Integrated magnetic, gravity, and GPR surveys to locate the probable source of hydrocarbon contamination in Sharm El-Sheikh area, south Sinai, Egypt

Mona Morsy a, Mohamed Rashed a,b, a Geology Department, Faculty of Science, Suez Canal University, Ismailia, Egypt b Faculty of Earth Sciences, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia

summarized By : 1. Cahli Suhendi (223 14 022),

2. Mariyanto (223 14 306)

A. Pendahuluan Pada tahun 1999 Sharm El Seikh digemparkan oleh kebocoran hidrokarbon dalam jumlah besar

yang terjadi secara tiba tiba. Tumpahan berpusat di Teluk Sharm El Maya dan sekitarnya. Akibatnya, aktifitas pariwisata terganggu. Meskipun tumpahan tersebut sudah ditangani dan aktifitas perbaikan sudah dilakukan, akan tetapi sumber tumpahan tersebut masih belum ditangani secara tepat dan sungguh sungguh sehingga masih menjadi isu yang cukup serius sampai saat ini.

Tujuan dilakukannya studi ini adalah untuk menguji pernyataan bahwa sumber kontaminasi terkubur dibawah semenanjung selatan. Proses investigasi dilakukan dengan menggunakan beberapa metode geofisika yang dilakukan secara bertahap, yaitu metode magnetik, metode gaya berat dan metode GPR (Ground Penetrating Radar).

B. Metodologi

B.1. Metode Magnetik Metode magnetik merupakan metode yang efisien dalam mengidentifikasi objek bawah

permukaan, missal tank, drum, pipa dan objek lain yang sering digunakan dalam aspek lingkungan, keteknikan, dan arkeologi. Survey dilakukan pertama kali dengan meng-cover semua area yang akan diukur. Metode magnetik digunakan karena, pertama kemampuannya meng-cover area yang luas dalam periode yang pendek. Kedua, karena tank penyimpanan hidrokarbon terbuat dari material yang bersifat ferromagnetic. Pengukuran dilakukan pada dua ketinggian, yaitu 45 cm dan 90 cm di atas permukaan tanah. Untuk menghindari adanya noise dipermukaan, seperti keberadaan benda benda disekitar permukaan yang berpengaruh terhadap hasil pengukuran, maka interval pengukuran dibuat bervariasi antara 5 sampai dengan 25 m bergantung pada kondisi permukaan. Pengukuran stasiun utama dilakukan secara berulang selama survey berlangsung. Kontrol horisontal dan vertikal dari stasiun lapangan diperoleh dengan menggunakan receiver GPS diferensial. Pengolahan data diferensial GPS menghasilkan solusi posisi dengan standar deviasi kurang dari 1 m pada arah X, Y, dan Z .

Karena daerah penelitian area penelitian cukup sempit dengan permukaan yang datar, maka koreksi elevasi tidak perlu dilakukan. Sementara koreksi diurnal dilakukan dengan pembacaan berulang pada stasiun utama. Vertical Magnetic Gradient (Gradien Magentik Vertikal) dihitung dari kedua data yaitu data yang sudah terkoreksi dan data mentah. Gradien Magnetik Vertikal yang dihasilkan keduanya hampir identik (dalam nano tesla per meter, nT/m).

B.2. Metode Gaya Berat Metode gaya berat dilakukan untuk mengidentifikasi objek objek buatan manusia di bawah

permukaan yang memiliki variasi densitas dengan sekitarnya. Metode ini juga dilakukan untuk menginvestigasi lebih lanjut dari hasil pengukuran sebelumnya dengan metode magnetik. Pengukuran dilakukan dengan grid yang lebih tetap dan konsisten karena pengukuran ini tidak terlalu dipengaruhi oleh sumber noise permukaan di area tersebut. Gaya berat diukur di sejumlah 107 stasiun pengukuran dengan rentang spasi grid antara 5 dan 15 m. Stasiun utama diukur secara berulang kira kira setiap satu jam. Koordinat horisontal dan vertikal menggunakan data koordinat yang sama dengan yang digunakan pada metode magnetik. Hasil pengukuran dan pengolahan data kemudian disajikan dalam beberapa model yaitu Bouger Anomaly, Analaytic Signal Map, dan 3D Euler Deconvolution.

B.3. Metode GPR (Ground Penetrating Radar) Metode GPR dilakukan di area anomali dari pengukuran magnetik dan gaya berat. Data GPR

diukur pada 7 profil dengan total panjang daerah pengukuran sekitar 760 m menggunakan antena tunggal dengan frekuensi 100 MHz. Data GPR diukur dalam mode waktu dengan rentang perekaman 400 ns dan laju transmisi 100 KHz, sampling rate 1024 sampel/trace dan 50 scan/meter. Pada proses akuisisi tidak dilakukan proses filtering karena untuk memberi keleluasaan saat proses pengolahan data. Pengolahan data GPR menggunakan software RADAN 6.6 dari GSSI.

