A.
PENDAHULUAN. 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). Metode geofisika sebagai pendeteksi perbedaan tentang sifat fisis di dalam bumi. Kemagnetan, kepadatan, kekenyalan, dan tahanan jenis adalah sifat fisis yang paling umum digunakan untuk mengukur penelitian yang memungkinkan perbedaan di dalam bumi untuk ditafsirkan kaitannya dengan struktur mengenai lapisan tanah, berat jenis batuan dan rembesan isi air, dan mutu air (Todd, 1959). Secara umum, metode geofisika dibagi menjadi dua kategori, yaitu metode pasif dan aktif. 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 alami yang dimaksud disini 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. Dari beberapa metode yang dilakukan di atas, yang akan di bahas dalam paper ini adalah metode geomagnet. Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi termagnetisasi di bawah permukaan bumi.
B. SEJARAH METODE GEOMAGNETIK.
Metode Geomagnetik pertama kali di teliti oleh Sir William Gilbert (15401603) kurang lebih 400 tahun yang lalu. Gilbert adalah orang yang pertama kali melihat bahwa medan magnet bumi ekivalen dengan arah utara – selatan sumbu rotasi bumi. Penemuan Gilbert kemudian diperdalam oleh Van Wrede (1843) untuk melokalisir endapan bijih besi dengan mengukur variasi magnet di permukaan bumi. Hasil penelitiannya kemudian dibukukan oleh Thalen (1879) dengan judul :” The Examination Of Iron Ore Deposite By Magnetic Measurement” yang kemudian menjadi pionir bagi pengukuran magnetisasi bumi (Geomagnet) Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan.
C. KEGUNAAN METODE GEOMAGNET. 1. Eksplorasi Minyak Bumi dengan Metode Magnetik. Metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan perbedaan properti magnetik dari bebatuan di bawah permukaan. Survei magnetik dan gravitasi biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti misalnya suatu cekungan (basin). Dalam eksplorasi migas metoda gravity dan magnetik memang hanya dipergunakan untuk tahap awal , terutama guna tujuan regional untuk mengetahui konfigurasi
basement (batuan dasar). Tujuan utamanya
adalah untuk mengetahui ketebalan sedimen, makin tebal makin bagus dan potensial untuk source rock. Untuk penentuan struktur geologinya digunakan metoda seismik. 2. Eksplorasi Panas Bumi dengan Metode Magnetik. Keadaan reservoir panas bumi dapat digambarkan menggunakan metode magnetik. Eksplorasi panas bumi dengan metode magnetik dilakukan dengan menafsir secara kuantitatif terhadap tubuh intrusi. Biasanya panas bumi terletak di daerah vulkanik. Kerentanan magnet panas bumi sangat bergantung pada variasi batuan di lapangan yang telah terpengaruh panas.
Dengan mengetahui kerentanan (k) magnetik batuan, dapat dikettahui informasi tentang panas bumi. 3. Eksplorasi Bijih Besi dengan Metode Magnetik. Studi
ini
menggambarkan
kemampuan
metoda
magnetik
dalam
eksplorasi bijih besi (iron ore) yang yang berasosiasi dengan granit. Besar anomali magnetik dipengaruhi sangat kuat oleh induksi ferromagnetik bijih besi yang terkandung pada granit. Berdasarkan pemodelan 2D dan inversi 3D dapat diduga bahwa granit pembawa bijih besi mengintrusi secara menjari (dike) dengan jenis mineral utama adalah magnetit. Batuan granit yang mengandung bijih besi (iron ore) berasosiasi dengan anomali magnet besar (+). Metoda magnetik berguna untuk memetakan dan menghitung potensi bijih besi dibawah permukaan. Interpretasi kuantitatif dilakukan untuk menggambarkan bentuk tubuh ’iron ore’ di bawah permukaan berdasarkan anomali magnetik dan geologi. Interpretasi dilakukan dengan pemodelan ke depan (forward modeling) secara 2D dan 3D. 4. Eksplorasi Air Dengan Metode Magnetik. Air tanah dapat menyebabkan suatu endapan yang menimbulkan arus lemah (battery action). Arus ini akan menghasilkan medan magnet. Pengukuran-pengukuran tegangan (voltase) secara sistematis di permukaan dapat memperlihatkan suatu perubahan yang signifikan jika terdapat mineralisasi di bawah permukaan.
D. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN METODE GEOMAGNETIK Keunggulan metode magnetik dibanding metode yang lain: 1.
Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya
digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Umumnya tubuh
intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe3O4, Fe2O3) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya. 2.
Mineral-mineral
ferromagnetic
akan
kehilangan
sifat
kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu efektif digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal. 3.
Data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit
metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki. Kekurangan metode magnetik dibanding metode yang lain: Setiap jenis batuan di bumi walaupun dalam pengklasifikasian atau penamaannya sama, dapat saja mempunyai sifat dan karakteristik yang spesifik akibat peristiwa geologi yang dialaminya. Sehingga bisa memberikan data yang didapat bisa berbeda dengan kenyataan yang sebenarnya di bawah permukaan. E. Penagambilan dan Pengukuran data Geomagnet di lapangan 1. Metode Pengambilan data Geomagnet Penyelidikan magnet biasanya dilakukan di darat, di udara dan di laut. Teknik lapangannya tentu saja berbeda ketiga jenis survey ini, walaupun operasi di udara dan di laut pada umumnya melakukan penelitian yang sama juga
peralatan
rekamannya
sama
pula.
Karena
pembacaan
dan
pengumpulan data lapangan sangat mudah dilakukan, penyelidikan cara ini biasanya
dipergunakan
dalam
penyelidikan-penyelidikan
pendahuluan.
Maksudnya secara garis besarnya, setelah ini biasanya dilanjutkan dengan penyelidikan lebih detail pada daerah-daerah yang dianggap prospektip. Secara bersamaan, cara ini dapat pula dipadukan dengan cara penyelidikan yang lain. Sifat penyelidikan dapat secara langsung ataupun tak langsung terhadap obyek yang dicari. Di darat, observasi magnetik biasanya dibuat pada posisi yang tetap dengan stasion tersendiri yang biasa digunakan pula untuk survey gravity. Di
udara dan survey di laut, medan magnet direkam terus-menerus dari pergerakannya. Dulu digunakan alat-alat untuk survey di darat yaitu jenis type Schmidt keseimbangan magnetiknya digunakan untuk mengukur komponen vertikal medan bumi atau komponen horizontal. Tetapi pada akhir-akhir
ini
magnetometer
flux-gate
nuclear
precession
(proton)
kebanyakan digunakan untuk pengukuran didarat. a. Penyelidikan dari udara Biasanya dilakukan untuk memetakan daerah yang luas. Hasilnya dapat memberikan petunjuk untuk penyelidikan selanjutnya. Alat yang digunakan biasanya adalah flux-gate magnetometer, nuclear precession. Kepekaan alat yang dipergunakan biasanya lebih tinggi (1-5 gamma) dari pada yang dipergunakan di darat (10-20 gamma). Penyebab utama mungkin biaya penyelidikan dari udara jauh lebih mahal, pengukuran dapat dilakukan jauh diatas permukaan. Pengukuran dilakuakan terhadap medan magnetik total sebab untuk mengukur salah satu komponen, baik vertikal ataupun horizontal, presisi posisi sangat menentukan, dan ini sukar dilakukan pada penyelidikan ini. Ketinggian penerbangan diketahui dari altimeter, pola lintasan diatur memotong struktur geologi yang diperkirakan, dan pembacaan diulang secara overlap untuk menghindari/mengetahui perubahan secular yang berlangsung sewaktu-waktu. Hal ini dapat dilakukan pula dengan bantuan magnetometer lain yang ditempatkan di darat sebagai pengecekkan menentukan lokasi/posisi pesawat yang biasanya dibantu dengan pemotretan- pemotretan dari udara secara bersamaan waktunya. Adakalanya dilakukan dengan radar, sehingga posisi pesawat secara tepat dapat ditentukan. Hasil pembacaan dilakukan secara periodik, kira-kira 1 detik. Tentunya cara penyelidikan ini ada baiknya dan buruknya. b. Penyelidikan di laut. Alat yang digunakan biasanya adalah flux-gate dan proton magnetometer. Alatnya biasanya ditarik sejauh 150 hingga 300 meter
dibelakang kapal, maksudnya untuk menghindari pengaruh dari kapal tersebut. Kedalamannya alat sekitar 15 meter di bawah permukaan air laut. Penyelidikan laut memerlukan biaya yang mahal. Kegunaannya terasa apabila secara bersamaan dilakukan pula misalnya penyelidikan cara gaya berat. Sasarannya ialah untuk memberikan konfigurasi struktur geologi di bawah dasar laut. Disamping itu juga mempersiapkan peta geomagnet regional. c.
