BUKU PANDUAN PRAKTIKUM GEOMAGNETIK

(1)

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM GEOMAGNETIK

Disusun Oleh : Eko Wibowo, S.T,M.Sc Tim Asisten Geomagnetik

NAMA : NIM :

Laboratorium Geoﬁsika Eksplorasi Jurusan Teknik Geoﬁsika

UPN Veteran Yogyakarta

(2)

PRAKTIKUM GEOMAGNETIK

EDITOR : Staff Asisten

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA 2022

(3)

KOORDINATOR PRAKTIKUM DAN STAF ASISTEN GEOMAGNETIK

PERIODE 2021/2022

KOORDINATOR PRAKTIKUM

EKO WIBOWO, S.T. M.Sc

STAF ASISTEN PRAKTIKUM GEOMAGNETIK 2022

RIZKI ADILAGA (115.180.022)

MILLENIA SAFITRI (115.180.049)

FAUZI HUSNI APRILLA (115.180.023)

MIFTAH NADZAR SIDIQ (115.180.056)

RYAN AFIF HENDRAWAN (115.180.045)

SULISTIYONO (115.180.004)

MUHAMMAD AZIZ ALBAR ( 115.190.009 )

WIHDAH SYAMSIYAH Q ( 115.190.019 )

ASFI TSANIAH ( 115.190.021 )

MUHAMMAD ABDULLAH NUGRAHA ( 115.190.023 ) NAUFAL HANIF WICAKSONO ( 115.190.052 ) KRISNA NURSILA GEMINTANG ( 115.190.061 )

MUH JIHAD FISABILLAH ( 115.190.073 )

(4)

ii Puji dan syukur kami panjatkan terhadap ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga kami dapat menyusun dan menyelesaikan pembuatan Buku Panduan Praktikum Geomagnetik ini sehingga dapat sesuai dengan apa yang diharapkan.

Sesuai dengan Kurikulum KKNI Jurusan Teknik Geofisika tahun 2022, mahasiswa yang telah duduk di semester IV wajib mengikuti Praktikum Geomagnetik. Tujuan dari praktikum ini antara lain:

1. Untuk menerapkan teori-teori dasar yang telah diberikan di bangku kuliah.

2. Untuk mengetahui dan memahami konsep dasar dari semua metode Magnetik yang telah diberikan di bangku kuliah.

3. Untuk memahami dan melakukan proses pengambilan data lapangan (data acquisition), pemrosesan data (data processing) dan interpretasi data magnetik.

4. Dapat mengoperasikan alat Proton Precesion Magnetometer (PPM) yang dipergunakan dalam pengambilan data magnetik secara baik dan benar sesuai dengan SOP (Standar Operating Procedure).

Buku petunjuk praktikum ini dimaksudkan untuk membantu mahasiswa dalam memahami konsep dasar, prosedur lapangan, pengolahan data dan interpretasi data dari metode Geomagnetik yang diberikan pada saat pelaksanaan Praktikum Metode Geomagnetik. Sifat buku ini hanya digunakan untuk membantu memahami saja, karena semua teori dan konsep dasar serta aplikasi permasalahan-permasalahan dari metode Geomagnetik sudah diberikan di bangku kuliah.

Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Dr. Wahyudi dan segala pihak yang telah mengijinkan sebagian tulisannya untuk dipublikasikan secara terbatas. Semoga Allah SWT membalas dengan kebaikan.

Akhir kata kami selaku penyusun dari Buku Panduan Praktikum Magnetik ini menyadari bahwa dalam penyusunannya jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran kami perlukan agar penyusunan buku yang akan datang dapat lebih baik lagi.

Yogyakarta, 31 Januari 2022 Koordinator Praktikum Geomagnetik

EKO WIBOWO S.T. M.Sc.

(5)

TATA TERTIB

METODE GEOMAGNETIK

LABORATORIUM GEOFISIKA EKSPLORASI PROGRAM STUDI TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA 2022

TATA TERTIB ACARA KELAS

1. Berpakaian rapi, sopan, menggunakan sepatu dan tidak diperkenankan memakai kaos oblong dan bersandal.

2. Dilarang keras makan, minum minuman beralkohol, merokok, dan menggunakan gadget apapun selama kegiatan praktikum.

3. Tidak diperkenankan mengikuti praktikum diluar jadwal yang telah ditentukan tanpa seizin asisten.

4. Praktikan dinyatakan GUGUR jika tidak mengikuti acara praktikum sebanyak 2 kali Acara (Acara Kelas Dan Lapangan)

5. Izin yang diperbolehkan yaitu: a) sakit (menyertakan surat sakit dokter dan bukti pembayaran), b) orang tua dan saudara kandung meninggal (menyertakan surat keterangan meninggal), dan c) tugas dari prodi/fakultas/universitas (menyertakan surat pengantar).

