AIR TANAH DAN

METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS

AIR TANAH

Air tanah berperan penting dalam kehidupan manusia. Air tanah mempunyai manfaat

untuk sumber air bersih, sumber irigasi, dan sumber air industri, dll. Air tanah

(groundwater) adalah air yang berada di bawah permukaan tanah dalam lapisan akuifer.

Gambar 1. Sketsa Penampang Lajur Air Bawah Permukaan

Akuifer adalah formasi batuan yang mengandung air dan memindahkannya dari satu titik

ke titik yang lain dalam jumlah yang mencukupi untuk pengembangan ekonomi. Secara

sederhana bisa diartikan, akuifer adalah lapisan pembawa air. Kebalikannya disebut

lapisan kedap air (akuiklud), yaitu suatu formasi yang berisi air tetapi tidak dapat

memindahkannya dengan cepat untuk mensuplai sumur maupun mata air. Selain itu ada

juga lapisan kebal air (akuifug), yang tidak mempunyai bukaan tanah yang saling

berhubungan dan tidak dapat menahan ataupun memindahkan air.

Gambar 1 merupakan penampang lajur air bawah permukaan. Penjelasan

mengenai lajur-lajur tersebut adalah sebagai berikut :

Di bawah zona tumbuhan ada lajur yang bertuliskan soil water. Apakah soil water

sama dengan groundwater? Dalam konteks air bawah permukaan itu berbeda, soil

water (air tanih) adalah daerah lenggas (pori- pori) tanah yang dapat dijangkau oleh

akar-akar tumbuhan, yang kedalamannya dapat mencapai 10 meter dari permukaan

tanah. Umumnya tanaman berakar panjang (Phreatophytes), dapat menghisap air

dalam lenggas tanah pada kedalaman tersebut.

Dalam pori-pori tanah (lenggas tanah) itu terdapat kandungan air dalam beberapa

wujud, yakni berupa air gravitasi (air yang singgah dalam pori-pori yang besar), air

kapilar (air yang singgah dalam pori-pori yang kecil) dan uap air.

Lajur ampai (vadose zone) sering disebut juga dengan lajur aerasi (aeration zone),

pada area atau zona ini tanah dapat terisi oleh udara ataupun air.

Muka air tanah (water table), merupakan suatu permukaan yang tidak beraturan

yang mana merupakan kedudukan titik-titik (di dalam tanah yang tidak tertekan)

yang tekanan hidrostatiknya sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan hidrostatik

sendiri adalah tekanan yang diakibatkan oleh gaya yang ada pada zat cair terhadap

suatu luas bidang tekan pada kedalaman tertentu.

Di bawah muka air tanah terdapat lajur freatik (phreatic zone), yang mana celah-

celahnya terisi oleh air. Karena lajur ini jenuh (pori-pori tanah terisi penuh) air, maka

sering disebut lajur jenuh (zone of zaturation). Dari segi kuantitas di lajur freatik

inilah letak air tanah (groundwater). Lajur freatik dapat memanjang sampai

kedalaman yang cukup besar, tetapi jika kedalamannya bertambah, berat tanah

diatasnya cenderung menutup ruang atau pori-pori tanah sehingga sedikit air yang

dijumpai pada kedalaman yang lebih besar (semakin memanjang jumlah airnya

sedikit).

Air artesis atau air artois nampak ditutupi suatu lapisan kedap air sehingga

mengalami tekanan, oleh karena itu sering disebut juga dengan air tanah tertekan

(confined water).

Air tanah menurut letaknya dapat dibedakan sebagai berikut:

Air tanah dangkal atau air tanah bebas (Shallow groundwater)

Air tanah jenis ini terletak pada lapisan jenuh air (zone of zaturation) atau pada lajur

freatik (phreatic zone) dan akuifernya tidak tertekan (unconfined aquifer) karena berada

diatas lapisan kedap air. Lebih jelas kalian bisa lihat pada gambar diatas, dimana sampai

pada zona freatik (diatas lapisan kedap air) itu merupakan area atau teritorial air tanah

dangkal.

Air tanah dalam atau air artesis (Deep groundwater)

Terkadang air tanah di zona freatik ditutupi suatu lapisan kedap air, sehingga air tanah

atau akuifernya tertekan (confined aquifer). Air tanahnya bertekanan akibat berat tanah

diatasnya dan tinggi tekanan hidrostatik. Jika dibuat sumur sampai menembus lapisan

tertekan, air akan naik sampai ketinggian piezometrik (ketinggian potensial maksimum

yang bisa dicapai air artesis untuk menyembur keluar apabila didorong oleh tekanan dari

bawah) dan air artesis yang posisinya tadi berada di bawah akan terdorong naik sampai

setara dengan muka air tanah. Jika ketinggian piezometrik terletak diatas muka tanah, air

akan memancar ke atas permukaan tanah sebagai sumur mancur atau sumur artesis

(flowing well). Agar lebih jelas bisa dilihat pada sketsa di bawah ini.

Gambar 2. Sketsa airtanah artesis dan akuifernya

Air tanah lokal (Perched groundwater)

Air tanah jenis ini terjadi pada akuifer-akuifer setempat (perched akuifer). Letaknya pada

lajur jenuh air atau di zona freatik dan dibawahnya terdapat lapisan kedap air dengan

luas yang terbatas. Sama dengan air tanah dangkal, cuma sebaran akuifernya tidak luas

(bersifat lokal atau setempat).

