48782682 sifat magnetik batuan jadi

8/13/2019 48782682 Sifat Magnetik Batuan Jadi

1/19

SIFAT MAGNETIK BATUAN

Rangkuman Ini dibuat untuk Memenuhi Tugas Akhir Fisika Batuan

Dosen Pengamu ! Baak Agus "u#ianto

Disusun $#eh!

%& Finarani Putri '()%%(*+**),

)& Ani Fau-i.ah '()%%(*+**(,

/& Setian A0i S '()%%(*+**1,

(& Mau#ida Mita.ani '()%%(*+**2,

1& Shinta Fitriana N '()%%(*+**+,

3& 4i#mi Ri5ka B '()%%(*+*)2,

6URUSAN FISIKA

FAKU7TAS MATEMATIKA DAN I7MU PENGETA4UAN A7AM

UNI8ERSITAS NEGERI SEMARANG

)*%*


2/19

SIFAT MAGNETIK BATUAN

I& Fisik dasar dan unit

Sifat Magnetik menggambarkan perilaku zat di bawah pengaruh medan magnet.

Fenomena magnetik timbul dari gerak bermuatan listrik dalam substansi. Ada tiga

kelompok utama bahan terhadap sifat magnetik.

1. Substansi Diamagnetik

kulit elektron dari zat di bawah pengaruh medan magnet elektron berputar dan

menghasilkan magnetisasi pada arah yang berlawanan dengan medan diterapkan

sesuai dengan hukum Lenz.

Atom-atom pembentuk batuan mempunyai kulit elektron berpasangan. Jika

mendapat medan magnet dari luar orbit, elektron tersebut akan berpresesi yang

menghasilkan medan magnet lemah yang melawan medan magnet luar tadi.

Mempunyai Suseptibilitas k negatif dan keil serta tidak tergantung dari pada

medan magnet luar.

!ontoh " bismuth, grafit, gipsum, marmer, kuarsa, garam.

2. Substansi Paramagnetik

#erdapat kulit elektron terluar yang belum $enuh yakni ada elektron yang

spinnya tidak berpasangan. Jika terdapat medan magnetik luar, spin tersebut

berpresesi menghasilkan medan magnet yang mengarah searah dengan

medan tersebut sehingga memperkuatnya. Akan tetapi momen magnetik yang

terbentuk terorientasi aak oleh agitasi termal, sehingga Suseptibilitas k

positif dan % & serta bergantung pada temperatur.

!ontoh " piroksen, oli'in, garnet, biotit, amfibolit dll.

(alam benda-benda magnetik, medan yang dihasilkan oleh momen-

momen magnetik atomik permanen, enderung untuk membantu medan luar,

sedangkan untuk dielektrik-dielektrik medan dari dipol-dipol selalu enderunguntuk melawan medan luar, apakah dielektrik mempunyai dipol-dipol yang

terinduksi atau diorientasikan.

(alam kedua kasus, kekuatan magnetisasi M induksi )momen magnet

per satuan 'olume* seara langsung berhubungan dengan medan magnet +

diterapkan"

(imana k adalah suseptibilitas magnetik


3/19

Seara umum, kerentanan adalah tensor dua peringkat. Jika tidak

disebutkan, k simbol berarti berarti, uasi isotropi kerentanan.

Substansi (iamagneti, oleh karena itu, memiliki kerentanan negatif"

magnitude, adalah untuk batuan yang biasa membentuk mineral )#arling dan

+rouda, &/*.

0erentanan diamagnetik tidak tergantung pada suhu. 0etergantungan

suhu kerentanan paramagnetik diberikan oleh hukum !urie atau hukum !urie-

1eiss.

/& Substansi Ferromagneti9

#erdapat banyak kulit eletron yang hanya diisi oleh satu eletron

sehingga mudah terinduksi oleh medan luar.keadaan ini diperkuat lagi

oleh adanya kelompok-kelompok bahan berspin searah yang

membentuk dipole-dipol magnet )domain* mempunyai arah sama,

apalagi $ika didalam medan magnet luar. Suseptibilitas k positif dan

%% &. serta bergantung dari temperature.