6. Praktikan diwajibkan hadir paling lambat 15 menit sebelum kegiatan praktikum dimulai untuk dilakukan kuis.

7. Praktikan yang terlambat kurang dari 15 menit diperkenankan mengikuti kegitan praktikum dengan sanksi nilai kuis nol (0), dan apabila terlambat lebih dari 15 menit maka kehilangan kesempatan 1x.

8. Praktikan diharuskan membawa tugas yang telah diberikan sebelumnya dan telah di setujui oleh asisten, apabila tidak membawa, tidak diperkenankan mengikuti acara praktikum dan nilai tugas = nol.

9. Praktikan diharuskan membawa buku panduan praktikum, apabila tidak membawa tidak diperkenankan mengikuti acara praktikum dan dihitung tidak hadir .

(6)

iv paste-edit (COPAD) laporan Praktikan lain, akan diberikan nilai minimal=0.

11. Disaat praktikum, praktikan tidak diperkenankan membawa, mengerjakan atau membahas tugas selain tugas praktikum yang bersangkutan.

12. ACC & konsultasi tidak wajib, akan tetapi ada nilai tambahan untuk praktikan yang ikut ACC & konsul sebagai nilai keaktifan. (ACC & konsul harus sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan).

13. Dilarang keras memalsukan bukti pengesahan asisten, sanksi tegas yaitu GUGUR.

14. Hasil dari kegiatan ekskursi akan dipersentasikan di akhir acara praktikum.

15. Pada saat konsultasi dan ACC praktikan diwajibkan membawa print out tugas dan lembar pengesahan.

16. Sesuai peraturan dari Universitas, konsul & ACC berakhir pada jam 17.30 WIB dan berada di lingkungan kampus.

TATA TERTIB ACARA LAPANGAN

1. Selama kegiatan praktikum lapangan berpakaian bebas tetapi sopan dengan menggunakan sepatu dan menggunakan jaket prodi (korsa).

2. Praktikan tidak diperkenankan mengganggu atau merusak daerah disekitar lokasi pengambilan data.

3. Praktikan diwajibkan hadir paling lambat 15 menit sebelum kegitan praktikum dimulai untuk dilakukan kuis.

4. Praktikan yang terlambat lebih dari 15 menit diperkenankan mengikuti kegiatan praktikum dengan sanksi nilai kuis nol (0), nilai kegiatan lapangan nol (0).

5. Semua praktikan wajib mengikuti peraturan SOP alat pada saat melakukan pengukuran di lapangan.

6. Semua praktikan wajib menjaga dan bertanggung jawab terhadap kerusakan/kehilangan alat selama praktikum.

7. Bila terjadi kerusakan/kehilangan alat WAJIB memperbaiki /mengganti dan menjadi tanggung jawab angkatan yang bersangkutan.

(7)

8. ACC & konsultasi tidak wajib, akan tetapi ada nilai tambahan untuk praktikan yang ikut ACC & konsul sebagai nilai keaktifan. (ACC & konsul harus sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan).

9. Praktikan dilarang keras menyalin atau mengcopy-paste (COPAS), copy- paste-edit (COPAD) laporan Praktikan lain, akan diberikan nilai minimal=0.

10. Dilarang keras memalsukan bukti pengesahan asisten, sanksi tegas yaitu GUGUR.

11. Hasil dari kegiatan ekskursi akan dipresentasikan di akhir acara praktikum.

12. Pada saat konsultasi dan ACC praktikan diwajibkan membawa print out tugas dan lembar pengesahan.

13. Sesuai peraturan dari Universitas, konsul & ACC berakhir pada jam 17.30 WIB dan berada di lingkungan kampus.

(8)

vi HALAMAN JUDUL

KOORDINATOR PRAKTIKUM DAN STAF ASISTEN ... i

KATA PENGANTAR ... ii

TATA TERTIB ... iii

DAFTAR ISI ... vi

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Sejarah Pembentukan Medan Magnet Bumi... 1

