Geomagnetisme Geomagnetisme dan Paleomagnetisme Paleomagnetisme Geomagnetisme Metode magnetic merupakan salah satu metode geofisika tertua yang mempelajari karakteristik medan magnet bumi. Sejak lebih dari tiga abad yang lalu telah diketahui bahwa bumi merupakan magnet yang yang besar. Bentuk Bentuk bumi sendiri tidak benar-benar benar-benar bulat dan material penyusunnya pun tidak homogen, homogen, hal ini mengakibatkan perubahan-perubahan perubahan-perubahan pada lintasan garis gaya magnet. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetic dipermukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomaly benda termagnetisasi dibawah permukaan bumi. !ariasi !ariasi intensitas medan magnetic yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetic dibawah permukaan, kemudian dijadikan dasar sebagai pendugaan keadaan geologi yang yang mungkin teramati. "engukuran intensitas medan magnetic magnetic dapat dilakukan didarat, dilaut maupun udara. Susceptibilitas magnet batuan adalah harga magnet suatu batuan terhadap pengaruh magnet, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral magnetic didalam batuan, akan semakin besar harga susceptibilitasnya. Metode ini sangat cocok untuk pendugaan struktur geologi bawah permukaan dengan tidak mengabaikan mengabaikan factor control adanya kenampakan kenampakan geologi di permukaan dan kegiatan gunung api. Metode magnetic sering digunakan untuk eksplorasi minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta bisa diterapkan pada pencarian pencarian prospeksi benda-benda arkeologi. arkeologi. Metode magnetic mendasari survei geofisika dalam pencarian jebakan mineral dan struktur bawah permukaan bumi secara signifikan.
Sifat-sifat Kemagnetan Batuan dan Mineral #ekuatan batuan atau mineral untuk teri mbas oleh medan magnet luar dapat dibedakan di bedakan menjadi beberapa bagian, tergantung dari atom-atom penyusunnya seperti $iamagnetik, "aramagnetik, %erromagnetik, %errimagnetik, dan &ntiferromagnetik. $ibawah ini merupakan penjelasan dari masing-masing bagian. '. Diamagnetik
Batuan yang berkategori diamagnetic mempunyai harga suseptibilitas (k negative, sehingga intensitas imbasan dalam batuan atau mineral tersebut memberikan efek magnet lemah dan mengarah berlawanan dengan gaya medan magnet tersebut. al ini terjadi karena dalam batuan yang mempunyai kulit electron yang telah jenuh atau tiap electron telah memiliki pasangan, sehingga electron tersebut akan berpresisi jika mendapat medan magnet luar (. )ontoh batuan di amagnetic antara lain * Marmer, +rafit, Bismut, +aram, #uarsa, dan +ipsum atau &nhidrit. . Paramagnetik Batuan atau mineral paramagnetic mempunyai susceptibilitas batuan (k positif dan sedikit lebih besar dari satu. nteraksi antar atomnya lemah, karena kulit electron terluar belum jenuh (tidak berpasangan. lektron-elektron tersebut akan mengisi tempat yang kosong terlebih dahulu sebelum berpasangan. &dapun momen magnetic batuan paramagnetic ini menyebar secara acak seiring perubahan suhu. /etapi bila diberi medam magnet luar, momen magnetnya akan searah dengan medan magnet luar, sehingga memperkuat medan magnet luar. )ontoh batuan jenis ini antara lain * "iroksen, 0livin, +ranit, Biotit dll. 1. Ferromagnetik Besi, )obalt, 2ikel merupakan bahan mineral yang bersifat ferromagnetic. &tom-atom penyusunnya mempunyai momen magnet dan interaksi antara atom-atom tetangganya begitu kuat, sehingga momen semua a tom dalam suatu daerah mengarah sesuai dengan medan magnet luar yang diimbaskan. Bahan magnetic yang bersifat ferromagnetic lebih banyak memiliki kulit electron yang hanya diisi oleh satu electron dibandingkan batuan yang bersifat paramagnetic, sehingga material ferromagnetic akan lebih mudah terinduksi oleh medan magnet luar. 3. Ferrimagnetik "ada umumnya mineral dengan sifat kemmagnetan tinggidialam bersifat ferrimagnetik. Bahan-bahan dikatakan ferrimagnetik bila momen magnet pada dua daerah magnet saling berlawanan arah satu sama lain, tetapi garis gaya magnet tidal nol saat 4 5. ni menunjukkan adanya gaya magnet yang lebih kuat yang mendominasi daripada yang lain. 6. Antiferromagnetik Suatu bahan mineral akan bersifat antiferromagnetic pada saat kemagnetan benda ferromagnetic naik sesuai kenaikan temperature yang kemudian hiang setelah temperature mencapai titik curie (355 )-755 ). arga momen magnetic sangat kecil ᵒ
ᵒ
hingga nol, karena momen magnet saling tolak menolak dan berlawanan arah . 2ilai suseptibilitasnya (k sangat kecil seperti batuan atau mineral yang bersifat paramagnetic, misalnya hematite.