Penyelidikan di darat Cara penyelidikan ini merupakan cara yang paling tua dilakukan
orang. Letak dan penyebaran titik-titik pengamatan disesuaikan dengan sasaran yang akan dicapai. Biasanya dikombinasi dengan penyelidikan gaya berat sebab kerapatan titik pengamatan hampir sama. Alat untuk penyelidikan di darat adalah flux-gate magnetometer, alat ini paling praktis mudah dibawa dan dipidah-pindahkan serta dapat cepat dibaca. Jarak titik pengamatan dapat dekat sekali sekitar 10 meter tergantung pada perkiraan besarnya sasaran yang dicari. Yang seringkali diukur dalam penyelidikan ini ialah komponen vertikal medan magnet bumi. Kadangkadang medan total pun dapat diukur dengan menggunakan proton magnetometer. Pembacaan ulang dilakukan setiap satu atau dua jam pada tempat-tempat yang pernah diukur sebelumnya. Maksudnya untuk mengetahui dan mengoreksi terhadap variasi secara secular. Anomali yang harus diperhatikan biasanya lebih dari 500 gamma. Rata-rata kepekaan alat sekitar 10 gamma. Sebab itu benda-benda besi disekitar alat akan mengganggu selam pembacaan, hal ini harus dihindarkan. Keadaan topografipun
sangat
berpengaruh
pada
pengukuran,
begitu
pula
susceptibilitas bahan tubuh magnet menentukan pula besar kecilnya pengukuran medan magnet yang diteliti.
2. 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. Beberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di dalam survei magnetik, antara lain (Sehan, 2001) : a.
Kompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan
dari medan magnet bumi. b.
Peta topografi, untuk menentukan rute perjalanan dan
letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi c.
Sarana transportasi
d.
Buku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan
data e.
PC atau laptop dengan software seperti Surfer, Matlab,
Mag2DC, dan lain-lain. Pengukuran
data
medan
magnetik
di
lapangan
dilakukan
menggunakan peralatan PPM, yang merupakan portable magnetometer. Data yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan. Dalam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station - station pengukuran (usahakan membentuk grid - grid). Ukuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan magnet di station - station pengukuran di setiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station.
F. CARA PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA METODE GEOMAGNETIK a. Pengolahan Data IGRF IGRF singkatan dari the international geomagnetic Reference Field. Merupakan medan acuan geomagnetik international. Pada dasarnya nilai IGRF merupakan nilai kuat medan magnetic utama bumi (H 0). Nilai IGRF termasuk nilai yang ikut terukur
pada saat kita melakukan pengukuran
medan magneik di permukaan bumi, yang merupakan komponen paling dasar dalam survei geomagnetic, sehingga dilakukan koreksi untuk menghilangkannya. . Koreksi nilai IGRF terhadap data medan magnetik hasil pengukuran dilakukan karena nilai yang menjadi terget survei magnetik adalan anomali medan magnetik (ΔHr0). Nilai IGRF yang diperoleh dikoreksikan terhadap data kuat medan magnetik total dari hasil pengukuran di setiap stasiun atau titik lokasi pengukuran. Meskipun nilai IGRF tidak menjadi target survei, namun nilai ini bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi b. Pengolahan Data Geomagnetik Untuk memperoleh nilai anomali medan magnetik yang diinginkan, maka dilakukan koreksi terhadap data medan magnetik total hasil pengukuran pada setiap titik lokasi atau stasiun pengukuran, yang mencakup koreksi harian, IGRF dan topografi 1. Koreksi Harian Koreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai medan magnetik bumi akibat adanya perbedaan waktu dan efek radiasi matahari dalam satu hari. Waktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan waktu pengukuran data medan magnetik di setiap titik lokasi (stasiun pengukuran) yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi. Sebaliknya apabila variasi harian bernilai positif,
maka koreksinya dilakukan dengan cara mengurangkan nilai variasi harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi, datap dituliskan dalam persamaan : ΔH = Htotal ± ΔHharian
2. Koreksi Topografi Koreksi topografi dilakukan jika pengaruh topografi dalam survei megnetik sangat kuat. Koreksi topografi dalam survei geomagnetik tidak mempunyai aturan yang jelas. Salah satu metode untuk menentukan nilai koreksinya adalah dengan membangun suatu model topografi menggunakan pemodelan beberapa prisma segiempat (Suryanto, 1988). Ketika melakukan pemodelan, nilai suseptibilitas magnetik (k) batuan topografi harus diketahui, sehingga model topografi yang dibuat, menghasilkan nilai anomali medan magnetik (ΔHtop) sesuai dengan fak ta. Selanjutnya persamaan koreksinya (setelah dilakukan koreski harian dan IGRF) dapat dituliska sebagai ΔH = H total ± ΔH harian – H 0 ΔH top
Setelah semua koreksi dikenakan pada data-data medan magnetik yang terukur dilapangan, maka diperoleh data anomali medan magnetik total di topogafi. Untuk mengetahui pola anomali yang diperoleh, yang akan digunakan sebagai dasar dalam pendugaan model struktur geologi bawah permukaan yang mungkin, maka data anomali harus disajikan dalam bentuk peta kontur. Peta kontur terdiri dari garis-garis kontur yang menghubungkan titik-titik yang memiliki nilai anomali sama, yang diukur dar suatu bidang pembanding tertentu. c. Reduksi ke Bidang Datar Untuk mempermudah proses pengolahan dan interpretasi data magnetik, maka data anomali medan magnetik total yang masih tersebar di topografi harus direduksi atau dibawa ke bidang datar. Proses transformasi ini mutlak dilakukan, karena proses pengolahan data berikutnya mensyaratkan input anomali medan magnetik yang terdistribusi pada biang datar.