Air tanah daerah karst

Air tanah jenis ini biasanya membentuk sungai bawah tanah. Sifat batuan karst yang

mudah mengalami pelarutan akan membentuk bidang-bidang retakan (diaklas) di bawah

tanah hingga membentuk gua-gua atau lorong-lorong. Lorong atau media mengalirnya

suangai bawah tanah. Stalakmit-stalakmit yang menggantung yang sering dijumpai pada

dinding dan langit-langit gua terbentuk karena aktivitas air tanah karst, dimana tetesan-

tetesan air yang jatuh itu mengikis (memahat) dinding dan langit-langit gua karst.

Letak air tanah bersifat relatif dan regional, dalam artian letak air tanah tidak selalu

formasinya sama seperti pada gambar diatas, letak air tanah di daerah A belum tentu

sama dengan daerah B. Air tanah sangat erat kaitannya dengan aspek geofisika dan

geologi (struktur batuan, perlipatan, dll).

HIDRO-GEOFISIKA

Batuan dapat menjadi akuifer apabila mengandung ruang-ruang antar butir atau batuan

mempunyai porositas dan permeabilitas tinggi, sehingga menjadikan batuan tersebut

dapat mengandung (terisi) cairan / fluida. Bila batuan yang porositas tinggi ini terisi

cairan (fluida) yang membawa mineral konduktor, maka batuan tersebut akan menjadi

penghantar listrik yang baik. Jenis fluida yang mengisi ruang porous itu juga akan ikut

menentukan besar kecilnya nilai tahanan jenis batuan karena fluida itu sendiri

mempunyai nilai tahanan jenis, seperti misalnya pertambahan salinitas pada fluida akan

menurunkan harga tahanan jenis batuan tersebut.

Batuan yang mempunyai porositas yang tinggi bila batuan tersebut tersusun oleh

komponen (mineral, fragmen batuan) yang mempunyai sortasi yang baik (well sorted),

berukuran halus, dan sementasi yang buruk. Kenaikan porositas akibat dari ukuran butir,

fraktur dan alterasi, akan menyebabkan penurunan nilai tahanan jenis sehingga batuan

tersebut akan dapat dilewati arus listrik.

Kondisi lain yang memungkinkan didapatkan keberadaan akuifer adalah permeabilitas

dari batuan, yaitu ruang antar butir yang saling berhubungan, sehingga dapat meloloskan

cairan. Batuan yang mempunyai permeabilitas tinggi dengan sendirinya mempunyai

porositas yang tinggi, tetapi batuan yang mempunyai porositas tinggi belum tentu

mempunyai permeabilitas tinggi. Dari uraian porositas dan permeabilitas di atas, maka

akuifer lebih terwakili oleh sifat permeabilitas batuan tersebut. Sebagai syarat penting

yang lain untuk terciptanya suatu akuifer adalah keberadaan “bedrock” yang

impermeabel (tidak tembus air).

METODE GEOLISTRIK TAHANAN JENIS (RESISTIVITAS)

Metode geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari kelompok metode

geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan dengan cara

mempelajari sifat aliran listrik di dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode

resistivitas umumnya digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 100 – 500 m. Prinsip

dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi melalui dua elektrode arus,

sedangkan beda potensial yang terjadi diukur melalui dua elektrode potensial. Dari hasil

pengukuran arus dan beda potensial listrik dapat diperoleh variasi harga resistivitas

listrik pada lapisan di bawah titik ukur.

Metode kelistrikan resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik dengan

frekuensi rendah ke permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua

buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah permukaan dengan

arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda tegangan yang berakibat akan terdapat

variasi resistansi yang akan membawa suatu informasi tentang struktur dan material

yang dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa material bumi

memiliki sifat resistif atau seperti perilaku resistor, dimana material-materialnya

memiliki derajat yang berbeda dalam menghantarkan arus listrik.

Berdasarkan pada tujuan penyelidikan, metode resistivitas dibedakan menjadi dua

yaitu mapping dan sounding. Metode geolistrik resistivitas mappingmerupakan metode

resistivitas yang bertujuan mempelajari variasi rasistivitas lapisan bawah permukaan

secara horisontal. Oleh karena itu, pada metode ini digunakan jarak spasi elektrode yang

tetap untuk semua titik datum di permukaan bumi. Sedangkan metode

resistivitas sounding bertujuan untuk mempelajari variasi resistivitas lapisan bawah

permukaan bumi secara vertikal. Pada metode ini pengukuran pada satu titik ukur

dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak elektrode. Pengubahan jarak elektrode

tidak dilakukan secara sembarang, tetapi mulai jarak elektrode kecil kemudian

membesar secara gradual. Jarak elektrode ini sebanding dengan kedalaman lapisan yang

terdeteksi.

Gambar 3. Sketsa Prinsip Dasar Geolistrik Resistivitas

Gambar 4. Salah Satu Tabel Resistivitas Moombarriga Geosciences

DAFTAR PUSTAKA

Kearey, Philip, dkk. 2002. An Introduction to Geophysical Exploration Third Edition.

Blackwell Sciences: Oxford.

Kirsch, Reinhard (Ed.). 2009. Groundwater Geophysics: A Tool for Hydrogeology. Springer:

Berlin.

Kodoatie & Sjarief. 2008. Pengelolaan Sumber Daya Air Terpadu. ANDI: Yogyakarta.

Linsley, dkk. 1996. Hidrologi untuk Insinyur. McGraw-Hill, Inc: New York.

Reynolds, John M., 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. Wiley:

London.

Telford, W. M., dkk. 1982. Applied Geophysics Second Edition. Cambridge Univ. Press:

Melbourne.