laporan husni
DESCRIPTION
Metode Magnetik BumiTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
METODE MAGNETIK BUMI
HUSNI TAUFIQ MUSLIM (1127030036)
FISIKA VI-A
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG
Email : [email protected]
Abstrak:
Telah dilakukan eksperimen metode magnetik bumi dengan menggunakan alat Proton
Precision Magnetometer, GPS, dan software surfer 12. Tujuan dari penelitian ini adalah
memahami prinsip kerja alat Proton Precision Magnetometer, dapat mengoperasikan alat
Proton Precision Magnetometer, menentukan anomali magnetik yang telah dikoreksi,
membuat peta anomali magnetik, dan dapat melakukan interpretasi secara kualitatif
dari peta intensitas medan magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual).
Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di
permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi benda termagnetisasi
di bawah permukaan bumi (suseptibilitas).
Kata Kunci : Proton Precision Magnetometer, GPS, Surfer 12, dan peta anomali
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Geofisika merupakan ilmu yang mempelajari dan menelaah mengenai
struktur bawah permukaan untuk mengetahui kandungan mineral di dalam
bumi dengan menggunakan pengukuran, hukum, metode dan analisis fisika
serta pemodelan matematika untuk mengeksplorasi dan menganalisis struktur
dinamik bumi dengan tujuan mencari mineral-mineral yang berguna bagi
kehidupan manusia (Anonim, 2007).
Metode geomagnet (magnetik) dilakukan berdasarkan pengukuran
anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas
atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya.
Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi
mineral ferromagnetic, paramagnetic dan diamagnetic. Alat yang digunakan untuk
mengukur anomali geomagnet yaitu magnetometer. Metode geomagnet ini
sensitif terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari
tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral
ferromagnetic dan struktur geologi (Yopanz, 2007).
II. TEORI DASAR
2.1 Magnetisasi Bumi dan Sifat Magnetik Batuan
Medan magnet bumi secara sederhana dapat digambarkan sebagai medan
magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet raksasa yang terletak di dalam inti
bumi, namun tidak berimpit dengan pusat bumi. Medan magnet ini dinyatakan
sebagai besar dan arah. Arahnya dinyatakan sebagai deklinasi (penyimpangan
terhadap arah utara-selatan geografis) dan iklinasi (penyimpangan terhadap arah
horizontal). Sedangkan kuat medan magnet sebagian besar dari dalam bumi sendiri
(94%) atau internal field, sedangkan sisanya (6%) ditimbulkan oleh arus listrik di
permukaan dan pada atmosfir atau external field. Kemagnetan bumi dapat berasal
dari internal (dalam) bumi, kerak bumi ataupun dari angkasa luar.
Setiap jenis batuan mempunyai sifat dan karakteristik tertentu dalam medan
magnet. Adanya perbedaan serta sifat yang khusus dari tiap jenis batuan serta
mineral memudahkan dalam pencarian bahan-bahan tersebut.
Adapun klasifikasi batuan atau mineral berdasarkan sifat magnetik yang
ditunjukan oleh kerentanan magnetiknya sebagai berikut:
1. Diamagnetik
Mempunyai kerentanan magnetik (k) negatif dengan nilai yang sangat kecil
artinya bahwa orientasi elektron orbital substansi ini selalu berlawanan arah
dengan medan magnet luar. Contoh materialnya: grafit, gypsum, marmer,
kwartz, garam, dll.
2. Paramagnetik
Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang kecil.
Contoh materialnya: Kapur.
3. Ferromagnetik
Mempunyai harga kerentanan magnetik (k) positif dengan nilai yang besar
yaitu sekitar 106 kali dari diamagnetic dan atau paramagnetic. Sifat
kemagnetan substansi ini dipengaruhi oleh temperature, yaitu pada suhu diatas
suhu Currie, sifat kemagnetannya hilang. Contoh materialnya: pyrit, magnetit,
hematit, dll.
2.2 Metode Magnetik Bumi
Metode geomagnet (magnetik) dilakukan berdasarkan pengukuran
anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas
atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya.
Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi
mineral ferromagnetic, paramagnetic dan diamagnetic. Alat yang digunakan untuk
mengukur anomali geomagnet yaitu magnetometer. Metode geomagnet ini
sensitif terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mempelajari
tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral
ferromagnetic dan struktur geologi (Yopanz, 2007).
2.3 Konsep Teori Magnetik
Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan
magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh adanya variasi distribusi
benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi (suseptibilitas). Variasi yang
terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar.
Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam
bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian
dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Metode
magnetik memiliki latar belakang fisika berdasarkan kepada teori potensial,
Sehingga sering disebut sebagai metoda potensial. Dalam metode magnetik
harus mempertimbangkan variasi arah dan besar vektor magnetisasi. Data
pengamatan magnetik lebih menunjukan sifat residual yang kompleks.
Dengan demikian, metode magnetik memiliki variasi terhadap waktu jauh
lebih besar. Pengukuran intensitas medan magnetik bisa dilakukan melalui
darat, laut dan udara. Metode magnetik sering digunakan dalam eksplorasi
pendahuluan minyak bumi, panas bumi, dan batuan mineral serta bisa
diterapkan pada pencarian prospeksi benda-benda arkeologi.
2.4 Aplikasi Metode Geomagnetik
Panas bumi adalah sebuah sumber energi panas yang terdapat dan
terbentuk di dalam kerak bumi. Panas bumi adalah sumber energi panas yang
terkandung di dalam air panas, uap air dan batuan bersama mineral ikutan
dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam
suatu sistem panas bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses
penambangan. (Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panasbumi) (Anonim,
2007b). Sistem panasbumi merupakan energi yang tersimpan dalam bentuk
air panas atau uap panas pada kondisi geologi tertentu pada kedalaman
beberapa kilometer di dalam kerak bumi.
Sistem panas bumi meliputi panas dan fluida yang memindahkan panas
mengarah ke permukaan. Adanya konsentrasi energi panas pada sistem panas
bumi umumnya dicirikan oleh adanya anomali panas yang dapat terekam di
permukaan, yang ditandai dengan gradien temperatur yang tinggi.
Sistem panas bumi mencakup sistem hydrothermal yang merupakan
sistem tata-air, proses pemanasan dan kondisi sistem dimana air yang
terpanasi terkumpul. Sehingga sistem panasbumi mempunyai persyaratan
seperti harus tersedia air, batuan pemanas, batuan sarang dan batuan penutup.
Air disini umumnya berasal dari air hujan atau air meteorik.
Batuan pemanas akan berfungsi sebagai sumber pemanasan air, yang
dapat berwujud tubuh terobosan granit maupun bentuk-bentuk batolit
lainnya. Panas yang ditimbulkan oleh pergerakan sesar aktif kadangkadang
berfungsi pula sebagai sumber panas, seperti sumber-sumber mata air panas
di sepanjang jalur sesar aktif.
Batuan sarang berfungsi sebagai penampung air yang telah terpanasi
atau uap yang telah terbentuk. Nilai kesarangan batuan cadangan ini ikut
menentukan jumlah cadangan air panas atau uap. Batuan penutup lebih
berfungsi sebagai penutup kumpulan air panas atau uap sehingga tidak
merembes ke luar. Syarat dari batuan penutup ini adalah sifatnya yang tidak
mudah ditembus atau dilalui cairan atau uap. Umumnya sumber panasbumi
terdapat di daerah jalur gunungapi, maka sebagai sumber panas adalah magma
atau batuan yang telah mengalami radiasi panas dari magma. Sedang batuan
penutup dan batuan cadangan biasanya dibentuk oleh batuan hasil letusan
gunungapi seperti lava dan piroklastik. Meskipun di beberapa daerah
panasbumi, tufa atau labu halus yang terlempungkan atau lapisan airtanah
dapat berfungsi sebagai batuan penutup sistem panas bumi (Azwar, M., dkk,
1988).
