pengukuran anisotropi magnetik batuan beku …

i

PENGUKURAN ANISOTROPI MAGNETIK BATUAN BEKU INTRUSIF MENGGUNKAN METODE

AMS (Anisotropy of Magnetic Susceptibility) dan NRM ( Natural Remanent Magnetization)

OLEH

Ni KomangTri Suandayani, SSi, MSi

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2018

iv

KATA PENGANTAR

PujisyukurpenulispanjatkankehadiratTuhan Yang Maha Esa kaena telah

melimpahkanrahmatdanhidayah-Nya sehinggapenulisdapatmenyelesaikankaryatulis yang

berjudul“Pengukuran Anisotropi Magnetik Batuan Beku Intrusif Menggunakan metode

AMS(Anisotropy of Magnetic Susceptibility) Dan NRM ( Natural Remanent

Magnetization”inidenganbaik.

Penulis juga taklupamengucapkanbanyakterimakasihkepadaberbagaipihak yang

telahmemberikandukungan, bantuansertakritikdan saran

sehingapenulisdapatmenyelesaikanmakalahini,

Penulismenyadaribahwalaporaninitidakluputdariberbagaikesalahandankekurangan,

untukitupenulisberharapkritikdan saran yang sifatnyamembangun agar

dapatmembantudalammenyempurnakanlaporanini. Akhir kata,

penulisberharapsupayakaryainidapatmemberikanmanfaatkepadapenulisdanpembaca

Denpasar 23,Januari 2018

Penulis

v

ABSTRAK

Pada pengukuran anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) dan intensitas

remanennya untuk menganalisa derajat anisotropi batuan beku intrusif dan

menentukan ukuran bulir magnetik pembawa remanen pada batuan beku, untuk

layak tidak sebagai sampel. Batuan diambil dari intrusi vertikal yang berlokasi di

Watuliomo tepatnya di gunung Sikambe yang berada dikabupaten Trenggalek

Jawa Timur .Dalam pengukuran intensitas remanen magnetiknya mempunyai

rentang antara 0,046 sampai 10,824 m A/m, hasil demagnetisasi menunjukkan pola

peluruhan yang relatif kurang stabil. Pada pengukuran absolut anisotropi rata-rata

5,16% dengan standar deviasi 2,37%. Sampel diambil dengan nama core MD01-

2382. Pada penelitian dicari kecocokkan sampel terhadap layak tidaknya untuk

kajian paleomagnetik.

Kata kunci : Anisotropi magnetik , batuan beku intrusif, intensitas magnetik

vi

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ..................................................................................................... i

Abstrak ................................................................................................................. ii

Daftar Isi .............................................................................................................. iii

Daftar Ganbar ...................................................................................................... v

I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

1.1 Latar belakang ......................................................................... 1

1.2 Teknik Pengambilan Sampel ................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 3

II Landasan Teori ............................................................................... 4

2.1 Sifat Bahan Magnetik ............................................................. 4

2.1.1 Diamagnetik ................................................................ 4

2.1.2 Paramagnetik ............................................................... 5

2.1.3 Ferromagnetik ............................................................. 6

2.2 Suseptibilitas magnetik ............................................................ 7

2.3 Anisotropi suseptibilitas magnetik .......................................... 9

2.3.1 Pengukuran anisotropi suseptibilitas magnetik ........... 10

2.3.2 parameter anisotropi .................................................... 12

2.4 Pengukuran magnetisasi remanen melalui demagnetisasi ........ 13

III Metode Pengukuran ..................................................................... 15

3.1 Pengukuran Anisotropi suseptibilitas mmagnetik ..................... 15

3.2 Pengukuran Natural Remanent Magnetization (NRM) ............. 18

vii

IV Hasil pengukuran, analisis data dan diskusi ................................. 22

4.1 Hasil pengukuran Anisotropi suseptibilitas magnetik ............... 22

4.2 Hasil pengukuran NRM dan stabilitas magnetik ....................... 25

4.3 Analisis data dan diskusi ............................................................ 39

V Kesimpulan .................................................................................... 32

Daftar Pustaka …………………………………………………………………... 33

Lampiran ………………………………………………………………………... 34

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Orientasi arah pada core ......................................................................... 2

Gambar 2 Orientasi dan ukuran sampel kubik ........................................................ 2

Gambar 3 Teknik pengambilan sampel ................................................................... 2

Gambar 4 Grafik magnetisasi terhadap medan yang diberikan ............................... 4

Gambar 5 Suseptibilitas tdk tergantung temperatur diamagnetik .......................... 4

Gambar 6 Grafik magnetisasi terhadap medan yang diberikan .............................. 5

Gambar 7 Suseptibilitas tergantung temperatur paramagnetik ................................ 5

Gambar 8Kurva histeresis ....................................................................................... 6

Gambar 9 Medan(H) enghasilkan magnetisasi bahan magnetik ............................. 7

Gambar 10 Ellipsoida triaxial ................................................................................ 8

Gambar 11 Medan demagnetisasi bolak-balik ...................................................... 12

Gambar 12 Bartington Susceptibility meter .......................................................... 14

Gambar 13 arah pengukuran dalam geometri ruang.............................................. 15

Gambar 14 Minispin magnetometer ...................................................................... 17

Gambar 15 Perubahan posisi sampel pengukuran IRM ........................................ 17

Gambar 16 Molspin demagnetizer ........................................................................ 18

Gambar 17 Suseptibilitas rata-rata fungsi dari posisi sampel ............................... 19

Gambar 18 Nilai anisotropi absolut dari posisi sampel......................................... 20

Gambar 19 Faktor bentuk sebagao fungsi posisi sampel ..................................... 21

Gambar 20 Intensitas remanen sebagai fungsi posisi sampel .............................. 22

