BAB II IDENTIFIKASI SESAR BERDASARKAN DATA MAGNETIK MENGGUNAKAN FILTER TILT ANGLE DERIVATIVE
2.1 Sesar
Sesar adalah rekahan pada batuan yang mengalami pergerakan sejajar bidangnya. Sesar merupakan jalur lemah, dan lebih banyak terjadi pada lapisan yang keras dan rapuh. Bahan yang hancur pada jalur sesar akibat pergeseran, dapat berkisar dari gouge (suatu bahan yang halus/lumat akibat gesekan) sampai breksi sesar, yang mempunyai ketebalan antara beberapa centimeter sampai ratusan meter (lebar zona hancuran sesar). Umumnya tidak mungkin untuk mengetahui gerak sebenarnya sepanjang sesar dan bagian mana yang bergerak karena bergeraknya sudah berlangsung pada waktu lampau. Dalam klasifikasi sesar dipergunakan pergeseran pergeseran relatif, karena tidak tahu blok mana yang bergerak; satu sisi sesar bergerak ke arah tertentu relatif terhadap sisi lainnya. Pergeseran salah satu sisi melalui bidang sesar membuat salah satu blok relatif naik atau turun terhadap lainnya. Terdapat dua unsur pada sesar yaitu hanging wall (atap sesar) dan foot wall (alas sesar). Hanging wall (atap sesar) adalah bongkah sesar yang terdapat di
bagian atas bidang sesar, sementara itu foot wall (alas sesar) adalah bongkah sesar yang berada di bagian bawah bidang sesar. Bidang sesar terbentuk akibat adanya rekahan yang mengalami pergeseran.
5
6
Gambar 2.1 hanging wall dan foot wall
(sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Fau http://en.wikipedia.org/wiki/Fault_geology) lt_geology) Sesar diklasifikasikan berdasarkan atas dip bidang sesar dan arah gerak relatifnya, menjadi sesar normal, sesar naik ( reverse fault atau thrust fault ) dan sesar mendatar (strike slip fault ). ). Pada kenyataannya, sangat sulit mendapatkan kenampakan kenampakan pensesaran yang ideal, ideal, terlebih lagi iklim di negeri kita yang tropis. Pada iklim tropis, proses pelapukan pelapukan batuan batuan berlangsung lebih intensif sehingga merusak dan mengubur mengubur tanda-tanda pensesaran pensesaran di permukaan permukaan bumi. Namun tanda-tanda adanya sesar dapat diketahui antara lain melalui : zona hancuran, gores-garis, gawir sesar, triangular facet, facet , pengkekaran intensif, perubahan litologi yang tiba-tiba, breksi sesar, milonit dan dan pembelokan sungai secara tiba-tiba. Dalam penentuan sesar dapat digunakan banyak metode geofisika. Salah satunya adalah metode geomagnet yang didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Anomali magnet terjadi karena adanya variasi medan magnet kearah spasial secara regional. Pola anomali ini dicirikan oleh pergantian antara anomali positif-negatif dan sejajar
7
dengan sumbu pemekarannya. Pola ini dikenal dengan sebutan “zone of striped magnetic anomalies” yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sebaran zona lemah yang memiliki struktur berupa sesar/rekahan.
2.2 Geologi Regional Kota Serang, Banten
Wilayah Provinsi Banten terletak pada jalur magmatik Pulau Jawa, oleh karena itu wilayah ini sebagian besar tertutupi oleh batuan vulkanik dan alluvium dengan batuan dasarnya terbentuk oleh batuan sedimen laut. Zaennudin dkk. menerangkan bahwa evolusi gunungapi di wilayah Banten diawali dengan terbentuknya gunungapi purba yang disebut Pra Danau, yang saat ini gununggunungapi tersebut hanya menyisakan sebagian tubuhnya yang telah tererosi sangat kuat dan bahkan tersesarkan dengan arah tenggara-baratlaut. Gununggunungapi Pra Danau ini adalah G. Batukarut dan G. Pinang yang berada di sebelah timurlaut, serta G. Meramang, serta G. Mokol terdapat di sebelah utara Ciomas. Setelah aktivitas gunung-gunungapi Pra Danau terhenti dalam kurun waktu yang cukup lama dan kemudian tersesarkan, disusul oleh aktivitas vulkanik selanjutnya terbentuklah Gunung Danau yang cukup besar di sebelah baratdayaselatan dari komplek gunungapi Pra Danau. (Kunrat S, 2010). Aktivitas G. Danau ini diakhiri dengan pembentukan kaldera Rawa Danau yang menghasilkan endapan ignimbrit (aliran piroklastik) yang tersebar sangat luas. Tufa Banten sebagai salah satu hasil erupsi yang maha dahsyat ketika pembentukan Kaldera Rawa Danau terbentuk pada Pliosen – Awal Plistosen secara tidak selaras menindih batuan Tersier yang telah mengalami pelipatan dan
8
pensesaran. Sesar-sesar tersebut umumnya berarah tenggara – baratlaut yang sangat jelas terlihat pada batuan vulkanik tua Pra G. Danau.