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. "arameter fisis tersebut meliputi * •
Inklinasi (I), yaitu sudut antara medan magnet total dengan bidang hori8ontal yang
•
dihitund dari utara menuju timur. Intensitan Horiontal (H), yaitu besar dari medan magnetic total pada bidang
•
hori8ontal. Medan Magnetik !otal (F), yaitu besar dari vector medan magnet.
Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. 9ntuk menyeragamkan nilai-nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference (IGRF) yang diperbarui setiap 6 tahun sekali. 2ilai-nilai +:% tersebut diperoleh dari hasil pengukutran rata-rata pada daerah luasan sekitar ' juta km yang dilakukan dalam waktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari 1 bagian yaitu '. 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 '5 km. . Medan magnet luae (e;ternal field "engaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi diatmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari, karena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listri k yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer , maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat. 1. Medan magnet anomaly
Medan magnet anomaly sering juga disebut medan magnet local (crustal field. Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite, titanomagnetite, dan lain-lain yang berada dikerak bumi.
$alam survey dengan metode magnetic yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetic yang terukur dipermukaan (anomaly magnetic. Secara garis besar anomaly medan magnetic disebabkan oleh medan magnetic remanen dan medan magnetic induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi natuan yaitu pada besar dana rah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. &nomali yang diperoleh dari s urvei merupakan hasil gabungan medan magnet remanen dan induksi, bila arah medan magnetremanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. $emikian pula sebaliknya. $alam survei magnetic, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomaly medan magnetic kurang dari 6< medan magnet utama bumi.
Sus"e#ti$ilitas Magnet #ada Batuan Mineral ferrimagnetik merupakan sumber utama dari anomaly magnetic local, telah dilakukan percobaan untuk membuat persamaan hubungan antara susceptibilitas batuan dengan konsentrasi %e103. #enagnetan pada batuan sebagian disebabkan oleh imbasan dari suatu gaya magnet yang berasosiasi dengan medan magnet bumi dan sebagian dari kemagnetan sisa. #emagnetan imbas suatu formasi batuan merupakan suatu fungsi dari kerentanan magnet volume k ( volume magnetic susceptibilitas , serta besar dan arah dari magnet yang mengimbas. Suatu benda yang mudah terimbas oleh medan magnet luar memiliki kerentanan magnet yang tinggi. 9nsur-unsur yang mengontrol kerentanan megnet batuan diantaranya adalah jumlah serta ukuran butur dan penyebaran mineral ferrimagnetik yang t erkandung. arga kerentanan magnet (k untuk tiap sampel batuan berbeda-beda . Batuan beku dan batuan meta morf pada umumnya mempunyai harga =k> yang relative besar dibandingkan dengan sedi men. Batuan basa dan ultrabasa mempunyai harga =k> paling tinggi, batuan gunung api asam dan batuan metamorf mempunyai kerentanan magnet sedanghingga rendah, dan batuan sedimen pada u mumnya mempunyai kerentanan magnet yang sangat rendah.
Kemagnetan Sisa (%emanent Magnetism) #emagnetan batuan bergantung pada medan magnet yang dimiliki bumi dan kemagnetan batuan atau mineral itu sendiri. #emagnetan sisa yang terjadi saat pembentukan batuan disebut kemagnetan sisa alami ( Natural Remanent Magnetism / NRM) dan dibagi menjadi dua bagian yaitu '. Kemagnetan sisa alami #rimer& !erdiri dari tiga kom#onen utama 'aitu a #emagnetan sisa kimia (Chemical Remanent Magnetism/ CRM) #emagnetan sisa kimia terbentuknya ketika ukuran butiran batuan magnetic mengalami perubahan (rekristalisasi, sebagai akibat proses kimia pada temperature jauh dibawah titik )urie (355 )-755 ) dari satu bentuk ᵒ
ᵒ
kebentuk lainnya. b) #emagnetan sisa panas (Thermoremanent Magnetism/ TMR) #emagnetan sisa panas terbentuknya ketika batuan beku mengalami pendinginan dari proses pemanasan. $alam beberapa hal /:M dapat berlawanan arah dengan medan magnet bumi. c #emagnetan sisa $etrial (Detrial Remanent Magnetism/ DRM) #emagnetan sisa detrial terjadi pada saat pembentukan batuan sedimen yang mengandung mineral ferromagnetic. . Kemagnetan sisa alami sekunder, teradi karena #roses kimia, terdiri dari a) #emagnetan sisa !iskos (Viskos Remanent Magnetism/ VRM) /ebentuk oleh imbasan medan magnet luar secara terus menerus dengan temperature yang berubah-ubah. b #emagnetan sisa panas tetap (Isotheral Remanent Magnetism/ IRM) Berasal dari suhu tetap yangmendapat imbasan medan magnet dari luar secara sesaat. c #emagnetan sisa $eposisional (Deositional Remanent Magnetism/ DRM) Merupakan kemagnetan sisa yang terjadi s elama pengendapan butiran batuan dalam suatu lembah atau cekungan yang mendapat imbasan medan magnet bumi.