Gambar 21 Derajat anisotropi sebagai fungsi posisi sampel ................................ 23

Gambar 22 Stereoplot sebaran anisotropi.............................................................. 24

ix

Gambar 23 Kurva peluruhan NRM yang baik ................................................... 25

Gambar 24 Kurva peluruhan NRM yang kurang baik ..................................... 26

Gambar 25a Diagram Zijderveld distribusi arah tetap demagnetisasi ................ 27

Gambar 25b Diagram Zijderveld distribusi arah acak demagnetisasi ................. 27

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kajian mengenai berbagai sifat dari kemagnetan pada batuan, tanah atau endapan

sedimen, termasuk diantaranya mineralogi dari mineral magnetik alami serta cara identifikasi

dan pengukurannya merupakan kajian dari kemagnetan batuan. Sifat-sifat magnetik pada mineral

alamiahmulai dikaji secara mendalam oleh mereka yang bekerja dalam bidang paleomagnetisme

atau kemagnetan purba. Batuan, tanah, atau endapan sedimen yang mengandung mineral

magnetik ternyata dapat tetap memiliki magnetisasi meskipun medan magnetik penyebabnya

ditiadakan. Stabil tidaknya magnetisasi pada batuan atau tanah sangat tergantung pada jenis

mineral serta ukuran bulir.

Dalam kajian Paleomagnetik, arah (deklinasi dan inklinasi) dan intensitas magnetisasi

remanen yang cenderung stabil mengindikasikan bahwa batuan mengandung magnetisasi primer,

yakni magnetisasi yang diperoleh saat batuan tersebut terbentuk. Jadi batuan ,tanah atau endapan

sedimen yang mengandung magnetisasi primer merupakan sampel yang baik untuk kajian

paleomagnetik atau dengan kata lain, tanah danbatuan beku yang memiliki magnetisasi remanen

yang stabil ( inklinasi dan deklinasi)nya cenderung konsisten pada arah tertentu, kemudian pada

kurva peluruhan NRM, peluruhannya tidak menurun drastis. Kondisi hal tersebut cocok untuk

diteliti lebih lanjut untuk kajian paleomagnetik. Kestabilan remanen magnetisasi dipilih karena

magnetisasi remanen tersebut merupakan fosil magnetik dari medan magnetik bumi yang

terekam dalam bulir-bulir magnetik pada mineral saat batuan tersebut terbentuk.(1)

Meskipun secara kuantitatif cukup kecil, mineral-mineral magnetik alami selalu ada pada

setiap batuan, tanah, dan endapan. Dengan berkembangnya teknologi pengukuran, keberadaan

mineral-mineral magnetik tersebut dapat diukur. Dari hal tersebut dapat dikaji tentang variasi

medan magnetik bumi pada masa lampau dan implikasinya serta untuk mempelajari bagaimana

mekanisme terjadinya magnetisasi pada batuan. Akurasi dari arah magnetisasi pada batuan

mungkin terganggu, jika batuan tersebut telah mengalami deformasi akibat tektonik, proses

pemanasan. Berbagai proses yang dialami oleh batuan beku intrusif baik yang terbentuk dari

proses endogen (yang berasal dari dalam bumi) maupun proses eksogen (yang berasal dari luar)

akan berpengaruh terhadap arah magnetisasinya.

Stabilitas dari magnetisasi pada batuan beku intrusif sangat dipengaruhi tidak saja oleh

jenis mineral magnetiknya tetapi juga oleh ukuran dan bentuk bulirnya. Untuk bulir (grain)

magnetik yang berukuran kecil, cenderung mempunyai domai tunggal (single domain) atau

domain tunggal semu ( pseudo-single domain). Magnetisasi pada bulir-bulir seperti ini

cenderung stabil. Sebaliknya bulir berukuran besar akan mempunyai pola domain jamak( multi

2

domain) yang bersifat tidak stabil.(2)

Sampel Paleomagnetik yang belum menyebabkan kesalahan

cukup berarti apabila derajat anisotropi kurang atau sama dengan 5%.

I.2 Teknik Pengambilan Sampel

Sampel yang digunakan hasil pemboran (core) yang diambil dari Gunung Sikambe, Trenggalek

Jawa Timur.. Sampel yang diukur diambil dari bentuk core setengah silinder tersebut dalam

bentuk kubik bervolume 8 ml dengan teknik tertentu dan memperhatikan orientasi pengambilan

core.

Gambar 3 Teknik Pengambilan Sampel dari Core

3

I.3. Tujuan Penelitian

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk menetukan apakah sampel dari daerah

sekitar gunung Sikambe, ini mempunyai magnetisasi yang stabil, distribusi kecenderungan arah

mineral magnetik dan kelakuan remanen magnetiknya, untuk mencari sampel yang cocok untuk

kajian paleomagnetik. Adapun metode yang digunakan seperti AMS ( Anisotropi of Magnetic

Susceptibility ), NRM ( Natural Remanent Magnetization ) dan metode demagnetisasi.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

II.1. Sifat Bahan Magnetik

Sifat magnetik terletak dalam pergerakan orbital dan spin elektron-elektron dan

bagaimana interaksi antar elektron. Semua bahan bersifat magnetik, tetapi dalam beberapa bahan

tidak terdapat interaksi momen magnetik atomik kolektif, sementara dalam bahan lain terdapat

interaksi yang sangat kuat antara momen atomik. Sifat magnetik suatu bahan dapat

diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok utama (1)

yaitu :

1. Diamagnetik

2. Paramagnetik

3. Ferromagnetik

Antiferromagnetik dan ferrimagnetik lazimnya dianggap bagian dari ferromagnetik. Bahan yang

termasuk ke dalam kelompok diamagnetik dan paramagnetik tidak mempunyai interaksi

magnetik, sementara yang dua lainnya sifat magnetiknya sangat lemah sehingga sering di sebut

sebagai nonmagnetik.

