metode geomagnetik

advertisement
PEMANFAATAN SIFAT MAGNETIK SETIAP MATERIAL
By ABDUL WAHID
FISIKA FST UNDANA
SEJARAH
 STUDI TENTANG KEMAGNETAN BUMI SALAH
SATU CABANG YANG PALING TUA DALAM
GEOFISIKA
 Sifat kemagnetan batuan dikenal oleh bangsa
Cina tahun 2600 Bc , Namun pemakaian sifat
magnetik sebagai kompas di Cina 200 BC.
 Inklinasi magnetik bumi oleh George Hartman
(1544) tidak dipublikasikan, Robert Norman
(1576) ditemukan secara terpisah di Eropa,
namun deklinasi magnetik telah diketahui
oleh orang Cina tahun 720
William Gilbert (1600) melakukan penelitian
arah medan magnet bumi di London secara
kuantitatif, menyimpulkan bahwa bumi
merupakan benda magnetik dalam bukunya
De Magnete.
 Hendry Gilbrand (1635) berdasar data di atas
membuktikan bahwa medan magnet bumi
berubah sesuai dengan waktu.
 1879 mulai dikenal applied geophysics
dengan terbitan Thalen “the examination of
Iron are deposit by magnetic measurements
“.

Metode magnetik memiliki sifat besaran yang
kompleks dibandingkan dengan metode gravitasi,
meskipun keduanya mempunyai kemiripan (teori
potensial).
 Metode megnetik mempunyai besar dan variasi
arah (vektor) sedangkan gravitasi memiliki besar
dan satu arah (ke pusat bumi).
 Anomali gravitasi menunjukkan sifat regional
effect sedangkan anomali magnetik sangat
dipengaruhi oleh adanya mineralisasi yang
mengandung bahan ferromagnetik yang bersifat
lokal.

 Interpretasi
data magnetik lebih sukar
dibandingkan dengan gravitasi.
 Peralatan dan pelaksanaan pengukuran
Metode Magnetik lebih sederhana dan
mudah dibandingkan dengan metode
Gravitasi.
 Data kemagnetan dapat digunakan untuk
melihat struktur mineralisasi yang terjadi,
maka metode ini banyak digunakan untuk
eksplorasi mineral logam dan migas.
 PERKEMBANGAN
TEKNOLOGI PADA MASA
SEKARANG INI PENGUKURAN MEDAN MAGNET
BUMI SECARA CEPAT DAPAT DILAKUKAN DI
DARAT, LAUT, DAN UDARA.
 PERALATAN BARU YANG BEKERJA SECARA
ELEKTRONIK TELAH BANYAK DIGUNAKAN
DALAM PENGUKURAN MEDAN MAGNET BUMI.
 LEBIH BERKEMBANG UNTUK MAKSUD
EKSPLORASI MAUPUN MAKSUD ILMIAH
 Pada
prinsipnya didasarkan pada pengukuran
variasi intensitas medan magnet di
permukaan bumi yang diakibatkan oleh
variasi distribusi benda termagnetisasi di
bawah permukaan bumi.
 Variasi
sifat kemagnetan diindikasikan
sebagai variasi besarnya suseptibiltas
mineral penyusun batuan terhadap batuan
sekitarnya.
 Variasi intensitas magnetik yang terukur
ditafsirkan sebagai bentuk distribusi bahan
magnetik di bawah permukaan kemudian
dijadikan dasar pendugaan keadaan geologi
bawah permukaan bumi.
Dimana magnetik remanentnya diabaikan.
 Berdasarkan persamaan di atas parameter
kerentangan magnetik sangat penting karena
menyatakan tingkat atau derajat magnetisasi
suatu benda akibat pengaruh medan magnet
luar.
 Kerentangan
magnetik
k
merupkana
parameter yang menyebabkan timbulnya
anomali magnetik yang sifatnya khas setiap
jenis mineral khususnya logam.
 Nilai k semakin besar jika jumlah mineral
magnetik yang dikandung material makin
tinggi, begitupun sebaliknya.

 Secara
umum sifat kemagnetan
batuan
dapat
dikelompokkan
menjadi :
a. Diamagnetik
b. Paramegnetik
c. Ferromagnetik
d. Antiferromagnetik
e. Ferrimagnetik.
Batuan diamgnetik memiliki atam pembentuk
batuan mempunyai kulit elektron yang telah
jenuh yaitu tiap elektron berpasangan dan spin
yang berlawanan dalam tiap pasangan.
 Jika mendapat medan magnet luar orbit,
elektron
akan
membuat
putaran
yang
menghasilkan medan magnet lemah yang
melawan medan magnet luar tadi.
 Suseptibilitas k negatif dan kecil.
 Suseptibilitas k tidak bergantung pada medan
luar H.
 Contoh :Bismuth, gipsum, marmer, kuarsa,
garam, seng, emas, tembaga.