1.2 Sejarah Perkembangan... 2

1.3 Paleomagnetism ... 3

1.4 Metode Geomagnetik ... 4

1.5 Tujuan ... 4

BAB II DASAR TEORI II.1 Pengertian Metode Magnetik ... 5

II.2 Konsep Dasar Metode Magnetik ... 5

II.2.1 Gaya Magnetik ... 5

II.2.2 Kuat Medan Magnet ... 6

II.2.3 Momen Magnetik ... 7

II.2.4 Induksi Magnetik ... 7

II.2.5 Intensitas Kemagnetan ... 9

II.2.6 Suseptibilitas Kemagnetan ... 9

II.2.7 Fluks Magnet ... 8

II.2.8 Permeabilitas Magnet ... 10

II.2.9 Gaya Lorentz ... 10

II.2.10 Hukum Lenz ... 11

II.2.11 Kurva Histerisis ... 12

II.2.12 Remanensi ... 14

II.2.13 Sifat Kemagnetan Batuan ... 15

II.2.14 Medan Magnet Bumi ... 18

II.2.15 Variasi Medan Magnet Bumi ... 21

II.2.16 Koreksi Data Mgnetik ... 22

(9)

II.3 Filter Pengolahan Data Magnetik ... 23

II.3.1 Upward Continuation ... 23

II.3.2 Downward Continuation ... 24

II.3.3 Reduksi Ke Kutub ... 25

II.3.4 Reduksi Ke Ekuator ... 26

II.3.5 Analitik Sinyal ... 26

II.3.6 Transformasi Pseudogravity dan Gradien Horizontal ... 28

II.3.7 Filter Derivative ... 31

II.3.8 Filter Butterworth ... 33

II.3.9 Bandpass Filter... 34

II.3.10 Dekonvolusi Euler ... 36

II.3.11 Fast Furious Transform (FFT) ... 39

II.3.12 Pemodelan Inversi Metode Magnetik 3D... 42

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Diagram Alir ... 44

III.2 Instrumentasi ... 45

III.3 Prinsip Kerja Alat ... 46

III.4 Akusisi Metode Geomagnetik ... 50

III.4.1 Prosedur Pengoperasian PPM ... 53

III.4.2 Langkah-langkah Pengoperasian Alat PPM Seri G-856 ... 57

III.4.3 Orientasi Lintasan ... 59

III.5 Pengolahan Data ... 60

III.5.1 Pengolahan Software Geosoft ... 63

III.5.2 Pemodelan 2.5D Menggunakan Software Geosoft ... 68

III.5.3 Pengolahan Software Magpick ... 69

III.5.4 Pengolahan Software Signproc... 74

III.6 Interpretasi ... 77

III.6.1 Secara Kuantitatif ... 78

III.6.2 Secara Kualitatif ... 79 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

(10)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Sejarah Pembentukan Medan Magnet Bumi

Terjadinya medan magnet di bumi masih belum sepenuhnya terjawab, meskipun telah dikemukakan beberapa hipotesa dan teori yang menarik. Pada prinsipnya adalah perbedaan fasa dan kecepatan perputaran antara inti dalam dan inti luar, yang menimbulkan proses magneto hidrodinamis. Beberapa hal yang harus dijelaskan berkaitan dengan medan magnet bumi antara lain:

(1) mempunyai dua kutub yang letaknya berdekatan dengan kutub geografi;

(2) memperlihatkan variasi yang tidak teratur, baik dalam posisi maupun polaritas;

(3) variasi-variasi tersebut tidak bersangkutan dengan kerak bumi, jadi asalnya haruslah jauh di dalam bumi.

Pandangan yang banyak diterima, mula-mula diajukan oleh seorang Perancis, Ampere, pada tahun 1820 menyatakan bahwa medan arus listrik dalam bumi mirip dengan yang terjadi pada sekitar kawat yang dialiri arus listrik. Untuk mempertahankan arus listrik tersebut haruslah ada mekanisme yang menimbulkannya. Inti yang kaya akan unsur besi dan nikel, yang merupakan konduktor listrik yang baik dan bagian luar inti yang cair memungkinkan sebagai gerak mekanik untuk muatan listrik.

W.M. Elasser seseorang ahli fisika, pada tahun 1939 mengemukakan hipotesa dinamo. Interaksi gerak dan arus listrik di dalam inti bagian luar dapat menyebabkan dan mempertahankan medan magnet. Goyangan sumbu perputaran bumi bersama dengan efek Coriolis (penyimpangan arah gerak yang seharusnya akibat perputaran bumi) yang menggerakkan dinamo tersebut. Medan magnet bumi merupakan akibat langsung dari gerakan-gerakan inti. Dan perputaran bumi mempengaruhi orientasi dan kuat medan magnet bumi.