!ontoh " besi, nikel, kobalt.

(& Anti5erromagnetik

domain-domain menghasilkan dipole magneti yang saling berlawanan

arah sehingga momen magneti seara keseluruhan sangat keil.

2ahan antiferromagnetik yang mengalami aat kristal akan

mengalami medan magnet keil dan suseptibilitasnya seperti pada

bahan paramagneti suseptibilitas k seperti paramagneti, tetapi

harganya naik sampai dengan titik urie kemudian turun lagi menurut

hokum urie-weiss.

!ontoh " hematit ) Fe34/ *.

1& Ferrimagnetik

domain-domain $uga saling antiparalel tetapi $umlah dipol pada

masing-masing arah tidak sama sehingga masih mempunyai resultan

magnetisasi ukup besar. Suseptibilitasnya tinggi dan tergantung

temperatur.


4/19

!ontoh " magnetit ) Fe/45 *, ilmenit ) Fe#i4/ *, pirhotit ) FeS *.

II. Si5at magnetik Batuan Kostitusi

a& Si5at magnetik Minera#

Mineral $uga dari diklasifikasikan sebagai

(iamagneti mineral

mineral paramagnetik

Ferromagnetik mineral

ferrimagnetik mineral

antiferromagnetik mineral

a, Diamagneti9 dan aramagnetik Minera#


5/19

0arena keberadaan non-stoikiometri-Fe atau Mn-ion, beberapa mineral

mungkin memiliki sifat paramagnetik )6etersen, &78*. 2eberapa dari nilai-nilai

yang diterbitkan oleh (ortman )&9:* adalah positif dan relatif tinggi, sehingga

harus diasumsikan bahwa sampel yang diteliti memiliki kotoran )Fe, #i*, yang

menghasilkan superimposed komponen positif.

b.

.

d.

e.

f.

g.

h.

i.

$.

k.

b, Ferro:; anti5erro:; dan minera# 5erromagneti9

0elompok yang paling penting dan mineral yang melimpah feromagnetik dalam

batuan adalah titanium oksida besi dan besi. o;yhydro;ides besi dan sulfida besi yang

signifikan, namun tidak berlimpah )2eil dan 6etersen, &73*.

Fe-#i-o;ydes adalah magnet dominan substansi, batuan magnetik

partiularlyin, hadir terutama dalam sistem terner.

Fe4 )wustite* - Fe34/ )hematit, maghemite* - #i43 )


6/19

) pseudobrookite* dan Fe#i348 )ilmeno-rutil,

ferropseudobrookite* dan

@mpat seri )seri larutan padat* dari sistem" titanomagnetit,

ilmeno-hematit, pseudobrookite, titanomaghemite.

raian berikut berisi beberapa parameter sifat yang rele'an.

Titanomaghemite seri" struktur kubik B spinel in'ersC seri ini memiliki

anggota akhir magnet dan ul'ospinel dengan rumus umum Fe/-D #i;45with E

; &.

0husus magnetisasi saturasi, kerentanan awal, dan penurunan !urrie-suhu

dengan meningkatnya ; hubungan berikut )2leil dan 6etersen, &73*C

# G 78& - 87E;-&8E;3

Sehubungan dengan kelimpahan titanomagnetitues, 2leil dan 6etersen )&73*

dapat disebut" titanomagnetities ... ... adalah mineral magnetik yang paling

umum dalam batuan .... Magnetite agreat ter$adi dalam berbagai $enis batuan

beku, metamorf, dan sedimen, di meteorit tertentu, tapi tidak di sampel bulan.

2iasanya, hal ini dibentuk dalam berbagai $enis reaksi subsolidus. Sebagai karir

magnetisme batuan, magnetit adalah mineral oksida paling banyak dan penting.

l'ospinel adalah kristal tingkat alami dalam batuan darat, hampir selalu

intergrown dengan magnetit. +al ini sering diamati dalam sampel bulan.

