LAPORAN PRAKTIKUM METODE MAGNETIK BUMI
HUSNI TAUFIQ MUSLIM (1127030036) FISIKA VI-A UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG Email :
[email protected]
Abstrak:
Telah dilakukan eksperimen metode magnetik bumi dengan menggunakan alat Proton Precision Magnetometer , GPS, dan software surfer 12 . Tujuan dari penelitian ini adalah
memahami prinsip kerja alat Proton Precision Magnetometer , dapat mengoperasikan alat Proton Precision Magnetometer , menentukan anomali magnetik yang telah dikoreksi,
membuat peta anomali magnetik, dan dapat melakukan interpretasi secara kualitatif dari peta intensitas medan magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual). Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi (suseptibilitas). Kata Kunci : Proton Precision Magnetometer, Magnetometer, GPS, Surfer 12, dan peta anomali I.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Geofisika merupakan ilmu yang mempelajari dan menelaah mengenai struktur bawah permukaan untuk mengetahui kandungan mineral di dalam bumi dengan menggunakan pengukuran, hukum, metode dan analisis fisika serta pemodelan matematika untuk mengeksplorasi dan menganalisis struktur dinamik bumi dengan tujuan mencari mineral-mineral yang berguna bagi kehidupan manusia (Anonim, 2007). Metode geomagnet (magnetik) dilakukan berdasarkan pengukuran anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetic , paramagnetic dan dan diamagnetic . Alat yang digunakan untuk mengukur anomali geomagnet yaitu magnetometer. Metode geomagnet ini
sensitif terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic dan struktur geologi (Yopanz, 2007). II. TEORI DASAR 2.1 Magnetisasi Bumi dan Sifat Magnetik Batuan
Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak di dalam inti bumi, namun tidak berimpit dengan pusat bumi. Medan magnet ini dinyatakan sebagai besar dan arah. Arahnya dinyatakan sebagai deklinasi (penyimpangan terhadap arah utara-selatan geografis) dan iklinasi (penyimpangan terhadap arah horizontal). Sedangkan kuat medan magnet sebagian besar dari dalam bumi sendiri (94%) atau internal field , sedangkan sisanya (6%) ditimbulkan oleh arus listrik di permukaan dan pada atmosfir atau external field. Kemagnetan bumi dapat berasal dari internal (dalam) bumi, kerak bumi ataupun dari angkasa luar. Setiap jenis batuan mempunyai sifat dan karakteristik tertentu dalam medan magnet. Adanya perbedaan serta sifat yang khusus dari tiap jenis batuan serta mineral memudahkan dalam pencarian bahan-bahan tersebut. Adapun klasifikasi batuan atau mineral berdasarkan sifat magnetik yang ditunjukan oleh kerentanan magnetiknya sebagai berikut: 1. Diamagnetik Mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dengan nilai yang sangat kecil artinya bahwa orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah dengan medan magnet luar. Contoh materialnya: grafit, gypsum, marmer, kwartz, garam, dll. 2. Paramagnetik Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang kecil. Contoh materialnya: Kapur. 3. Ferromagnetik Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang besar yaitu sekitar 106 kali dari diamagnetic dan atau paramagnetic. Sifat kemagnetan substansi ini dipengaruhi oleh temperature, yaitu pada suhu diatas suhu Currie, sifat kemagnetannya hilang. Contoh materialnya: pyrit, magnetit, hematit, dll.