II.1.1 Diamagnetik

Diamagnetik merupakan sifat yang pokok dari semua bahan, meskipun biasanya sangat

lemah. Bahan diamagnetik tersusun dari atom-atom yang tidak mempunyai momen magnetik.

Jika dikenakan pada medan magnetik dihasilkan magnetisasi yang negatif dan suseptibilitasnya

berharga negatif. Hal inidapat dilihat pada 4a. Suseptibilitas bahan diamagnetik tidak

tergantung pada temperatur ( gambar 4b)

Gb 4 (a) Grafik magnetisasi trhadap medan yang diberikan dan (ƛ < 0)

(b) Suseptibilitas tidak tergantung pada temperatur untuk bahan diamegnetik

5

II.1.2. Paramagnetik

Beberapa atom atau ion dalam bahan paramagnetik mempunyai momen magnetik total

yang disebabkan oleh elektron-elektron yang tidak berpasangan. Momen magnetik masing-

masing tidak berinteraksi secara magnetik, dan seperti diamagnetik, magnetisasinya nol jika

medan dihilangkan. Jika di tempatkan dalam medan magnetik, terdapat pensejajaran sebagian

dari momen magnetik atomik dalam arah medan tersebut, sehingga menghasilkan magnetisasi

total yang positif dan suseptibilitas positif. Suseptibilitas bahan paramagnetik ini tergantung pada

temperaturnya (1)

Gb 5 (a) Grafik magnetisasi terhadap medan yang diberikan dan (ƛ>0)

(b)Suseptibilitas tergantung pada temperatur untuk bahan paramagnetik

II.1.3. Ferromagnetik

Bahan ferromagnetik tersusun dari atom-atom dengan momen dipol yang permanen.

Momen atomik dalam bahan yang termasuk ferromagnetik mengalami interaksi yang sangat

kuat. Interaksi ini dihasilkan oleh gaya pertukaran elektronik dan dihasilkan dalam pensejajaran

momen atomik yang paralel sehingga menghasilkan magnetisasi yang besar meskipun tidak ada

medan magnetik.

Bahan ferromagnetik dapat menyimpan memori dari medan magnetik pada saat medan

tersebut dihilangkan. Hal ini dikenal sebagai histeresis dan plot variasi magnetisasi terhadap

medan magnetik disebut kurva histeresis (1,2)

(gambar 6)

6

Gambar 6 Kurva histeresis

Magnetisasi saturasi (Ms) diukur di laboratorium dengan menerapkan medan magnetik 1-

2 Tesla. Medan sebesar ini biasanya cukup untuk saturasi mineral magnetik. Jika medan

magnetik dikurangi sampai mencapai nol, magnetisasinya tidak kembali nol tetapi bertahan

sebagai saturasi remanen (Mr). Dengan menaikkan medan magnetik dalam arah yang

berlawanan, dicapai suatu titik dimana induksi magnetisasinya menjadi nol. Medan pada titik ini

dikenal sebagai koersivitas (Hc). Jika medan magnetik terus dinaikkan lagi dalam arah yang

berlawanan akan diperoleh kembali saturasi tetapi dalam arah yang berlawanan. Sifat histeresis

yang lain adalah koersivitas remanen (Hr). Ini merupakan medan pembalikan dimana, jika

medan dikenakan dan kemudian dihilangkan, saturasi remanen akan berkurang menuju nol (1)

.

Suatu respon khusus dari ferronagnetik ditemukan dalam kelompok bahan yang dikenal

sebagai antiferromagnetik. Dalam bahanini, momen magnetik tersusun sejajar tetapi dengan arah

yang berlawanan sehingga tidak ada momen magnetik total pada saat medan magnetik luar

dihilangkan. Jika momen magnetik yang sejajar dan berlawanan arah tersebut mempunyai

kekuatan yang tidak sama, dikenal sebagai ferrimagnetik. Magnetite dan ferrites termasuk ke

dalam kelompok ferrimagnetik.

II.2. Suseptibilitas magnetik

Jika suatu bahan magnetik ditempatkan dalam medan magnetik, H bahan magnetik

tersebut akan menghasilkan magnetisasinya sendiri. Fenomena ini disebut sebagai magnetisasi

induksi. Medan magnetik dihasilkan oleh dipol magnetik yang terdapat dalam bahan magnetik

7

tersebut dan sejajar dengan H ( gambar 7). Medan magnetik induksi (yang dihasilkan oleh bahan

magnetik) akan terlihat seperti dihasilkan oleh dipol magnetik yang terletak dalam bahan

magnetik tersebut dan berarah sejajar dengan medan H. Kuat medan magnetik yang diinduksikan

oleh bahan magnetik karena adanya medan H disebut dengan intensitas magnetisasi M.

Intensitas magnetisasi M dihubungkan dengan medan H melalui suatu konstanta

kesebandingan, ƛ, yang dikenal sebagai suseptibilitas magnetik.(1,2,3,4)

Hubungan ini ditunjukkan oleh persamaan

M = ƛ H (2.1)

Gambar 7 Medan H menghasilkan magnetisasi dalam bahan magnetik

Suseptibilitas magnetik suatu bahan merupakan ukuran kuatitatif bahan tersebut untuk

dapat termagnetisasi jika dikenakan pada medan magnetik. Suseptibilitas suatu bahan magnetik

ditentukan oleh karakteristik mineral magnetik yang terkandung dalam bahan tersebut, misalnya

komposisi dan struktur mineral, ukuran bulir magnetik dan juga tergantung pada kuat medan

magnetiknya. Nilai suseptibilitas suatu bahan magnetik dapat berharga positif atau negatif. Nilai

positif menunjukkan bahwa intensitas magnetisasinya M mempunyai arah yang sama dengan

medan H dan nilai suseptibilitas magnetik yang negatif menunjukkan bahwa M berlawanan arah

dengan H. Magnetisasi yang diterima, baik magnetisasi induksi maupun magnetisasi remanen,

tergantung pada arah medan magnetik yang diberikan.

