bab ii identifikasi sesar berdasarkan data...

5

BAB II

IDENTIFIKASI SESAR BERDASARKAN DATA MAGNETIK

MENGGUNAKAN FILTER TILT ANGLE DERIVATIVE

2.1 Sesar

Sesar adalah rekahan pada batuan yang mengalami pergerakan sejajar

bidangnya. Sesar merupakan jalur lemah, dan lebih banyak terjadi pada lapisan

yang keras dan rapuh. Bahan yang hancur pada jalur sesar akibat pergeseran,

dapat berkisar dari gouge (suatu bahan yang halus/lumat akibat gesekan) sampai

breksi sesar, yang mempunyai ketebalan antara beberapa centimeter sampai

ratusan meter (lebar zona hancuran sesar). Umumnya tidak mungkin untuk

mengetahui gerak sebenarnya sepanjang sesar dan bagian mana yang bergerak

karena bergeraknya sudah berlangsung pada waktu lampau. Dalam klasifikasi

sesar dipergunakan pergeseran relatif, karena tidak tahu blok mana yang bergerak;

satu sisi sesar bergerak ke arah tertentu relatif terhadap sisi lainnya. Pergeseran

salah satu sisi melalui bidang sesar membuat salah satu blok relatif naik atau turun

terhadap lainnya.

Terdapat dua unsur pada sesar yaitu hanging wall (atap sesar) dan foot

wall (alas sesar). Hanging wall (atap sesar) adalah bongkah sesar yang terdapat di

bagian atas bidang sesar, sementara itu foot wall (alas sesar) adalah bongkah sesar

yang berada di bagian bawah bidang sesar. Bidang sesar terbentuk akibat adanya

rekahan yang mengalami pergeseran.

6

Gambar 2.1 hanging wall dan foot wall

(sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Fault_geology)

Sesar diklasifikasikan berdasarkan atas dip bidang sesar dan arah gerak

relatifnya, menjadi sesar normal, sesar naik (reverse fault atau thrust fault) dan

sesar mendatar (strike slip fault). Pada kenyataannya, sangat sulit mendapatkan

kenampakan pensesaran yang ideal, terlebih lagi iklim di negeri kita yang tropis.

Pada iklim tropis, proses pelapukan batuan berlangsung lebih intensif sehingga

merusak dan mengubur tanda-tanda pensesaran di permukaan bumi. Namun

tanda-tanda adanya sesar dapat diketahui antara lain melalui : zona hancuran,

gores-garis, gawir sesar, triangular facet, pengkekaran intensif, perubahan litologi

yang tiba-tiba, breksi sesar, milonit dan pembelokan sungai secara tiba-tiba.

Dalam penentuan sesar dapat digunakan banyak metode geofisika. Salah

satunya adalah metode geomagnet yang didasarkan pada pengukuran variasi

intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi

(anomali) benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi. Anomali magnet

terjadi karena adanya variasi medan magnet kearah spasial secara regional. Pola

anomali ini dicirikan oleh pergantian antara anomali positif-negatif dan sejajar

7

dengan sumbu pemekarannya. Pola ini dikenal dengan sebutan “zone of striped

magnetic anomalies” yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sebaran zona

lemah yang memiliki struktur berupa sesar/rekahan.

2.2 Geologi Regional Kota Serang, Banten

Wilayah Provinsi Banten terletak pada jalur magmatik Pulau Jawa, oleh

karena itu wilayah ini sebagian besar tertutupi oleh batuan vulkanik dan alluvium

dengan batuan dasarnya terbentuk oleh batuan sedimen laut. Zaennudin dkk.

menerangkan bahwa evolusi gunungapi di wilayah Banten diawali dengan

terbentuknya gunungapi purba yang disebut Pra Danau, yang saat ini gunung-

gunungapi tersebut hanya menyisakan sebagian tubuhnya yang telah tererosi

sangat kuat dan bahkan tersesarkan dengan arah tenggara-baratlaut. Gunung-

gunungapi Pra Danau ini adalah G. Batukarut dan G. Pinang yang berada di

sebelah timurlaut, serta G. Meramang, serta G. Mokol terdapat di sebelah utara

Ciomas. Setelah aktivitas gunung-gunungapi Pra Danau terhenti dalam kurun

waktu yang cukup lama dan kemudian tersesarkan, disusul oleh aktivitas vulkanik

selanjutnya terbentuklah Gunung Danau yang cukup besar di sebelah baratdaya-

selatan dari komplek gunungapi Pra Danau. (Kunrat S, 2010).