1 Laboratorium Geofisika Eksplorasi Program Studi Teknik Geofisika UPN “Veteran” Yogyakarta

(11)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 1.1. Medan Magnet Bumi (ceritadunia.blogspot.com)

1.2 Sejarah Perkembangan

Metode magnetik pada dasarnya adalah memetakan gangguan lokal pada medan magnetik bumi yang disebabkan oleh variasi kemagnetan batuan. Metode ini adalah metode geofisika tertua yang dikenal oleh manusia. Sejarah metode ini dimulai dari kompas magnetik yang pertama ditemukan di Cina ± 3000 tahun yang lalu. Kemudian pada tahun 1600, William Gilbert mempublikasikan esai “de Magnete” yang menyatakan bahwa bumi adalah sebuah magnet. Karl Frederick Gauss menyimpulkan dari analisis matematika bahwa medan magnetik berhubungan dengan sebuah sumber di bumi dan hubungannya dengan rotasi bumi.

Dalam perkembangannya medan magnetik bumi telah digunakan dalam eksplorasi bijih besi sejak tahun 1879 ketika sebuah kompas digunakan dalam eksplorasi di Swedia. Alat Magnetometer pertama kali diciptakan dan digunakan pada Perang Dunia II untuk mendeteksi kapal selam. Saat ini metode magnetik merupakan salah satu metode geofisika yang paling banyak digunakan orang karena selain mudah penggunaannya juga murah pemakaiannya.

2 Laboratorium Geofisika Eksplorasi Program Studi Teknik Geofisika

(12)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

1.3 Paleomagnetism

Paleomagnetisme adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat kemagnetan bumi yang merekam dalam batuan pada waktu pembentukanya. Untuk batuan beku, kemagnetan mulai terekam pada saat proses pendingin magma melewati titik beku dimana mineral-mineral bersifat magnet terinduksi oleh medan magnet bumi. Dalam suatu studi paleomagnet untuk mengetahui arah medan magnet bumi pada saat batuan beku terbentuk, syaratnya adalah mengetahui terlebih dahulu kemiringan tubuh tersebut yang terjadi setelah pembekuan. Umumnya tubuh batuan beku mengalami perubahan kemiringan saat terjadi gaya 15 kompresi, seperti perlipatan. Seringkali kemiringanya ditentukan dari lapisan batuan sedimen yang diterobosnya. Struktur aliran lava atau lubang gas (amygdaloidal) dipakai untuk menentukan kemiringan awal lava dimana dianggap subhorisontal. Hal ini tidak berlaku mutlak karena lava mengalir melalui morfologi yang bervariasi. Batuan sedimen paling ideal untuk studi paleomagnet, tidak saja karena perlapisanya dapat diamati, tapi juga karena proses pembentukanya relatif lama. Arah kemagnetan yang diperoleh dari batuan sedimen terjadi karena butiran mineral bersifat magnet hasil rombakan batuan mengalami penjajaran mineral saat diendapkan (Santoso, 1998). Pada prinsipnya, dalam penyelidikan magnet selalu dianggap bahwa kemagnetan batuan yang memberikan respon terhadap pengukuran magnet hanya disebabkan oleh pengaruh kemagnetan induksi. Dengan demikian, sifat kemagnetan ini dipergunakan sebagai dasar dalam penyelidikan-penyelidikan magnet. Sedangkan kemagnetan sisa pada umumnya seringkali diabaikan dalam penyelidikan magnet karena disamping pengaruhnya sangat kecil, juga untuk memperoleh besaran dan arah kemagnetannya harus dilakukan pengukuran di laboratorium paleomagnetik dengan menggunakan alat khusus. Perubahan yang terjadi pada kuat medan magnet bumi adalah sangat kecil dan memerlukan waktu yang sangat lama mencapai ratusan sampai ribuan tahun.

Oleh karena itu, dalam waktu penyelidikan magnet, kuat medan magnet tersebut selalu dianggap konstan. Dengan menganggap kuat medan magnet bumi ( H ) adalah konstan, maka besarnya intensitas magnet bumi ( I ) 16 semata-mata adalah hanya tergantung pada variasi kerentanan magnet batuan yang merefleksikan harga pengukuran magnet. Prinsip inilah yang digunakan sebagai dasar dalam penyelidikan magnet (Telford, 1990).

(13)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

1.4 Metode Geomagnetik

Metode Geomagnetik merupakan salah satu metode geofisika yang sering digunakan untuk survei pendahuluan pada eksplorasi minyak bumi, panas bumi, batuan mineral, maupun untuk keperluan pemantauan (monitoring) gunungapi.