Ilmenit-hematit seri" struktur heksagonal B rombohedral" seri ini memiliki

akhir ilmenit anggota dan hematit dan rumus umum

Fe3-; #i;45 dengan E ; &


7/19

ntuk hubungan yang kompleks antara sifat dan komposisi lihat 2leil dan

6etersen )&73*. Seri ini menghasilkan berikut orientasi karakteristik alami.

+ematit adalah pembawa magnetisasi remanen dalam sedimen )terutama di

butir speular dan pigmen*. 6ada batuan beku, komposisi utama dari seri

berkaitan dengan kimia sebagian besar batu. (engan penurunan kebasaan total,

isi berkurang ilmenitC reaksi subsolidus menyebabkan ilmenit pengayaan. Seri

ini $uga ter$adi pada berbagai batuan metamorf.

Pseudobrookite seri " struktur ortorombik, seri ini didefinisikan oleh

anggota akhir 6seudobrookite Fe3#i48 dan Fe#i348 ferro6seudobrookite.

6ada suhu kamar, 6seudobrookites benar-benar paramagnetik )2leil dan

6etersen &73*. 0e$adian alami dalam batuan beku dan metamorf

Titanomaghemite seri " struktur spinelC titanimaghemite dihasilkan oleh

oksidasi titanomagneties pada suhu dibawah /EE H ! )6etersen, &78* dengan

I.perubahan Fe3 I Fe/ 6ada maghemite satu dan anggota lain digambarkan

dengan rumus )Fe, #i, * /45, dimana menun$ukkan kekosongan ber'ariasi di

situs ion logam dari struktur kristal. Sifat magnetik sangat dikendalikan oleh

komposisi dan dipengaruhi oleh rasio oksidasi Fe34/ B )Fe34/ I Fe4*" rasio

oksidasi !urrie-suhu meningkat. #itanonaghemite adalah konstituen magnet

utama di basement laut basaltik, tetapi mereka $uga ter$adi pada batuan bekubenua. )2leol dan 6eterson &73*. 6yrrotite FeS&-; merupakan perwakilan dari

sulfida besi )monolinier dan heksagonal*, dengan perilaku ferrimagnetik.

6erwakilan o;yhydro;ides besi ? gutit-Fe44+ dan lepidoroite >-Fe44+

)keduanya ortorombik*.

b& Si5at Magnetik


8/19

Mineralisasi memiliki efek yang keil, karena sebagian besar garam $uga

diamagneti.

0ebanyakan gas komponen $uga diamagneti, keuali oksigen paramagnetik.

=ilai rendah sehingga udara sekitar 0aie G E,E5. &E-8. untuk gas hidrokarbon 0obrano'a

)&7* memberikan suseptibilitas dari sekitar -&E-8.

III. Si5at magnetik batuan

Sifat magnetik batuan dikendalikan oleh orang-orang konstituen mineral yang

berpengaruh magnetik. Fraksi mineral ini sehubungan dengan 'olume total batuan

mungkin keil. 4leh karena itu dua konsekuensi hasil )!harmihael, &7*"

1. Sifat magnetik bisa ukup 'ariabel dalam $enis batuan, tergantung pada

homogenan kimia, pengendapan dan B atau kristalisasi, dan kondisi

postformational.

2. Sifat magnetik belum tentu erat diprediksi oleh $enis batuan litologi )nama

geoligo*. ini karena batu nama geologi )dan klasifikasi geologi* biasanya

diberikan atas dasar asal-usul dan mineralogi kotor, tetapi sebagian keil

dari konstituen mineral mengontrol sifat magnetik.

Mineral yang paling berlimpah di batuan umum adalah paramagnetik atau

diamagneti. Sifat magnetik batuan dikontrol oleh mineral ferrimagnetik, meskipun

konsentrasi mereka pada $enis batuan utama $arang melebihi &EK 'ol. )6etersen dan

2leil, &73*. Mineral dari sistem-Fe-#i )batuan beku* yang dominan, dalam batuan

sedimen, Fe-hidroksida $uga penting.

0erentanan memiliki berbagai nilai untuk $enis batuan indi'idu dan

keenderungan yang berbeda lebih atau kurang dan peraturan seperti yang ditun$ukkan

pada gambar 5,8. Jelas.