Pengolahan data dimulai dengan pengubahan file header kemudian dilanjutkan dengan normalisasi jarak horisontal untuk mengkoreksi ketakkonsistenan dari kecepatan antena. Skala horisontal kemudian disesuaikan dengan menumpuk scan yang berdekatan. Enam buah fungsi gain linear digunakan untuk mengkompensasi amplitudo sinyal yang hilang terhadap kedalaman. Kemudan dilanjutkan dengan melakukan filter FIR (Finite Impulse Response) untuk menghilangkan noise berfrekuensi rendah. Kemudian, dilakukan low pass filter untuk menghilangkan noise berfrekuensi tinggi.

C. Hasil

C.1. Metode Magnetik Vertical Magnetic Gradient hasil pengolahan data magnetik ditunjukkan pada gambar di bawah.

Pada peta penampang Vertical Magnetic Gradient di atas terlihat adanya tiga anomali utama. Anomali pertama yaitu yang berlokasi di X=100 150 m, Y=40 70 m, anomaly kedua berada di X=150 190 m dan Y=50 80 m. Kedua anomaly tersebut merupakan anomaly dipolar yang hamper identic dengan nilai gradient berada pada rentang antara -80 dan +75 nT/m. Jarak antara kedua pusat dari anomaly tersebut adalah sekitar 40 m. Anomali ketiga berada pada jarak sekitar 120 m arah timur laut dari anomaly kedua dengan ukuran dan bentuk yang relatif sama. Anomali ketiga ini juga dipolar dengan nilai gradien antara -80 dan +65 nT/m.

Meskipun peta gradien magnetik vertikal memeiliki beberapa pasang surut nilai yang berlainan, ketiga anomali yang disebutkan diatas dibedakan oleh amplitudo yang tinggi, bentuk dan ukuran yang sama, dan dengan keselarasan mereka sepanjang timur laut barat daya ujung utara dari Tanjung. Hal tersebut dapat diinterpretasikan sebagai akibat dari badan buatan yang sama misal tangki bahan minyak yang diukur di bawah permukaan.

C.2. Metode Gaya Berat

Anomali gaya berat pada peta Bouger Anomali menguatkan hasil investigasi dengan metode sebelumnya, metode Magnetik. Ketiga anomali yang muncul pada anomali Bouger juga terdapat pada

penampang Gradien Magnetik Vertikal. Masing masing anomaly terdiri dari anomali yang sangat rendah yang dikelilingi anomali Bouger yang tinggi yang mengindikasikan adanya tangki minyak yang kosong atau berisi fluida dengan densitas rendah.

Selain itu, terdapat hal menarik lainnya dari peta anomaly Bouger di atas, yaitu adanya anomali regional yang mendominasi bagian timur dan membentang dari utara ke selatan dengan densitas rendah dibandingkan dengan sebagian besar penampang. Kontras densitas tersebut mengindikasikan adanya fault (sesar) dari utara ke selatan dengan bagian yang turun berada pada sebelah timur.

Analytic Signal merupakan suatu besaran tak berdimensi yang merujuk ke perhitungan modulus dari turunan anomaly gaya berat pada arah X, Y dan Z yang saling tegak lurus. Untuk menkasir kedalaman dari objek bawah permukaan yang terdeteksi maka digunakan konsep 3D Euler Deconvolution tanpa informasi Structural Index (SI). Pada penampang hasil 3D Euler Deconvolution terlihat bahwa rata rata kedalaman dari masing masing anomali adalah 6,9 m, 8,6 m dan 2,5 m.Rata rata structural Index dari tiga objek ini adalah 0,087, yang mengindikasikan model silindris vertikal (berkorespondesni dengan bentuk tangki minyak). Sementara itu, anomaly ke empat memiliki Structural Index (SI) 0,6 yang berasosiasi dengan fault slip.

C.3. Metode GPR

D. Kesimpulan Kombinasi beberapa metode geofisika yaitu metode magnetik, gaya berat dan GPR yang

digunakan berhasil dalam menginvestigasi bodi buatan yang terkubur di bawah permukaan, yaitu tangki dan pipa. Meskipun Vertical Magnetic Gradient memilki kualitas yang rendah tapi tetap memberi informasi yang akurat mengenai keberadaan dari tiga objek tangki yang terkubur. Metode gaya berta tidak hanya memberikan informasi lokasi dari ketiga objek tersebut, tapi juga memberikan informasi keberadaan fault dari adanya lontras densitas yang terukur di sebelah timur area studi. Metode GPR mengkonfirmasi dari keberadaan objek objek yang terkubur. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kombinasi dari metode metode geofisika sudah berhasil dalam mengidentifikasi objek bawah permukaan.

Pada gambar 5 terlihat bahwa pada profile 1 terdeteksi adanya tangki yang terkubur dan dua pipa, seperti halnya pada gambar 6 profile 2.

Sementara itu, pada profile 6 terdeteksi sebuah tangki yang terkubur dan sebuah pipa. Gambar 8 Profile 7 dengan panjang 40 meter dan beada di paling selatan area. Meskipun kualitas penampang tidak sebagus penampang GPR sebelumnya, akan tetapi dapat terlihat adanya penampang yang menarik. Suatu penampang dengan kontras amplitudo dan karakter dari refleksi bawah permukaan ( kurang dari dan sama dengan 1m) sebelum dan sesudah jarak 16 m yang mengindikasikan fault.