2.2 Metode Magnetik Bumi
Metode geomagnet (magnetik) dilakukan berdasarkan pengukuran anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetic , paramagnetic dan diamagnetic . Alat yang digunakan untuk mengukur anomali geomagnet yaitu magnetometer. Metode geomagnet ini sensitif terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic dan struktur geologi (Yopanz, 2007). 2.3 Konsep Teori Magnetik
Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi (suseptibilitas). Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Metode magnetik memiliki latar belakang fisika berdasarkan kepada teori potensial, Sehingga sering disebut sebagai metoda potensial. Dalam metode magnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi. Data pengamatan magnetik lebih menunjukan sifat residual yang kompleks. Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh lebih besar. Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui darat, laut dan udara. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta bisa diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi. 2.4 Aplikasi Metode Geomagnetik
Panas bumi adalah sebuah sumber energi panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak bumi. Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan. (Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panasbumi) (Anonim,
2007b). Sistem panasbumi merupakan energi yang tersimpan dalam bentuk air panas atau uap panas pada kondisi geologi tertentu pada kedalaman beberapa kilometer di dalam kerak bumi. Sistem panas bumi meliputi panas dan fluida yang memindahkan panas mengarah ke permukaan. Adanya konsentrasi energi panas pada sistem panas bumi umumnya dicirikan oleh adanya anomali panas yang dapat terekam di permukaan, yang ditandai dengan gradien temperatur yang tinggi. Sistem panas bumi mencakup sistem hydrothermal yang merupakan sistem tata-air, proses pemanasan dan kondisi sistem dimana air yang terpanasi terkumpul. Sehingga sistem panasbumi mempunyai persyaratan seperti harus tersedia air, batuan pemanas, batuan sarang dan batuan penutup. Air disini umumnya berasal dari air hujan atau air meteorik. Batuan pemanas akan berfungsi sebagai sumber pemanasan air, yang dapat berwujud tubuh terobosan granit maupun bentuk-bentuk batolit lainnya. Panas yang ditimbulkan oleh pergerakan sesar aktif kadangkadang berfungsi pula sebagai sumber panas, seperti sumber-sumber mata air panas di sepanjang jalur sesar aktif. Batuan sarang berfungsi sebagai penampung air yang telah terpanasi atau uap yang telah terbentuk. Nilai kesarangan batuan cadangan ini ikut menentukan jumlah cadangan air panas atau uap. Batuan penutup lebih berfungsi sebagai penutup kumpulan air panas atau uap sehingga tidak merembes ke luar. Syarat dari batuan penutup ini adalah sifatnya yang tidak mudah ditembus atau dilalui cairan atau uap. Umumnya sumber panasbumi terdapat di daerah jalur gunungapi, maka sebagai sumber panas adalah magma atau batuan yang telah mengalami radiasi panas dari magma. Sedang batuan penutup dan batuan cadangan biasanya dibentuk oleh batuan hasil letusan gunungapi seperti lava dan piroklastik. Meskipun di beberapa daerah panasbumi, tufa atau labu halus yang terlempungkan atau lapisan airtanah dapat berfungsi sebagai batuan penutup sistem panas bumi (Azwar, M., dkk, 1988). Metode magnetik (geomagnet) dilakukan berdasarkan pengukuran anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi
mineral ferromagnetic , paramagnetic dan diamagnetic . Umumnya tubuh intrusi dan urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic (Fe2O4, Fe2O3 ) yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya. Metode geomagnet ini sangat sensitif terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydro-thermal yang kaya akan mineral ferromagnetic dan struktur geologi. Metode geomagnet ini digunakan pada studi geothermal karena mineralmineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie. Oleh karena itu digunakan untuk mempelajari daerah yang diduga mempunyai potensi geothermal. Metode eksplorasi geomagnet banyak digunakan karena data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metode gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomali berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomali magnetik yang ingin diselidiki. 2.5 Proton Precisssion Magnetometer , GPS dan Surfer 12 Proton Precision Magnetometer merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur medan magnet bumi berdasarkan frekuensi presisi yang terjadi, dengan sensor berbentuk silinder yang didalamnya terisi cairan yang kaya akan proton. Proton ini mempunyai muatan listrik yang berputar pada sumbunya (spin), sehingga menimbulkan suatu momen magnet lema yang setiap saat selalu dipengaruhi dan diarahkan oleh medan magnet bumi dilokasi tempat pengukuran. Magnetometer adalah instrumen geofisika yang digunakan untuk mengukur kekuatan medan magnet Bumi, pengukuran medan magnet Bumi ini bertujuan untuk mengetahui lokasi deposit mineral, situs arkeologi, material di bawah tanah, atau objek dibawah permukaan laut seperti kapal selam atau kapal karam dan lain sebagainya. GPS merupakan alat untuk menentukan posisi. Surfer 12 merupakan software untuk membuat peta anomali magnetik,
dan melakukan interpretasi secara kualitatif dari peta intensitas medan magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual).
