LAPORAN PRAKTIKUM

METODE MAGNETIK BUMI

HUSNI TAUFIQ MUSLIM (1127030036)

FISIKA VI-A

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

Email : ofixedly@gmail.com

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