BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Secara terminologi, Geofisika berasal dari kata Geo yang berarti bumi dan kata fisika yang berarti kenampakan yang dapat terlihat. Jadi jika digabungkan kedua kata tersebut memiliki pengertian ilmu tentang kebumian berdasarkan kenampakan fisiknya yang berkaitan erat dengan kaidah dan prinsip fisika. Metode geofiska yang diaplikasi sangatlah beragam. Salah satu metode yang sering digunakan dalam ilmu Geofisika adalah metode geomagnet. Metode Geomagnet ini secara harfiah dapat diartikan dengan metode yang menggunakan prinsip-prinsip kemagnetan dari material-material yang ada dibumi. Metode ini memanfaat sifat-sifat dari material di bumi yang terdiri dari ferromagnetik, paramagnetik dan diamagnetik yang kemudian digunakan untuk dapat membedakan beragam jenis batuan yang ada di muka bumi secara umum. Metode geomagnet sering dimanfaatkan untuk mencari daerah dengan potensi mineral-mineral logam, diantarannya ada bijih besi.
I.2 Maksud dan Tujuan Laporan ini disusun agar praktikan dapat mengetahui suatu anomali yang berkaitan dengan pola persebaran dari bijih logam yang dapat dinterpretasikan berdasarkan data-data lapangan yang telah ada kemudian menghasilkan Peta Total Magnetic Intensity, Peta Reduksi Kutub, dan Peta Upward Continuation yang diolah dari aplikasi Geosoft.
1
BAB II DASAR TEORI II.1. Medan Magnet Bumi Medan magnetik bumi, disebut juga medan geomagnetik, adalah medan magnetik yang menjangkau dari bagian dalambumi hingga ke batas di mana medan magnet bertemu angin matahari. Besarnya medan magnet bumi bervariasi antara 25 hingga 65 mikrotesla (0.25 hingga 0.65 gauss). Kutub-kutub medan magnetik bumi diperkirakan miring sepuluh derajat terhadap aksis bumi, dan terus bergerak sepanjang waktu akibat pergerakan besi paduan cair di dalam inti luar bumi. Kutub magnet bumi bergerak begitu lambat sehingga kompas masih dapat berfungsi dengan baik sejak digunakan pertama kali (abad ke 11 masehi). Namun setiap beberapa ratus ribu tahun sekali, kutub magnetik bumi berbalik antara utara dan selatan. Pembalikan ini terekam di dalam pola bebatuan purbakala bumi yang mengandung unsur yang bersifat ferromagnetik. Pergerakanlempeng benua juga dipengaruhi oleh medan magnetik.
Gambar II.1 Gambar Medan Magnet Bumi
Medan magnet bumi berasal dari reaksi antara inti dalam bumi, inti dalam itu sendiri merupakan logam padat dan inti luar berupa materi cair yang sebagian besarnya adalah logam. Kedua inti ini masing - masing berputar berlawanan arah. Inti dalam berotasi dan inti luar ber-revolusi mengelilingi inti dalam dengan arah 2
yang berlawanan. Sumbu putar keduanya adalah garis utara magnet, pusat bumi, dan selatan magnet. Gesekan antar logam (kedua inti tersebut) ini yang menghasilkan medan magnet bumi. Sumber medan magnet bumi ini terdiri dari tiga macam unsur medan magnet yang ada di bumi, yaitu : 1. Medan Magnet Utama Medan magnet utama bersumber dari dalam bumi dan medan magnet ini berubah terhadap waktu. Dalam teori magnetohidrodinamik yang dikemukakan oleh W.M. Elasasser dan E.C. Bullard, dinyatakan bahwa di dalam inti bumi terdapat aliran fluida yang terionisasi sehingga menimbulkan aksi dinamo oleh dirinya
sendiri
(Self-exiting
dynamo
action)
yang
dapat
menimbulkan medan magnet utama bumi (Untung, 2001). 2. Medan Luar Medan luar bersumber dari luar bumi dan merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Sumbangan medan luar ini terhadap medan magnet bumi hanya sebesar kira kira 1% dari medan total. Matahari memancarkan arus tetap yang terdiri dari atom hydrogen terionisasi (proton) dan elektron yang menjalar melalui tata surya dengan kecepatan supersonik. Angin matahari yang muncul seperti ini berinteraksi secara kuat dengan medan magnet bumi yang menyebabkan terjadinya badai magnetik sehingga nilai medan magnet bumi mengalam perubahan. 3. 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. II.2. Komponen Medan Magnet Bumi
3
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 (Bh), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal.