�
Gambar 2.2 Perkembangan aktivitas vulkanisme di wilayah Banten.
(sumber: Laporan Gas di Daerah Kabupaten Serang, Banten ) Tufa Banten dibagi menjadi dua bagian yaitu Tufa Banten Bawah yang berumur Pliosen Atas dan Tufa Banten Atas berumur Plestosen Bawah (Santoso, dalam Kunrat S, 2010). Pada lapisan paling bawah dari Tufa Banten Atas terdapat tufa hablur. Dalam ilmu gunung api lapisan tufa hablur ini adalah tufa terelaskan (welded tuff ) atau ignimbirit. Karena sifatnya yang padu dan keras bagaikan lava sehingga tidak dapat ditembus oleh air dan bahkan gas. Air hujan yang jatuh ke permukaannya tidak dapat meresap dan melewatinya, sehingga air tersebut akan terus dialirkan ke laut melalui sungai yang ada di wilayah ini. Lapisan ini kemudian dapat bertindak sebagai lapisan perangkap (cap rock). Gas yang muncul
9
dari bawah permukaan akan terperangkap di bawah lapisan tufa tersebut Berdasarkan data pemboran yang dilakukan oleh Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Banten di sekitar wilayah Serang (2003) mengidentifikasi bahwa ketebalan dari satuan ignimbrite (Tufa Banten) ini berkisar antara 40 m sampai 60 m, semakin jauh dari kaldera Rawa Danau maka semakin tipis ketebalannya. Endapan aluvial hanya terdapat pada lembah-lembah sungai besar dan sekitar pantai. Sedangkan endapan jatuhan piroklastika paska terbentuknya kaldera terdapat di sekitar pusat erupsinya dan pada punggungan bukit. Di wilayah Kabupaten Serang, khususnya di sebelah timur dan tenggara Kora Serang hanya terdapat pada punggungan-punggungan bukit. Sehingga lapisan ignimbrit di
punggungan
bukit
terdapat
lebih
dalam
bila
dibandingkan
dengan
keterdapatannya di bagan lembah. Batuan dasar dari endapan vulkanik di wilayah Banten dan sekitarnya adalah batuan sedimen laut dari Formasi Cisubuh yang berumur Pliosen dan Formasi Parigi yang terbentuk pada Akhir Miosen. Dari peta geologi daerah Serang dapat diketahui bahwa wilayah Propinsi Banten bagian utara, tengah, dan barat sebagian besar tertutupi oleh batuan vulkanik dari komplek G. Danau dan gunungapi muda paska kaldera Rawa Danau. Sebaran batuan di wilayah Banten secara lateral dengan disebutkan dari batuan yang berumur paling tua ke muda adalah satuan batuan G. Gede, satuan Tufa Banten, satuan batuan Gunungapi Danau Muda, satuan batuan G. Pinang, satuan batuan G. Karang, dan Aluvium.
