Eksplorasi geofisika

A.    PENGERTIAN GEOMAGNET

Magnet bumi adalah harga kemagnetan dalam bumi. medan magnet dihasilkan dari  arus listrik yang mengalir dalam inti besi cair bumi. Kerapatan fluks magnet (B) sekitar 0,62 x 10-4 Wb/m2 (0,062mT) di kutub utara magnet dan sekitar 0,5 x 10-4 Wb/m2 (0,05mT) di garis lintang 400.

Medan magnet dari dalam bumi (internal field) merupakan bagian yang terbesar (90%), maka medan ini sering juga disebut medan utama (main field) yang dihasilkan oleh adanya aktifitas di dalam inti inti bumi bagian luar (outer core). Sisanya berasal dari kerak dan bagian luar bumi (external field).

Gambar 1 Orientasi Kutub Magnet dan Fluks Magnet yang dihasilkan oleh Medan     Magnet Bumi

Metode magnetik merupakan metode pengolahan data potensial untuk memperoleh gambaran bawah permukaan bumi atau berdasarkan karakteristik magnetiknya. Metode ini didasarkan pada pengukuran intensitas medan magnet pada batuan yang timbull karena pengaruh dari medan magnet bumi saat batuan itu terbentuk.

Kemampuan suatu batuan untuk dapat termagnetisasi sangat dipengaruhi oleh oleh factor susceptibilitas batuan. Objek pengamatan dari metode ini adalah benda yang bersifat mangnetik, dapat berupa gejala struktur bawah tanah permukaan ataupun batuan tertentu. Metode ini dapat digunakan sebagai preliminary survey untuk menentukan bentuk geometri dari bentuk basement, intrusi dan patahan. Metode magnetic didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetic di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi dibawah permukaan bumi (suseptibilitas).

Variasi yang terukur ( Anomali) berada dalam latar belakang medan yang relative besar. Variasi intensitas medan magnetic yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetic di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Metode magnetic memiliki kesamaan latar belakang fisika dengan metode gravitasi, kedua metode sama-sama berdasarkan kepada teori potensial, sehingga keduanya sering disebut sebagai metode potensial. Namun demikian, ditinjau dari segi besaran fisika yang terlibat, keduanya mempunyai perbedaan yang mendasar.

Dalam megnetik harus mempertimbangkan variasi arah dan besaran vector magnetisasi. Sedangkan dalam gravitasi hanya ditinjau variasi besar vector percepatan gravitasi. Data pengamatan magnetic lebih menunjukan sifat residual yang kompleks. Dengan demikian, metode magnetic memilki variasi terhadap waktu yang lebih besar. Pengukuran intensitas medan magnetic bias dilakukan melalui darat, laut, dan udara. Metode magnetic sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta bias diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi.

B.     GAYA MAGNETIK (F)

              Jika dua buah benda atau kutub magnetik terpisah pada jarak r dan muatanya masing-masing m₁ dan m₂ maka gaya magnetik yang dihasilkan adalah:

 

Dimana : µ = Permeabilitas magnetic yang menunjukan sifat suatu    medium

F= gaya magnetic m₂         

ȓ= vector satuan berarah dari m₁ dan m₂

jika suatu benda berada dalam suatu kuat medan H, benda tersebut mengalami polarisasi magnetik yang besarnya diberikan oleh:

                                            M = k. H

Polarisasi magnetik  M, biasanya disebut juga Intensitas Magnetik dan k Adalah kerentanan magnetic yang merefleksikan sifat kemagnetan benda / batuan, yang besarnya dalam satuan SI dan emu diberikan oleh :

k = 4πk

k dan geometri benda adalah target utama dalam eksplorasi magnetik.

Dalam melakukan pengukuran, medan magnetik yang terukur oleh mangnetometer adalah medan mangnet induksi termasuk efek mangnetisasinya dengan mangabaikan efek medan magnet remain, yang dalm sistem MKS diberikan oleh:

B  =µ₀ ( H + M)  = µ₀ ( 1 + k )  = µµ₀ H

Dengan µ₀ = 4π10^-7 adalah Permebilitas magnetik pada ruang hampa.

Dari proses penurunan persamaan di atas, dapat dilaketahui bahwa kerentanan magnetik k, merupakan parameter yang sangat penting dalam metode magnetik, karena parameter ini menyatakan derajat magnetisasi suatu benda akibat pengaruh medan magnet luar sehingga kerentanan magnetic merupakan parameter yang menyebabkan timbulnya anomali magnetik dan arena sifatnya yang khas untuk setiap jenis mineral, khususnya logam maka parameter ini merupakan salah satu subjek dalam eksplorasi geofisika, seperti telah dinyatakan diatas.