Metode ini mempunyai akurasi pengukuran yang relatif tinggi, instrumentasi dan pengoperasian di lapangan relatif sederhana, mudah dan cepat jika dibandingkan dengan metode geofisika lainnya. Koreksi pembacaaan praktis tidak perlu dilakukan.

Pada umumnya peta anomali medan magnetik (untuk geofisika terapan biasanya medan total atau medan vertikal) bersifat agak kompleks. Variasi medan lebih tak menentu dan terlokalisir sebagai akibat dari medan magnetik dipole yang merupakan besaran vektor. Peta anomali magnetik menunjukkan sejumlah besar anomali residu yang merupakan hasil variasi yang besar bagian mineral magnetik yang terkandung dalam batuan dekat permukaan. Sebagai akibat dari hal-hal tersebut di atas, maka interpretasi yang tepat dalam metode geomagnetik relatif lebih sulit.

1.5 Tujuan

1. Mampu mengaplikasikan teori-teori pada metode geomagnetic.

2. Mempelajari adanya kemagnetan batuan atau mineral di bawah permukaan bumi.

3. Melakukan akuisisi metode geomagnetik secara langsung di lapangan.

4. Mampu melakukan pengolahan data geomagnetik dari hasil pengukuran sampai pembuatan pemodelannya.

5. Mampu melakukan interpretasi berdasarkan data anomali geomagnetik untuk mengetahui kondisi bawah permukaan.

6. Mampu mengintegrasikan data geomagnetik dengan data lain sehingga hasil yang didapatkan dapat sesuai dengan keadaan geologi sebenarnya.

(14)

BAB II DASAR TEORI

II.1 Pengertian Metode Magnetik

Metode Geomagnet merupakan salah satu metode geofisika yang paling tua digunakan oleh manusia dalam menemukan jenis-jenis yang tersembunyi di bawah permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan. Bumi dipandang sebagai dipole (kutub utara dan selatan magnetik) yang mempunyai medan magnet tidak konstan, artinya besar medan magnet tersebut berubah terhadap waktu. Hal ini terjadi karena adanya pembalikan kutub magnetik bumi. Pada waktu tertentu kutub positif berubah menjadi kutub negatif. Pada saat perubahan kutub –kutub tersebut dalam selang waktu tertentu harus melalui kondisi netral. Pada metode Geomagnet hasil yang ditunjukkan berupa anomali sisa berupa variasi besaran yang mengandung fraksi mineral magnetik pada batuan dekat permukaan.

II.2 Konsep Dasar Metode Magnetik II.2.1 Gaya Magnetik

Dalam kemagnetan dikenal dua jenis muatan, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Kedua muatan ini memenuhi hukum Coloumb. Muatan atau kutub yang berlawanan jenis akan tarik menarik sedangkan muatan yang sejenis akan tolak menolak dengan gaya F. Dasar dari metode magnetik adalah gaya Coloumb antara dua kutub magnetik m1 dan m2 yang terpisah sejauh r dalam bentuk

Gambar 2.1. Gaya magnetik antara 2 muatan^.

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

(15)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

⃗⃗⃗ =

^(2.1)

dengan μ adalah permeabilitas magnetik. Sebagai catatan permeabilitas magnetik di dalam ruang hampa adalah 4  x 10^-7 w / A.m. F adalah gaya Coloumb (N), m¹ dan m2 kuat kutub magnet (A/m) dan r adalah jarak kedua kutub (m).

II.2.2 Kuat Medan Magnet

Kuat medan magnet adalah besarnya medan magnet pada suatu titik dalam ruang yang timbul sebagai akibat dari sebuah kutub m yang berada sejauh r dari titik tersebut. Kuat medan H didefinisikan gaya persatuan kutub magnet, dapat ditulis sebagai

Gambar 2.2. Kuat medan magnetik pada partikel bermassa m2

⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗

Keterangan :

⃗⃗⃗⃗ = Kuat Medan Magnet (A/m) ⃗⃗⃗ = Gaya Coulumb (N)

= Permeabilitas magnet (w/A.m) r = Jarak (m)

(2.2)

6 Laboratorium Geofisika Eksplorasi

(16)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

II.2.3 Momen Magnetik

(2.3)

Keterangan :

m = Momen Magnetik ( A.m²) i = Arus Listrik (A)

Area = Area Penampang (m²)

Magnetisasi merupakan tingkat kemampuan untuk di searahkan momen- momen dipol magnetiknya oleh medan magnetik luar.Suatu bahan yang bersifat magnetik berada dalam pengaruh kuat medan magnet luar maka bahan tersebut akan termagnetisasi. Besaran dari magnetisasi ini sebanding dengan momen magnetik per volume.