PETA GEOLOGI DAERAH SERANG DAN SEKITARNYA
U
(Hendarmawan, 2009)
���������� �� � �������� ���� � ���� ������ ���� ��� � ����� ������ ��������� ������ �� � ������� ���� ����� ���� � ���� ������ ������ ���� � ������ ��������� ������
Kelurusan interpretasi foto udara (sesar). Sumbu antiklin Sumbu sinklin
Gambar 2.3 peta geologi daerah Serang dan sekitarnya (Hendarmawan, 2009)
5
11
2.3 Semburan Gas Di Daerah Serang, Banten
Berdasarkan sejarah geologinya, Jawa Barat dibagi menjadi 4 bagian mulai dari baratlaut ke tenggara, yaitu Blok Banten, Blok Jakarta-Banten, Blok Sukabumi-Cilacap dan Blok Pegunungan Selatan. Adapun sebaran endapan dan batuan dapat terlihat pada peta geologi Serang, Banten. Lokasi semburan terletak pada Blok Banten. Struktur geologi yang berkembang di daerah Blok Banten ini pada umumnya berorientasi arah barat-timur, tetapi arah utama berarah baratlauttenggara yang makin ke arah utara berubah sebagian menjadi arah utara-selatan. (Asril dkk dalam Hendarmawan, dkk, 2009) Daerah semburan terdapat pada formasi termuda di daerah Banten utara, yaitu bagian dari endapan vulkanik muda dan lokasi semburan di batasi oleh kelurusan atau lineament utara-selatan yang hanya terekam pada bagian Tufa Banten. Lokasi semburan ini diinterpretasikan berada pada sentuh antara Tufa Banten dengan endapan vulkanik (alluvium) yang lebih muda. Pada beberapa tempat terdapat akumulasi-akumulasi kandungan gas metan yang diindikasikan berasal dari sedimentasi biomassa yang terjebak pada masa Pliosen pada suatu zona lingkungan berawa-rawa. Kemungkinan hal ini terjadi pada suatu interval dalam Formasi Cilegon tempat terjadinya perubahan lingkungan cenderung ke arah daratan diikuti dengan aktivitas vulkanisme yang meningkat yang dapat menutupi daerah-daerah berawa secara langsung. Berdasarkan data logging pemboran dari beberapa sumur semburan, sistem akuifer teridentifikasi mulai dari akuifer tertekan, akuifer semi tertekan dan dua sistem akuifer tertekan. Akuifer tertekan ini ditutupi oleh lapisan kedap air
12
atau aquiclude setebal 30 m. Kondisi lapisan kedap yang cukup tebal tersebut memberikan indikasi bahwa akuifer mempunyai tekanan yang cukup besar. Korelasi lapisan-lapisan batuan dari beberapa sumur yang berdekatan (jarak antar sumur kurang dari 10 m), menunjukkan terdapat perbedaan posisi lapisan kedap atau aquiclude yang mencolok. Deformasi atau amblesan sangat mungkin telah berlangsung, sehingga zona ini sangat lunak. Zona lemah lebih nampak pada sumur yang hancur oleh semburan yang kuat. Gas CO2 bergerak ke atas menuju permukaan melalui zona lemah dari sesar-sesar yang ada di wilayah ini. berdasarkan peta geologi yang disajikan oleh Hendarmawan (2009), khususnya di daerah tenggara, timur dan timurlaut Kota Serang terdapat kelurusan-kelurusan yang berarah hampir utara – selatan. Kelurusan tersebut diduga sesar yang tertimbun oleh endapan Ignimbrit Danau (Tufa Banten). Pada zona-zona sesar sering ditemukan akumulasi gas karbon dioksida yang kemungkinan besar bersumber dari aktivitas magma pada tahap “ postmagmatic”. (Zhang, dkk dalam Kunrat S, 2010).
2.4 Kemagnetan
Bumi diyakini sebagai batang magnet raksasa dimana medan magnet utama bumi dihasilkan. Letak kutub utara dan selatan magnet bumi tidak berimpit dengan kutub geografis. Pengaruh kutub utara dan selatan magnet bumi dipisahkan oleh khatulistiwa magnet. Intensitas magnet akan bernilai maksimum di kutub dan minimum di khatulistiwa. Karena letaknya yang berbeda terdapat perbedaan antara arah utara magnet dan geografi yang disebut sebagai deklinasi.
13
Gambar 2.4. Bumi sebagai batang magnet raksasa dengan garis-garis gayanya
(sumber: Identifikasi Struktur Geologi Bawah Permukaan Lautdi Perairan Selat Malaka – Sumatera Utara berdasarkan Interpretasi Peta Kontur Anomali Magnet )
Pada tahun 1893, Gauss pertama kali melakukan analisa harmonik dari medan magnetik bumi untuk mengamati sifat-sifatnya. Analisa selanjutnya yang dilakukan oleh para ahli mengacu pada kesimpulan umum yang dibuat oleh Gauss yaitu: 1. Intensitas medan magnetik bumi hampir seluruhnya berasal dari dalam bumi 2. Medan yang teramati di permukaan bumi dapat didekati dengan persamaan harmonik (spherical harmonic) yang pertama yang berhubungan dengan potensial dwikutub di pusat bumi. Dwi kutub Gauss ini mempunyai o
kemiringan 11,5 terhadap sumbu geografi. Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi yang dapat diukur meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi:
14
•
Deklinasi (D), yaitu besar sudut penyimpangan terhadap arah utara-selatan geografis atau sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur.
