BAB 11 METODE GEOMAGNETIK

BAB 11

METODE GEOMAGNETIK

   A.    Metoda Geomagnet

Metoda Geomagnet adalah salah satu metoda di geofisika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi.  Menggunakan  metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi susceptibility batuan di bawah permukaan pada arah horizontal. Dari nilai susceptibility selanjutnya dapat dilokalisir / dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak.  Mengingat survey ini hanya bagus untuk pemodelan kearah horizontal, maka untuk mengetahui informasi kedalamannya diperlukan metoda Resistivity 2D. Jadi, survey geomagnet diterapkan untuk daerah yang luas, dengan tujuan untuk mencari daerah prospek. Setelah diperoleh daerah yang prospek selanjutnya dilakukan survey Resistivity 2D.

Metode Geofisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan menggunakan pengukuran fisis pada atau di atas permukaan. Dari sisi lain, geofisika mempelajari semua isi bumi baik yang terlihat maupun tidak terlihat langsung oleh pengukuran sifat fisis dengan penyesuaian pada umumnya pada permukaan (Dobrin dan Savit, 1988). Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori, yaitu:

    v  Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi.

   v  Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respon yang dilakukan oleh bumi.

Medan dalam ilmu geofisika terdiri dari 2 :

   v  Medan alami adalah misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnet bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radiokativitas bumi.

   v  Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi :

   v  Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur

   v  Inklinasi (I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah.

   v  Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal.

   v  Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

B.     Prinsip Dasar Geomagnet

Jika dua kutub magnet dengan kuat kutub m1 dan m2 terpisah sejauh r, maka gaya tarik menarik diantara keduanya adalah berbanding lurus dengan m1 dan m2 dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Secara matematis dapat diekspresikan sebagai berikut :

F = (m1 m2) / (4p m r2) ............ (II-20)

Pada persamaan tersebut di atas :

m = permeabilitas magnet dari medium antara m1 dan m2 

m1,m2= pole strength

r = jarak m1 dan m2

Gambar 1 Garis fluks magnetik di sekitar batang magnet

Perhatikan gambar II-8. Di sekitar batang magnet terdapat fluks magnet yang ditunjukkan dengan garis fluks (pada gambar berwarna merah) yang memusat menuju kutub magnet. Jumlah fluks per satuan luas disebut Densitas Fluks atau notasinya B dengan satuan webwe/m2 = teslas. B disebut juga induksi magnet. Karena terlalu besar, maka pada praktek pengukuran tidak dipergunakan satuan teslas melainkan nanotesla dimana 1 nT = 10-9 T.

C.    Sifat Kemagnetan Batuan

Berdasarkan  sifat  kemagnetiannya,  material  pembentuk  batuan  dapat  dibagi menjadi

(Telford et all 1990) :

1. Diamagnetik 

2.Paramagnetik

3. ferromagnetik

4. Antiferromagnetik

5. Ferrimanetik

1.      Diamagnetik

Dalam  batuan  diamagnetik  atom-atom  pembentuk  batuan  mempunyai  kulit elektron yang telah jenuh yaitu tiap elektron berpasangan dan mempunyai spin yang berlawanan dalam tiap pasangan. Jika mendapat medan magnet dari luar orbit, elektron tersebut akan membuat putaran yang menghasilkan medan magnet lemah yang melawan medan magnet luar tadi. Dengan demikian dapat dikatakan material magnetik tadi mempunyai sifat :

Ø  suseptibilitas k negatif dan kecil

Ø  suseptibilitas k tidak tergantung kepada medan luar H.

Contoh : bismuth, gipsum, marmer, kuarsa, garam. 

  

2.      Paramagnetik

Didalam bahan paramagnetik terdapat kulit elektron terluar yang belum jenuh yakni ada elektron yang spinnya tidak berpasangan dan mengarah pada arah spin yang  sama.  Jika  terdapat  medan  magnetik  luar,  spin  tersebut  akan  membuat putaran  menghasilkan  medan  magnet  yang  mengarah  searah  dengan  medan tersebut sehingga memperkuatnya. Akan tetapi momen magnetik yang terbentuk terorientasi  acak  oleh  agitasi  termal.  Oleh  karena  itu,  bahan  tersebut  dapat dikatakan mempunyai sifat:

Ø  susepbilitas k positif dan sedikit lebih besar dari satu

Ø  susepbilitas k tergantung kepada temperatur

contoh : piroksen, olivin, garnet, biotit, amfibolit, dll.