Dari persamaan di atas juga dapat diketahui bahwa adanya medan magnet bumi menyebaban terjadinya induksi magnetik yang besarnya adalah penjumlahan dari medan magnet bumi dan magnet buatan dengan kerentanan magnet yang cukup tinggi. Besaran ini adalah total medan magnet yang terukur oleh magnetometer apabila remanen magnetiknya dapat diabaikan.

Metode magnetik merupakan suatu metode yang dapat digunakan untuk eksplorasi berdasarkan perubahan besaran medan magnet akibat adanya variasi kemagnetan dari formasi batuan bumi. Metode magnetik ditunjukan oleh pengukuran intensitas sari medan magnet bumi. Khususnya medan magnet total pada arah kemiringan vertical magnet yang diukur. Pengukuran dari komponen horizontal atau vertikal ataupun kemiringan horizontal dapat juga dilakukan.

Anomali dalam medan magnet bumi disebabkan oleh induksi atau remanent magnetik. Anomali induksi magnetik merupakan hasil dari induksi magnetik tambahan dalam suatu sulfida besi belerang oleh medan magnet bumi. Bentuk ,dimensi dan amplitudo dari suatu anomali induksi magnetik merupakan suatu fungsi dari orientasi, geometri, ukuran, kedalaman, dan seseptibilitas magnetik dari benda yang sama baiknya dengan intensitas dan inklinasi dari medan magnet bumi pada daerah survei. Persembunyian benda logam sulfida besi belerang seperti pipa drum, tangki, dan puing umumnya memberikan reaksi anomali dipolar dengan respon positif selatan dan respon negatif utara dari benda.

C.    SIFAT KEMAGNETAN BATUAN

Setiap jenis batuan mempunyai siafat dan karkteristik tertentu dalam medan magnet yang dimanifestasikan dalam parameter kerentanan magnetik batuan atau mineral (k). Hal inilah yang menjadi landasan digunakan metode magnetik untuk kepaentingan eksplorasi maupun geodinamika. Namun , nilai k suatu batua atau mineral dapat overlap satu dengan yang lainya, sehingga sulit untuk melakukan interpretasi yang berhubungan langsung dengan litologi dan akan lebih baik jika dilakukan interpretasi terhadap strukturnya. Berdasarkan nilai kerentanan magnettiknya, batuan atau  mineral dapat di klasifikasikan menjadi :

1.      Diamagnetik

Mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dan sangat kecil artinya bahwa orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah dengan medan magnet luar. Contoh : Graphite, Marble, Quarts dan Salt

2.      Paramagnetik

Mempunyai harga kerentanan magnetic (k) positif dan lebih besar dari 1, k tergantung pada temperature.

3.    Ferromagnetik, Anti Ferromagnetik, dan Ferrimagnetik

Mempunyai nilai k positif dan besar, sekitar 10⁶ kali dari diamagnetik atau paramagnetik. Material jenis ini mempunyai magnetisasi spontan tanpa medan luar dan kemagnetanya dipengaruhi oleh suhu, yaitu kemagnetannya akan hilang pada suhu diatas suhu curie.

D.    Alat – alat Yang Digunakan

1.      2 unit earth magnetometer (GSM-19 v7.0), satu untuk mengukur medan total magnetic disetiap stasiun pengukuran dilapangan, dan yang satu lagi digunakan untuk membaca variasi harian medan total magnet di base station.

Gambar 2  Sensor earth magnetometer (GSM-19 v7.0)

2.      Kompas dan peta, berfungsi sebagai petunjuk arah

3.      GPS Single Station, berfungsi untuk pengkonturan dengan sumbu X dan Y

Gambar 3  GPS

4.      Log Book, alat Tulis, berfungsi untuk mencatat data yang diperoleh dan mencatat waktu

Gambar 4  Earth magnetometer (GSM-19 v7.0) (Proton Magnetometer)

E.                     Prosedur Lapangan

1.     Merangakai alat sesuai petunjuk asisten

2.     Membuat titik-titik yang akan di ukur pada kertas

3.     Menentukan base station dan membuat station-station pengukuran (usahakan membentuk grid-grid). Ukuran grid disesuaikan dengan luas loaksi pengukuran, menentukan arah utara magnetic bumi.

4.     Membaca pengukuran medan magnet di station – station pengukuran di setiap lintasan dan mencatat elevasi, posisi titik X dan Y serta waktu pembacaan ( jam, menit dan detik ).

5.     Pada saat yang bersamaan dilakukan pengukuran variasi harian base station.