Medan magnetik total (B), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.
Gambar II.2 Komponen Medan Magnet Bumi
II.3. Sifat-sifat Kemagnetan Bumi Batuan yang merupakan material pembentuk kerak bumi memiliki sifatsifat yang dapat diperikan dan digunakan untuk membedakan antara satu dengan yang lainnya. Salah satu sifat batuan yang biasanya diperikan adalah sifat kemagnetan batuan. Sifat magnet pada batuan dipengaruhi oleh kandungan mineral pada batuan tersebut. Sifat magnetik pada mineral ini dikaji secara mendalam dalam bidang paleomagnetisme atau kemagnetan purba. Stabil tidaknya magnetisasi pada suatu
4
batuan sangat tergantung pada jenis mineral dan ukurannya. Sifat magnetik pada batuan ini juga berperan dalam metode geomagnetik untuk eksplorasi. Namun istilah mineral magnetik biasanya digunakan bagi mineral yang tergolong feromagnetik dalam batuan dan tanah (soils), keluarga besi - titanium oksida, sulfida-besi, dan hidroksida besi (Bijaksana, 2002). Contoh mineral-mineral magnetik tersebut di antaranya adalah : 1. Dari keluarga besi - titanium oksida antara lain magnetite (Fe3O4 ) atau karat (aFe2O3) dan maghemite (gFe2O3). 2. Dari
keluarga
sulfide
-
besi
antara
lain pyrite (FeS2)
dan pyrrhotite (Fe7S8), 3. Golongan hidroksida besi antara lain goethite (aFeOOH). Setiap jenis batuan memiliki sifat dan karakteristik tertentu dalam medan magnet yang dimanifestasikan dalam parameter susceptibilitas magnetik batuan atau mineralnya. Susceptibilitas magnet batuan merupakan tingkat kemagnetan suatu benda untuk termagnetisasi, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral magnetit di dalam batuan, akan semakin besar harga susceptibilitasnya. Metode ini sangat cocok untuk pendugaan struktur geologi bawah permukaan dengan tidak mengabaikan faktor kontrol adanya kenampakan geologi di permukaan dan kegiatan gunungapi. Dengan adanya perbedaan dan sifat khusus dari tiap batuan dan mineral inilah yang melandasi digunakannya metode magnetik untuk kegiatan eksplorasi maupun kepentingan geodinamika. Susceptibilitas suatu magnet batuan berpengaruh terhadap besarnya intensitas magnetik batuan tersebut sehingga dari perbedaan intensitas magnetik tersebut, batuan dibagi tiga kelompok jenis material dan batuan peyusun litologi bumi, yaitu: 1. Diamagnetik Memiliki nilai susceptibilitas negatif dan kecil artinya Orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah dengan magnet luar, sehinggga medan totalnya selalu berkurang. Sebagai contoh
5
adalah grafit, marbele, kuarsa, marmer, garam dan anhidrit atau gypsum. 2. Paramagnetik Memiliki arah sama dengan medan luarnya sehingga harga susceptibilitas magnetiknya bernilai positif namun kecil. Sifat – sifat paramagnet akan timbul bila atom atau molekul suatu bahan memiliki momen magnet pada waktu tidak terdapat medan luar dan interaksi antara atom adalah lemah. Pada umumnya momen magnet menyebar acak, tetapi bila diberi medan magnet luar momen tersebut akan mengarah sesuai dengan arah medan luar tersebut. Sebab - sebab sifat paramagnet ialah karena tidak seimbangnya putaran momen magnet elektron. Contoh mineral yang termasuk pada jenis ini adalah olivine dan biotit. 3. Ferromagnetik Memiliki harga susceptibilitas magnetik positif dan besar. Sifat kemagnetan substansi ini dipengaruhi oleh keadaan suhu, yaitu pada suhu diatas suhu curie sifat kemagnetannya hilang. Atom - atom dalam bahan - bahan ferromagnet memiliki momen magnet dan interaksi antara atom - atom tetangganya begitu kuat sehingga momen semua atom dalam suatu daerah mengarah sesuai dengan medan magnet luar yang diimbaskan, bahkan dengan tidak adanya magnet dari luar. Contoh mineral yang termasuk jenis ini adalah besi dan nikel. II.4. Akuisisi Metode Geomagnet Alat yang digunakan dalam survey metode magnetik adalah Proton Precission Magnetometer Geometrics model G-856. PPM merupakan alat yang portable dengan sistem pengoperasian yang cukup mudah dan sederhana. Dalam penelitian PPM yang digunakan berjumlah dua buah, satu sebagai rover dan satunya sebagai base station. PPM dapat digunakan untuk mengukur medan magnet gradien maupun medan magnet total. Pengukuran medan magnet gradien dengan menggunakan dua buah sensor dan medan magnet total dengan menggunakan satu buah sensor. Beberapa peralatan bantu lainnya adalah:
6
1 1. Theodolit, untuk menentukan arah lintasan titik-titik pengukuran di lapangan. 2 2. Kompas geologi, untuk menentukan arah utara sensor PPM dan membantu menentukan posisi supaya urut. 3 3. GPS, untuk menentukan posisi lintang dan bujur serta ketinggian lokasi penelitian. 4 4. Meteran, untuk mengukur jarak grid. 5 5. Jam, untuk mengetahui waktu pengambilan data di lapangan. 6 6. Catatan lapangan, untuk mencatat hari, tanggal, jam, kondisi cuaca dan lingkungan saat pengambilan data. Pengumpulan data bergantung pada target dan kondisi lapangan. Pengukuran dengan target lokal biasanya dilakukan untuk daerah survei yang tidak terlalu luas, dengan spasi 50 – 500 meter, sedang untuk target regional mencakup daerah yang lebih luas dengan spasi 1 – 5 km. Pengukuran di daerah gunungapi, di puncak dan tubuh gunung dilakukan dengan spasi 0,5 km atau sekitar 25 – 30 menit perjalanan (kaki), sedangkan pada kaki gunung dan sekitarnya spasinya 1 – 2 km. Untuk target dengan daerah yang sempit dan topografi yang relatif datar dapat dilakukan dengan spasi 50 – 100 m bergantung kepada hasil pengukuran yang diinginkan. Pengumpulan data dilakukan pada titik yang telah diplotkan grid-nya. Variasi harian dapat diukur dengan menggunakan Base station PPM. Pada prinsipnya, survei metode magnetik harus menggunakan 2 buah PPM yang berfungsi sebagai base dan rover. Base station untuk mengukur variasi harian yang akan dikoreksikan terhadap data yang terbaca di rover. Bila menggunakan 2 buah PPM, maka satu PPM dengan dipasang di tempat yang sama selama pengukuran yang berlaku sebagai base statiton dan dioperasikan secara otomatis merekam data medan magnet dengan selang waktu selama dua menit. Tujuan dari pemasangan basestation ini adalah untuk mendapatkan data variasi harian. Namun demikian, karena keterbatasan alat dan alasan nilai variasi harian yang cukup kecil, seringkali survei metode magnetik dilakukan hanya dengan 1 PPM, yang diperlakukan sebagai rover. Untuk mendapatkan koreksi
7
variasi harian, maka pengambilan data dilakukan secara looping, dan nilai variasi harian seakan-akan seperti drift pada survei metode gravitasi. Proton Precession Magnetometer (PPM) adalah suatu sensor untuk mengukur induksi medan magnet total. Sensor ini berisi zat cair yang kaya akan proton, misalnya methanol atau kerosene. Di dalam sensor ini terdapat koil atau kumparan yang melingkupi zat cair yang kaya akan proton tersebut. Koil ini dihubungkan dengan sumber arus DC dan sirkuit penghitung frekuensi. Jika arus listrik dilewatkan melalui koil tersebut, maka akan timbul medan magnet dan mempolarisasikan proton pada arah koil. Pada saat arus diputus, koil akan dihubungkan dengan sirkuit penghitung frekuensi, sementara proton akan berpresisi pada arah medan magnet bumi. Gerakan momen magnetik proton akan menghasilkan medan magnet siklik yang menginduksi arus ac pada kumparan selama 2 – 3 detik sebelum proton berhenti berpresisi. Selama 2 – 3 detik ini, sirkuit penghitung frekuensi akan mengukur frekuensi presisi proton. Nilai frekuensi presisi proton ini dikonversi ke unit intensitas medan magnet dan ditransmisikan ke data logger yang dapat dibaca langsung. Prisip kerja Proton Preccesion Magnetometer (PPM)
.