Magnetisasi pada batuan umumnya mempunyai sifat anisotropi, jadi ketika diberi medan

magnetyang kecil pada arah-arah yang berbeda dihasilkan harga suseptibilitas yang berbeda,

8

karena terjadi anisotropi suseptibilitas, maka suseptibilitas dipetakan sebagai tensor. Ada dua

macan anisotropi magnetik

1. Anisotropi Suseptibilitas Magnetik ( Anisotropy Magnetic Susceptibility,AMS) yang

merupakan fungsi dari arah medan yang diberikan.

2. Anisotropi Magnetisasi remanen , dimana magnetisasiyang diperoleh dapat

menyimpang dari arah medan magnetik pada saat remanen diperoleh. Anisotropi

magnetisasi remanen mempunyai ketelitian rekamanpaleomagnetik yang lebih kuat.

II.3. Anisotropi Suseptibilitas Magnetik

Studi mengenai anisotropi suseptibilitas magnetik mempunyai jangkauan aplikasi yang

luas. AMS dapat digunakan untuk menentukan arah bulir pada batuan. Secara visualsifat

anisotropi digambarkan dalam ellipsoida triaxial dengan sumbu-sumbu utama ƛ1 = suseptibilitas

maksimum, ƛ2 = suseptibilitas intermedian, ƛ3 = suseptibilitas minimum. (Gambar 9). Jika ƛ1 =

ƛ2 = ƛ3 ellipsoida akan berbentuk sferis, jika ƛ1 = ƛ2 dan ƛ2> ƛ3 ellipsoida akan berbentuk pipih

(oblate/flattened) dan jika ƛ1>ƛ2 dan ƛ2 = ƛ3 ellipsoida menjadi lonjong (prolate). Ellipsoida

suseptibilitas magnetik biasanya diinterpretasikan sebagai penunjuk adanya penjajaran bulir-bulir

magnetik ( terelongasi atau membidangnya) dan biasanya terdapat pada mineral ferromagnetik.

Ellipsoida suseptibilitas magnetik akan pipih dengan ƛ3 tegak lurus dengan foliasi. Sebaliknya

sebuah batuan dengan lineasi yang jelas akan memiliki suseptibilitas magnetik yang lonjong

dengan ƛ1 sejajar dengan arah lineasi . (2)

Gambar 8 Elipsoida Triaxial

9

Penerapan AMS telah digunakan dalam sedimentologi, proses pembentukan batuan beku

dan geologi struktur. Batuan sedimen biasanya menunjukkan AMS yang ramping dari ellipsoida

suseptibilitas lonjong denganƛ3 tegak lurus dengan permukaan (bedding). AMS dari batuan

sedimen kadang dapat digunakan untuk menentukan arah arus purba (paleocurrent). AMS juga

dapat digunakan untuk menganalisa aliran batuan vulkanik. Ellipsoid suseptibilitas magnetik

yang pipih sering teramati pada batuan vulkanik yang terbentuk dari aliran lava. ƛ3 didappati

tegak lurus dengan permukaan aliran. Ellipsoid suseptibilitas magnetik yang lonjong kadang

teramati dengan ƛ1 sejajar dengan garis-garis aliran batuan vulkanik. Analisa AMS juga dapat

digunakan untuk menentukan lokasi daerah sumber batuan vulkanik, terutama ignimbrites dan

tuffa, dengan menggunakan arah sumbu ƛ1 pada lokasi pengambilan sampel.

II.3.1. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik(4)

Nilai suseptibilitas magnetik suatu bahan yang anisotropi akan berbeda-beda sesuai

dengan arah medan dimana bahan tersebut diukur. Jika suatu sampel diberikan medan magnetik

ke arah tertentu, maka akan terukur harga suseptibilitas akan berbeda apabila diberikan medan

dengan arah yang lain. Harga suseptibilitas yang berbeda-beda inilah yang menunjukkan sifat

anisotropi suatu bahan. Pada dasarnya karakteristik anisotropi suatu bahan bergantung pada

anisotropi individual partikel magnetik yang terkandung dalam suatu bahan. Anisotropi

individual partikel magnetik dipengaruhi oleh ketidaksferisan bahan atau anisotropi bentuk (

shape anisotropy )dan anisotropi dalam struktur kristal yang sering disebut juga

magnetocrystalin anisotropy.

Dalam pengukuran anisotropi magnetik, umumnya digunakan tiga metode yaitu, pengukuran

anisotropi suseptibilitas, pengukuran isotropi suseptibilitas dan pengukuran magnetisasi induksi

secara langsung. Adapun dalam penelitian ini menggunakan metode anisotropi suseptibilitas

magnetik ( Bijaksana, 1991: Tauxe, 1998 ).

Medan H yang kecil diberikan pada suatu sampel, maka magnetisasi induksi M tidak selalu

sejajar dengan medan yang diberikan . Biasanya medan H yang diberikan sebesat 1 mT.

Implikasinya secara matematis, dapat didefinisikan dalam tiga komponen tensor yang saling

orthogonal, yakni :

Type equation here.M1 = ƛ11 H1 +ƛ12 H2 + ƛ13 H3 (2.2)



Dan dapat ditulis kembali sebagai :

10

Mi = ƛij Hj (2.5)

Dengan i = 1,2,3..