Aktivitas G. Danau ini diakhiri dengan pembentukan kaldera Rawa Danau

yang menghasilkan endapan ignimbrit (aliran piroklastik) yang tersebar sangat

luas. Tufa Banten sebagai salah satu hasil erupsi yang maha dahsyat ketika

pembentukan Kaldera Rawa Danau terbentuk pada Pliosen – Awal Plistosen

secara tidak selaras menindih batuan Tersier yang telah mengalami pelipatan dan

8

pensesaran. Sesar-sesar tersebut umumnya berarah tenggara – baratlaut yang

sangat jelas terlihat pada batuan vulkanik tua Pra G. Danau.

Gambar 2.2 Perkembangan aktivitas vulkanisme di wilayah Banten.

(sumber: Laporan Gas di Daerah Kabupaten Serang, Banten)

Tufa Banten dibagi menjadi dua bagian yaitu Tufa Banten Bawah yang

berumur Pliosen Atas dan Tufa Banten Atas berumur Plestosen Bawah (Santoso,

dalam Kunrat S, 2010). Pada lapisan paling bawah dari Tufa Banten Atas terdapat

tufa hablur. Dalam ilmu gunung api lapisan tufa hablur ini adalah tufa terelaskan

(welded tuff) atau ignimbirit. Karena sifatnya yang padu dan keras bagaikan lava

sehingga tidak dapat ditembus oleh air dan bahkan gas. Air hujan yang jatuh ke

permukaannya tidak dapat meresap dan melewatinya, sehingga air tersebut akan

terus dialirkan ke laut melalui sungai yang ada di wilayah ini. Lapisan ini

kemudian dapat bertindak sebagai lapisan perangkap (cap rock). Gas yang muncul

U

9

dari bawah permukaan akan terperangkap di bawah lapisan tufa tersebut

Berdasarkan data pemboran yang dilakukan oleh Dinas Pertambangan dan Energi

Propinsi Banten di sekitar wilayah Serang (2003) mengidentifikasi bahwa

ketebalan dari satuan ignimbrite (Tufa Banten) ini berkisar antara 40 m sampai 60

m, semakin jauh dari kaldera Rawa Danau maka semakin tipis ketebalannya.

Endapan aluvial hanya terdapat pada lembah-lembah sungai besar dan

sekitar pantai. Sedangkan endapan jatuhan piroklastika paska terbentuknya

kaldera terdapat di sekitar pusat erupsinya dan pada punggungan bukit. Di

wilayah Kabupaten Serang, khususnya di sebelah timur dan tenggara Kora Serang

hanya terdapat pada punggungan-punggungan bukit. Sehingga lapisan ignimbrit

di punggungan bukit terdapat lebih dalam bila dibandingkan dengan

keterdapatannya di bagan lembah.

Batuan dasar dari endapan vulkanik di wilayah Banten dan sekitarnya

adalah batuan sedimen laut dari Formasi Cisubuh yang berumur Pliosen dan

Formasi Parigi yang terbentuk pada Akhir Miosen. Dari peta geologi daerah

Serang dapat diketahui bahwa wilayah Propinsi Banten bagian utara, tengah, dan

barat sebagian besar tertutupi oleh batuan vulkanik dari komplek G. Danau dan

gunungapi muda paska kaldera Rawa Danau.

Sebaran batuan di wilayah Banten secara lateral dengan disebutkan dari

batuan yang berumur paling tua ke muda adalah satuan batuan G. Gede, satuan

Tufa Banten, satuan batuan Gunungapi Danau Muda, satuan batuan G. Pinang,

satuan batuan G. Karang, dan Aluvium.

5

Gambar 2.3 peta geologi daerah Serang dan sekitarnya (Hendarmawan, 2009)

PETA GEOLOGI DAERAH SERANG DAN

SEKITARNYA

(Hendarmawan, 2009)

KETERANGAN

Qa : Alluvium

Qpvb : Tufa Banten Atas

Qbp : Basal batuan gunungapi Pinang

Qr : Endapan rawa danau

Qvkl : Lava gunung Karang

Qvk2 : Produk gunungapi Karang

Kelurusan interpretasi foto udara (sesar). Sumbu antiklin Sumbu sinklin

U

11

2.3 Semburan Gas Di Daerah Serang, Banten

Berdasarkan sejarah geologinya, Jawa Barat dibagi menjadi 4 bagian

mulai dari baratlaut ke tenggara, yaitu Blok Banten, Blok Jakarta-Banten, Blok

Sukabumi-Cilacap dan Blok Pegunungan Selatan. Adapun sebaran endapan dan

batuan dapat terlihat pada peta geologi Serang, Banten. Lokasi semburan terletak

pada Blok Banten. Struktur geologi yang berkembang di daerah Blok Banten ini

pada umumnya berorientasi arah barat-timur, tetapi arah utama berarah baratlaut-

tenggara yang makin ke arah utara berubah sebagian menjadi arah utara-selatan.