0erentanan untuk setiap $enis batuan ber'ariasi dengan besarnya

0erentanan meningkat batuan magmatik dari asam dengan batuan dasar

0erentanan batuan sedimen meningkat dengan meningkatnya kandungan

a& Kore#asi Kerentanan Dan Kandungan =at Magnetik

0erentanan batuan sangat dikendalikan oleh $enis dan konsentrasi mineral

magnetik dalam batu. 0arena magnet adalah yang paling umum dan mineral yang

paling magnetik seri oksida-titanium )$antung dan =elso, &78*, ada hubungan $elas

antara kerentanan batuan dan kandungan magnetit seperti yang ditun$ukkan pada

gambar 5.&E.


9/19

0orelasi untuk situs spesifik dapat diekspresikan oleh hubungan bentuk umum

0 G

(imana m adalah 'olume fraksi magnetit )Mosley dalamK*, a dan b adalah

nilai-nilai empiris.

2iasanya, berkisar b antara &,E dan &,5 )rant dan 2arat, &:8C +eart melihat

dan =elson, &78*. #abel 5.7 berisi beberapa nilai untuk parameter empiris dalam

persamaan .

ambar 5. 0orelasi antara konten semut kerentanan k dari fraksi !NFin

feromagnetik )dalamK*, setelah (ortman )&9:*C &-granit 3-diorit dan gabro

/-hyperbasiteC wilayah dengan tanda tangan mengikuti korelasi seperti yang

diberikan oleh persamaan 5-&& . 6arameter kur'a se tabel 5.7.

#abel 5.7. 6arameter empiris kerentanan 's magnetit hubungan konten 5-&&C

semua persamaan men$adi unit SOC konten diberikan dalam 'ol. KC referensi"

M - uang dan bleifuss )&78/*C 2-balsley dan buddington )&87*C J-Jahren

)&:/*C (-data )Fe-isi dan kerentanan* setelah (ortman )&9:*.


10/19

Sebagai ontoh, nilai untuk diabas dan pembentukan besi dalam gambar 5.&E

dianalisis. aris ditampilkan adalah paling ook dengan menggunakan persamaan

kekuatan hubungan berikut )5-&&*.

ntuk diabas k G E,E//: D

For iron formation k G E,E&&: D

ambar 5.&E. korelasi antara konten kepekaan dan magnetit )dalamK 'ol* dari

batuan dan bi$ih dari MinnesotaC data dari uang dan 2leifuss )&8/*.

1anstedt )&3* menyelidiki korelasi antara Fe-konten, kepadatan dan

kerentanan magnetik tambang Malmbergit Swedia. ambar 5.&& menun$ukkan hasil


11/19

dalam berbagai plot. Ada korelasi antara Fe-isi dan kerentanan, namun $uga antara Fe-

konten dan kepadatan )sebagai akibat dari kepadatan yang lebih tinggi dari bi$ih*.

P 0orelasi kepadatan dapat di$elaskan oleh hubungan linear berikut persamaan

d G //,9 ; )Fe-ontent* I 387/,8

P 0orelasi kerentanan dapat digambarkan dengan hubungan nonlinier berikut persamaan

0 G E,EE:5 D )Fe-ontent*&.9&

(alam persamaan, kepadatan dalam kgBm/dan Fe-konten dalam K

ambar 5.&&. korelasi antara Fe-konten, kepadatan d, dan kerentanan magnetik k saya

Malmberget yhe, SwediaC setelah 1anstedt, &3C a* 0epadatan 's Fe-konten, skala

linier b* kerentanan 's Fe-konten, skala logaritmik.

6arasnis )&9/* berkomentar tentang hubungan )parameter lihat tabel 5.7* dari

2asley dan 2uddington )&87* dan Jahren )&:/*" hubungan lain $uga telah telah

diusulkan yang membuatnya $elas bahwa tidak ada yang berlaku uni'ersal hubungan

antara kerentanan dan Fe/45ofroks konten ada. Selan$utnya, di mana relasi tidak ada,

nilai kerentanan yang sama banyak sesuai dengan isi Fe/45 yang berbeda dan sebaliknya

sehingga perhatian besar harus dilakukan dalam memperkirakan satu dari yang lain.