Dalam pendiskripsian anisotropi magnetik, parameter suseptibilitas magnetik dinyatakan dalam

besaran tensor rank-2 yang bersifat simetri dan digambarkan dalam ellipsoida triaxial.

Selanjutnya tensor suseptibilitas rank-2 ini ditulis sebagai ƛij, yang dalam bentuk matriks :

ƛ11 ƛ12 ƛ13

ƛij = ƛ21 ƛ22 ƛ23 (2.6)

ƛ31 ƛ23 ƛ33

Parameter ƛij adalah pengali kesetaraan, antara kuantitas magnetisasi arah-t yang disebabkan oleh

medan arah-j karena pendekatan yang digunakan bersifat simetri, maka : ƛ12 = ƛ21, ƛ23 = ƛ32, ƛ31 =

ƛ13, sehingga hanya ada enam komponen yang saling bebas dan dapat diselesaikan dengan enam

persamaan untuk menentukan ellipsoid suseptibilitas. Setiap persamaan berhubungan dengan

pengukuran suseptibilitas magnetik (M) dalam arah medan magnet berbeda (n), sehingga

menghasilkan persamaan :

Mn =l12 ƛ11 + l2

2 ƛ22 + l3

2 ƛ33 + 2l2l3 ƛ23 +2l3l1 ƛ31 + 2l1l2 ƛ12 (2.7)

Dimana l1 adalah arah cosinus dari medan yang diberikan. Untuk n pengukuran, M dapat

dinyatakan sebagai matriks berorde n x 1 dengan keenam persamaan dinyatakan sebagai :

((R1)(R

-1)) (R

1) (M) = ƛ (2.8)

Dengan (R) adalah matriks n baris dengan kolom l1,l2,l3,2l2l3, 2l3l1, 2l1l2 dan (Rt) adalah transpose

dari matriks (R). Dalam sistem koordinat, suseptibilitas umumnya diberikan dalam tiga

komponen ( ƛ1 ƛ2 ƛ3 ) yang saling ortogonal. Ketiga komponen ini diperoleh dengan

menyelesaikan persamaan karakteristik matriks ƛij sebagai berikut :

Det (ή𝛿ij – ƛij ) = 0 (2.9)

(ή𝛿ij – ƛij ) ƛ = 0 (2.10)

Dimana ή adalah nilai eigen dari matriks ƛij, ƛ merupakan vektor eigen yang berkolerasi dengan

ή dan ⸹ij adalah delta krocneker. Adapun sumbu ellipsoida suseptibilitas diperoleh dari nilai

eigen ƛ1,ƛ2 dan ƛ3(5)

11

II.3.2. Parameter Anisotropi(245)

Parameter yang akan digunakan pada penelitian ini adalah

1. Anisotropi absolut (P)

P = ƛ1 – ƛ3 / ƛ2 (2.11)

2. Lineasi magnetik (L)

L = ƛ1 / ƛ2 (2.12)

3. Foliasi magnetik (F)

F – ƛ2 / ƛ3 (2.13)

4. Faktor bentuk (T) dengan formulasi

T – (ln F – ln L) (ln F + ln L) (2.14)

Harga T berada diantara -1 dan 1 dengan pengertian :

T = -1, lineasi magnetik yang berperan

T = 0, bentuk ellipsoid suseptibilitas netral (lineasi dan foliasi bertambah dengan derajat

yang sama.

T = 1, foliasi magnetik yang berperan

-1<T<0, bentuk ellipsoid suseptibiliti lonjong, dimana lineasi lebih dominan

0<T<1, bentuk ellipsoid suseptibiliti pepat, dimana foliasi lebih dominan

II.4. Pengukuran Magnetisasi Remanen melalui Demagnetisasi

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan magnetisasi remanen, salah

satunya adalah dengan demagnetisasi. Demagnetisasi dimaksudkan untuk memisahkan

komponen magnetisasi dengan waktu relaksasi yang pendek yang merupakan magnetisasi

sekunder dan mengaburkan sinyal primer, dengan kata lain untuk mendapatkan informasi

intensitas dan arah remanen primer perlu dilakukan penghapusan remanen sekunder dengan cara

demagnetisasi. Demagnetisasi juga digunakan untuk mangkarakterisasi distribusi koersifitas.

Ada dua metode yang dapat digunakan :

12

1. Demagnetisasi termal, sampel dipanaskan dan didinginkan dalam medan nol dengan

penambahan temperatur. Remanen yang tersisa diukur pada temperatur ruang. Hanya

bulir-bulir dengan temperatur yang mempunyai temperatur-blok di bawah temperatur

demagnetisasi yang akan terdemagnetisasi.

2. Demagnetisasi medan bolak-balik, sampel diberikan medan bolak-balik yang

menurunkan intensitas medannya sampai mendekali nol.

Kurva demagnetisasi medan bolak-balik diukur dengan menaikkan medan bolak-balik secara

bertahap, remanen sisanya akan terukur. Remanen yang dibawa oleh bulir-bulir dengan

koersifitas yang lebih dahulu menurun. Remanen yang dibawa oleh bulir-bulir dengan koersifitas

yang lebih besar tidak akan terhapus.

Gambar 9 medan demagnetisasi bolak-balik

Pada penelitian ini metode demagnetisasi yang akan digunakan adalah demagnetisasi

medan bolak- balik. Dengan menerapkan statistik Fisher akan ditentukan komponen-komponen

horizontal (utama) yang dinyatakan dalam bentuk .(5)

X1 = cos I cos D (2.15)

X2 = cos I sin D (2.16)

X3 = sin I (2.17)

13

Dari tiga komponen ini akan ditentukan :

D = tan-1

( 𝑋2

𝑥1) (2.18)

I = sin-1

( 𝑋3

𝐹 ) (2.19)

Dimana F = √X12 + X2

2 + X3

2

14

BAB III

Metode Pengukuran

3.1. Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik

Suseptibilitas magnetik diukur dengan menggunakan peralatan Bartington Susectibility

meter ( Bartington instrument Ltd, Oxford, United Kingdom) tipe MS2 dengan sensor bertipe

MS2B yang menggunakan medan magnetik sebesar 80 A/m rms dan frekuensi 465 Hz(6)

.