•
Inklinasi (I), yaitu besar sudut penyimpangan terhadap arah horisontal atau sudut antara medan magneik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah.
•
Intensitas Horizontal ( B H ), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang
horizontal. •
Medan magnetik total (B), yaitu besar dari veltor medan magnetik total.
Gambar 2.5 Tiga Elemen Medan Magnet Bumi
(sumber: Pengukuran Medan Magnetik Total Daerah Gedong Songo dan Bawen, Ambarawa, Semarang, Jawa Tengah)
Dari gambar di atas diperoleh hubungan : 2
2
2
2
2
2
F = H + Z = X + Y + Z
(2.1)
dimana : H = F cos I,
Z = F sin I,
tan I= Z/H
X = H cos D
Y = H sin D
tan D = Y/X
15
Teori yang berkaitan dengan kemagnetan bumi dikenal sebagai Teori Dinamo. Pengukuran medan magnet di permukaan bumi merupakan resultan dari berbagai variabel. Oleh karena itu variasi medan magnet bumi dapat dibedakan dalam 4 hal, yaitu: •
Variasi yang relatif berjalan dengan lambat atau disebut sebagai variasi sekuler. Perubahan ini berkaitan dengan perubahan posisi kutub bumi secara perlahan.
•
Variasi medan magnet yang disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak homogen dari kerak bumi. Perubahan ini relatif memiliki nilai yang kecil. Dalam eksplorasi justru hal semacam ini yang dicari. Penyebab dari variasi i ni ialah kontras sifat kemagnetan (susceptibilitas) antarbatuan di dalam kerak bumi (termasuk di dalamnya kemagnetan induksi dan kemagnetan remanen). Dalam batuan biasanya terkait dengan mineral yang bersifat magnetik. Variasi dengan perubahan yang relatif cepat berkaitan dengan waktu (harian) dan bulanan. Sebutan lain untuk variasi ini ialah variasi harian. Penyebab variasi ini ialah aktivitas matahari yang mempengaruhi keadaan atmosfera. Variasi ini bersifat periodik. Selain matahari pengaruh bulan juga teramati.
•
Variasi dengan perubahan relatif cepat dalam waktu yang relatif singkat dan sangat tidak teratur. Sebutan lain untuk perubahan medan magnet semacam ini ialah badai magnetik. Variasi ini berkaitan dengan aktivitas matahari yang dihubungkan dengan bintik matahari. Akibat tembakan partikel-partikel berenergi tinggi ke atmosfera bumi dari matahari menyebabkan fluktuasi sifat magnetik yang sangat tidak teratur.
16
Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian: a. Medan magnet utama bumi
Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan 6
2
luas lebih dari 10 km . Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu sehingga untuk menyeragamkan nilai-nilai medan magnet utama bumi, dibuat standard nilai yang disebut dengan International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang diperbaharui tiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitrar 1 juta km yang dilakukan dalam waktu satu tahun. b. Medan magnet luar (external field )
Medan magnet luar hanya merupakan bagian terkecil dari medan utama, yaitu sisa 1% medan magnetik bumi. 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 berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat. c. 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 ( F e7 S 8 ), titanomagnetite (F e2T tO 4) dan lain-lain yang berada di kerak bumi. Dalam survei dengan metode magnetik yang
17
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 sebelumbya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanan dan induksi, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya.