3.      Ferromagnetik

Pada bahan ferromagnetik terdapat banyak kulit elektron yang hanya diisi oleh satu elektron sehingga mudah terinduksi oleh medan luar. Keadaan ini diperkuat lagi oleh adanya kelompok-kelompok bahan berspin searah yang membentuk dipol-dipol  magnet  (domain)  mempunyai  arah  searah,  apalagi  jika  di  dalam magnet magnet luar. Sifat bahan ferromagnetik :

Ø  susepbilitas positif dan jauh lebih besar dari satu

Ø  susepbilitas bergantung pada temperatur contoh: besi, nikel, kobalt.

4.      Antiferromagnetik

Pada bahan antiferromagnetik domai-domain tadi menghasilkan dipol magnetik yang saling berlawanan arah sehingga momen magnetik secara keseluruhan sangat kecil. Bahan antiferromagnetik  yang mengalami cacat kristal akan  mengalami medan magnet kecil dan susepbilitasnya seperti pada bahan paramagnetik.

Contoh : hematit ( Fe2O3)

5.      Ferrimagnetik

Pada  bahan  ferrimagnetik  domain-domain  tadi  juga  saling  antiparalel  tetapi jumlah dipol pada masing-masing arah tidak sama sehingga masih mempunyai resultan magnetisasi cukup besar. Susepbilitasnya tinggi dan tergantung pada temperatur.

Contoh : magnetit (Fe3O4), ilmenit (FeTiO3), pirhotit (FeS), hematit (FeO2)

Gambar 2 Skematik dari momen magnet (Reynolds., 1997)

Metoda Geomagnet adalah salah satu metoda di geofisika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Menggunakan metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi susceptibility batuan di bawah permukaan pada arah horizontal.  Dari  nilai susceptibility  selanjutnya  dapat  dilokalisir  /  dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak.  Mengingat survey ini hanya bagus untuk pemodelan kearah horizontal, maka untuk mengetahui informasi   kedalamannya   diperlukan   metoda  Resistivity   2D.   Jadi,   survey geomagnet  diterapkan  untuk  daerah  yang  luas,  dengan tujuan  untuk  mencari daerah  prospek.  Setelah  diperoleh daerah  yang  prospek selanjutnya dilakukan survey Resistivity 2D.

Metode Geofisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan menggunakan pengukuran fisis pada atau di atas permukaan. Dari sisi lain, geofisika mempelajari semua isi bumi baik yang terlihat maupun tidak terlihat langsung oleh pengukuran sifat fisis dengan penyesuaian pada umumnya pada permukaan (Dobrin dan Savit, 1988). Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori, yaitu:

·    Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi.

·    Metode  aktif  dilakukan  dengan  membuat  medan  gangguan  kemudian mengukur respon yang dilakukan oleh bumi.

Medan dalam ilmu geofisika terdiri dari 2 :

-   Medan alami adalah misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnet bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radiokativitas bumi.

-   Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

D.    Medan Magnet Bumi

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi :

-   Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur

-   Inklinasi(I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah.

-   Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal.

-   Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. Untuk menyeragamkan nilai- nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang diperbaharui setiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar 1 juta km2 yang dilakukan dalam waktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian :

1.      Medan magnet utama (main field)

Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2..

2.      Medan magnet luar (external field)

Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan   hasil   ionisasi   di   atmosfer   yang   ditimbulkan  oleh  sinar ultraviolet  dari  matahari.  Karena  sumber  medan  luar  ini  berhubunga dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

3.      Medan magnet anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal   field).   Medan   magnet   ini   dihasilkan   oleh      batuan   yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite (), titanomagnetite () dan lain-lain yang berada di  kerak bumi.

Dalam  survei  dengan  metode  magnetik  yang  menjadi  target  dari  pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan  medan  magnetik  remanen  dan  induksi,  bila  arah  medan  magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya. Dalam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari 25 % medan magnet utama bumi (Telford, 1976),

E.      Metode Pengukuran Data Geomagnetik

          Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang digunakan adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survei. Salah satu jenisnya adalah Proton Precission Magnetometer  (PPM)  yang  digunakan   untuk mengukur  nilai   kuat   medan magnetik total. Peralatan lain yang bersifat pendukung di dalam survei magnetik adalah Global Positioning System (GPS). Peralatan ini digunaka untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan waktu. GPS ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. Penggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah dan jurang.