Gambar II.4. Gerakan Presisi dari Sebuah Proton (Robinson & Coruh, 1988)
II.5. Filter Pengolahan Data Magnetik 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
8
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. 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. II.6. Software Geosoft Software geosoft adalah salah satu software yang dipelajari dan biasa digunakan dalam bidang keilmuan Geofisika untuk menentukan berbagai anomaly yang ada, baik lokal maupun regional dan tujuan dari penggunaan software geosoft adalah megetahui kondisi geologi di area telitian dengan menggunakan software, mengetahui permodelan di area telitian, mengetahui jenis batuan yang berada di salah satu area.
9
BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1 Diagram Alir Pengolahan Data
MULAI
DATA
Peta TMI, RTP, UP
Pengolahan data melalui Microsoft Excel
Selesai Pengolahan data melalui aplikasi Oasis
Interpretasi
Kesimpulan
Gambar III.1 Diagram alir pengolahan data dengan aplikasi Geosoft
III.2 Pembahasan Diagram Alir Pengolahan Data Pada diagram alir pengolahan data pada gambar III.1, dijelaskan berdasarkan urut-urutan yang sesusai dalam mendapatkan suatu hasil dari apa yang dikerjakan. Tahap pertama yang dilakukan adalah memulai pekerjaan tersebut dengan mencari data. Dalam hal ini, data disini adalah data sekunder yaitu data yang telah
10
diberikan dari Laboratorium Geofisika untuk kemudian diolah. Kemudian, dari data yang telah didapatkan tersebut, kemudian dioalah kembali melaui aplikasi Microsoft Excel agar analisa data cepat dilakukan. Setelah data tersebut selesai diolah menggunakan Microsoft Excel, kemudian data tersebut diakusisi ke aplikasi Oasis untuk dapat diolah kembali untuk mendapatkan Peta Total Magnetic Intensity, Peta Reduksi Kutub, dan Peta Upward Continuation. Dari peta-peta yang telah berhasil dibuat, kemudia praktikan melakukan interpretasi, dalam ini adalah mencari anomali dari pola persebaran bijih besi. Setelah dinterpretasi, maka praktikan akan membuat kesimpulan dari data-data yang telah diolah. Kemudian setelah semua langkah telah selesai dilakukan, kemudian laporan tersebut dicetak secara hardcopy.
11
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Peta Total Magnetic Intensity
Gambar IV.1 Peta Total Magnetic Intensity
Berdasarkan Gambar IV.1 yaitu Peta TMI (Total Magnetic Intensity) yang telah dihasilkan, terlihat bahwa terdapat berbagai nilai intensitas magnetik yang berbeda-beda pada setiap daerah tersebut. Hal tersebut menunjukan bahwa didaerah tersebut terdapat batuan dengan kandungan bijih logam yang berbedabeda. Daerah dengan nilai intesitas magnet yang tinggi menunjukan bahwa didaerah tersebut di interpretasik banyak mengandung bijih logam, sedangkan daerah yang intensitas magnet yang rendah, tidak menunjukan kandungan bijih logam dalam jumlah yang besar.