Tegangan yang diberikan pada rangkaian osilator akan menimbulkan medan magnetik bolak-

balik yang mempunyai intensitas rendah. Sampel akan menyebabkan perubahan frekuensi

√osilator akan menimbulkan medan magnetik bolak-balik yang mempunyai intensitas rendah.

Sampel akan menyebabkab perubahan frekuensi osilator, sehingga dengan membandingkan

frekuensi osilator sebelum dan sesudah diletakkan sampel akan diperoleh nilai suseptibilitas

magnetik sampel (berguna mencari perbedaan induksi magnetiknya).

Proses pengukuran dan perhitungan dilakukan dengan bantuan perangkat lunak

komputer. Nilai suseptibilitas magnetik dihitung per satuan volume (8ml), dalam satuan SI dan

dilakukan untuk sembilan arah pengukuran (Gambar 11). Koordinat dalam sumbu ruang North,

East, Down atau N, E dan D dapat dinyatakan sebagai berikut[4]

.

15

N M1 (1,0,0)

E M2 (0,1,0)

D M3 (0,0,1)

NE M4 ( 1/√2 , 1/√2, 0 )

ND M5 ( 1/√2, 0, 1/√2 )

ED M6 ( 0, 1/√2, 1/√2 )

SE M7 (-1/√2, 1/√2,0 )

SD M8 ( - 1/√2, 0, 1/√2 )

WD M9 ( 0, - 1/√2, 1/√2 )

Gambar 11 Arah pengukuran dalam geometri ruang [4]

16

Masing-masing arah dapat dinyatakan dalam persamaan:

M1 = ƛ11

M2 = ƛ22

M3 = ƛ33

M4 = 1/2 ƛ11 + ½ ƛ22 + ƛ12

M5 = ½ ƛ11 + ½ ƛ33 + ƛ31

M6 = ½ ƛ22 + ½ ƛ33 + ƛ23

M7 = ½ ƛ11 + ½ ƛ22 – ƛ12

M8 = ½ ƛ11 + ½ ƛ33 – ƛ31

M9 = ½ ƛ22 + ½ ƛ33 – ƛ23

Jika ditulis dalam notasi matrik adalah:

M = RK

Dimana

17

Dengan menggunakan metode least square akan diperoleh tensor anisotropi 9Persamaan 2.7).

Dengan mensubstitusi keenam komponen K ke persamaan (2.8) dan (2.9) maka akan didapat

besar dan arah suseptibilitas dari sanpel, berupa nilai eigen dan vektor arah. Selanjutnya

ditentukan parameter anisotropi sebagaimana yang telah dibahas pada bagian 2.3.2. Perhitungab

ini diselesaikan dengan software MATLAB[lampiran A]

.

3.2.Pengukuran Natural Renament Magnetization (NRM)

Pengukuran NRM ini meliputi pengukuran intensitas remanen magnetik dan proses

demagnetisasi.

Pengukuran Intensitas Magnetisasi Remanen

Gambar 12 Minispin Magnetometer.

Pengukuran Intensitas magnetisasi remanen dilakukan dengan menggunakan Minispin

Magnetometer yang dikenndalikaan oleh mikroprosesor Rockwell 6502. Instrumen ini

membangkitkan sinyal AC 780 Hz yang sebanding dengan komponen medan magnetik pararel

dengan sumbu fluxgate. Sampel diputar dalam fluxgate dengan frekuensi 6 Hz untuk

meningkatkan rasio sinyal terhadap noise. Amplitudo dan fasa sinnyal menunjukkan magnitudo

18

dan komponen horizontal dari magnetisasi sampel. Output dirangkai digital dengan ADC

(Analog Digital converter) dan dapat disimpan dalam memori komputer. Pada penelitian ini

dipakai putaran panjang yaitu sebanyak 24 putaran ( short). Pengukuran dilakukan dengan

mengubah posisi sampel (6)

Proses Demagnetisasi

Gambar 13 Molspin Demagnetizer

Untuk melihat kestabilan arah remanen magnetik, dilakukan demagnetisasi dengan

menggunakan instrumen Molspin Demagnetizer. Prinsip kerja instrumen menggunakan metode

alternatif field (medan bolak-balik). Molspin menggunakan sistem tumbling 2 sumbu. Harga

medan tertinggi 1000 Oe (100 mT) pada fgrekuensi 180 Hz [6]

. Pengukuran dimulai dengan

memasang sampel pada tumbler kemudian ditempatkan pada coil yang dilapisi 3 lapis mu-metal.

Pengukuran dilakukan di laboratorium kemagnetan batuan Fisika ITB.

Sampel didemagnetisasi pada tiga arah yang saling tegak lurus (N, E, D). Medan yang

diberikan di mulai dengan puncak 25 Oe dengan step 25 Oe. Ketiga arah dirotasi untumedan

magnetik yang diberikan (NED, EDN, DNE, dst). Setelah proses demagnetisasi selesai untuk

tiap medan dengan tiga arah, sampel diukur kembali dengan minispin magnetometer sampai

intensitas yang dimiliki sampel meluruh dari intensitas awal (NRM).

Data pengukuran dipakai untuk mem-plot kurva peluruhan intensitas magnetik remanen.