Kulit elektron terluar belum jenuh, ada elektron
yang spinnya tidak berpasangan dan mengarah
pada arah spin yang sama.
 Jika ada medan magnet luar, spin membuat
putaran menghasilkan medan magnet yang
mengarah searah dengan medan magnet tsb
sehingga memperkuatnya.
 Tetapi
momen magnetik yang terbentuk
terorientasi acak oleh agitasi thermal.
 Suseptibilitas k positif dan sedikit lebih besar
dari 1.
 Suseptibilitas k bergantung pada temperatur.
 Contoh:piroksen,olivin,garnet,biotit,amfibiolit
aluminium, platina ,kayu.

 Banyak
terdapat kulit elektron yang hanya
diisi oleh satu elektron sehingga mudah
terinduksi oleh medan luar.
 Diperkuat lagi oleh adanya kelompok2 bahan
berspin searah yang membentuk dipole2
magnet (domain) mempunyai arah searah,
apabila jika di dalam medan magnet luar.
 Suseptibilitas positif dan jauh lebih besar 1
 Suseptibilitas bergantung pada temperatur.
 Contoh besi, nikel kobalt, baja
 Domain-domain
menghasilkan dipole magnet
yang saling berlawanan arah sehingga
momen magnetik secara keseluruhan lebih
kecil.
 Bahan antiferromagnetik yang mengalami
cacat kristal akan menghasilkan medan
magnet kecil.
 Suseptibilitas
k
seperti
pada
bahan
ferromagnetik.
 Contoh hematit (Fe2O4)
 Domain-domain
juga saling antiparalel tetapi
jumlah dipole pada masing-masing arah tidak
sama sehingga masih mempunyai resultan
magnet yang cukup besar.
 Suseptibilitas tinggi dan bergantung pada
temperatur.
 Contoh magnetit(Fe3O4), ilmenit(FeTiO4),
pirhotit (FeS), hematit(FeO2)
 Bumi
dapat dipandang sebagai benda magnet
besar bersifat dipole dengan sumbu magnetik
tidak berimpit dengan sumbu geografis bumi
tapi membentuk sudut 11,5 derajat dengan
sumbu perputaran bumi.
Sumbu-sumbu dipole menembus permukaan bumi
pada dua titik dan perpotongannya disebut kutub
geomagnetik, kutub geomagnetik utara terletak
pada 78,5o N, 71o W (daerah barat laut
Greenland) dan kutub geomagnetik selatan
terletak pada 78,5o S, 110oE yaitu daerah
disekitar antartika (Sharma, 1976).
 Besar dan arah medan magnetik bumi dinyatakan
dalam deklinasi dan inklinasi.
 Kuat medan magnet yang terukur dipermukaan
sebagian besar berasal dari dalam bumi 90%
(internal field) sedangkan sisanya medan magnet
dari kerak bumi (merupakan target dalam
metode eksplorasi geofisika) serta medan dari
luar bumi (eksternal Filed)

Internal field karena sangat besar sehingga
medan ini disebut dengan medan utama magnet
bumi yang dihasilkan oleh aktivitas di dalam inti
luar dan inti dalam bumi. Konsep ini dapat
dijelaskan dengan teori dinamo.
 Medan utama magnet bumi bervariasi terhadap
posisi dan waktu yang kompleks.
 Untuk menyeragamkan harga medan utama
magnet bumi di suatu tempat dibuat standar
harga
yang
dinamakan
International
Geomagnetics Reference Fileds (IGRF) yang
diperbaharui setiap 5 tahun.

Medan magnet pada setiap titik dipermukaan
bumi dengan intensitas total F memiliki
komponen: komponen vertikal Z dan komponen
horisontal H
 Komponen H selalu bernilai positif sedangkan
komponen vertikal Z positif ke arah bawah dan
negatif ke arah atas.
 Sudut yang dibentuk antara komponen horisontal
dengan arah utara geografik disebut deklinasi D
(positif searah jarum jam 0-360 o), sudut yang
dibentuk oleh intensitas total F dengan
komponen horisontal disebut sudut inklinasi I
(positif kearah bawah, -90 o sampai +90 o)

 Komponen
komponen tersebut diorientasikan
dengan kordinat geografik, yaitu utara (X),
timur (Y) dan arah vertikal (Z).
 Parameter-parameter
X,Y,Z,D,I,H dan
dikenal dengan elemn geomagnetik.
F

Sejak tahun 1600 melalui penelitian yang lebih
teliti pada data geomagnetik diperoleh bahwa
medan magnet bumi berubah terhadap waktu
baik intensitas maupun arahnya.