2.5 Suseptibilitas Magnet
Metode geomagnet didasarkan pada perbedaan tingkat magnetisasi suatu batuan yang diinduksi oleh medan magnet bumi. Hal ini terjadi akibat adanya perbedaan sifat kemagnetan suatu material. Kemampuan untuk termagnetisasi tergantung dari suseptibilitas magnetik masing-masing batuan. Suseptibilitas adalah derajat kemagnetan suatu bahan atau material dalam respon terhadap pengaruh medan magnet luar. Harga suseptibilitas ini sangat penting di dalam pencarian benda anomali karena sifat yang khas untuk setiap jenis mineral atau mineral logam. Harganya akan semakin besar bila jumlah kandungan mineral magnetik pada batuan semakin banyak. Hubungan intensitas magnetik ( Im) dengan medan magnet ( H ) adalah: Im = k H
(2.2)
18
dimana
k = suseptibilitas
Im = intensitas magnetik -5
4
H = kuat medan magnet bumi = 0,6 Gauss = 6 x 10 T = 6x10 nT Medan magnetik yang terukur oleh magnetometer adalah medan magnet induksi termasuk efek magnetisasi yang diberikan oleh persamaan :
= 0 + = 01+
dimana :
µ0 =
(2.3)
permeabilitas magnetik ruang hampa
= Induksi magnetik = Kuat Medan magnet bumi = intensitas magnetik
Persamaan (2.3) ini menunjukkan bahwa jika medan magnetik remanen dan luar bumi diabaikan, medan magnet total yang terukur oleh magnetometer di permukaan bumi adalah penjumlahan dari medan bumi utama H dan variasinya (Im) dengan Im merupakan anomali magnet dalam eksplorasi magnetik. Suseptibilitas harus dibedakan dengan permeabilitas. Suseptibilitas adalah kemampuan bahan untuk menjadi termagnetisasi. Sedangkan permeabilitas adalah kemudahan melewatkan fluks yang melaluinya. Hubungan suseptibilitas ( k ) dan permeabilitas (µ) adalah: µ =
dimana :
µ =
(1 + k )
(2.4)
permeabilitas magnetik relatif
Dengan proses penurunan persamaan untuk metoda magnetik seperti diberikan diatas, maka parameter kerentanan magnetik (k) adalah merupakan
19
parameter yang sangat penting di dalam metoda ini, karena parameter ini menyatakan tingkat atau derajat magnetisasi suatu benda akibat pengaruh medan magnet luar. Intensitas medan magnetik pada suatu tempat terbentuk dari dua komponen yaitu medan magnetik utama yang bersumber dari dalam bumi dan medan magnetik transien dari luar bumi. Pengukuran perbedaan nilai kemagnetan dapat memberikan gambaran kondisi bawah permukaan.
2.6 Sifat Magnetik Batuan
Setiap jenis batuan yang terdapat di bumi, yang mempunyai suatu medan magnet, akan mempunyai sifat dan karakteristik yang spesifik dan dengan mempelajari karakter spesifik tersebut, maka kita akan lebih mudah dalam mencari dan menemukan bahan batuan tersebut. Berikut ini pengelompokan batuan atau mineral berdasarkan sifat magnetik yang ditunjukkan oleh kerentanan magnetiknya : a. Diamagnetik
Suatu zat adalah tergolong pada jenis diamagnetik jika mempunyai susceptibilitas magnetik negatif sehingga intensitas magnetisasi yang diimbas
dalam zat oleh medan
adalah berlawanan arah
. Diamagnetik
mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dan sangat kecil artinya ialah memiliki sifat magnetik yang lemah. Comtohnya : graphite, marble, quarts dan salt. b. Paramagnetik
Semua zat yang mempunyai susceptibilitas magnetik (k) positif dengan nilai yang kecil adalah zat paramagnetik. Dalam zat semacam ini setiap atom
20
atau molekul mempunyai momen magnetik total yang tak sama dengan nol dalam medan luar yang nol. Contohnya kapur. c. Ferromagnetik
Elemen-elemen
seperti
besi,
kobalt
dan
nikel
adalah
elemen
paramagnetik yang interaksi magnetik antara atom dengan group atom sedemikian kuatnya hingga terjadi penyearahan momen-momen dalam daerah yang besar dalam zat. Pada umumnya susceptibilitas material ferromagnetik 6
10 kali material diamagnetik dan paramanetik. Ferromagnetism juga turun dengan turunnya temperatur dan hilang sama sekali pada suhu Curie. Mineral ferromagnetik tak terjadi di alam. Mineral ini dibedakan menjadi dua yaitu: 1. Antiferromagnetik
Material ini mempunyai susceptibilitas seperti material paramagnetik tetapi harganya naik dengan naiknya temperatur hingga temperatur tertentu, kemudian turun menurut hukum Curie-Weiss. Hal ini terjadi karena momen magnetik total sejajar dan anti sejajar sehingga sub-domain dalam material ini saling meniadakan sehingga susceptibilitasnya menjadi sangat kecil. Contohnya adalah hematite. 2. Ferrimagnetik
Material ini mempunyai susceptibilitas magnetik yang sangat besar dan tergantung pada suhu, domain-domain magnetik dalam material ini terbagi-bagi dalam keadaan daerah yang menyearah saling berlawanan tetapi momen magnetik totalnya tak nol jika medan luar nol. Praktis semua mineral magnetik adalah ferrimagnetik.
