Detail Berita


Mengenal GPR, Metode Geofisika yang Digunakan untuk Mencari Nikel


"Ilustrasi Survey dengan Metode Ground Penetrating Radar (GPR)"
Sumber gambar: gettyimages.com


Tanggal terbit: 19-04-2021

duniatambang.co.id - Pemerintah semakin serius dalam dalam memanfaatkan potensi nikel di Indonesia. Dengan estimasi sumberdaya bijih nikel mencapai 11,887 juta ton berdasarkan data dari Badan Geologi ESDM pada Juli 2020 serta produksi nikel sebesar 800.000 ton, Indonesia menyandang status sebagai negara produsen nikel terbesar di dunia. Tidak hanya sekedar reputasi, Indonesia juga menunjukkan kesungguhan dalam industri hilir nikel, terutama dengan booming nya industri baterai EV dan energi terbarukan melalui pembangunan puluhan smelter dan menarik para investor untuk pembangunan manufaktur teknologi.

Di balik semua anugerah dan kekayaan geologi yang Indonesia dimiliki, terdapat pekerja geosains, yang terdiri dari geologis dan geofisikawan yang menjadi otak dalam eksplorasi nikel. Para pelaku industri hulu ini lah yang menjadi salah satu pembuka jalan terhadap gemilang potensi nikel. Sehingga dalam tulisan ini, tidak ada salahnya jika kita mengulas sedikit banyak mengenai peran mereka, terutama geofisikawan, dalam menggunakan metode geofisika untuk mengetahui kandungan nikel bawah permukaan.

Dengan menggunakan prinsip fisika untuk mengestimasi prospek sumberdaya yang masih terkubur dan tak langsung dapat dibuktikan melalui singkapan batuan, geofisikawan mampu membantu geologi untuk menentukan prospek mulai dari migas, geothermal, batubara, hingga mineral seperti nikel. Dengan memilih metode yang tepat, geofisikawan mampu memperkirakan persebaran nikel yang belum terungkap seutuhnya.

Pekerjaan geofisikawan ini tidak dapat lepas dari geologis, dan begitu pula sebaliknya. Bisa dikatakan bahwa geofisika belum bisa bergerak jika tak ada geologi, sehingga ada baiknya kita memulai dengan membahas serba serbi geologi dari nikel.

Umumnya nikel ditemukan pada endapan sulfida atau laterit. Bijih sulfida menyumbang sekitar 30% cadangan nikel, yang ditemukan pada formasi batuan di kedalaman ratusan meter serta. Sementara 2/3 cadangan nikel dunia ditemukan dalam lapisan laterit, yakni produk residual yang terbentuk dari pelapukan kimia batuan jenis beku ataupun metamorf. Proses yang dinamakan lateritisasi tersebut mampu meningkatkan konsentrasi nikel dalam endapan mencapai lebih dari 1,5%.

Meskipun menyimpan lebih dari 60% nikel, dalam sejarahnya produksi nikel dari laterit hanya berkontribusi sekitar 33%. Hal ini diakibatkan oleh biaya pengolahan nikel dengan metode pirometalurgi tradisional yang jauh lebih mahal daripada pemurnian bijih sulfida, meski biaya penambangannya lebih murah daripada nikel sulfida. Namun, inovasi metalurgi pada high pressure acid leach (HPAL) mampu memberikan terobosan baru yang mengakibatkan peningkatan efisiensi secara ekonomis sehingga dunia penambangan nikel beralih fokus ke laterit.

Meskipun begitu, memanfaatkan potensi nikel laterit membutuhkan modal yang tidak main-main, seperti misalkan untuk infrastruktur, mengingat kebanyakan endapan laterit ditemukan di wilayah tropis yang terpencil, serta ketergantungan proses HPAL terhadap pengolahan material bervolume besar. Pertimbangan modal tersebut lah yang mendorong kebutuhan akan informasi akan cadangan nikel seakurat mungkin untuk mampu menggaet investor dalam industri nikel yang padat modal di awal.

Metode geofisika muncul sebagai solusi awal yang dianggap cukup murah untuk melihat sedikit detil lapisan dari bawah permukaan yang mampu memberikan petunjuk persebaran nikel. Metode geofisika dianggap cukup efisien daripada pengeboran terlebih dahulu, yang notabene membutuhkan biaya lebih besar karena bersifat invasif. Selain itu, pengeboran dengan interval jarak yang teratur pun belum tentu mumpuni akibat adanya variasi geologi secara lateral pada endapan laterit yang tidak mampu seutuhnya terdeteksi oleh bor, sementara variasi tersebut wajib dipertimbangkan.

Mengatasi keterbatasan eksplorasi dengan pengeboran semata membutuhkan pendekatan terhadap statistic inferensial untuk estimasi cadangan nikel. Dengan menggunakan metode geofisika untuk pemetaan ukuran hingga bentuk endapan, dan dibantu dengan pengeboran untuk melengkapi data geologi dari lapisan laterit di satu titik, suatu eksplorasi nikel bisa membuahkan hasil yang meyakinkan.

