman streamer). Total panjang dari streamer biasanya mencapai 6 km.

Gambar 10 ROV (Remotely Operation Vehicle)

Gambar 10 ROV (Remotely Operation Vehicle)

ROV yang digunakan di PPPGL adalah kamera biasa yang dioperasikan dengan remote. Fungsi alat ini adalah untuk pengerjaan bawah air, mengetahui gelombang, arus, dan pasut. Spesifikasi alat ini memiliki kemampuan menyelam hingga kedalaman maksimum 300 meter dengan waktu menyelam 1 hari di dalam air menggunakan baterai. Pengadaan ROV ini atas kerjasama antara Indonesia dan Cina. Kelemahan ROV adalah apabila terdapat arus yang deras dan kekeruhan air yang memengaruhi visibilitas air.

Stand 6:

Gambar 10 Pengenalan Peralatan Navigasi

Gambar 10 Pengenalan Peralatan Navigasi

Peralatan navigasi yang digunakan dalam survei kelautan adalah GPS (Global Positioning System) dengan tipe survey dengan merk Trimble. GPS ini adalah GPS diferensial dengan ketelitian mencapai 2 cm. Cara kerja GPS diferensial denga tipe RTK adalah dengan menggunakan dua perangkat GPS yang diletakkan di darat sebagai titik acuan dan memiliki informasi koordinat berupa nilai XYZ. Kemudian perangkat GPS yang lain dihubungkan dengan gelombang radio di kapal yang melakukan survey seismik, echosounder, dan lain-lain. Hal ini dilakukan untuk mengkoreksi data secara real time. Namun hal ini memilki keterbatasan yaitu jarak radio yang hanya dapat mencapai jarak 30 km.

Peralatan GPS lainnya adalah C-Nav dengan tipe RTG (Real time Sea Gypsy) dengan koreksi melalui satelit. GPS ini bertipe berbayar setiap satu harinya dan digunakan di anjungan/rig di lepas pantai yang berjarak lebih dari 30 km. GPS yang dijadikan sebagai base station, tersebar di berbagai kota diantaranya Singapura, Balikpapan, Australia, dan lain-lain. Sedangkan GPS C-Nav yang dibawa kapal berfungsi sebagai Rover dan menerima koreksi dari setiap base station di kota terdekat. (misalnya Singapura). Ketelitian bisa sampai level desimeter. GPS Kompas (GNSS) merupakan GPS heading dan menggunakan Gyro Compass. Gyro ini hampir memiliki fungsi yang sama dengan kompas yaitu menunjukkan arah utara. Hanya saja arah utara yang ditunjukkan oleh Gyro Compass adalah arah utara Geografis (arah utara sebenarnya), namun kelemahan nya, alat ini baru dapat menunjukkan arah utara setelah 3 jam. Kelebihannya dari GPS ini adalah medan arahnya tidak terpengaruh oleh logam. GPS ini menggunakan software navigasi untuk batimetri. Pada perangkat lunak yang digunakan dalam sistem navigasi digunakan Integrated Navigation Software. Perangkat lunak ini menentukan posisi, target info, dan secara otomatis menyimpan informasi yang akan digunakan.

Stand 7:

Gambar 11 Pengenalan Peralatan Oseanografi

Gambar 11 Pengenalan Peralatan Oseanografi

Peralatan oseanografi yang berada di stand ini adalah ACDP (Acoustic Current Doppler Profiler), CTD (Conductivity Temperature Depth), Single Beam Echosounder dengan merk Echotrac MKIII. Peralatan ACDP diletakkan (ditanam) di dasar laut dengan maksimal kedalaman 800 meter. ADCP bekerja dengan mendeteksi keberadaan suara pada frekuensi yang konstan. pantulan suara yang bergerak didalam  air dibawa oleh partikel partikel air dan dipantulkan kembali ke ADCP, karena efek Doppler, pantulan gelombang suara yang dibawa oleh partikel air menjauh dari alat menyebabkan penurunan frekuensi elombang suara. Perbedaan gelombang suara yang dikeluarkan oleh ADCP dengan gelombang yang diterima disebut dengan pergeseran doppler (doppler shift), dimana pergeseran ini digunakan untuk mengukur seberapa cepat gelombang tersebut bergerak melalui partikel air. Peralatan CTD dengan merk Sea-Bird USA memiliki spesifikasi kedalaman maksimum yang dapat dipakai adalah 10.000 meter. Echosounder tipe single beam dengan merk Echotrac MKIII memiliki spesifikasi frekuensi rendah (low frequency).

Stand 8:

Gambar 11 Pengenalan Peralatan Pemercontoh

Gambar 11 Pengenalan Peralatan Pemercontoh

Pengukuran dasar laut dilakukan dengan grab sampling, gravity core, piston core, vibra core, bumerang core, water sampler, multicore, grazing, dan box core. Grab sampling digunakan untuk pengambilan contoh sedimen yang berada di permukaan dasar laut. Gravity core dan piston core digunakan untuk mengambil contoh sedimen selain pasir. Pada gravity core, alat diturunkan pada kedalaman hingga tersisa 15 kaki dari dasar perairan kemudian alat dijatuhkan hingga sedimen masuk ke dalam paralon. Gravity core dilengkapi dengan katup dibagian bawah sehingga menahan sedimen untuk tetap terperangkap didalam paralon dan tidak terjatuh. Water sampler digunakan untuk sampling air pada beberapa kedalaman pada satu kali penurunan alat. Alat ini dilengkapi kabel serat optik untuk menjalankan fungsi menutup tabung saat mencapai kedalaman tertentu. Beberapa alat di stand ini diimpor dari luar negeri, selebihnya dibuat oleh para peneliti PPPGL.

Stand 9:

 Gambar 12 Hasil-Hasil Contoh Sedimen

Gambar 12 Hasil-Hasil Contoh Sedimen oleh Bapak Supriatna

Pada setiap survey kelautan khususnya pengambilan contoh sedimen, maka perlakuan penanganan dan penyimpanan sampel perlu dilakukan. Sampel sedimen diberi perlakukan sesuai dengan kondisi aslinya di dasar perairan, yaitu dengan membuat lingkungan yang sama dengan kondisi aslinya. Misalnya sedimen hasil coring disimpan pada ruangan berukuran 7×4 m pada suhu 7-10 ºC dan diberikan label yang lengkap dan akurat sebagai arsip dari penelitian.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s