PEMBUATAN ALAT SPECTRAL INDUCED POLARIZATION (SIP) UNTUK MENGUKUR EFEK POLARISASI PADA SAMPEL BATUAN GALENA, PHYRITE DAN CHALCOPHYRITE

SUPARWOTO, Prof.Kirbani Sri Brotopuspito; Dr. Waluyo, sebagai ko-Promotor; Dr.Ing.Ari Setiawan;Dr.Agus Kuncaka

2017 | Disertasi | S3 Ilmu Fisika

Penelitian dalam metode Induksi Polarisasi dipandang sangat perlu, karena metode polarisasi terinduksi adalah metode yang paling efektif untuk eksplorasi mineral. Metode Spectral Induced Polarization (SIP) telah dikembangkan sebagai metode yang terbaru dari metode polarisasi. Meskipun metode ini lebih rumit, tetapi diharapkan dapat memberikan informasi yang lebih banyak tentang sesuatu di bawah permukaan. Telah dirancang dan dibuat instrumen SIP untuk penelitian di laboratorium. Perangkat instrumen SIP terdiri dari dua bagian pokok, yaitu bagian pemancar arus dan bagian pengukur tegangan. Bagian pemancar arus membangkitkan arus dalam bentuk gelombang sinus yang frekuensinya dapat diubah secara diskrit dalam daerah frekuensi dari 0,1 Hz sampai dengan 1000 Hz. Bagian pengukur tegangan terdiri dari penguat noise rendah, dengan penguatan tinggi, impedansi masukan tinggi dan sistem diferensial pada masukannya. Arus yang dimasukkan ke medium dan tegangan yang timbul padanya direkam secara bersamaan dengan data logger. Dari data-data ini dapat dihitung nilai impedansi dan beda fase sebagai fungsi frekuensi, atau disebut dengan spektra impedansi dan fase. Instrumen SIP dikalibrasi dengan digunakan untuk mengukur beban yang telah diketahui, yaitu rangkaian listrik ekivalen dari model Randle Cell. Hasil pengukuran dibandingkan dengan hasil perhitungan teoritis, memberikan standard error sebesar lebih kecil dari 50 ohm untuk nilai impedansi dan lebih kecil dari 0,7O untuk beda fase. Hasil pengukuran pada sampel batuan menunjukkan adanya efek polarisasi, yaitu nilai impedansi semakin menurun pada frekuensi yang semakin tinggi, spektra fase menunjukkan adanya nilai maksimum. Perlu penelitian lebih lanjut untuk membuktikan apakah setiap batuan mempunyai spektra yang khas. Nilai charge transfer resistance dan double layer capacitance dapat dihitung melalui Nyquist Plot. Sementara diperoleh hasil nilai RCT adalah 5940 ohm m2 untuk tembaga, dan 9900 oh m2 untuk alumunium. Nilai CDL sama dengan 7,1 ����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½������¯����¯�¿�½������¿����¯�¿�½������½����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������¼F cm-2 untuk tembaga dan 0,9 ����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½������¯����¯�¿�½������¿����¯�¿�½������½����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������¼F cm-2 untuk alumunium. Spektra pada batuan alam juga seperti spektra model Randle Cell, dalam Nyquist Plot, terlihat pola yang menunjukkan adanya impedansi Warburg pada frekuensi rendah, kemungkinan ini disebabkan telah oleh terjadinya proses difusi atau transfer masa.

Research laboratories in Induced Polarization methods is considered very important because induced polarization methods is a very effective method in mineral exploration. It has therefore developed Spectral Induced Polarization (SIP) methods , as the latest method of induced polarization methods. Indeed , this method is more complicated, but it is expected to provide more information about anything below the surface. Instruments for laboratory measurements in the SIP methods has been made, it consist of two main parts, the transmitter and the receiver. The transmitter section generate sine wave current with frequency that can be varied from 0,1 Hz to 1000 Hz. To reduce measurement time, discrete frequency variation is done rather than continuous variation. The receiver section consist of low noise amplifier with high gain, high input impedance and differential input system. The electric current injected into the load through current electrodes and voltage arising on the potential electrodes recorded simultaneously by the data logger. From the data of current and voltage at each frequency, impedance and phase difference can be calculated. The SIP instrument calibrated using a known load, i.e. the equivalent electrical circuit of Randle Cell. The results obtained by the SIP instrument were found to be in good agreement with the theoretical computation, with standard error of less than 50 ohm in impedance and less than 0,7 O in phase over frequency range of 0,1 Hz to 1000 Hz. Impedance and phase spectra measurement results of rock samples indicates the polarization effects, that is the impedance value decreases to increases in the frequency, and there is a maximum value at the phase spectra. Different rock sample provide different spectra, further research is needed wether every rock has a typical spectra. Values of charge transfer resistance and double layer capacitance can be calculated by Nyquist Plot. The results of calculations for the charge transfer resistance is 5940 ohm cm2 for copper and 9900 ohm cm2 for alumunium, while the value of double layer capacitance is 7,1 ����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½������¯����¯�¿�½������¿����¯�¿�½������½����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������¼F cm-2 for copper and 0,7 ����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½������¯����¯�¿�½������¿����¯�¿�½������½����¯�¿�½���¯���¿���½������¯������¿������½����¯�¿�½���¯���¿���½����¯�¿�½������¼F cm-2 for alumunium. The spectra of natural rocks look like the spectra of Randle Cell model, the Nyquist Plot shows the role of Warburg impedance at low frequency, this is probably on the natural rocks has been a process of mass transfer or diffusion.

Kata Kunci : SIP instruments, spectral impedance, spectral phase, Randle Cell, Nyquist Plot.