Magnetometer

(1)

Magnetometer

Magnetometer adalah sebuah instrumen pengukuran yang

adalah sebuah instrumen pengukuran yang

digunakan untuk dua tujuan umum - untuk mengukur magnetisasi

bahan magnetik seperti feromagnet, atau untuk mengukur

kekuatan dan, dalam beberapa kasus, arah medan magnet pada

suatu titik dalam ruang angkasa (juga dikenal sebagai

Gaussmeter atau magnetometer survei).

Proton Precession Magnetometer Proton Precession Magnetometer

Proton Precession Magnetometer adalah instrument geofsika 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.

Prinsip kerja Proton Procession 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. Ketika subjek diinduksi medan magnet dibuat

sedemikian!, maka proton dengan sendirinya akan menyesuaikan dengan

medan yang baru. "an ketika medan baru itu dihentikan maka proton akan

kembali seperti semula yang sejajar dengan medan magnet Bumi.#aat terjadi

perubahan kesejajaran, perputaran proton berpresesi, dan putarannya

semakin melambat. $rekuensi pada saat presesi berbanding lurus dengan kuat

medan magnet Bumi. %asio &yromagnetic proton adalah ','()*+ -ert / nano

0

0esla. #ebagai contoh, pada esla. #ebagai contoh, pada area dengan kekuatan area dengan kekuatan medan sebesar *+.+1' n0medan sebesar *+.+1' n0

maka 2rekuensi presesi menjadi )(' -.

Komponen sensor pada proton precession magnetometer adalah tabung

silinder yang berisi cairan penuh atom hidrogen yang dikelilingi oleh lilitan

kabel. 3airan yang

kabel. 3airan yang digunakan umumnya terdiri digunakan umumnya terdiri dari airdari air, kerosin, dan alkohol., kerosin, dan alkohol.

#ensor tersebut dihubungkan dengan kabel ke unit yang berisi sebuah power

(2)

supply, sebuah saklar elektronik, sebuah amplife r, dan sebuah pencatat 2rekuensi.

Ketika saklar ditutup, arus "3 mengalir dari baterai ke lilitan, kemudian memproduksi kuat medan magnet dalam silinder tersebut. 4tom hidrogen proton! yang berputar seperti dipol magnet, menjadi sejajar dengan arah medan sepanjang sumbu silinder!. "aya listrik kemudian memotong lilitan dengan membuka saklar. Karena medan magnet Bumi menghasilkan torsi

tenaga putaran! pada putaran atom hydrogen, maka atom hydrogen memulai presesi disekitar arah total medan Bumi. Presesi tersebut menunjukkan medan magnet dalam berbagai wktu time56arying! yang mana menginduksi sedikit arus 43 pada lilitan tersebut. $rekuensi pada arus 43 memiliki persamaan dengan 2rekuensi presesi atom tersebut. Karena 2rekuensi presesi berbanding dengan kuat medan total dan karena konstanta perbandingan diketahui, maka kuat medan total dapat ditetapkan dengan akurat.

G E O M A G N E T W I T H M A G N E T O M E T E R

20 February 2012

Metoda Geomagnet adalah salah satu metoda di geosika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Menggunakan metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi susceptibility batuan di baah permukaan pada arah hori!ontal. "ari nilai susceptibility selanjutnya dapat dilokalisir # dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak. Mengingat survey ini hanya bagus untuk pemodelan kearah hori!ontal, maka untuk mengetahui informasi kedalamannya diperlukan metoda $esistivity %". &adi, survey geomagnet diterapkan untuk daerah yang luas, dengan tujuan untuk mencari daerah prospek. 'etelah diperoleh daerah yang prospek selanjutnya dilakukan survey $esistivity %".

Metode Geosika merupakan ilmu yang mempelajari tentang bumi dengan menggunakan pengukuran sis pada atau di atas permukaan. "ari sisi lain, geosika mempelajari semua isi bumi baik yang terlihat maupun tidak terlihat langsung oleh pengukuran sifat sis dengan penyesuaian pada umumnya pada permukaan ("obrin dan 'avit, **). 'ecara umum, metode geosika dibagi menjadi dua kategori, yaitu+

 Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi.

(3)

 Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respon yang dilakukan oleh bumi.

Medan dalam ilmu geosika terdiri dari % +

 Medan alami adalah misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnet bumi, medan listrik dan

elektromagnetik bumi serta radiasi radiokativitas bumi.

Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Medan Magnet Bumi

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter sis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah

dan intensitas kemagnetannya. arameter sis tersebut meliputi +

 Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen hori!ontal yang dihitung dari utara menuju timur

 Inklinasi(I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang hori!ontal yang dihitung dari bidang hori!ontal menuju bidang vertikal ke baah.

 Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang hori!ontal.

 Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

Medan magnet utama bumi berubah terhadap aktu. ntuk

menyeragamkan nilai-nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics e!erence Field (IGF) yang diperbaharui setiap / tahun sekali. 0ilai-nilai 1G$2 tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar  juta km% yang dilakukan dalam aktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian +

(4)

Medan magnet utama dapat didenisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka aktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 45 km%..

. Medan magnet luar (e#ternal "eld)

engaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar

ultraviolet dari matahari. 6arena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap aktu jauh lebih cepat.

. Medan magnet anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal "eld). Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung

mineral bermagnet seperti magnetite (), titanomagnetite () dan lain-lain yang berada di kerak bumi.

"alam survei dengan metode magnetik yang menjadi target dari

pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). 'ecara 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 peristia kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. 7nomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah medan

magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka

anomalinya bertambah besar. "emikian pula sebaliknya. "alam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari %/ 8 medan magnet utama bumi (9elford, :5), Metode Pengukuran "ata &eomagnetik

"alam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang digunakan adalah magnetometer. eralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survei. 'alah satu jenisnya adalah $roton $recission Magnetometer (M) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. eralatan lain yang bersifat

(5)

pendukung di dalam survei magnetik adalah Global $ositioning %ystem (G'). eralatan ini digunaka untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan aktu. G' ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. enggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah dan jurang. ;eberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di dalam survei magnetik, antara lain ('ehan, %44) +

. 6ompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan dari medan magnet bumi.

%. eta topogra, untuk menentukan rute perjalanan dan letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi

3. 'arana transportasi

<. ;uku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan data

/. = atau laptop dengan softare seperti 'urfer, Matlab, Mag%"=, dan lain-lain.

engukuran data medan magnetik di lapangan dilakukan menggunakan peralatan M, yang merupakan portable magnetometer. "ata yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, aktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan.

"alam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station  station pengukuran (usahakan membentuk grid  grid). kuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan

magnet di station  station pengukuran di setiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station.

Pengaksesan "ata 7&%$

1G$2 singkatan dati &'e International Geomagnetic e!erence Field.

Merupakan medan acuan geomagnetik intenasional. ada dasarnya nilai 1G$2 merupakan nilai kuat medan magnetik utama bumi (H0). 0ilai 1G$2 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. 6oreksi nilai 1G$2 terhadap data medan magnetik

(6)

hasil pengukuran dilakukan karena nilai yang menjadi terget survei magnetik adalan anomali medan magnetik ( Hr0).

0ilai 1G$2 yang diperoleh dikoreksikan terhadap data kuat medan magnetik total dari hasil pengukuran di setiap stasiun atau titik lokasi pengukuran. Meskipun nilai 1G$2 tidak menjadi target survei, namun nilai ini bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi.

Pengolahan "ata &eomagnetik

ntuk 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, 1G$2 dan topogra.

. 6oreksi >arian

6oreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai medan magnetik bumi akibat adanya perbedaan aktu dan efek radiasi matahari dalam satu hari. ?aktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan aktu pengukuran data medan magnetik di setiap titik lokasi (stasiun pengukuran) yang akan dikoreksi. 7pabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekan pada aktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi. 'ebaliknya apabila variasi harian bernilai positif, maka koreksinya dilakukan dengan cara mengurangkan nilai variasi harian yang terekan pada aktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoreksi, datap dituliskan dalam persamaan

H  Htotal* H'arian

. 6oreksi 1G$2

"ata hasil pengukuran medan magnetik pada dasarnya adalah konstribusi dari tiga komponen dasar, yaitu medan magnetik utama bumi, medan magnetik luar dan medan anomali. 0ilai medan magnetik utama tidak lain adalah niali 1G$2. &ika nilai medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi harian, maka kontribusi medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi 1G$2. 6oreksi 1G$2dapat dilakukan dengan cara

(7)

mengurangkan nilai 1G$2 terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap titik pengukuran pada posisi geogras yang sesuai. ersamaan koreksinya (setelah dikoreksi harian) dapat dituliskan sebagai berikut +