Metode magnetik (geomagnet) dilakukan berdasarkan pengukuran
anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas
atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya.
Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi
mineral ferromagnetic, paramagnetic dan diamagnetic. Umumnya tubuh intrusi dan
urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic (Fe2O4, Fe2O3) yang memberi
kontras pada batuan sekelilingnya.
Metode geomagnet ini sangat sensitif terhadap perubahan vertical,
umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat
hydro-thermal yang kaya akan mineral ferromagnetic dan struktur geologi.
Metode geomagnet ini digunakan pada studi geothermal karena mineral-
mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi
mendekati temperatur Curie. Oleh karena itu digunakan untuk mempelajari
daerah yang diduga mempunyai potensi geothermal. Metode eksplorasi
geomagnet banyak digunakan karena data acquitsition dan data proceding
dilakukan tidak serumit metode gaya berat. Penggunaan filter matematis
umum dilakukan untuk memisahkan anomali berdasarkan panjang
gelombang maupun kedalaman sumber anomali magnetik yang ingin
diselidiki.
2.5 Proton Precisssion Magnetometer , GPS dan Surfer 12
Proton Precision Magnetometer merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur medan magnet bumi berdasarkan frekuensi presisi yang terjadi,
dengan sensor berbentuk silinder yang didalamnya terisi cairan yang kaya akan
proton. Proton ini mempunyai muatan listrik yang berputar pada sumbunya
(spin), sehingga menimbulkan suatu momen magnet lema yang setiap saat
selalu dipengaruhi dan diarahkan oleh medan magnet bumi dilokasi tempat
pengukuran.
Magnetometer adalah instrumen geofisika yang digunakan untuk
mengukur kekuatan medan magnet Bumi, pengukuran medan magnet Bumi
ini bertujuan untuk mengetahui lokasi deposit mineral, situs arkeologi,
material di bawah tanah, atau objek dibawah permukaan laut seperti kapal
selam atau kapal karam dan lain sebagainya.
GPS merupakan alat untuk menentukan posisi.
Surfer 12 merupakan software untuk membuat peta anomali magnetik,
dan melakukan interpretasi secara kualitatif dari peta intensitas medan
magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual).
III. METODE PERCOBAAN
A. Tujuan
1. Memahami prinsip kerja alat magnetometer proton
2. Dapat mengoperasikan alat magnetometer proton
3. Menentukan anomali magnetik yang telah dikoreksi
4. Membuat peta anomali magnetik
5. Dapat melakukan interpretasi secara kualitatif dari peta intensitas medan
magnetik total dan peta sinyal analitik (anomali residual).
B. Waktu dan Tempat
Praktikum Geofisika dengan Metode Magnetik Bumi dilaksanakan pada
hari Selasa tanggal 12 Mei 2015 pukul 09.00-12.00. Praktikum ini dilakukan di
Universitas Islam Negeri SGD Bandung.
C. Alat dan Bahan
1. Magnetometer Proton (Proton Precession Magnetometer - PPM), sebagai alat
untuk mengukur nilai medan magnetik suatu titik.
2. Buku catatan, untuk mencatat data dan PC/Laptop dengan software.
3. Kompas, untuk menyesuaikan arah utara alat dan arah utara bumi.
4. Jam, untuk mengetahui waktu pengukuran.
5. Data pengukuran magnet, sebagai data yang akan diolah untuk mencari
anomali magnetik.