0arena itu, disarankan untuk langsung menentukan untuk suseptibilitas batuan dan bi$ih

dalam bidang bunga dan tidak bergantung pada formula dari tipe di atas.

#abel 5. berisi beberapa ontoh data untuk bi$ih dari berbagai deposito.


12/19

(ortman )&9:* data yang digunakan dari satu deposito di bekas ni So'iet

untuk membentuk suatu hubungan empiris yang berbeda dari persamaan 5-&&. Oni

adalah

0 G E,E/7 D mI E,EE&& D )5-&:*

(imana m adalah kandungan magnetik dalam persen. 6ersamaan ini

dikon'ersikan ke satuan SO dan diturunkan untuk isi magnetik antara sekitar &E dan

hampir &EE persen. Selan$utnya hasil penyelidikan yang sistematis sifat magnetik -

termasuk kepekaan 's kandungan mineral magnetik untuk magnetit alami dan sintetis

berbagai ukuran butir - telah diterbitkan oleh Mauritsh et al. )&:9*.

Sebuah ekspresi umum untuk kerentanan efektif dari bahan komposit telah

diturunkan oleh 1einberg )&:9*.

0erfG Q)p.d. 0p.d* I Q . 0 I . k . )& I 5B/ . R . k * )5.&9*

(imana istilah pertama berisi dialog - dan kontribusi paramagnetik, kedua

kontribusi bahan feromagnetik berbutir halus dengan kandungan kurang dari E,E& ... ...

E,&K, dan kontribusi ketiga zat ferrimagnetik dengan kandungan lebih besar dari E , E&

... ... E,&K. Ostilah terakhir berisi demagnitization efek, menun$ukkan pengaruh ukuran

butir )lihat bagian berikutnya*.


13/19

b& Pengaruh Ukuran Butir 'Dan Bentuk Butir Pada Kerentanan,

Alasan fisik untuk pengaruh gandum bentuk efek interaksi satu butir ditemukan

dalam matrik batuan. 0erentanan menurun dengan penurunan ukuran butir mineral

magnetik dalam batu matrik )gambar 5.&3*.

Sisi kanan gambar menun$ukkan data dalam skala logaritmik untuk gradiameter

dengan garis yang dihasilkan terbaik sesuai dengan asumsi hubungan logaritmik,

berikut"

0 G E,&E& . ln dI E,8E3 )5-&7*

)data from Spra'onik eofiz, &::*

0 G E,399 . ln dI E,53/ )5-&*

(imana d adalah diameter butir di m..

ntuk 2i$ih disebarluaskan dengan ukuran butir lebih besar )multi-domain butir

berbagai ukuran*, kerentanan dipengaruhi oleh efek demagnitization. 0erentanan yang

dihasilkan dari batu berkaitan dengan isi m 'olume zat magnetik, yang kintr

kerentanan intrinsik, dan faktor demagnetizing butir magnetik ="

)5-3E*

Faktor demagnetizing adalah )menggunakan SO* = G & B / untuk lingkungan.

!armihael )&7* telah menerbitkan faktor demagnetizing untuk ellipsoids,

silinder, dan prisma segi empat dari $atah berbagai dimensi, pilihan diberikan dalam

tabel 5.&E.

#abel 5.&E. faktor demagnetizing = untuk ellipsoids, silinder, dan prisma empat

persegi pan$ang )setelah !armihael, &7, dikon'ersi untuk unit SO*.