21
2.7 Metode Geomagnetik
Metode magnetik merupakan metoda pengolahan data potensial untuk memperoleh gambaran bawah permukaan bumi atau berdasarkan karakteristik magnetiknya. Metode ini didasarkan pada pengukuran intensitas medan magnet pada batuan yang timbul karena pengaruh dari medan magnet bumi saat batuan itu terbentuk. Penggunaan metoda magnetik di dalam prospek geofisika adalah berdasarkan atas adanya anomali medan magnet bumi akibat sifat kemagnetan batuan yang berbeda satu terhadap lainnya. Kerak bumi menghasilkan medan magnet jauh lebih kecil daripada medan utama magnet yang dihasilkan bumi secara keseluruhan. Teramatinya medan magnet pada bagian bumi tertentu, biasanya disebut anomali magnetik yang dipengaruhi suseptibilitas batuan tersebut dan remanen magnetiknya. Penelitian magnet adalah pengukuran intensitas dari medan magnetik bumi, sedangkan anomali yang didapat merupakan hasil dari distorsi medan magnetik yang diakibatkan oleh material magnetik dari kerak bumi. Intensitas dari anomali induksi sangat tergantung pada kerentanan batuan (suseptibilitas) magnetik dan magnetisasi medan magnit. Anomali magnet yang dihasilkan tergantung pada geometri dan sifat-sifat magnetik dari batuan dan arah dari intensitas medan magnetik bumi. Objek pengamatan dari metode ini adalah benda yang bersifat magnetik, dapat berupa gejala struktur bawah permukaan ataupun batuan tertentu. Metode ini dapat dipakai sebagai preliminary survey untuk menentukan bentuk geometri dari bentuk basement, intrusi dan patahan. Metode ini juga sangat baik digunakan dalam menentukan sebaran zona lemah yang
22
berkaitan dengan manifestasi panas bumi dan gas. Adanya zona lemah yang teridentifikasi dapat dijadikan bahan kajian untuk menentukan tingkat kerentanan suatu daerah terhadap timbulnya bencana geologi. Dalam hal ini dibutuhkan beberapa variabel yang mendukung, misalnya kondisi geologi berupa batuan penyusun, pola dan arah struktur yang terbentuk serta kondisi struktur bawah permukaan yang dapat memudahkan dalam memprediksi daerah-daerah rawan bencana. Selain itu, metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi , panas bumi, dan batuan mineral serta bisa diterapkan pada pencarian prospek benda-benda arkeologi.
2.8 Proton Magnetometer
Dalam survey geomagnetik, magnetometer yang paling umum digunakan adalah presesi proton magnetometer. Berbeda dengan fluxgate magnetometer, proton magnetometer presesi hanya mengukur amplitudo total (ukuran) medan magnet bumi. Skema proton magnetometer ditampilkan di bawah ini:
Gambar 2.6 Skema Proton Precession Magnetometer (sumber: Identifikasi Struktur Geologi Bawah Permukaan Lautdi Perairan Selat Malaka – Sumatera Utara berdasarkan Interpretasi Peta Kontur Anomali Magnet)
23
Prinsip kerja Proton Precission Magnetometer adalah dengan proton yang ada pada semua atom memintal atau berputar pada sumbu axis yang sejajar dengan medan magnet bumi. Normalnya, proton cenderung untuk sejajar dengan medan magnet bumi B bumi, ketika saklar ditutup, arus DC mengalir dari baterai ke lilitan, kemudian memproduksi kuat medan magnet dalam silinder tersebut. Atom hidrogen (proton) yang berputar diinduksi medan magnet (medan magnet akibat aliran arus pada kawat), maka proton dengan sendirinya akan menyesuakan dengan medan magnet yang baru B. Akhirnya atom hidrogen dalam sensor ini bergetar, sensor akan medeteksi adanya getaran dan osilasi tersebut. Kemudian counter pada alat ini akan menghitung banyaknya getaran dari atom hidrogennya.