III.METODE PERCOBAAN A. Tujuan
1. Memahami prinsip kerja alat magnetometer proton 2. Dapat mengoperasikan alat magnetometer proton 3. Menentukan anomali magnetik yang telah dikoreksi 4. Membuat peta anomali magnetik 5. Dapat melakukan interpretasi secara kualitatif dari peta intensitas medan magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual). B. Waktu dan Tempat
Praktikum Geofisika dengan Metode Magnetik Bumi dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 12 Mei 2015 pukul 09.00-12.00. Praktikum ini dilakukan di Universitas Islam Negeri SGD Bandung. C. Alat dan Bahan
1. Magnetometer Proton ( Proton Precession Magnetometer - PPM), sebagai alat untuk mengukur nilai medan magnetik suatu titik. 2. Buku catatan, untuk mencatat data dan PC/Laptop dengan software . 3. Kompas, untuk menyesuaikan arah utara alat dan arah utara bumi. 4. Jam, untuk mengetahui waktu pengukuran. 5. Data pengukuran magnet, sebagai data yang akan diolah untuk mencari anomali magnetik. 6. Kertas mmBlock, untuk memplotkan data. 7. Kalkulator, sebagai alat bantu perhitungan. 8. Peta intensitas magnetik total, sebagai peta acuan untuk di interpretasi. D. Prosedur Percobaan Lintasan Lokasi Eksperimen
Uji konektivitas alat dengan tanah
Pengambilan data
Data magnetik
Data koordinat dengan GPS
IV. DATA, HASIL DAN ANALISIS
Diawali dengan pembuatan data base dan data field yang terpisah. Data base merupakan setting -an alat setiap 5 menit, sedangkan data feld adalah data yang diukur setiap titik dengan jarak waktu yang tidak sama antar titik. Maka, terlebih dahulu dicocokkan antara data base dengan data field . Data base dan data field belum tentu sama waktunya, sehingga perlu disesuaikan dengan waktu di data base yang berdekatan. Data di field merupakan rata-rata dari waktu pengukuran dan rata-rata pembacaan alat karena kita melalukan tiga kali pengamatan untuk satu titik agar lebih akurat. Jadi penyesuaian disini adalah menyesuaikan waktu di field dan waktu di base yang berdekatan. Karena base disetting tiap lima menit sedangkan di field waktunya tidak menentu, maka akan ada data dari base yang tidak dipakai, yaitu data waktu yang tidak ada di field . Kemudian interpolasi, misalkan pada titik ST-01, waktu rata-rata adalah 10:06:00 sedangkan data waktu yang kita punya di data base hanya 10:06 dan 10:08. Waktu 10:00 berada pada rentang tersebut, sehingga kita mencari nilai pembacaan pada 10:07 dengan menggunakan nilai pembacaan 10:06 dan nilai pembacaan 10:08. Hasil interpolasi ini nantinya yang akan digunakan dalam beberapa koreksi. Untuk mencari koreksi harian untuk alat yang di base, dicari terlebih dulu ratarata pembacaan base, semua data di base termasuk yang tidak digunakan dalam interpolasi. Maka koreksi harian untuk alat di base merupakan nilai interpolasi dikurangi dengan rata-rata pembacaan alat base. Selanjutnya adalah koreksi alat yang diletakkan di titik base. Pada kolom pembacaan field rata-rata (tabel I), dikurangkan nilai akhir dengan nilai awal, maka akan didapatkan koreksi alat pada base. Selanjutnya koreksi diurnal (harian) field merupakan kolom rata-rata pembacaan field ditambah dengan kolom koreksi diurnal base. Tahap selanjutnya mencari koreksi alat yang digunakan saat field. Rumusannya adalah kolom koreksi diurnal alat field dikurangkan dengan koreksi alat base (alat yang digunakan di base). Setelah melakukan koreksi diurnal dan koreksi alat untuk alat base dan alat field, maka selanjutnya adalah koreksi untuk IGRF. Nilai IGRF yang dimasukkan adalah nilai IGRF untuk tahun 2014 karena medan magnet bumi berubah tiap tahunnya. Maka nilai anomali magnet hasil
reduksi adalah nilai koreksi alat field dikurangi nilai IGRF. Nilai anomali magnet merupakan nilai yang sebenarnya ketika semua faktor tambahan sudah direduksi. y = 7E-06x4 - 0.0012x3 + 0.0525x2 0.0181x + 44994 R² = 0.9746
Tvh Base 45030 45020 45010 45000 T 44990 44980 44970 44960 44950
Tvh Poly. (Tvh) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 7 0 3 6 9 2 5 8 1 4 7 0 3 6 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9
Menit Ke
Grafik 3.1 Kurva Base Station
Gambar 3.2 Peta Kontur Data Anomali Magnetik Lapangan
Pada percobaan ini, digunakan software yang bernama surfer. Surfer adalah s alah satu perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan peta kontur dan pemodelan tiga dimensi yang berdasarkan pada grid. Perangkat lunak ini melakukan ploting data tabular x, y dan z tak beraturan menjadi lembar titik-titik grid yang beraturan. Pada bagian tengah peta contour diatas terlihat nilai anomali yang didapat cukup tinggi yaitu (-200 sampai 300 nT). Ada juga sebagian kecil daerah yang memiliki anomali magnetik dibawah nol (anomali negatif), karena magnet bersifat dwi-kutub.