(Asril dkk dalam Hendarmawan, dkk, 2009)

Daerah semburan terdapat pada formasi termuda di daerah Banten utara,

yaitu bagian dari endapan vulkanik muda dan lokasi semburan di batasi oleh

kelurusan atau lineament utara-selatan yang hanya terekam pada bagian Tufa

Banten. Lokasi semburan ini diinterpretasikan berada pada sentuh antara Tufa

Banten dengan endapan vulkanik (alluvium) yang lebih muda. Pada beberapa

tempat terdapat akumulasi-akumulasi kandungan gas metan yang diindikasikan

berasal dari sedimentasi biomassa yang terjebak pada masa Pliosen pada suatu

zona lingkungan berawa-rawa. Kemungkinan hal ini terjadi pada suatu interval

dalam Formasi Cilegon tempat terjadinya perubahan lingkungan cenderung ke

arah daratan diikuti dengan aktivitas vulkanisme yang meningkat yang dapat

menutupi daerah-daerah berawa secara langsung.

Berdasarkan data logging pemboran dari beberapa sumur semburan,

sistem akuifer teridentifikasi mulai dari akuifer tertekan, akuifer semi tertekan dan

dua sistem akuifer tertekan. Akuifer tertekan ini ditutupi oleh lapisan kedap air

12

atau aquiclude setebal 30 m. Kondisi lapisan kedap yang cukup tebal tersebut

memberikan indikasi bahwa akuifer mempunyai tekanan yang cukup besar.

Korelasi lapisan-lapisan batuan dari beberapa sumur yang berdekatan (jarak antar

sumur kurang dari 10 m), menunjukkan terdapat perbedaan posisi lapisan kedap

atau aquiclude yang mencolok. Deformasi atau amblesan sangat mungkin telah

berlangsung, sehingga zona ini sangat lunak. Zona lemah lebih nampak pada

sumur yang hancur oleh semburan yang kuat.

Gas CO2 bergerak ke atas menuju permukaan melalui zona lemah dari

sesar-sesar yang ada di wilayah ini. berdasarkan peta geologi yang disajikan oleh

Hendarmawan (2009), khususnya di daerah tenggara, timur dan timurlaut Kota

Serang terdapat kelurusan-kelurusan yang berarah hampir utara – selatan.

Kelurusan tersebut diduga sesar yang tertimbun oleh endapan Ignimbrit Danau

(Tufa Banten). Pada zona-zona sesar sering ditemukan akumulasi gas karbon

dioksida yang kemungkinan besar bersumber dari aktivitas magma pada tahap

“postmagmatic”. (Zhang, dkk dalam Kunrat S, 2010).

2.4 Kemagnetan

Bumi diyakini sebagai batang magnet raksasa dimana medan magnet

utama bumi dihasilkan. Letak kutub utara dan selatan magnet bumi tidak berimpit

dengan kutub geografis. Pengaruh kutub utara dan selatan magnet bumi

dipisahkan oleh khatulistiwa magnet. Intensitas magnet akan bernilai maksimum

di kutub dan minimum di khatulistiwa. Karena letaknya yang berbeda terdapat

perbedaan antara arah utara magnet dan geografi yang disebut sebagai deklinasi.

13

Gambar 2.4. Bumi sebagai batang magnet raksasa dengan garis-garis gayanya

(sumber: Identifikasi Struktur Geologi Bawah Permukaan Lautdi Perairan Selat Malaka –

Sumatera Utara berdasarkan Interpretasi Peta Kontur Anomali Magnet)

Pada tahun 1893, Gauss pertama kali melakukan analisa harmonik dari

medan magnetik bumi untuk mengamati sifat-sifatnya. Analisa selanjutnya yang

dilakukan oleh para ahli mengacu pada kesimpulan umum yang dibuat oleh Gauss

yaitu:

1. Intensitas medan magnetik bumi hampir seluruhnya berasal dari dalam bumi

2. Medan yang teramati di permukaan bumi dapat didekati dengan persamaan

harmonik (spherical harmonic) yang pertama yang berhubungan dengan

potensial dwikutub di pusat bumi. Dwi kutub Gauss ini mempunyai

kemiringan 11,5o terhadap sumbu geografi.

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga

elemen medan magnet bumi yang dapat diukur meliputi arah dan intensitas

kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi:

14

• Deklinasi (D), yaitu besar sudut penyimpangan terhadap arah utara-selatan

geografis atau sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang

dihitung dari utara menuju timur.