6. Kertas mmBlock, untuk memplotkan data.
7. Kalkulator, sebagai alat bantu perhitungan.
8. Peta intensitas magnetik total, sebagai peta acuan untuk di interpretasi.
D. Prosedur Percobaan
Lintasan Lokasi Eksperimen
Uji konektivitas alat dengan tanah
Pengambilan data Data koordinat dengan GPS
Data magnetik
IV. DATA, HASIL DAN ANALISIS
Diawali dengan pembuatan data base dan data field yang terpisah. Data base
merupakan setting-an alat setiap 5 menit, sedangkan data feld adalah data yang
diukur setiap titik dengan jarak waktu yang tidak sama antar titik. Maka, terlebih
dahulu dicocokkan antara data base dengan data field. Data base dan data field belum
tentu sama waktunya, sehingga perlu disesuaikan dengan waktu di data base yang
berdekatan. Data di field merupakan rata-rata dari waktu pengukuran dan rata-rata
pembacaan alat karena kita melalukan tiga kali pengamatan untuk satu titik agar
lebih akurat. Jadi penyesuaian disini adalah menyesuaikan waktu di field dan waktu
di base yang berdekatan. Karena base disetting tiap lima menit sedangkan di field
waktunya tidak menentu, maka akan ada data dari base yang tidak dipakai, yaitu
data waktu yang tidak ada di field.
Kemudian interpolasi, misalkan pada titik ST-01, waktu rata-rata adalah
10:06:00 sedangkan data waktu yang kita punya di data base hanya 10:06 dan
10:08. Waktu 10:00 berada pada rentang tersebut, sehingga kita mencari nilai
pembacaan pada 10:07 dengan menggunakan nilai pembacaan 10:06 dan nilai
pembacaan 10:08. Hasil interpolasi ini nantinya yang akan digunakan dalam
beberapa koreksi.
Untuk mencari koreksi harian untuk alat yang di base, dicari terlebih dulu rata-
rata pembacaan base, semua data di base termasuk yang tidak digunakan dalam
interpolasi. Maka koreksi harian untuk alat di base merupakan nilai interpolasi
dikurangi dengan rata-rata pembacaan alat base.
Selanjutnya adalah koreksi alat yang diletakkan di titik base. Pada kolom
pembacaan field rata-rata (tabel I), dikurangkan nilai akhir dengan nilai awal, maka
akan didapatkan koreksi alat pada base. Selanjutnya koreksi diurnal (harian) field
merupakan kolom rata-rata pembacaan field ditambah dengan kolom koreksi
diurnal base.
Tahap selanjutnya mencari koreksi alat yang digunakan saat field.
Rumusannya adalah kolom koreksi diurnal alat field dikurangkan dengan koreksi
alat base (alat yang digunakan di base). Setelah melakukan koreksi diurnal dan
koreksi alat untuk alat base dan alat field, maka selanjutnya adalah koreksi untuk
IGRF. Nilai IGRF yang dimasukkan adalah nilai IGRF untuk tahun 2014 karena
medan magnet bumi berubah tiap tahunnya. Maka nilai anomali magnet hasil
reduksi adalah nilai koreksi alat field dikurangi nilai IGRF. Nilai anomali magnet
merupakan nilai yang sebenarnya ketika semua faktor tambahan sudah direduksi.
Grafik 3.1 Kurva Base Station
Gambar 3.2 Peta Kontur Data Anomali Magnetik Lapangan
Pada percobaan ini, digunakan software yang bernama surfer. Surfer adalah salah satu
perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan peta kontur dan pemodelan tiga
dimensi yang berdasarkan pada grid. Perangkat lunak ini melakukan ploting data
tabular x, y dan z tak beraturan menjadi lembar titik-titik grid yang beraturan. Pada
bagian tengah peta contour diatas terlihat nilai anomali yang didapat cukup tinggi yaitu
(-200 sampai 300 nT). Ada juga sebagian kecil daerah yang memiliki anomali magnetik
dibawah nol (anomali negatif), karena magnet bersifat dwi-kutub.
y = 7E-06x4 - 0.0012x3 + 0.0525x2 -0.0181x + 44994
R² = 0.9746
449504496044970449804499045000450104502045030
51
0.0
35
40
.03
57
0.0
36
00
.03
63
0.0
36
60
.03
69
0.0
37
20
.03
75
0.0
37
80
.03
81
0.0
38
40
.03
87
0.0
39
00
.03
93
0.0
39
60
.03
T
Menit Ke
Tvh Base
Tvh
Poly. (Tvh)
V. KESIMPULAN
Proton Procession Magnetometer merupakan alat untuk mencari nilai suatu
medan magnetik di suatu titik. Pengukuran disuatu titik tidak stabil atau selalu
berubah-ubah dikarenakan pengaruh waktu. Saat pengukuran terdapat
intensitas sinyal untuk kepercayaan terhadap nilai magnetik yang terbaca.