H  Htotal* H'arian* H0 "imana H0 @ 1G$2

. 6oreksi 9opogra

6oreksi topogra dilakukan jika pengaruh topogra dalam survei megnetik sangat kuat. 6oreksi topogra dalam survei geomagnetik tidak

mempunyai aturan yang jelas. 'alah satu metode untuk menentukan nilai koreksinya adalah dengan membangun suatu model topogra

menggunakan pemodelan beberapa prisma segiempat ('uryanto, **). 6etika melakukan pemodelan, nilai suseptibilitas magnetik (k ) batuan topogra harus diketahui, sehingga model topogra yang dibuat,

menghasilkan nilai anomali medan magnetik ( Hto+) sesuai dengan fakta. 'elanjutnya persamaan koreksinya (setelah dilakukan koreski harian dan 1G$2) dapat dituliska sebagai

H  Htotal* H'arian H0  Hto+

'etelah semua koreksi dikenakan pada data-data medan magnetik yang terukur dilapangan, maka diperoleh data anomali medan magnetik total di topoga. ntuk mengetahui pola anomali yang diperoleh, yang akan

digunakan sebagai dasar dalam pendugaan model struktur geologi baah permukaan yang mungkin, maka data anomali harus disajikan dalam

bentuk peta kontur. eta kontur terdiri dari garis-garis kontur yang

menghubungkan titik-titik yang memiliki nilai anomali sama, yang diukur dar suatu bidang pembanding tertentu.

%eduksi ke Bidang "ata

ntuk mempermudah proses pengolahan dan interpretasi data magnetik, maka data anomali medan magnetik total yang masih tersebar di topogra harus direduksi atau dibaa ke bidang datar. roses transformasi ini mutlak dilakukan, karena proses pengolahan data berikutnya mensyaratkan input anomali medan magnetik yang

(8)

terdistribusi pada biang datar. ;eberapa teknik untuk mentransformasi data anomali medan magnetik ke bidang datar, antara lain + teknik sumber ekivalen (e-ui.alent source), lapisan ekivalen (e-ui.alent layer ) dan pendekatan deret 9aylor (&aylor series a++ro#imaion), dimana setiap teknik mempunyai kelebihan dan kekurangan (;lakely, /).

Pengangkatan ke 4tas

engangkatan ke atas atau u+/ard continuation merupakan proses transformasi data medan potensial dari suatu bidang datar ke bidang datar lainnya yang lebih tinggi. ada pengolahan data geomagnetik, proses ini dapat berfungsi sebagai lter tapis rendah, yaitu unutk menghilangkan suatu mereduksi efek magnetik lokal yang berasal dari berbagai sumber benda magnetik yang tersebar di permukaan topogra yang tidak terkait dengan survei. roses pengangkatan tidak boleh terlalu tinggi, karena ini dapat mereduksi anomali magnetik lokal yang bersumber dari benda magnetik atau struktur geologi yang menjadi target survei magnetik ini.

Koreksi 82ek %egional

"alam banyak kasus, data anomali medan magnetik yang menjadi target survei selalu bersuperposisi atau bercampur dengan anomali magnetik lain yang berasal dari sumber yang sangat dalam dan luas di baah permukaan bumi. 7nomali magnetik ini disebut sebagai anomali magnetik regional (;reiner, :3). ntuk menginterpretasi anomali medan magnetik yang menjadi target survei, maka dilakukan koreksi efek regional, yang bertujuan untuk menghilangkan efek anomali magnetik regioanl dari data anomali medan magnetik hasil pengukuran.

'alah satu metode yang dapat digunakan untuk memperoleh anomali regional adalah pengangakatan ke atas hingga pada ketinggian-ketinggian tertentu, dimana peta kontur anomali yang dihasilkan sudah cenderung tetap dan tidak mengalami perubahan pola lagi ketika dilakukan pengangkatan yang lebih tinggi.

7nterpretasi "ata &eomagnetk

'ecara umum interpretasi data geomagnetik terbagi menjadi dua, yaitu interpretasi kualitatif dan kuantitatif. 1nterpretasi kualitatif didasarkan

(9)

pada pola kontur anomali medan magnetik yang bersumber dari distribusi benda-benda termagnetisasi atau struktur geologi baah permukaan bumi. 'elanjutnya pola anomali medan magnetik yang dihasilkan ditafsirkan berdasarkan informasi geologi setempat dalam bentuk distribusi benda magnetik atau struktur geologi, yang dijadikan dasar pendugaan terhadap keadaan geologi yang sebenarnya.

1nterpretasi kuantitatif bertujuan untuk menentukan bentuk atau model dan kedalaman benda anomali atau strukutr geologi melalui pemodelan matematis. ntuk melakukan interpretasi kuantitatif, ada beberapa cara dimana antara satu dengan lainnya mungkin berbeda, tergantung dari bentuk anomali yang diperoleh, sasaran yang dicapai dan ketelitian hasil pengukuran.