• Inklinasi (I), yaitu besar sudut penyimpangan terhadap arah horisontal atau

sudut antara medan magneik 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 veltor medan magnetik total.

Gambar 2.5 Tiga Elemen Medan Magnet Bumi

(sumber: Pengukuran Medan Magnetik Total Daerah Gedong Songo dan Bawen, Ambarawa,

Semarang, Jawa Tengah)

Dari gambar di atas diperoleh hubungan :

F2 = H2 + Z2 = X2 + Y2 + Z2 (2.1)

dimana :

H = F cos I, Z = F sin I, tan I= Z/H

X = H cos D Y = H sin D tan D = Y/X

15

Teori yang berkaitan dengan kemagnetan bumi dikenal sebagai Teori

Dinamo. Pengukuran medan magnet di permukaan bumi merupakan resultan dari

berbagai variabel. Oleh karena itu variasi medan magnet bumi dapat dibedakan

dalam 4 hal, yaitu:

• Variasi yang relatif berjalan dengan lambat atau disebut sebagai variasi

sekuler. Perubahan ini berkaitan dengan perubahan posisi kutub bumi secara

perlahan.

• Variasi medan magnet yang disebabkan oleh sifat kemagnetan yang tidak

homogen dari kerak bumi. Perubahan ini relatif memiliki nilai yang kecil.

Dalam eksplorasi justru hal semacam ini yang dicari. Penyebab dari variasi ini

ialah kontras sifat kemagnetan (susceptibilitas) antarbatuan di dalam kerak

bumi (termasuk di dalamnya kemagnetan induksi dan kemagnetan remanen).

Dalam batuan biasanya terkait dengan mineral yang bersifat magnetik. Variasi

dengan perubahan yang relatif cepat berkaitan dengan waktu (harian) dan

bulanan. Sebutan lain untuk variasi ini ialah variasi harian. Penyebab variasi

ini ialah aktivitas matahari yang mempengaruhi keadaan atmosfera. Variasi ini

bersifat periodik. Selain matahari pengaruh bulan juga teramati.

• Variasi dengan perubahan relatif cepat dalam waktu yang relatif singkat dan

sangat tidak teratur. Sebutan lain untuk perubahan medan magnet semacam ini

ialah badai magnetik. Variasi ini berkaitan dengan aktivitas matahari yang

dihubungkan dengan bintik matahari. Akibat tembakan partikel-partikel

berenergi tinggi ke atmosfera bumi dari matahari menyebabkan fluktuasi sifat

magnetik yang sangat tidak teratur.

16

Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian:

a. Medan magnet utama bumi

Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil

pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan

luas lebih dari 106 km2. Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu

sehingga untuk menyeragamkan nilai-nilai medan magnet utama bumi, dibuat

standard nilai yang disebut dengan International Geomagnetics Reference

Field (IGRF) yang diperbaharui tiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut

diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitrar 1 juta km

yang dilakukan dalam waktu satu tahun.

b. Medan magnet luar (external field)

Medan magnet luar hanya merupakan bagian terkecil dari medan utama,

yaitu sisa 1% medan magnetik bumi. Pengaruh medan magnet luar berasal

dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang

ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan luar ini

berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di

atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

c. Medan magnet anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal

field). Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral

bermagnet seperti magnetite (Fe7S8), titanomagnetite (Fe2TtO4) dan lain-lain

yang berada di kerak bumi. Dalam survei dengan metode magnetik yang

17

menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di

permukaan (anomali magnetik).

Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan

magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen

mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar

dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan

sebelumbya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh

dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanan dan induksi,

bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi

maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya.

2.5 Suseptibilitas Magnet

Metode geomagnet didasarkan pada perbedaan tingkat magnetisasi suatu

batuan yang diinduksi oleh medan magnet bumi. Hal ini terjadi akibat adanya

perbedaan sifat kemagnetan suatu material. Kemampuan untuk termagnetisasi

tergantung dari suseptibilitas magnetik masing-masing batuan. Suseptibilitas

adalah derajat kemagnetan suatu bahan atau material dalam respon terhadap

pengaruh medan magnet luar.