Beberapa teknik untuk mentransformasi data anomali medan magnetik ke bidang datar, antara lain : teknik sumber ekivalen ( equivalent source ), lapisan ekivalen (equivalent layer ) dan pendekatan deret Taylor (Taylor series approximaion ), dimana setiap teknik mempunyai kelebihan dan kekurangan (Blakely, 1995).
d. Pengangkatan ke Atas Pengangkatan ke atas atau upward continuation merupakan proses transformasi data medan potensial dari suatu bidang datar ke bidang datar lainnya yang lebih tinggi. Pada pengolahan data geomagnetik, proses ini dapat berfungsi sebagai filter tapis rendah, yaitu unutk menghilangkan suatu mereduksi efek magnetik lokal yang berasal dari berbagai sumber benda magnetik yang tersebar di permukaan topografi yang tidak terkait dengan survei. Proses pengangkatan tidak boleh terlalu tinggi, karena ini dapat mereduksi anomali magnetik lokal yang bersumber dari benda magnetik atau struktur geologi yang menjadi target survei magnetik ini.
e. Koreksi Efek Regional Dalam banyak kasus, data anomali medan magnetik yang menjadi target survei selalu bersuperposisi atau bercampur dengan anomali magnetik lain yang berasal dari sumber yang sangat dalam dan luas di bawah permukaan bumi. Anomali magnetik ini disebut sebagai anomali magnetik regional (Breiner, 1973). Untuk menginterpretasi anomali medan magnetik yang menjadi target survei, maka dilakukan koreksi efek regional, yang bertujuan untuk menghilangkan efek anomali magnetik regioanl dari data anomali medan magnetik hasil pengukuran. Salah satu metode yang dapat digunakan
untuk memperoleh anomali
regional adalah pengangakatan ke atas hingga pada ketinggian-ketinggian tertentu, dimana peta kontur anomali yang dihasilkan sudah cenderung tetap dan tidak mengalami perubahan pola lagi ketika dilakukan pengangkatan yang lebih tinggi.
G. INTERPRETASI DATA GEOMAGNETIK Secara umum interpretasi data geomagnetik terbagi menjadi dua, yaitu interpretasi kualitatif dan kuantitatif. Interpretasi kualitatif didasarkan pada pola kontur anomali medan magnetik yang bersumber dari distribusi benda-benda termagnetisasi atau struktur geologi bawah permukaan bumi. Selanjutnya pola anomali medan magnetik yang dihasilkan ditafsirkan berdasarkan informasi geologi setempat dalam bentuk distribusi benda magnetik atau struktur geologi, yang dijadikan dasar pendugaan terhadap keadaan geologi yang sebenarnya. Interpretasi kuantitatif bertujuan untuk menentukan bentuk atau model dan kedalaman benda anomali atau strukutr geologi melalui pemodelan matematis. Untuk melakukan interpretasi kuantitatif, ada beberapa cara dimana antara satu dengan lainnya mungkin berbeda, tergantung dari bentuk anomali yang diperoleh, sasaran yang dicapai dan ketelitian hasil pengukuran. Beberapa pemodelan yang biasa digunakan yaitu pemodelan dua setengah dimensi dan pemodelan tiga dimensi.