Kemudian di cari komponen horizontal, komponen vertikal untuk memperlihatkan arah deklinasi

dan inklinasi yang bisa dilihat pada kurva Zijderveld. (5)

19

Pada sampel peluruhan step yang dilakukan hanya sampai 400 Oe untuk sampel yang

memiliki intensitas di atas 5 m, A/m, tetapi bila di bawah , step yang dilakukan hanya sampai

100 Oe, hal ini dilakukan karena hasilnya sudah memperlihatkan tidak baik, di luar koreksi alat,

hal ini terjadi karena sampel yang diukur memiliki intensitas lemah, sebab terlihat dari hasil

kurva peluruhan NRM yang tidak baik .

20

BAB IV

HASIL PENGUKURAN, ANALISIS DATA

DAN DISKUSI

4.1.Hasil Pengukuran Anisotropi Suseptibilitas Magnetik

Pengukuran suseptibilitas magentik menunjukkan hasil rata-rata berkisar antara 8,72

SI Unit (untuk sampel pada core MD01 2382-7) sampai dengan 3,19 SI Unit (untuk core MD01

2382- 16) dengan anisotropi absolut bervariasi dari 1,18% (untuk sampelcore MD01 2382-9, )

sampai 10, 37% (untuk sampel core MD01 2382-11, ) ; rata-rata 5,16% dengan standar deviasi

2,37%.

Gambar 14 Subeptibilitas rata-rata sebagai fungsi dari posisi sampel

21

Gambar 15 Nilai anisotropi absolut sebagai fungsi dari posisi sampel

22

Gambar 16 Faktor bentuk sebagai fungsi dari posisi sampel

23

4.1 Hasil Pengukuran NRM Dan Stabilitas Magnetik

Secara keseluruhan baik sampel core MD01 2382, mempunyai intensitas remanen

magnetik

yang berkisar dalam rentang 0,046 hingga 10, 824 mA/m. Gambar 21 memperlihatkan grafik

intensitas remanen magnetik terhadap posisi sampel.

Gambar 17 Intensitas remanen sebagai fungsi posisi.

24

Intensitas terkecil rata-rata sebesar 0,046 mA/m merupakan sampel dari core MD01

2382-8 , dan intensitas remanen magnetik terbesar sebesar 10,824 mA/m merupakan sampel dari

core MD01 2382-9 . Dari hasil pengukuran tersebut bahwa distribusi intensitas remanen

magnetik rata-rata sebesar 2,77 mA/m dengan simpangan baku 2,75. Ada 2 sampel kubik pada

satu core yaitu core 9 dengan intensitas sekitar 10,0. Dan untuk kebanyakan sampel bahwa

sampel yang diteliti hampir semua memiliki intensitas sangat rendah.

Gambar 18 Fungsi Derajat anisotropi denga posisi sampel terhadap kedalaman

25

Untuk plot dalam grafik fungsi derajat anisotropi dengan posisi sampel (Gambar 18),

terlihat polanya sangat acak dan beberapa sampel sangat anisotropik lebih dari 5%, dari plot

grafik dan tabel pada lampiran B bahwaa derajat anisotropi rata-rata 5,34% dengan simpangan

baku 2,57%. Data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran B.

Faktor bentuk pada sampel yang diukur memiliki harga rata-rata 0,056. Hal ini, 0<T<1,

bentuk elipsoid suseptibilitas pepat, dimana foliasi lebiih dominan , bentuk anisotropinya

cenderung pipih (oblate). Data selengkapnya dapat dilihat pada lampiran B.

Pada stereo plot (Gambar 19) menunjukkan arah suseptibilitas magnetik, terliht arah tidak

begitu stabil. Tetapi pada beberapa sampel menunjukkan kecenderungan sumbu minimum

berada di pusat dan sumbu maksimum menyebar dengan arah memanjang, bisa dikatakan

distribusi sampel batuan beku intrusif tersebut berbentuk pipih dan dimungkunkan tersebut

terkompaksi.

Gambar 19 Stereo Plot sebaran anisotropi

26

Hasil demagnetisasi dari keseluruhan sampel secara umum menunjukkan stabilitas

remanen dengan pola kesellulruhan yang relatif kurang stabil, tetapi ada juga yang stabil, dan hal

ini yang menjadi salah satu jawaban sumber permasalahan penelitian. Diduga pada sampel yang

mengalami peluruhan seperti (gambar 20) cenderung stabil dimungkinkan kontribusi mineral

magnetik berbentuk single domain , walaupun terdapat juga kontribusi mineral magnetik multi

domain , pada (gambar 20). Dengan kata lain, memungkinkan ukuran bulir mineral magnetik

pembawa renamen bukan murni single domain.

Gamabar 20 Kurva Peluruhan NRM yang baik

27

Kurva Peluruhan NRM

(MDO1-2382-10)

Gamabar 21 Kurva Peluruhan NRM yang kurang baik

4.2 Analisis Data dan Diskusi

Dari data pengukuran didapat harga suseptibilitas magnetik sangat kecil, secara umum

kontribudi mineral magnetik sangat sedikit, Jika dilihat dari arah suseptibilitas maksimum yang

cenderung ke sumbu horizontal, sedangkan suseptibilitas minimum cenderung bergerak ke arah

vertikal, berarti dalam batuan beku intrusif , distribusi bulir dan bentuk bulir magnetik cenderung

pipih mendekati daerah horizontal. Hal ini mungkin terjadi adanya proses penekanan dari lapisan

diatasnya.

Perbedaan harga suseptibilitas magnetik dari lapis ke lapis menunjukkan kualitas mineral

magnetik dari waktu ke waktu tidak sama, dn pripsip ini sangat berguna dalam menentukan

varisi intensitas medan magnet bumi yang terekam pada batuan beku intrusif, akan tetapi untuk

data dalam penelitian ini kurang begitu baik untuk hal tersebut. Ada beberapa data

menampakkan nilai anisotropi yang menjolok dari yang lainnya, mungkin saja saat peng-core-an

ada ter-induksi magnetik pada batuan beku atau core yang bersangkutan.