Harga suseptibilitas ini sangat penting di dalam pencarian benda anomali

karena sifat yang khas untuk setiap jenis mineral atau mineral logam. Harganya

akan semakin besar bila jumlah kandungan mineral magnetik pada batuan

semakin banyak. Hubungan intensitas magnetik (Im) dengan medan magnet (H)

adalah:

Im = k H (2.2)

18

dimana k = suseptibilitas

Im = intensitas magnetik

H = kuat medan magnet bumi = 0,6 Gauss = 6 x 10-5 T = 6x104 nT

Medan magnetik yang terukur oleh magnetometer adalah medan magnet

induksi termasuk efek magnetisasi yang diberikan oleh persamaan :

�� = �0 �� + ��

�� = �0 1 + �� (2.3)

dimana : µ0 = permeabilitas magnetik ruang hampa

�� = Induksi magnetik

�� = Kuat Medan magnet bumi

�� = intensitas magnetik

Persamaan (2.3) ini menunjukkan bahwa jika medan magnetik remanen dan luar

bumi diabaikan, medan magnet total yang terukur oleh magnetometer di

permukaan bumi adalah penjumlahan dari medan bumi utama H dan variasinya

(Im) dengan Im merupakan anomali magnet dalam eksplorasi magnetik.

Suseptibilitas harus dibedakan dengan permeabilitas. Suseptibilitas adalah

kemampuan bahan untuk menjadi termagnetisasi. Sedangkan permeabilitas adalah

kemudahan melewatkan fluks yang melaluinya. Hubungan suseptibilitas (k) dan

permeabilitas (µ) adalah:

µ = (1 + k) (2.4)

dimana : µ = permeabilitas magnetik relatif

Dengan proses penurunan persamaan untuk metoda magnetik seperti

diberikan diatas, maka parameter kerentanan magnetik (k) adalah merupakan

19

parameter yang sangat penting di dalam metoda ini, karena parameter ini

menyatakan tingkat atau derajat magnetisasi suatu benda akibat pengaruh medan

magnet luar. Intensitas medan magnetik pada suatu tempat terbentuk dari dua

komponen yaitu medan magnetik utama yang bersumber dari dalam bumi dan

medan magnetik transien dari luar bumi. Pengukuran perbedaan nilai kemagnetan

dapat memberikan gambaran kondisi bawah permukaan.

2.6 Sifat Magnetik Batuan

Setiap jenis batuan yang terdapat di bumi, yang mempunyai suatu medan

magnet, akan mempunyai sifat dan karakteristik yang spesifik dan dengan

mempelajari karakter spesifik tersebut, maka kita akan lebih mudah dalam

mencari dan menemukan bahan batuan tersebut.

Berikut ini pengelompokan batuan atau mineral berdasarkan sifat

magnetik yang ditunjukkan oleh kerentanan magnetiknya :

a. Diamagnetik

Suatu zat adalah tergolong pada jenis diamagnetik jika mempunyai

susceptibilitas magnetik negatif sehingga intensitas magnetisasi yang diimbas

� dalam zat oleh medan �� adalah berlawanan arah ��. Diamagnetik

mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dan sangat kecil artinya ialah

memiliki sifat magnetik yang lemah. Comtohnya : graphite, marble, quarts

dan salt.

b. Paramagnetik

Semua zat yang mempunyai susceptibilitas magnetik (k) positif dengan

nilai yang kecil adalah zat paramagnetik. Dalam zat semacam ini setiap atom

20

atau molekul mempunyai momen magnetik total yang tak sama dengan nol

dalam medan luar yang nol. Contohnya kapur.

c. Ferromagnetik

Elemen-elemen seperti besi, kobalt dan nikel adalah elemen

paramagnetik yang interaksi magnetik antara atom dengan group atom

sedemikian kuatnya hingga terjadi penyearahan momen-momen dalam daerah

yang besar dalam zat. Pada umumnya susceptibilitas material ferromagnetik

106 kali material diamagnetik dan paramanetik. Ferromagnetism juga turun

dengan turunnya temperatur dan hilang sama sekali pada suhu Curie. Mineral

ferromagnetik tak terjadi di alam. Mineral ini dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Antiferromagnetik

Material ini mempunyai susceptibilitas seperti material paramagnetik

tetapi harganya naik dengan naiknya temperatur hingga temperatur

tertentu, kemudian turun menurut hukum Curie-Weiss. Hal ini terjadi

karena momen magnetik total sejajar dan anti sejajar sehingga sub-domain

dalam material ini saling meniadakan sehingga susceptibilitasnya menjadi

sangat kecil. Contohnya adalah hematite.

2. Ferrimagnetik

Material ini mempunyai susceptibilitas magnetik yang sangat besar

dan tergantung pada suhu, domain-domain magnetik dalam material ini

terbagi-bagi dalam keadaan daerah yang menyearah saling berlawanan

tetapi momen magnetik totalnya tak nol jika medan luar nol. Praktis semua

mineral magnetik adalah ferrimagnetik.