Sehingga pada saat magnetometer dihidupkan, alat ini mampu menghitung nilai intensitas medan magnet total. Ketika arus berhenti maka proton kembali ke posisi semula.
2.9 Koreksi 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.
a. 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
24
waktu pengukuran data medan magnetik di setiap lokasi (stasiun pengukuran) yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekam pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi. Sebaliknya apabila variasi harian bernilai positif, maka koreksinya dilakukan dengan cara mengurangkan nila variasi arian yang terekam pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi, dapat dituliskan dalam persamaan
∆ = � ∆ �
(2.5)
b. Koreksi IGRF
Data hasil pengukuran medan magentik pada dasarnya adalah kontribusi dari tiga komponen dasar, yaitu medan magnetik utama bumi, medan magnetik luar dan medan anomali. Nilai medan magnetik utama tidak lain adalah IGRF. IGRF singkatan dari The International Geomagnetic Reference Field merupakan medan acuan geomagnetik internasional. Pada dasarnya nilai IGRF merupakan nilai kuat medan magnetik utama bumi ( H 0). Nilai IGRF termasuk nilai yang ikut terukur pada saat kita melakukan pengukuran medan magnetik di permukaan bumi, yang merupakan komponen paling besar dalam survei geomagnetik, sehingga perlu dilakukan koreksi untuk menghilangkannya. Koreksi nilai IGRF terhadap data medan magnnetik adalah anomali medan magnetik. 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 terget survei, namun nilai ini
25
bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi. Koreksi IGRF dapat dilakukan dengan cara mengurangkan nilai IGRF terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap titik pengukuran pada posisi geografis yang sesuai. Persamaan koreksinya (setelah dikoreksi harian) dapat dituliskan sebagai berikut :
∆ = � ∆ �
(2.6)
dimana T 0 = IGRF
2.10
Metode Interpretasi Geomagnetik
Terdapat beberapa metode dalam menginterpretasikan data anomali magnetik, yaitu sebagai berikut. a. Traditional Filtering Filtering adalah cara untuk memisahkan sinyal dari panjang gelombang
yang berbeda untuk diisolasi dan karenanya meningkatkan ciri-ciri anomali dengan panjang gelombang tertentu. Petunjuk praktis bahwa panjang gelombang anomali terbagi tiga atau empat yaitu kira-kira sama dengan kedalaman bagian tubuh yang menghasilkan anomali terpendam. Jadi, filtering ini dapat digunakan untuk memperjelas anomali yang dihasilkan oleh ciri-ciri dalam range kedalaman yang diberikan.
26
Gambar 2.7 Traditional filtering berdasarkan data sitnetik anomali magnetik (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Gambar
2.7
memperlihatkan
hasil
interpretasi
data
magnetik
menggunakan metode Traditional filtering yang memperlihatkan pola sumber anomali. Traditional filtering bisa saja berupa low pass ( Regional) atau high pass ( Residual). Jadi tehnik ini kadang ditujukan untuk sebagai pemisah antara
Regional-Residual ( Regional-Residual separation).
b. First vertical derivative Metode ini meningkatkan anomali dari benda dan cenderung mereduksi kerumitan anomaly dan memperjelas penggambaran struktur. Dalam contoh di bawah menggambarkan secara jelas daerah-daerah dengan resolusi data dalam grid magnetik yang berbeda.
27
Gambar 2.8 First Vertical Derivative dari data sintetik anomali magnet (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Hasil interpretasi metode first vertical derivative di atas memperlihatkan struktur yang lebih jelas dibandingkan dengan metode traditional filtering. Interpretasi dengan menggunakan metode ini memiliki beberapa kekurangan karena dapat menjadi noise yang akan menguatkan panjang gelombang gangguan pendek. Dengan demikian, struktur yang dihasilkan dari interpretasi ini tidak begitu akurat. Metode ini dapat diturunkan dari formula berikut:
= −
dimana
(2.7)
merupakan turunan dalam arah z.
c. Total Horizontal Derivative Metode ini juga dirancang untuk mencari adanya anomali dan ciri-ciri tertentu yang berhubungan dengan anomali tersebut dan memberikan hasil yang maksimal dalam memetakan penaikan yang mengindikasikan tepi sumber. Total horizontal derivative ini merupakan filter pelengkap dari filter lain misalnya filter first vertical derivative.