Hasil deklinasi dan inklinasi yang bervariasi menunjukkann rekaman medan magnetik

yang berbeda pada tiap lapisan batuan beku intrusif . Sebagaiman kita ketahui, jenis kandungan

mineral, bentuk serta ukuran bulir bertanggung jawab dalam merekam medan magnetik.

Kandungan mineral pada batuan beku intrusif , tergantung faktor lingkungan, faktor buangan

sampah, hewan punah, dll, yang dimungkinkan memiliki kadar mineral magnetik.

28

Untuk menjawab permasalahan dalam penelitian dilaksanakan berbagai pengukuran, dan

berbagai faktor yang melandasi batasan-batasan apa yang menjadikan sampel tersebut cocok atau

tidak dijadikan sampel untuk kajian paleomagnetik. Dilihat dari data derajat anisotropi

menunjukkan kebanyakan sampel dari gunung Sikambe kurang baik, sebab sampel

paleomagnetik digolongkan dalam sampel yang belum menyebabkan kesalahan cukup berarti

apabila derajat anisotropi kurang atau sama dengan 5%, tetapi kelayakan sampel tidak dililhat

dari sudut pandang ini saja, Pada penelitian metode NRM ( Natural Renament Magnetization)

dimana melihat karakteristik sampel berupa intensitas renamen magnetik. Hal ini dilakukan

dengan cara proses demagnetisasi dengan secara bertahap dari 25 Oe ada yang sampai 100 Oe (

Untuk intensitas kecil di anggap sudah mendekati koreksi alat sekitar (< 4,999 mA/m) dan

diatasnya proses pendemagnetisasian dilakukan sampai dengan 400 Oe, kebanyakan hasil

menunjukkan intensitas tidak baik untuk kajian paleomagnetik. Karena intensitas yang kecil.

Terlihat dari kurva peluruhan NRM, batuan beku intrusif kebanyakan sifat magnetiknya kurang

begitu kuat, tetapi kebanyakan anisotropik tetapi tidak stabil. Dari hasil demagnetisasi,

penurunan intensitas renamen di plot terhadap medan. Walaupun renamen secara umum tidak

stabil, tetapi masih ada sampel yang layak dipakain sampel untuk kajian paleomagnetik, yaitu

pada core MD01-2382-9 , dimana peluruhan intensitas terhadap medan relatif stabil (Gambar 21)

dan terlihat pada diagram Zijderveld (Gambar 22a) terlihat ada kecenderungan pada arah

tertentu, berbeda bila sampel itu kurang baik (Gambar 22b)

29

Gambar 22 (a) Diagram Zijderveld distribusi cenderung tetap kearah tertentu ketika diberi medan

demagnetisasi

(b) Diagram Zijderveld distribusi acak ke arah tidak menentu ketika diberi medan

demagnetisasi

30

BAB V

KESIMPULAN

Beberapa hal penting dapat disimpulkan dari penelitian yang telah dilakukan sebagai berikut:

1. Bahwa pada sampel penelitian yang dilakukan, tidak cocok untuk kajian paleomagnetik,

kebanyakan rekaman arahnya (diagram Zijderveld0 tidak menunjukkan pola tertentu,

setelah demagnetisasi.

2. Dari data hasil pengukuran besar suseptibilitas magnetik sangat kecil, secara umum

kontribusi mineral magnetik sangat sedikit, distribusi bulir dan bentuk bulir magnetik

cenderung pipih mendekati daerah horizontal. Hal ini mungkin terjadi adanya proses

penekanan dari lapisan diatasnya atau pengaruh gravitasi dan batuan beku intrusif

terkompaksi.

3. Dari sudut pandang renamen magnetik menunjukkan ketidakstabilan baik arah maupun

intensitasnya, dilihat dari fluktuaasi kurva peluruhan NRM untuk sebagian besar sampel,

dan intensitas yang diukur sangat kecil.

4. Dari hasil korelasi antara hasil pengukuran anisotropi suseptibilitas magnetik dan

intensitas renamen magnetik ini dapat dikatakan bahwa batuan beku intrusif di gunung

Sikambe (posisi tepatnya berada di posisi garis lintang 02042,06 S dan garis bujur

135056,89 E ) tidak cocok digunakan untuk studi paleomagnetik.

5. Sampel yang diambil dalam selang yang lebar (1m), mungkin kurang bisa

mendeskripsikan distribusi arah dan besar mineral magnetik. Bila diambil dengan sampel

dengan selang (<0,25m) yang banyak memungkinkan hasil yang lebih baik dalam

menentukan distribusi arahnya, dan besar mineral magnetiknya.

31

DAFTAR PUSTAKA

1. Butler, R.F, Paleomagnetism, Blackswell Scientific Publication, 1992.

2. Tarling, D.H, Hrouda, F, The Magnetic Anisotropy of Rocks, Chapman & Hall, 1993.

3. Fitriani, Dini, Variasi parameter Magnetik Dari Sedimen Sungai Pada Musim Hujan dan

Musim kemarau, Thesis magister, Institut teknologi bandung , 2002

4. Bijaksana, s, magnetic anisotropyof Cretaceous Deep Sea Sedimentary Rock from the

Pasific plate, Unpublished M.Sc. Thesis, Memorial university of Newfoundland, Canada,

1991

5. Tauxe, L , Paleoimagnetic Principles and Practise, kluwer Academic Publisers, 1998.

6. Operation manual for MS2 Magnetic Susceptibility System. Bartington Instruments Ltd.

Oxford england.

7. Operation manual minispin. Molspin Ltd, New Castle England.

pengukuran anisotropi magnetik batuan beku …

Documents