V.
KESIMPULAN Proton Procession Magnetometer merupakan alat untuk mencari nilai suatu
medan magnetik di suatu titik. Pengukuran disuatu titik tidak stabil atau selalu berubah-ubah dikarenakan pengaruh waktu. Saat pengukuran terdapat intensitas sinyal untuk kepercayaan terhadap nilai magnetik yang terbaca. Dengan proton yang ada pada semua atom memintal atau berputar pada sumbu axis yang sejajar dengan medan magnet Bumi. Saat pengukuran diambil data Pada peta kontur yang didapatkan, hasil nilai anomali yang cukup tinggi yaitu (-200 sampai 300 nT) berada pada bagian tengah peta.
Daftar Pustaka
- Anonim, 2007a, “Geofisika”, [akses online tanggal 31 Mei 2015], http://id.wikipedia.org/wiki/Geofisika,
-
Blakely, R.J., 1996, Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications, Cambride University Press, New York.
-
Fatahillah Agung. Bab 2 Geomagnetik.
-
Grant, F.S., dan West, G.F. 1965, Interpretation Theory in Applied Geophysics, McGraw-Hill
-
Indratmoko, Putut. Interpretasi Bawah Permukaan Daerah Manifestasi Panas Bumi Parang Tritis Kabupaten Bantul DIY Dengan Metode Magnetik. Semarang : Universitas Diponegoro.
-
Santoso, Djoko. 2002. Pengantar Teknik Geofisika. Bandung : Penerbit ITB
-
Sartono. 1998. Geofisika Eksplorasi. Jakarta : Dewan Riset Na sional
-
Stakgold, I., 1998, Green’s Functions and Baoundary Value Problems 2nd,
John Wiley and Sons inc, New York.
- Telford, W.M., dan Sheriff, R.E., 1998, Applied Geophysics, Cambridge University Press, New York.
- Y opanz, 2007, “Metode -Metode Geofisika”, [akses online tanggal 31 Mei 2015], http://yopanz.blogspot.com/
Lampiran Plot (x, y dan dT) untuk Pembuatan Map Contour dari pengolahan data base dan field. x
y
dT
349408
9166242 814.5059
349783
9166691
0
349408
9166215
-431.634
349368
9166638 123.3593
349406
9166190
-267.784
349393
9166632 116.8559
349419
9166163
-230.407
349424
9166634
95.2426
349404
9166142
-183.924
349450
9166644
18.6826
349379
9166139
-313.301
349479
9166654
-1133.23
349400
9166123
-141.921
349497
9166664
-542.844
349401
9166096
-192.171
349521
9166676
-644.464
349416
9166075
-86.9641
349551
9166676
-157.917
349437
9166060 20.67926
349580
9166664 12.25926
349439
9166035 171.2826
349609
9166655 89.56593
349433
9166010
349616
9166635 108.5693
349432
9165932 130.6859
349611
9166608 135.9526
349424
9165906 138.6126
349605
9166587 166.0059
349411
9165883
349581
9166575 172.9326
349424
9165857 86.26593
349560
9166558 185.7593
349452
9165850 127.8293
349554
9166535 189.2593
349478
9165842 197.4926
349529
9166519 207.3959
349479
9165816 161.9393
349513
9166497 212.3993
349471
9165791 176.8326
349496
9166480 214.0693
349473
9165763 169.7459
349472
9166464 211.0159
349475
9165739
349443
9166448 216.7126
349469
9165714 113.0659
349429
9166422 255.7326
349474
9165689 157.1626
349409
9166401 223.6659
349473
9165664 194.9193
349383
9166389 252.2526
349449
9165658 107.0726
349360
9166376 279.2626
349437
9165635 198.2359
349333
9166372 300.2526
349346
9165551 240.6093
349348
9166350 324.2093
349321
9165559 210.8659
349365
9166338 369.7459
349295
9165557 173.4193
349367
9166308 508.3193
349269
9165552 178.8759
349372
9166282 646.7226
349250
9165547 164.0459
349392
9166262 594.0726
-131.457
79.7426
90.5326
