SIFAT MAGNETIK BATUAN

Oleh Sutrimo (D621 10 006)

Batuan yang merupakan material pembentuk kerak bumi memiliki

sifat- sifat 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 batuan

sangat tergantung pada jenis mineral dan ukurannya. Sifat magnetik

pada batuan ini juga berperan dalam metode geomagnetik untuk

eksplorasi.

Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang digunakan

untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat

kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet

batuan. Setiap jenis batuan memiliki sifat dan karakteristik tertentu

dalam medan magnet yang dimanifestasikan dalam parameter

susceptibilitas magnetik batuan atau mineralnya (k).

Susceptibilitas magnet batuan adalah harga magnet suatu batuan

terhadap pengaruh magnet, yang pada umumnya erat kaitannya dengan

kandungan mineral dan oksida besi. Semakin besar kandungan mineral

magnetit di dalam batuan, akan semakin besar harga susceptibilitasnya.

Sifat magnetik material pembentuk batuan – batuan dapat dibagi

menjadi diamagnetik, paramagnetisme, ferromagnetik,

antiferromagnetik, ferrimagnetik.

Tabel 1 Sifat magnetik dari sejumlah batuan dan mineral magnetik

(Hunt dkk., 1995)

Batuan/ Mineral Massa Jenis (103

kg m-3)

Suseptibilitas MagnetikTc

(0C)Volume (k)

(10-6 SI)Massa (χ )(10-8m3kg-1)

Batuan bekuAndesite 2,61 170.000 6.500Basalt 2,99 250-

180.0008,4-6.100

1

Diorite 2,85 630-130.000

22-4.400

Gabbro 3.03 1.000-90.000

24-30.000

Granite 2,64 0-50.000 0-1.900Batuan Beku Asam (rata-rata)

2,61 38-82.000 1,4-3.100

Batuan Beku Basa ( rata-rata)

2,79 550-120.000

20-4.400

Batuan SedimenLempung 1,70 170-250Batu Bara 1,35 25 1,9Gamping 2,11 2-25.000 0,1-1.200Batu Pasir 2,24 0-20.900 0-931Batu Sedimen (rata-rata)

2,19 0-50.000 0-2.000

Batuan MalihanAmphibolite 2,96 750 25Gneiss 2,80 0-25.000 0-900Quartzite 2,60 4.400 170Schist 2,6 26-3.600 1-110Slate 2,79 0-35.000 0-1.00Batuan Malihan (rata-rata)

2,76 0-73.000 0-2.600

Mineral MagnetikMagnetite(Fe3O4; Ferimagnetik)

5.18 1.000.000-5.700.000

20.000-140.000

575-585

Hematite(Fe2O3;canted antiferomagnetik)

5.26 500-40.000

10-760 675

Maghematite(Fe2O3; ferimagnetik)

4.90 2.000.000-2.500.000

40.000-50.000

-600

Ilmenite(FeTiO3; antiferomagnetik)

4.72 2.000-3.800.000-

45-80.000 -233

Pyrite(FeS2) 5.02 35-5.000 1-100Pyrrhotite(Fe7S8; ferimagnetik)

4.62 3.200.000 69.000 320

Goethite(FeOOH; antiferomagnetik)

4.27 1.100-12.000

26.280 -120

Mineral non- magnetikKuarasa(SiO2) 2.65 -(13-17) -(0.5-0.6)Kalsit(CaCO3) 2.83 -(7.5-39) -(0.3-1.4)Halite(NaCl) 2.17 -(10-16) -(0.48-0.75)Galena(PbS) 7.50 -33 -0.44

A. Diamagnetik

Mineral diamagnetik adalah mineral yang tidak dapat ditarik

sedikitpun oleh magnet (tidak terpengaruh oleh gaya tarik magnet).