Metode Pengukuran data Geomagnetik $alam melakukan pengukuran geomagnetic, peralatan yang paling utama digunakan adalah magnetometer. "eralatan ini digunakan untukmengukur kuat medan magnetic dilokasi survei. Salah satu jenisnya adalah !roton !recission Magnetomete (""M yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetic total. "erlatan lain yang bersifat pendukung didalam survei magnetic adalah Global !ositioning "#stem (+"S. "eralatan ini digunakan untuk
mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian dan waktu. +"S ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. "enggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah, dan jurang. "engukuran data medan magnetic di lapangan dilakukan menggunakan peralatan ""M yang merupakan portable magnetometer. $ata yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnet, kondisi cuaca, dan lingkungan. $alam melakukan akuisisi data magnetic yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station-station pengukuran (usahakan membuat grid-grid. 9kuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan magnet dictation-station pengukuran disetiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station.
Paleomagnetisme "aleomagnetisme adalah studi tentang medan magnetic purba. #onsepnya mengatakan bahwa banyak batuan merekam arah dan kekuatan medan magnet bumi pada saat batuan terbentuk. #ristal magnetit yang kecil dalam aliran lava yang membeku berkelakuan seperti jarum-jarum kompas yang sangat kecil, mengandung rekaman kondisi medan magnet bumi pada saat lava tersebut membatu. Batuan sedimen yang mengandung unsur besi seperti batu pasir merah (red sandstone yang dapat merekam kemagnetan bumi. #emagnetan batuan tua dapat diukur untuk menentukan arah dan kekuatan medan magnet bumi dimasa lampau. #etika pertama kali hipotesa "engapungan benua dikemukakan oleh ?egener, yaitu pada periode '@15 hingga awal tahun '@65-an, bukti-bukti yang mengandung hipotesa ini sangat minim sekali. &dapun perhatian terhadap hipotesa ini baru terjadi ketika penelitian mengenai penentuan intensitas dana rah medan magnet bumi. Setiap orang yang pernah menggunakan kompas, tahu bahwa medan magnet bumi mmempunyai kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan yang arahnya hamper berimpit dengan arah kutub geografis bumi. Medan magnet juga mempunyai kesamaan dengan yang dihasilkan oleh suatu batang magnet, yaitu menghasilkan garis-garis imaginer yang berasal dari gaya magnet bumiyang bergerak melalui bumi dan menerus dari suatu kutub ke kutub lainnya. Aarum kompas itu sendiri berfungsi sebagai suatu magnet kecil yang bebas bergerak didalam medan magnet bumi dan akan ditarik kearah kutub-kutub magnet bumi. Suatu metode yang dipakai untuk mengetahui medan magnet
purba adalah dengan cara menganalisa beberapa batuan yang mengandung mineral- mineral yang kaya unsur besinya yang dikenal sebagai fosil kompas. Mineral yang kaya akan unsur besi, seperti magnetite banyak terdapat dalam aliran lava yang berkomposisi basaltis. Saat suatu lava yang berkomposisi basaltis mendingin (menghablur dibawah temperature curie (kurang lebih 65 ), maka butiran-butiran yang kaya akan unsur besi akan mengalami magnetisasi dengan ᵒ
arah medan magnet yang ada pada saat ini. Sekali batuan tersebut membeku maka arah kemagnetan (magnetisasi yang dimilikinya akan tertinggal didalam batuan tersebut. &rah kemagnetan ini akan bertindak sebagai suatu kompas kearah kutub magnet yang ada. Aika batuan tersebut berpindah dari tempat asalnya, maka kemagnetan batuan tersebut akan tetap pada arah aslinya. Batuan-batuan yang terbentuk jutaan tahun yang lalu akan merekam arah kutub magnet pada saat dan tempat dimana batuan tersebut terbentuk dan hal ini dikenal sebagai Paleomagnetisme& "enelitian mengenai arah kemagnetan purba pada aliran lava yang diambil
di ropa dan &sia pada tahun '@65-an menunjukkan bahwa arah kemagnetan untuk batuan yang berumur mudah cocok dengan arah medan magnet bumi saat ini. &kan tetapi arah kemagnetan (magnetic aligment pada aliran lava yang lebih tua ternyata menunjukkan arah kemagnetan yang sangat bervariasi dengan perbedaan yang cukup besar.
/ugas /ektonofisik
G*+MAG*!ISM* DA PA*+MAG*!ISM*
DIS.S. +*H /A/A AGG%IA/A F0H0 01 223
4.%.SA !*KIK G*+FISIKA FAK.!AS IM. DA !*K++GI K*B.MIA .I5*%SI!AS HA. +*+ K*DA%I 6207