21

2.7 Metode Geomagnetik

Metode magnetik merupakan metoda pengolahan data potensial untuk

memperoleh gambaran bawah permukaan bumi atau berdasarkan karakteristik

magnetiknya. Metode ini didasarkan pada pengukuran intensitas medan magnet

pada batuan yang timbul karena pengaruh dari medan magnet bumi saat batuan itu

terbentuk. Penggunaan metoda magnetik di dalam prospek geofisika adalah

berdasarkan atas adanya anomali medan magnet bumi akibat sifat kemagnetan

batuan yang berbeda satu terhadap lainnya.

Kerak bumi menghasilkan medan magnet jauh lebih kecil daripada medan

utama magnet yang dihasilkan bumi secara keseluruhan. Teramatinya medan

magnet pada bagian bumi tertentu, biasanya disebut anomali magnetik yang

dipengaruhi suseptibilitas batuan tersebut dan remanen magnetiknya.

Penelitian magnet adalah pengukuran intensitas dari medan magnetik

bumi, sedangkan anomali yang didapat merupakan hasil dari distorsi medan

magnetik yang diakibatkan oleh material magnetik dari kerak bumi. Intensitas dari

anomali induksi sangat tergantung pada kerentanan batuan (suseptibilitas)

magnetik dan magnetisasi medan magnit. Anomali magnet yang dihasilkan

tergantung pada geometri dan sifat-sifat magnetik dari batuan dan arah dari

intensitas medan magnetik bumi. Objek pengamatan dari metode ini adalah benda

yang bersifat magnetik, dapat berupa gejala struktur bawah permukaan ataupun

batuan tertentu. Metode ini dapat dipakai sebagai preliminary survey untuk

menentukan bentuk geometri dari bentuk basement, intrusi dan patahan. Metode

ini juga sangat baik digunakan dalam menentukan sebaran zona lemah yang

22

berkaitan dengan manifestasi panas bumi dan gas. Adanya zona lemah yang

teridentifikasi dapat dijadikan bahan kajian untuk menentukan tingkat kerentanan

suatu daerah terhadap timbulnya bencana geologi. Dalam hal ini dibutuhkan

beberapa variabel yang mendukung, misalnya kondisi geologi berupa batuan

penyusun, pola dan arah struktur yang terbentuk serta kondisi struktur bawah

permukaan yang dapat memudahkan dalam memprediksi daerah-daerah rawan

bencana. Selain itu, metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi

pendahuluan minyak bumi , panas bumi, dan batuan mineral serta bisa diterapkan

pada pencarian prospek benda-benda arkeologi.

2.8 Proton Magnetometer

Dalam survey geomagnetik, magnetometer yang paling umum digunakan

adalah presesi proton magnetometer. Berbeda dengan fluxgate magnetometer,

proton magnetometer presesi hanya mengukur amplitudo total (ukuran) medan

magnet bumi. Skema proton magnetometer ditampilkan di bawah ini:

Gambar 2.6 Skema Proton Precession Magnetometer

(sumber: Identifikasi Struktur Geologi Bawah Permukaan Lautdi Perairan Selat Malaka –

Sumatera Utara berdasarkan Interpretasi Peta Kontur Anomali Magnet)

23

Prinsip kerja Proton Precission Magnetometer adalah dengan proton yang

ada pada semua atom memintal atau berputar pada sumbu axis yang sejajar

dengan medan magnet bumi. Normalnya, proton cenderung untuk sejajar dengan

medan magnet bumi Bbumi, ketika saklar ditutup, arus DC mengalir dari baterai ke

lilitan, kemudian memproduksi kuat medan magnet dalam silinder tersebut. Atom

hidrogen (proton) yang berputar diinduksi medan magnet (medan magnet akibat

aliran arus pada kawat), maka proton dengan sendirinya akan menyesuakan

dengan medan magnet yang baru B. Akhirnya atom hidrogen dalam sensor ini

bergetar, sensor akan medeteksi adanya getaran dan osilasi tersebut. Kemudian

counter pada alat ini akan menghitung banyaknya getaran dari atom hidrogennya.

Sehingga pada saat magnetometer dihidupkan, alat ini mampu menghitung nilai

intensitas medan magnet total. Ketika arus berhenti maka proton kembali ke posisi

semula.

2.9 Koreksi Data Geomagnetik

untuk memperoleh nilai anomali medan magnetik yang diinginkan, maka

dilakukan koreksi terhadap data medan magnetik total hasil pengukuran pada

setiap titik lokasi atau stasiun pengukuran, yang mencakup koreksi harian, IGRF

dan topografi.

a. Koreksi Harian

Koreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai medan

magnetik bumi akibat adanya perbedaan waktu dan efek radiasi matahari

dalam satu hari. Waktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan

24

waktu pengukuran data medan magnetik di setiap lokasi (stasiun pengukuran)

yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian

dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekam pada

waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi. Sebaliknya

apabila variasi harian bernilai positif, maka koreksinya dilakukan dengan cara

mengurangkan nila variasi arian yang terekam pada waktu tertentu terhadap

data medan magnetik yang akan dikoreksi, dapat dituliskan dalam persamaan

∆� = �� ± ∆ �� _�� (2.5)

b. Koreksi IGRF

Data hasil pengukuran medan magentik pada dasarnya adalah kontribusi

dari tiga komponen dasar, yaitu medan magnetik utama bumi, medan magnetik

luar dan medan anomali. Nilai medan magnetik utama tidak lain adalah IGRF.