12
Daerah dengan nilai intensitas magnet yang tinggi ditunjukan oleh parameter berwarna merah muda, yang sedang ditunjukan oleh parameter berwarna kuning, dan yang paling kecil ditunjukan oleh parameter berwarna biru. Nilai intensitas magnet tertinggi pada daerah tersebut adalah 540 nT, yang sedang adalah 215 nT,dan yang paling kecil adalah 22 Nt. Daerah dengan potensi bijih besi pada daerah tersebut terdapat pada kordinat X: 464000-464200 , Y : 914300-914400. IV.2 Peta Reduksi Ke Kutub
Gambar IV.2 Peta RTP (Reduce To Pole)
Berdasarkan Gambar IV.2 yaitu Peta RTP (Reduce To Pole) yang telah dihasilkan, terlihat bahwa daerah tersebut semakin menunjukan anomali terhadap pola persebaran bijih besi. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa nilai intensitas magnet yang tinggi disinyalir menunjukan kebedaran dari bijih besi tersebut. Terlihat pada gambar diatas bahwa pola persebaran bijih besi tersebut berada di bagian selatan daerah tersebut, dengan nilai intensitas magnet sebesar diatas 650 nT, yang sedang 220 nT dan yang terkecil adalah 20 nT. 13
Daerah dengan potensi bijih besi pada daerah tersebut terdapat pada kordinat X: 464300-464450 , Y : 914200-914400. IV.3 Peta Upward Continuation
Gambar IV.3 Peta Upward Continuation
Berdasarkan Gambar IV.3 yaitu peta Upward Continuation yang telah dihasilkan, dapat dilakukan interpretasikan secara regional terhadap pola persebaran bijih besi, agar hasil yang didapat semakin tepat dan akurat sesuai dengan kondisi lapangan yang sebenarnya. Agar memberikan hasil analisa yang akurat, peta tersebut dilakukan pengangkatan dimulai dari Upward 20, 40, 60, hingga 80. Dari pengangkatan yang dilakukan ini, dapat pola persebaran anomali dari bijih besi tersebut dapat di optimalkan ke daerah dengan ruang lingkup yang lebih kecil agar eksplorasi yang
14
dilakukan berjalan dengan benar dan tepat yang kemudian menghasilakan suatu daerah dengan potensi bijih besi yang tinggi. Dan terlihat pada Peta Upward 80, pola persebaran bijih besi terdapat pada bagian selatan daerah tersebut dengan kordinat X : 464000-464300 Y : 914200914400, dengan nilai intensitas magnet tertinggi adalah 455 nT. Sehingga eksplorasi daerah potensi bijih besi dapat difokuskan pada daerah dengan kordinat tersebut.
15
BAB V PENUTUP V.1. Kesimpulan
Peta TMI (Total Magnetic Intensity) menunjukkan bahwa intensitas magnet tertinggi adalah 540 nT, yang sedang adalah 215 nT,dan yang paling kecil adalah 22 Nt. Pola persebaran daerah potensi bijih besi terletak pada kordinat X: 464300-464450 , Y : 914200-914400.
Peta RTP (Reduce to Pole) yang menunjukan bahwa nilai intensitas magnet sebesar diatas 650 nT, yang sedang 220 nT dan yang terkecil adalah 20 nT. Daerah dengan potensi bijih besi pada daerah tersebut terdapat pada kordinat X: 464300464450 , Y : 914200-914400. Peta Upward Continuation, menunjukan bahwa pola persebaran bijih besi terdapat pada bagian selatan daerah tersebut dengan kordinat X : 464000-464300 Y : 914200-914400, dengan nilai intensitas magnet tertinggi adalah 455 nT. V.2. Saran Mencari daerah dengan potensi bijih besi haruslah didasarkan terlebih dahulu dengan data-data lapangan berdasarkan aspek geologi pada dearah tersebut. Hal tersebut agar penelitian mendapatkan hasil yang tepat dan akurat dengan membandingkan aspek geofisika dengan aspek geologinya.
16
LAMPIRAN
TABEL PENGOLAHAN DATA x 46380 0 46382 0 46384 0 46386 0 46388 0 46390 0 46392 0 46394 0 46396 0 46398 0 46400 0 46402 0 46404 0 46406 0 46408 0 46410 0 46412 0 46414 0 46416 0 46418 0 46420 0 46422
y 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416
ΔH 211,81 59 199,11 56 222,87 58 234,36 18 227,50 01 185,98 99 189,33 54 155,46 44 205,90 37 188,21 40 96,995 5 293,49 94 422,19 48 461,58 39 373,98 92 497,64 90 319,77 61 327,40 56 402,84 31 431,81 53 408,66 57 466,50
17
0 46424 0 46426 0 46428 0 46430 0 46432 0 46434 0 46436 0 46438 0 46440 0 46442 0 46444 0 46446 0 46448 0 46450 0 46452 0 46454 0 46456 0 46458 0 46460 0 46462 0 46464 0 46466 0 46468 0 46470 0 46472 0
00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00 91416 00
16 519,16 45 466,98 46 568,08 04 486,41 50 515,45 46 580,18 30 574,20 82 447,74 28 537,06 83 303,82 91 329,96 18 317,28 82 315,91 27 315,02 84 199,67 45 216,01 31 299,87 68 272,10 78 273,85 20 248,98 46 244,73 37 251,86 47 207,79 90 227,54 05 268,48 30
18
46474 0 46476 0 46478 0 46480 0
91416 00 91416 00 91416 00 91416 00
267,41 34 286,53 46 305,56 41 244,70 69
19