14/19


15/19

untuk karakterisasi anisotropi magnetik, di mana 0& adalah maksimum, k3 medium,

dan k/ kerentanan minimum tensor tersebut. Mean suseptibility

)5-3&*

Anisotropy degree )6-fator* )5-33*

Foliation )F-fator* )5-3/*

Lineation )L-fator* )5-35*

2eberapa parameter yang digunakan sebagai normal parameter, mereka

dihitung dengan di'isionwith kerentanan berarti, seperti

=ormalized anisotropy degree )5-38*

=ormalized foliation )5-3:*

=ormalized lineation )5-39*

6etersen dan 2leil )&73*, menyatakan bahwa anisotropi suseptibilitas dari

butiran mineral adalah berkaitan dengan anisotropi kristal dari mineral magnetik

khususnya hematit, ilmenit, dan pirhotit berisi minerals. 6ada kasus ini kita harus

menentukan anisotropi faktor demagnitization )terutama untuk butir magnetit atau

titanomagnetit dengan orientasi disukai*, tergantung pada rasio dimensi butir )misalnya

sumbu eliptik butir diasumsikan*. (alam hal ini =a, =b, = harus ditentukan.

ntuk batuan, hubungan anisotropi untuk petrografi biasanya mengikuti aturan

bahwa sumbu pan$ang mineral ferrimagnetik diatur

P Sepan$ang pesawat foliation )roks metamorf*.

P Sepan$ang bidang perlapisan sedimen detrital

P Juga di sepan$ang $alur aliran roks magnetik )6etersen dan 2leil, &73*

!ontoh kerentanan dan anisotropi dalam batuan magmatik adalah 5.&/

menun$ukkan angka. sini, sumbu kerentanan minimum sesuai dengan arah tiang

foliation dari granodiorit.

Model matematis untuk menggambarkan dan menginterpretasikan anisotropi

magmatik telah dikembangkan oleh 4wens )&95*. Model ini memungkinkan untuk

perhitungan tensor suseptibilitas batuan berdasarkan fungsi distribusi tensor


16/19

suseptibilitas gandum, dan fungsi kepadatan sudut untuk butir berkaitan dengan

orientasi spetial mereka. +rouda dan Shulmann )&E* $uga menggambarkan teori ini

untuk kon'ersi dari tensor suseptibilitas magnetik ke tensor orientasi dan menekankan

kondisi yang diperlukan, dengan memperhatikan analisis eksperimental mereka

gneisses" batuan berisi satu $enis mineral dengan anisotropi gandum dikenal uniaksial,

butir mineral ini men$adi ukuran yang sama dan tidak berinteraksi magnetis.

d. 6engaruh suhu dan stres

6engaruh suhu pada kerentanan dikendalikan oleh ketergantungan suhu

karakteristik mineral yang berbeda dan seri penampuran mereka. 6engaruh stres adalah

berhubungan dengan perilaku anisotropik dari kerentanan batuan. 6etersen dan 2leil

)&73* atatan"

(ibawah kompresi uniaksial, kerentanan menurun dengan meningkatnya

tekanan di paralel lapangan ke arah stres dan meningkatkan normal ke

arah stres.

ntuk titanomagnetites meningkat sensiti'itas tegangan dengan

meningkatnya-konten #i dan ukuran butir.

6engaruh stres dan ketegangan pada anisotropi magnetik di$elaskan oleh #arling

dan +rouda )&/*. @fek yang diamati dalam semua $enis batuan, dari tanah

inonsolidated untuk batuan beku. Seara umum, proses deformasi dihubungkan dengan

orientasi mineral magnetik atau partikel. 6roses ini dapat di$elaskan oleh berbagai

model )seperti garis B model pesawat di mana butir magnetik tidak berubah

bentuknya, tapi orientasi mereka dalam matriks dan magnetik partikel berperilaku

berbeda sebagai hasil dari isosity berbeda*.

e. Magnetisasi remanen Alam )=


17/19

#he 0oenigsbarger-rasio X dari batuan adalah rasio magnetisasi remanen alami

disebabkan oleh field.X magnet bumi yang berserakan menun$ukkan luas nilai-nilai

untuk $enis batu !armihael )&7* memberikan nilai rata-rata berikut.

untuk batuan beku khas X G & ... ... ... .5E

untuk batuan sedimen khas E,E3 X G ... .. &E

Magnetisasi remanen alami )=


18/19

diskrit )#


19/19

)6(

48782682 sifat magnetik batuan jadi

Documents