28
Gambar 2.9 Total Horizontal Derivative Dari Data Sintetik Anomali Magnetik (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Metode ini pada umumnya menghasilkan lokasi anomali yang lebih pasti dari pada First vertical derivative, tetapi untuk data magnetik harus digunakan dalam konjungsi dengan transformasi lainnya seperti reduksi ke kutub ( Reduction To Pole) atau Pseudo-gravity. Tehnik ini dapat diaplikasikan untuk memodelkan kajian gambar struktur pada kedalaman berbeda. Metode ini didefinisikan dengan persamaan
= +
dimana THDR adalah gradient bidang horizontal, dengan turunan anomali magnetik dalam arah x dan
(2.8)
merupakan
merupakan turunan anomali
magnetik dalam arah y.
d. Second Vertical Derivative Second vertical derivative ini juga bertujuan sebagai pemfilter dalam
pembuatan peta gravity dan magnetic, dalam hal ini menekankan pernyataan
29
dari karakter struktur daerah dan menghilangkan efek dari anomali besar atau pengaruh regional. Seperti dengan menampilkan derivative lain akan sangat membantu dalam tahap proses interpretasi.
Gambar 2.10 Second vertical derivative dari data sintetik anomali magnetik (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Hasil interpretasi dengan menggunakan metode ini memperlihatkan struktur yang lebih kompleks dan telah tereduksi oleh noise, namun agak sulit menentukan struktur yang sebenarnya akibat distribusi anomali yang hampir sama di seluruh daerah. Untuk mendefinisikan metode ini digunakan persamaan
2 =
2 dimana 2 merupakan turunan kedua anomali magnetik dalam arah z.
(2.9)
30
e. Analytic Signal Analytic signal, meskipun lebih sering terputus dari gradien horizontal
sederhana, tetapi memiliki hasil yang maksimal atas benda diskrit serta ujungnya. Transformasi ini sering berguna pada lintang magnetik rendah.
Gambar 2.11 Analytic Signal Dari Data Sintetik Anomaly Magnetik (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Struktur yang dihasilkan nampak lebih jelas. Perbedaan data dengan panjang gelombang tinggi dan rendah terlihat sehingga lebih mudah untuk dianalisis. Persamaan yang mendefinisikan metode ini yaitu sebagai berikut:
= + +
(2.10)
f. Tilt Angle Derivative Tilt Angle Derivative mirip dengan fase lokal, tetapi menggunakan nilai
absolut dari Horizontal Derivative pada penyebutnya.
= ℎ =
(2.11)
31
Karena sifat fungsi trigonometri arctan, semua amplitudo dibatasi untuk o
o
nilai antara + π /2 dan - π /2 (+ 90 dan -90 ) terlepas dari amplitudo komponen vertikal atau komponen horizontal. Tilt Angle Derivative sangat bervariasi o
o
tergantung pada inklinasi tapi untuk inklinasi dari 0 dan 90 , titik nolnya memotong dekat tepi struktur model. Total Horizontal derivative THDR dari Tilt Angle Derivative bergantung pada sudut inklinasi, sama halnya seperti Analytic Signal, tetapi lebih tajam, menghasilkan definisi maksimum dengan berpusat pada
tepi benda, sehingga memperoleh ciri-ciri sumber yang lebih jelas.
Gambar 2.12 Tilt Angle Derivative Dari Data Sintetik Anomaly Magnetik (sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)
Gambar di atas merupakan hasil interpretasi dari data sintetik magnetik dengan menggunakan metode TAD. Arah dan pola anomali magnetik terlihat dengan sangat jelas sehingga memudahkan dalam pengidentifikasian struktur yang ada di daerah survey. Dari beberapa interpretasi di atas, nampak bahwa metode Tilt Angle Derivative memperlihatkan tampilan hasil interpretasi yang paling baik. Deteksi
dari bentuk pemetaan dengan menggunakan metode Tilt Angle Derivative
32
meningkat dengan sangat tinggi. THDR dari
Tilt Angle Derivative ini
memposisikan model dengan baik dan juga sangat peka terhadap noise sehingga dapat menghasilkan bentuk sumber anomali yang jelas. Filter ini memberikan sebuah pendekatan alternatif untuk meningkatkan anomali magnetik dangkal sambil menjaga informasi struktur bawah permukaan. Metode ini sangat tepat untuk mengidentifikasi bagian-bagian dari struktur anomali yang tidak terpengaruh oleh gangguan/ noise.