Dalam batuan diamagnetik atom–atom pembentuk batuan mempunyai 2

kulit elektron berpasangan dan mempunyai spin yang berlawanan dalam

tiap pasangan. Jika mendapat medan magnet dari luar orbit, elektron

tersebut akan berpresesi yang menghasilkan medan magnet lemah yang

melawan medan magnet luar tadi mempunyai susceptibilitas k negatif

dan kecil, dan susceptibilitas k tidak tergantung dari pada medan magnet

luar.

Contoh batuan/mineral diamagnetik adalah sebagai berikut :

Grafit (C)

Marbele

Marmer

Anhidrit (CaSO4)

Pirolusit (MnO2)

Serpentinite

Sulfur (S)

Kuarsa (SiO2)

Halite (NaCl)

Calcite (CaCO3)

Ortoklas (KAlSi3O8)

Plagioklas ((Na,Ca)(Si,Al)4O8)

Talk(Mg3Si4O10(OH)2)

Gipsum (CaSO4·2H2O)

Intan (C)

Berikut ini adalah beberapa contoh gambar mineral diamagnetik :

B. Paramagnetik

Terdapat kulit elektron terluar yang belum jenuh 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 acak oleh agitasi termal, sehingga

susceptibilitas k positif dan > 1 serta bergantung pada temperatur.

Contoh mineral paramagnetik :

3

Siderite

Chromite

Columbite

Franklinite

Ilmenite

Tantalite

Hematit (Fe2O3)

Pirit (FeS2)

Kalkopirit (CuFeS2)

Olivin ((Mg, Fe)2SiO4)

Ilmenit (FeTiO3)

Piroksen ((Mg,Fe)SiO3)

Mineral mika (Biotit,

Muskovit, Flogofit)

Berikut ini adalah beberapa contoh gambar mineral paramagnetik :

C. Ferromagnetik

Terdapat banyak kulit electron yang hanya diisi oleh suatu electron

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 jika

didalam medan magnet luar. Mempunyai sifat susceptibilitas k positif dan

jauh lebih besar dari satu. Susceptibilitas k bergantung dari temperature.

Contoh mineral ferromagnetik :

Besi (Fe)

Nikel (Ni)

Kobalt (Co)

Magnetit (Fe3O4)

Pyrrhotit (Fe1-xS)

Maghemite (Fe2O3, γ-Fe2O3)

Isovite ((Cr,Fe)23C6)

Chromferide (Fe3Cr1-x)

4

Symthite ((Fe,Ni)9S11 atau ((Fe,Ni)13S16)

Wilhelmramsayite (Cu3FeS3 2(H2O)

Batiferrite (Ba[Ti2Fe10]O19)

Berikut ini adalah beberapa contoh gambar mineral ferromagnetik :

D. Antiferromagnetik

Pada bahan antiferromagnetik domain-domain tadi menghasilkan

dipole magnetic yang saling berlawanan arah sehingga momen magnetic

secara keseluruhan sangat kecil.

Bahan antiferromagnetik yang mengalami cacat kristal akan

mengalami medan magnet kecil dan suseptibilitasnya seperti pada bahan

paramagnetic, tetapi harganya naik sampai dengan titik curie kemudian

turun lagi menurut hukum curie-weiss. Contoh mineral

antiferromagnetik :

Hematite (Fe2O3 )

Goethite(FeOOH)

Ilmenite(FeTiO3)

E. Ferrimagnetik

Pada bahan ferrimagnetik domain-domain juga saling antiparalel

tetapi jumlah dipol pada masing-masing arah tidak sama sehingga masih

mempunyai resultan magnetisasi cukup besar. Suseptibilitasnya tinggi

dan tergantung temperatur.

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. Meskipun dalam beberapa

5

hal magnetisasi batuan bergantung terutama pada kekuatan sesaat dar

sesaat dari medan magnetik bumi di sekeliling dan kandungan mineral

magnetiknya.

Contoh mineral ferrimagnetik :

Magnetit ( Fe3O4 )

Ilmenit ( FeTiO3 )

Pirhotit ( FeS ).

Magnetite(Fe3O4)

Maghematite(Fe2O3)

Pyrrhotite (Fe7S8)

6