Perubahan atau variasi medan magnet bumi
dapat terjadi pada waktu relatif singkat, kadangkadang variasinya besar dan tidak beraturan.

Variasi medan magnetik secara garis besar dibagi
atas: Variasi Harian (diurnal Variation), Variasi
Sekuler dan Badai Magnetik (magnetic strom)
 Perubahan
medan magnet dalam waktu yang
singkat dengan periode harian.
 Dominan disebabkan oleh gangguan matahari
yang berkaitan dengan berubahnya besar dan
arah sirkulasi arus listrik dalam ionosfera
(Milson, 1989).
 Radiasi ultraviolet matahari menimbulkan
ionosasi pada ionosfer.
 Ionisasi dan adanya elektron2 yang terlempar
dari matahari menimbulkan fluktuasi arus
sebagai sumber medan magnet.
 Sifat variasi ini acak dan periodik, dengan
periode rata-rata 10-30 gamma.
 Perubahan
intensitas yang terjadi kecil dan
sangat lamban.
 Selain terjadi perubahan intensitas medan
magnetik bumi juga perubahan posisi kutub
magnetik bumi.
 Perubahan posisi kutub magnetik terjadi
dalam waktu puluhan atau ratusan tahun.
 Perubahan posisi kutub magnetik bumi ini
berpengaruh pada besarnya intensitas medan
magnetik bumi.
 Penyebabnya
hampir sama dengan variasi
harian, yakni aktivitas matahari terutama
pada saat bintik matahari muncul.
 Perubahannya sangat cepat acak dan besar,
sehingga secara praktis mengaburkan hasil
pengamatan.
 Badai magnetik ini berlangsung beberapa jam
bahkan sampai beberapa hari.
 Besarnya bisa mencapai ratusan sampai
ribuan gamma dan menurun kembali ke
keadaan normal secara tidak menentu.
 Berdasarkan
sifat medan magnet bumi dan
sifat kemgnetan bahan pembentuk batuan,
bentuk anomali medan magnet yang
ditimbulkan
oleh
benda
penyebabnya
bergantung pada:
 Inklinasi medan magnet bumi disekitar benda
penyebab.
 Geometri dari benda penyebab.
 Kecendrungan arah dipole-dipole magnet
benda penyebab.
 Orientasi arah dipole-dipole magnet benda
penyebab terhadap arah medan magnet bumi
Pengukuran medan magnet dapat dilakukan di
darat , laut dan udara.
 Teknik pengukukuran berbeda untuk masingmasing
tempat
sesuai
dengan
maksud
eksplorasinya.
 Pengukuran di darat selang antar titik ukur kecil
beberapa meter sampai beberapa puluh meter
dan daerah eksplorasi biasanya terbatas.
 Pengukuran di laut maupun di udara selang antar
titik ukur lebih besar berkisar antara 0,25 mil
sampai beberapa mil dan daerahnya lebih luas