IGRF singkatan dari The International Geomagnetic Reference Field

merupakan medan acuan geomagnetik internasional. Pada dasarnya nilai IGRF

merupakan nilai kuat medan magnetik utama bumi (H0). Nilai IGRF termasuk

nilai yang ikut terukur pada saat kita melakukan pengukuran medan magnetik

di permukaan bumi, yang merupakan komponen paling besar dalam survei

geomagnetik, sehingga perlu dilakukan koreksi untuk menghilangkannya.

Koreksi nilai IGRF terhadap data medan magnnetik adalah anomali medan

magnetik.

Nilai IGRF yang diperoleh dikoreksikan terhadap data kuat medan

magnetik total dari hasil pengukuran di setiap stasiun atau titik lokasi

pengukuran. Meskipun nilai IGRF tidak menjadi terget survei, namun nilai ini

25

bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat

diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi.

Koreksi IGRF dapat dilakukan dengan cara mengurangkan nilai IGRF

terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap

titik pengukuran pada posisi geografis yang sesuai. Persamaan koreksinya

(setelah dikoreksi harian) dapat dituliskan sebagai berikut :

∆� = �� ± ∆�� ± �� (2.6)

dimana T0 = IGRF

2.10 Metode Interpretasi Geomagnetik

Terdapat beberapa metode dalam menginterpretasikan data anomali

magnetik, yaitu sebagai berikut.

a. Traditional Filtering

Filtering adalah cara untuk memisahkan sinyal dari panjang gelombang

yang berbeda untuk diisolasi dan karenanya meningkatkan ciri-ciri anomali

dengan panjang gelombang tertentu. Petunjuk praktis bahwa panjang

gelombang anomali terbagi tiga atau empat yaitu kira-kira sama dengan

kedalaman bagian tubuh yang menghasilkan anomali terpendam. Jadi, filtering

ini dapat digunakan untuk memperjelas anomali yang dihasilkan oleh ciri-ciri

dalam range kedalaman yang diberikan.

26

Gambar 2.7 Traditional filtering berdasarkan data sitnetik anomali magnetik

(sumber: Advanced Processing and Interpretation of Gravity and Magnetic Data)

Gambar 2.7 memperlihatkan hasil interpretasi data magnetik

menggunakan metode Traditional filtering yang memperlihatkan pola sumber

anomali. Traditional filtering bisa saja berupa low pass (Regional) atau high

pass (Residual). Jadi tehnik ini kadang ditujukan untuk sebagai pemisah antara

Regional-Residual (Regional-Residual separation).

b. First vertical derivative

Metode ini meningkatkan anomali dari benda dan cenderung mereduksi

kerumitan anomaly dan memperjelas penggambaran struktur. Dalam contoh di

bawah menggambarkan secara jelas daerah-daerah dengan resolusi data dalam

grid magnetik yang berbeda.

27

Gambar 2.8 First Vertical Derivative dari data sintetik anomali magnet


Hasil interpretasi metode first vertical derivative di atas memperlihatkan

struktur yang lebih jelas dibandingkan dengan metode traditional filtering.

Interpretasi dengan menggunakan metode ini memiliki beberapa kekurangan

karena dapat menjadi noise yang akan menguatkan panjang gelombang

gangguan pendek. Dengan demikian, struktur yang dihasilkan dari interpretasi

ini tidak begitu akurat. Metode ini dapat diturunkan dari formula berikut:

!" = − $%$& (2.7)

dimana '(') merupakan turunan dalam arah z.

c. Total Horizontal Derivative

Metode ini juga dirancang untuk mencari adanya anomali dan ciri-ciri

tertentu yang berhubungan dengan anomali tersebut dan memberikan hasil

yang maksimal dalam memetakan penaikan yang mengindikasikan tepi

sumber. Total horizontal derivative ini merupakan filter pelengkap dari filter

lain misalnya filter first vertical derivative.