I = k . H (2.4)

Keterangan :

I = Momen Magnetik Persatuan Volume (Am²/m³) k = Suseptibiltas

H = Kuat Medan Magnet (A/m)

Magnetisasi yang dihasilkan sebanding dengan kuat medan yang mempengaruhinya yang bergantung pada nilai suseptibilitas magnetik (k) medium tersebut.

II.2.4 Induksi Magnetik

Sebuah penghantar dialiri arus listrik maka di sekitar kawat tersebut akan timbul medan magnet. Hal ini pertama kali dikemukakan oleh seorangilmuan yang bernama Hans Chrisitan Oersted (1777 – 1851) melalu percobaannya yang dikenal dengan percobaan Oersted.Berdasarkan hasil percobaan, Oersted menyimpulkan bahwa di sekitar arus listrik terdapat medan magnet atau perpindahan muatan listrik menimbulkan medan magnet.Benda magnet dapat dipandang sebagai sekumpulan dari sejumlah momen-momen magnetik. Bila benda magnetik tersebut diletakkan dalam medan luar, benda tersebut menjadi termagnetisasi karena induksi.

Arah garis-garis medan magnet atau arah induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik tersebut dapat ditentukan dengan Kaidah Tangan Kanan. Jika arah

(17)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

ibu jari menunjukkan arah arus listrik maka arah lipatan jari lainnya menunjukkan arah medan magnet atau arah induksi magnet.

II.2.5 Intensitas Kemagnetan

Intensitas kemagnetan M adalah tingkat kemampuan menyearahnya momen- momen magnetik dalam medan magnet luar, atau didefinisikan sebagai momen magnet persatuan volume :

M = m / V (2.5)

Keterangan :

M = Intensitas Magnet (A/m) m = Momen Magnet (Am²) V = Volume (m³)

Gambar 2.3. Momen magnetik pada partikel-partikel benda magnetik yang termagnetisasi

Secara praktis magnetisasi akibat induksi ini kebanyakan meluruskan dipole- dipole material magnet, sehingga sering disebut sebagai polarisasi magnet. Bila besarnya konstan dan arahnya sama, maka dikatakan benda termagnetisasi secara uniform.

(18)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

II.2.6 Suseptibilitas Kemagnetan

Tingkat suatu benda magnetik untuk mampu dimagnetisasi ditentukan oleh suseptibilitas kemagnetan atau k yang ditulis sebagai :

M  k . H Keterangan :

k = suseptibilitas batuan M = Intensitas Magnet (A/m) H = Kuat Medan Magnet (A/m)

(2.6)

Besaran yang tidak berdimensi ini merupakan parameter dasar yang digunakan dalam metode magnetik. Harga k pada batuan semakin besar apabila dalam batuan tersebut banyak dijumpai mineral-mineral yang berisifat magnetik.

Faktor yang mempengaruhi harga supseptibilitas batuan adalah 1. Litologi batuan

2. Kandungan mineral batuan

II.2.7 Fluks Magnet

Ketika listrik tercipta dari generator magnet yang digerakan dalam kumparan atau kumparan yang bergerak dalam medan magnet, pada kumparan terjadi perubahan terhadap waktu dari gaya magnetik. Besarnya gaya magnetik (B) ini bila menembus luasan bidang (A) secara tegak lurus disebut fluks magnetik.Fluk magnetik adalah ukuran total medan magnetik yang menembus bidang. secara matematis fluk maknetik didefinisikan sebagi perkalian skalar antara induksi magnetik (B) dengan luas bidang yang tegak lurus pada induksi magnetik tersebut.

Gambar 2.4. Fluks Magnet (https://edisutoto.wordpress.com)

(19)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

f = B A cos q (2.7)

Keterangan:

f = fluks magnetik (weber) B = induksi magnetic (w/m²)

A = luas bidang yang ditembus garis gaya magnetic (m²) q = sudut antara arah garis normal bidang A dan arah B II.2.8 Permeabilitas Magnet

Permeabilitas (permeability) adalah kemampuan suatu benda untuk dilewati garis gaya magnet. Permeabilitas dinyatakan dengan simbulµ (mu). Benda yang mudah dilewati garis gaya magnet disebut memiliki permeabilitas tinggi.