 Biasanya
untuk eksplorasi mineral juga untuk
penelitian geologi tinjau.
 Selang antar titik ukur rapat (beberapa
meter sampai beberapa puluh meter)
 Titik amat dan pengamat harus bebas dari
gangguan magnetik (listrik, jembatan,barang
dari besi, jam tangan, pisau lipat dll).
 pengukuran dapat dilakukan dengan satu
atau dua alat.
 Alat
digunakan untuk mengukur mengukur
variasi medan magnet di titik amat dan
mengukur variasi harian di base station.
 Penempatan
base
station
sebaiknya
mempertimbangkan sehingga pembacaan
dapat diulang dalam selang waktu maksimal
2 jam.
 Sehingga diperoleh data anomali magnetik
serta dapat dibuat kurva variasi harian.
 Satu
alat diletakkan di base station untuk
mengukur variasi harian.
 Satu alat lainnya dilakukan untuk melakukan
pengukuran di lapangan.
 Sehingga diperoleh data anomali magnetik
serta dapat dibuat kurva variasi harian.
 Pada
akhir survey tiap hari pembacaan
harus dilakukan kembali di titik base
station dengan tujuan mengetahui
perbedaan pembacaan.
 Pengukuran geomagnetik di darat
dilakukan dengan menggunakan
magnetometer jenis medan magnet
vertikal dan medan magnet total, adapun
medan magnet horisontal jarang
dilakukan
 Biasanya
dilakukan dengan tujuan penelitian
ilmaih dan geologi tinjau (rekonesen)
 Yang terukur medan magnet total.
 Alat
memiliki sensitivitas magnetometer
besar (1-5 gamma) lebih sensitif daripada
magnetometer darat.
 Alat digantung pada pesawat (lintasan dan
ketinggian tergantung pada tujuan survey),
data terekam secara otomatis pada kertas
rekam
 Pencatatan variasi harian diletakkan di darat
(untuk mengetahui adanya badai magnetik)
Variasi harian tidak didasarkan di
darat, karena variasi harian
berbeda untuk lintasan yang jauh.
 Lintasan pengukuran memotong
dilakukan
untuk
koreksi
pembacaan.
 Penentuan
lokasi
dilakukan
dengan
pemotretan
udara,
bantuan radar, signal radio dll.
 Daearh datar tidak ada gangguan
magnetik yang menonjol.

 Keuntungannya
adalah luas daerah yang
besar serta dilakukan dengan cepat.
 Untuk pekerjaan eksplorasi mineral lokasi
yang kecil biaya survey lebih besar tidak
ekonomis.
 Anomali yang diharapkan pada eksplorasi
mineral lebih dangkal.




Biasanya dilakukan bersama dengan
survey geofisika lainnya seperti gaya
berat dan seismik.
Proton magnetometer dengan sensor
ditarik dibelakang kapal sejauh 200-400
meter, terendam sedalam 15-20 meter.
Pencatatn terekam secara otomotis.
Biasanya dilakukan untuk mendapatkan
data geologi bawah laut secara global.
 Intensitas
medan magnet yang terekam di
lapangan bukan intensitas magnet target
survey.
 Data-data magnetik masih dipengaruhi oleh
medan magnet yang berasal dari bumi
(internal fields) maupun medan magnet luar
(eksternal fields)
 Untuk mendapatkan anomali magnetik target
survey, maka data harus dikoreksi antara lain
koreksi variasi harian, koreksi lintang
(medan utama magnet bumi /IGRF), koreksi
topografi.
Menghilangkan pengaruh medan magnet luar dari
data pengukuran.
 Jika besar variasi harian terekam pada waktu
tertentu lebih kecil dibandingkan dengan rerata
variasi harian untuk satu hari maka variasi
harian dikatakan bernilai negatif. Dikoreksi
dengan menjumlahkan data intensitas magnet
yang terekam dengan variasi harian pada saat
pengukuran berlangsung.
 Jika variasi harian positif maka data intensitas
magnet yang terekam dikoreksi dengan
mengurangi dengan variasi harian yang terjadi
pada saat pengukuran.

 Data
intensitas medan magnet yang terekam
dilapangan sebagian besar merupakan
kontribusi dari medan magnet utama bumi
 Koreksi
ini
dilakukan
dengan
cara
mengurangkan data intensitas medan
magnet yang terekam dengan medan magnet
utama bumi.
Dilakukan untuk menghilangkan pengaruh medan
magnet yang ditimbulkan oleh bukit-bukityang
termagnetisasi terhadap harga medan hasil
pengamatan.
 Belum ada aturan umum dalam koreksi ini.
 Jika topografi dianggap tidak termagnetisasi
dilakukan koreksi ketinggian dengan mengacu
pada harga gradien vertikal medan magnet bumi;
 Di dearah kutub sekitar –0,03 gamma/meter
 Di daerah equator sekitar -0,015 gamma/m.
 Karena
nilainya sangat kecil maka dapat
diabaikan (Kearey dan Brooks, 1984)
 Setelah dilakukan koreksi diperoleh data anomali
medan magnetik.

 Hasil
pengukuran magnetik berupa profil dan
peta kontur magentik.
 Harga nilai suseptibilitas harus dilakukan
untuk mengkorelasikan dengan data
pengukuran.
 Interpretasi yang duilakukan biasa secara
kualitatif (analisis kontur, topografi, serta
nilai suseptibilitas) maupun secara
kuantitatif (analisis model dengan sofware
MAGPOLY untuk memperoleh model anomali)
Download