Nikel Laterit, seperti apa Serba-serbinya?

Nikel Laterit tersebar di daerah beriklim tropis dan subtropis, dimana daerah-daerah tersebut tidak mengalami glasiasi selama zaman es Pleistosen. Daerah dengan endapan nikel laterit memiliki curah hujan musiman yang besar serta intensitas paparan matahari yang tinggi. Secara tektonik pun, endapan nikel laterit umumnya berasosiasi dengan zona busur gunung api aktif karena berasal dari batuan beku.

Sebagai negara yang dengan pertemuan tiga lempeng tektonik dan dilalui jalur gunungapi Pasifik “Ring of Fire, Indonesia tentunya memiliki potensi yang besar dari tipe endapan ini. Indonesia sendiri memiliki perkiraan cadangan nikel laterit sebesar 16% dari cadangan dunia. Diperkirakan bahwa jumlah potensi nikel laterit mencapai 8 milyar ton, dengan 4.6 milyarnya telah diklasifikasikan terbukti dan mengandung 70 juta ton nikel dengan grade nikel di atas 1.4%.

Persentase cadangan nikel laterit per negara atau regional (Osborne, 1996)

Bagaimana Geologi si Nikel Laterit?

Secara geologi, laterit berasal dari pelapukan batuan beku ultramafik yang terbentuk dari pendinginan magma dan kaya akan besi, magnesium, dan nikel. Dalam suatu siklus batuan, batuan ultramafik akan mengalami pelapukan seperti oksidasi dan pelarutan airtanah. Airtanah yang meresap akan “mencuci” SiO2 dan MgO dan meninggalkan unsur-unsur yang tak terlarut seperti besi, alumunium, nikel, dan kobalt sehingga berakumulasi membentuk zona residu atau laterit. Proses tersebutlah yang disebut lateritisasi. Akumulasi laterit yang besar umumnya dicirikan dengan drainase tingkat erosi yang jauh lebih rendah daripada tingkat pelapukan.

Singkatnya, sebuah endapan laterit membentuk pola perlapisan yang biasa dikenal dengan terminologi “profil pelapukan”. Profil laterit dari bawah ke permukaan umumnya terdiri dari 1) batuan induk atau batuan yang belum mengalami pelapukan; 2) Saprolite, lapisan yang mengandung konsentrasi nikel terbesar dan menjadi target eksplorasi. Saprolite terbagi kembali menjadi batuan saprolite dan tanah saprolite sesuai intensitas pelapukan; 3) Limonite, lapisan yang “miskin” akan nikel dan lebih lapuk daripada saprolit; serta 4) Ferikrit, lapisan yang berada di permukaan.

Sebuah profil pelapukan dari laterit pun sangat bervariasi antara satu lokasi dengan satu lokasi, yang ditunjukkan oleh gambar berikut:

Penampang vertikal dari profil endapan laterit yang bervariasi dalam jarak dekat (Francke, 2000)

Variasi profil laterit dalam jarak yang berdekatan tersebut lah yang mengilhami kebutuhan metode geofisika yang tepat untuk melengkapi data lubang bor yang rawan akan misinterpretasi.  

Seperti apa Metode Ground Penetrating Radar itu?

Prinsip dari Ground Penetrating Radar (GPR) yakni berupa pancaran gelombang elektromagnetik berfrekuensi tinggi ke bawah permukaan.  Gelombang tersebut dikirim dari antenna transmitter untuk dipropagasikan ke bawah tanah dengan kecepatan yang dipengaruhi sifat kelistrikan material bawah permukaan yang disebut permitivitas dielektrik.

Permitivitas dielektrik merupakan kemampuan material untuk merespons energi elektromagnetik melalui bagaimana suatu material mengalami polarisasi ketika terpapar. Sifat permitivitas dielektrik material dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti kandungan airtanah, jenis batuan, dan variasi densitas batuan. Umumnya nilai permitivitas batuan lebih rendah daripada material konduktif seperti lempung dan air.

Ketika gelombang bertemu bidang batas antar lapisan dengan permitivitas dielektrik yang berbeda, gelombang akan dipantulkan kembali ke permukaan hingga ditangkap oleh antenna penerima. Selain dipantulkan, Sebagian gelombang juga tetap ditransmisikan semakin dalam hingga energi gelombang semakin mengecil. Energi gelombang juga berkurang karena sebagian diserap oleh batuan.

Penggunaan GPR untuk eksplorasi laterit dianggap optimal karena memancarkan gelombang frekuensi tinggi yang cocok untuk investigasi area dangkal. Meskipun gelombang dari GPR hanya mampu penetrasi ke bawah permukaan hingga hanya sekitar 50 m, tetapi umumnya laterit ditemukan pada kedalaman tidak jauh dari rentang puluhan meter.