Pemeabilitas udara dan ruang hampa dianggap sama dengan satu. Untuk benda-benda yang lain, besarnya permeabilitas ditentukan dengan perbandingan terhadap udara atau ruang hampa, didapatkan permeabilitas relatif (relative permeability). Nilai permeabilitas untuk udara adalah µo = 4π x 10^-7 atau 1,26 x 10^-6. Untuk menghitung µ, nilai permeabilitas relatif µ^r harus dikalikan dengan permeabilitas udara µ^o, sebagaimana rumus di bawah ini.

= µ^r µ^o (2.8)

Keterangan:

µ = permeabilitas suatu benda µ r = permeabilitas relatif

µ o = permeabilitas udara II.2.9 Gaya Lorentz

Apabila kawat di aliri arus listrik maka akan terdapat medan magnet di sekitarnya. Bila penghantar berarus di letakan di dalam medan magnet, maka pada penghantar akan timbul gaya. Gaya ini di sebut dengan gaya Lorentz. Gaya lorentz adalah gaya yang di sebakan oleh muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada dalam suatu medan magnet B.

Sehingga dapat di simpulkan bahwa gaya lorentz dapat timbul dengan adanya : 1. Kawat penghantar yang di aliri arus

(20)

2. Penghantar di dalam medan magnet

Gambar 2.5. Kaidah Tangan Kanan (http://ujiansma.com) Gaya Lorentz yang di timbulkan oleh arus listrik I, dalam medan magnet (B), rumusnya akan terlihat sebagai berikut :

F = I x ι x B (2.9)

Keterangan:

F = Gaya atau Force (Newton ) I = Arus listrik (Ampere)

B = Vektor medan magnet (Tesla)

ι = Vektor yang besarnya sama dengan panjang kawat dan arahnya merupakan arah arus I ( meter)

II.2.10 Hukum Lenz

“Jika ggl induksi timbul pada suatu rangkaian, maka arah arus induksi yang dihasilkan sedemikian rupa sehingga menimbulkan medan magnetik induksi yang menentang perubahan medan magnetik (arus induksi berusaha mempertahankan fluks magnetik totalnya konstan)”

(21)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.6. Hukum Lenz (http://perpustakaancyber.blogspot.com)

Untuk lebih memahami hukum Lenz, perhatikan gambar diatas. Ketika kedudukan magnet dan kumparan diam, tidak ada perubahan fluks magnet dalam kumparan. Tetapi ketika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, maka timbul perubahan fluks magnetik. Dengan demikian pada kumparan akan timbul fluks magnetik yang menentang pertambahan fluks magnetik yang menembus kumparan. Oleh karena itu, arah fluks induksi harus berlawanan dengan fluks magnetik. Dengan demikian fluks total yang dilingkupi kumparan selalu konstan.

Begitu juga pada saat magnet digerakkan menjauhi kumparan, maka akan terjadi pengurangan fluks magnetik dalam kumparan, akibatnya pada kumparan timbul fluks induksi yang menentang pengurangan fluks magnet, sehingga selalu fluks totalnya konstan. Arah arus induksi dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan yaitu jika arah ibu jari menyatakan arah induksi magnet maka arah lipatan jari-jari yang lain menyatakan arah arus.

II.2.11 Kurva Hysteresis

Hysteresis berarti tertinggal, yaitu fluks magnet tertinggal oleh kenaikan atau penurunan gaya magnetisasi. Bila arus di dalam suatu kawat kumparan berbolak- balik ratusan kali tiap detik, hysteresis yang dapat menyebabkan kehilangan energi.

Kurva histeresis dapat menunjukkan adanya pengaruh “ magnetic histories ” pada medium ferromagnetik, dengan mengubah kuat medan luar dan mengamati induksi

(22)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

magnetic yang muncul. Ketika kuat medanmagnet menjadi nol, ternyata induksi magnetnya tidak serta merta menjadi nol. Agar induksi magnetisasi menjadi nol, maka diperlukan medan magnet yang berlawanan arah.