Dengan proton yang ada pada semua atom memintal atau berputar pada
sumbu axis yang sejajar dengan medan magnet Bumi. Saat pengukuran diambil
data Pada peta kontur yang didapatkan, hasil nilai anomali yang cukup tinggi
yaitu (-200 sampai 300 nT) berada pada bagian tengah peta.
Daftar Pustaka
- Anonim, 2007a, “Geofisika”, [akses online tanggal 31 Mei 2015],
http://id.wikipedia.org/wiki/Geofisika,
- Blakely, R.J., 1996, Potential Theory in Gravity and Magnetic Applications,
Cambride University Press, New York.
- Fatahillah Agung. Bab 2 Geomagnetik.
- Grant, F.S., dan West, G.F. 1965, Interpretation Theory in Applied
Geophysics, McGraw-Hill
- Indratmoko, Putut. Interpretasi Bawah Permukaan Daerah Manifestasi Panas
Bumi Parang Tritis Kabupaten Bantul DIY Dengan Metode Magnetik.
Semarang : Universitas Diponegoro.
- Santoso, Djoko. 2002. Pengantar Teknik Geofisika. Bandung : Penerbit ITB
- Sartono. 1998. Geofisika Eksplorasi. Jakarta : Dewan Riset Nasional
- Stakgold, I., 1998, Green’s Functions and Baoundary Value Problems 2nd,
John Wiley and Sons inc, New York.
- Telford, W.M., dan Sheriff, R.E., 1998, Applied Geophysics, Cambridge
University Press, New York.
- Yopanz, 2007, “Metode-Metode Geofisika”, [akses online tanggal 31 Mei
2015], http://yopanz.blogspot.com/
Lampiran Plot (x, y dan dT) untuk Pembuatan Map Contour dari pengolahan data base
dan field.
x y dT
349783 9166691 0
349368 9166638 123.3593
349393 9166632 116.8559
349424 9166634 95.2426
349450 9166644 18.6826
349479 9166654 -1133.23
349497 9166664 -542.844
349521 9166676 -644.464
349551 9166676 -157.917
349580 9166664 12.25926
349609 9166655 89.56593
349616 9166635 108.5693
349611 9166608 135.9526
349605 9166587 166.0059
349581 9166575 172.9326
349560 9166558 185.7593
349554 9166535 189.2593
349529 9166519 207.3959
349513 9166497 212.3993
349496 9166480 214.0693
349472 9166464 211.0159
349443 9166448 216.7126
349429 9166422 255.7326
349409 9166401 223.6659
349383 9166389 252.2526
349360 9166376 279.2626
349333 9166372 300.2526
349348 9166350 324.2093
349365 9166338 369.7459
349367 9166308 508.3193
349372 9166282 646.7226
349392 9166262 594.0726
349408 9166242 814.5059
349408 9166215 -431.634
349406 9166190 -267.784
349419 9166163 -230.407
349404 9166142 -183.924
349379 9166139 -313.301
349400 9166123 -141.921
349401 9166096 -192.171
349416 9166075 -86.9641
349437 9166060 20.67926
349439 9166035 171.2826
349433 9166010 -131.457
349432 9165932 130.6859
349424 9165906 138.6126
349411 9165883 79.7426
349424 9165857 86.26593
349452 9165850 127.8293
349478 9165842 197.4926
349479 9165816 161.9393
349471 9165791 176.8326
349473 9165763 169.7459
349475 9165739 90.5326
349469 9165714 113.0659
349474 9165689 157.1626
349473 9165664 194.9193
349449 9165658 107.0726
349437 9165635 198.2359
349346 9165551 240.6093
349321 9165559 210.8659
349295 9165557 173.4193
349269 9165552 178.8759
349250 9165547 164.0459