28

Gambar 2.9 Total Horizontal Derivative Dari Data Sintetik Anomali Magnetik


Metode ini pada umumnya menghasilkan lokasi anomali yang lebih pasti

dari pada First vertical derivative, tetapi untuk data magnetik harus digunakan

dalam konjungsi dengan transformasi lainnya seperti reduksi ke kutub

(Reduction To Pole) atau Pseudo-gravity. Tehnik ini dapat diaplikasikan untuk

memodelkan kajian gambar struktur pada kedalaman berbeda. Metode ini

didefinisikan dengan persamaan

��!" = *�$%$+�, + �$%

$-�, (2.8)

dimana THDR adalah gradient bidang horizontal, dengan '('. merupakan

turunan anomali magnetik dalam arah x dan '('/ merupakan turunan anomali

magnetik dalam arah y.

d. Second Vertical Derivative

Second vertical derivative ini juga bertujuan sebagai pemfilter dalam

pembuatan peta gravity dan magnetic, dalam hal ini menekankan pernyataan

29

dari karakter struktur daerah dan menghilangkan efek dari anomali besar atau

pengaruh regional. Seperti dengan menampilkan derivative lain akan sangat

membantu dalam tahap proses interpretasi.

Gambar 2.10 Second vertical derivative dari data sintetik anomali magnetik


Hasil interpretasi dengan menggunakan metode ini memperlihatkan

struktur yang lebih kompleks dan telah tereduksi oleh noise, namun agak sulit

menentukan struktur yang sebenarnya akibat distribusi anomali yang hampir

sama di seluruh daerah. Untuk mendefinisikan metode ini digunakan

persamaan

2 ! = $1%$21 (2.9)

dimana '2(')2 merupakan turunan kedua anomali magnetik dalam arah z.

30

e. Analytic Signal

Analytic signal, meskipun lebih sering terputus dari gradien horizontal

sederhana, tetapi memiliki hasil yang maksimal atas benda diskrit serta ujungnya.

Transformasi ini sering berguna pada lintang magnetik rendah.

Gambar 2.11 Analytic Signal Dari Data Sintetik Anomaly Magnetik


Struktur yang dihasilkan nampak lebih jelas. Perbedaan data dengan

panjang gelombang tinggi dan rendah terlihat sehingga lebih mudah untuk

dianalisis. Persamaan yang mendefinisikan metode ini yaitu sebagai berikut:

(3 = *�$%$+�, + �$%

$-�, + �$%$&�,

(2.10)

f. Tilt Angle Derivative

Tilt Angle Derivative mirip dengan fase lokal, tetapi menggunakan nilai

absolut dari Horizontal Derivative pada penyebutnya.

�456 = 6789: �;�<;8=8 >=?64�75 �7?4 @?7�4=8�;�<;8=8= ℎ;?4);8675 �7?4 @?7�4=8

�456 = 6789: B$C $&D$C $�D E (2.11)

31

Karena sifat fungsi trigonometri arctan, semua amplitudo dibatasi untuk

nilai antara + π/2 dan - π/2 (+ 90o dan -90o) terlepas dari amplitudo komponen

vertikal atau komponen horizontal. Tilt Angle Derivative sangat bervariasi

tergantung pada inklinasi tapi untuk inklinasi dari 0o dan 90o, titik nolnya

memotong dekat tepi struktur model. Total Horizontal derivative THDR dari Tilt

Angle Derivative bergantung pada sudut inklinasi, sama halnya seperti Analytic

Signal, tetapi lebih tajam, menghasilkan definisi maksimum dengan berpusat pada

tepi benda, sehingga memperoleh ciri-ciri sumber yang lebih jelas.

Gambar 2.12 Tilt Angle Derivative Dari Data Sintetik Anomaly Magnetik


Gambar di atas merupakan hasil interpretasi dari data sintetik magnetik

dengan menggunakan metode TAD. Arah dan pola anomali magnetik terlihat

dengan sangat jelas sehingga memudahkan dalam pengidentifikasian struktur

yang ada di daerah survey.

Dari beberapa interpretasi di atas, nampak bahwa metode Tilt Angle

Derivative memperlihatkan tampilan hasil interpretasi yang paling baik. Deteksi

dari bentuk pemetaan dengan menggunakan metode Tilt Angle Derivative

32

meningkat dengan sangat tinggi. THDR dari Tilt Angle Derivative ini

memposisikan model dengan baik dan juga sangat peka terhadap noise sehingga

dapat menghasilkan bentuk sumber anomali yang jelas. Filter ini memberikan

sebuah pendekatan alternatif untuk meningkatkan anomali magnetik dangkal

sambil menjaga informasi struktur bawah permukaan. Metode ini sangat tepat

untuk mengidentifikasi bagian-bagian dari struktur anomali yang tidak

terpengaruh oleh gangguan/noise.

bab ii identifikasi sesar berdasarkan data...

Documents