Selain itu, sinyal frekuensi tinggi umumnya menghasilkan data yang beresolusi tinggi pula, sehingga mampu menghasilkan tampilan bawah permukaan dengan kualitas yang baik. Dalam akuisisi atau survey di lapangan pun, metode GPR dapat dioperasikan pada medan yang sulit seperti hutan hujan tropis atau topografi kompleks. Metode ini pun juga memberikan dampak yang relatif kecil terhadap lingkungan atau bersifat non-invasif. Sehingga dalam keberjalanan aktivitas eksplorasi nikel, metode geofisika GPR ini pun menjadi andalan karena faktor efisiensi dan efektivitas.

Bagaimana Contoh GPR Bisa Mendeteksi Nikel?

Sebelum kita mengulik data GPR, ada baiknya kita mengetahui terlebih dahulu secara sepintas bagaimana pengolahan GPR dilakukan hingga menghasilkan data yang dapat dikorelasikan dengan geologi.

Menilik ilustrasi di atas, dapat dilihat bahwa hasil rekaman GPR yang masih “mentah” (raw) di sebelah kiri belum dapat dibaca dengan jelas oleh para geofisikawan. Hasil rekaman tersebut secara umum masih berupa kumpulan wiggle gelombang-gelombang dan belum dilakukan pemrosesan sehingga tidak secara jelas menggambarkan kondisi geologi bawah permukaan. Pemrosesan sendiri perlu dilakukan dengan prinsip menghilangkan gelombang-gelombang yang tidak diinginkan atau noise, yang tidak berkaitan dari kondisi bawah permukaan. Selain itu, pemrosesan juga dilakukan untuk meningkatkan amplitudo sinyal yang lemah di bagian yang dalam.

Kemudian jika melihat hasil pengolahan GPR di sebelah kanan, setidaknya para geofisikawan mampu mendeteksi beberapa fitur yang menarik perhatian. Jika diperhatikan, terdapat suatu area dengan warna yang lebih jelas dan berundulasi seperti bukit dan lembah di sebelah kiri penampang. Area dengan warna jelas tersebut menunjukkan pantulan gelombang yang kuat, yang mengindikasikan bidang batas dengan kontras permitivitas dielektrik yang tinggi.

Bidang batas seperti berikut umumnya menunjukkan batas antara lapisan yang terlapukkan secara intens dengan lapisan yang masih didominasi oleh material belum lapuk, seperti batuan induk atau batu saprolite. Dalam kasus ini, area dengan reflector (pantulan) kuat tersebut merupakan batas antara batu saprolite dan tanah saprolite. Reflektor kuat disebabkan perbedaan kandungan airtanah tinggi pada tanah saprolite yang telah mengalami pelapukan intens dan kandungan airtanah rendah pada batuan yang masih tahan lapuk sehingga tahan terhadap aliran airtanah.

Penampang GPR yang telah diproses tersebut juga secara tidak langsung menunjukkan profil lapisan yang bervariasi secara lateral. Area seperti pada posisi 20 – 40 m dan 50 – 90 m menunjukkan lapisan terlapukkan yang cukup tebal. Lapisan cukup tebal tersebut kurang lebih memberikan petunjuk mengenai keberadaan lapisan saprolite yang juga tebal, sehingga memungkinkan prospek nikel yang besar di daerah tersebut mengingat konsentrasi nikel terbesar terletak di lapisan saprolite.

Gambar penampang GPR tersebut menunjukkan bahwa memang terdapat variasi lateral pada endapan laterit sehingga pengeboran untuk melihat kondisi geologi di beberapa titik saja tidak cukup, atau bahkan menyebabkan kesalahan interpretasi pada kondisi bawah permukaan. Selain dari penampang, pembuatan peta juga diperlukan untuk mengetahui persebaran laterit secara lebih baik dan menunjang rencana eksplorasi hingga pertambangan.

Peta isopach dari kedalaman area batuan induk pada wilayah survey GPR (Francke, 2000)

Peta di atas menunjukkan distribusi dari lapisan laterit yang lapuk, dengan wilayah merah menunjukkan lapisan lapuk yang tipis atau kedalaman batuan yang dangkal, dan wilayah biru menunjukkan lapisan lapuk tebal atau lokasi batuan induk cukup dalam. Dengan melihat keseluruhan peta, dapat dikatakan bahwa persebaran lapisan laterit di satu wilayah pun sangat bervariasi sehingga mempengaruhi akurasi dalam eksplorasi jika hanya dilakukan dengan pengeboran saja. Metode geofisika seperti GPR pun hadir supaya mampu mengatasi keterbatasan dari metode geologi semata dalam eksplorasi, serta sebaliknya.

 

Penulis: Dzaky Irfansyah

Editor: Umar RP.

Berita serupa
Berita Populer
Berikan Komentar

Kontak Informasi Dunia Tambang:

Kunjungi web Advertising kami !