Arah arus yang berbalik menyebabkan berbaliknya arah medan magnet dari +H menjadi –H. Demikian juga kerapatan fluks juga mengalami polaritas terbalik menjadi +B atau –B. Arus berawal dari pusat 0 (nol) ketika bahan tidak mendapat pengaruh kemagnetan. Garis putus-putus pada gambar di bawah ini menunjukkan kurva magnetisasi. Nilai positip dari H menaikkan B menuju saturasi pada +B^max. Kemudian H turun menjadi 0, tetapi B tidak menjadi 0, turun pada hanya sampai nilai B^r . Hal ini disebabklan karena adanya hysteresis. Sekarang arus yang menyebabkan magnetisasi arahnya dibalik sehingga H menjadi negatif. B turun ke 0 (nol) dan berlanjut ke -Bmax. Kemudian bila nilai –H turun, B juga turun dan nilai B menjadi berkurang menjadi -Br saat H bernilai 0. Dengan kenaikan arus positip, dihasilkan nilai saturasi +Bmax lagi. Sekarang jerat hysteresis sudah komplit.

Kurva tidak kembali ke 0 (nol) pada pusatnya karena hysteresis.

Gambar 2.7. Kurva Hysteresis (Morris, Alan S. 2001)

Nilai +Br atau -Br yang tersisa bila gaya kemagnetan nol (H=0), disebut retentivitas (retentivity) dari bahan magnetik. Nilai -Hc yang membuat kerapatan fluks menjadi nol (B=0), disebut gaya koersif (coercive force) dari bahan magnetik.

(23)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

II.2.12 Remanensi

Dalam survei dengan metode magnetik yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur dipermukaan (anomaly magnetik).

Secara garis besar, anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnetik remanen mempunyai peranan besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Ada beberapa tipe remanen magnetik, yaitu :

a. TRM (Thermo Remanent Magnetik)

Proses ini terjadi akibat pendinginan dari suhu tinggi, umumnya terbentuk pada magma yang keluar dari perut bumi dan kemudian membeku, cepat lambatnya magma tersebut membeku mempengaruhi sifat kemagnetan batuan tersebut. sifat kemagnetan ini akan hilang jika dipanaskan melebihi suhu currie (>6000°C).

b. IRM (Ishothermal Remanent Magnetik)

Pada proses ini terjadi tanpa adanya perubahan temperatur yang signifikan. Gaya magnetisasi ini bekerja dalam waktu yang singkat, misalnya batuan tersebut terkena sambaran petir, sehingga menyebabkan adanya sifat magnet pada batuan itu.

(Syamsu Rosid, 2008).

c. VRM (Viscous Remanent Magnetik)

Proses ini terjadi akibat adanya pengaruh medan magnet yang lemah, namun berlangsung dalam kurun waktu yang sangat lama. Sehingga membuat arah spin magnet dan spin elektron menjadi searah secara perlahan-lahan dan menimbulkan sifat magnet pada batuan secara perlahan.

d. DRM (Detrital / Depositional Remanent Magnetik)

Proses ini umumnya terjadi pada batuan sedimen, batuan sedimen terbentuk dari serpihan batuan-batuan yang berukuran kecil, sehingga pada daerah tertentu butiran batuan kecil tersebut terakumulasi dan mengalami kompaksi akibat gaya eksogen.

Gaya eksogen ini juga berpengaruh terhadap kenaikan suhu (dibawah suhu currie).

Kenaikan suhu ini dapat membantu pembentukan sifat kemagnetan suatu batuan.

(24)

e. CRM (Chemical Remanent Magnetik)

Proses ini terbentuk akibat reaksi kimia yang terjadi dibawah suhu currie. Reaksi kimia tersebut dapat mengubah arah spin magnet dan spin elektron. Dari reaksi tersebut dapat menyebabkan timbulnya dan bahkan hilangnya sifat magnetisasi suatu batuan. Anomali 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. Demikian pula sebaliknya. Dalam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari 25% medan magnet utama bumi (Telford, 1976), sehingga dalam pengukuran medan magnet berlaku :

⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗

Dengan :

⃗⃗⃗⃗⃗ = medan magnet total bumi

⃗⃗⃗⃗⃗⃗ = medan magnet utama bumi

⃗⃗⃗⃗ = medan magnet luar

⃗⃗⃗⃗ = medan magnet anomal II.2.13 Sifat Kemagnetan Batuan

1. Diamagnetik

Material-material dimana atom-atom pembentukannya memiliki elektron yang telah jenuh yang mana tiap elektronnya berpasangan dan mempuyai spin yang berlawanan dalam setiap pasangannya. Sehingga ketika diberikan medan magnet luar maka elektron-elektron tersebut akan berpresesi menghasilkan medan magnet baru menentang medan magnet luar. Nilai dari suseptibilitasnya negatif, sehingga intensitas induksinya aka berlawanan arah dengan gaya magnetnya atau medan polarisasi. Contohnya: batuan kuarsa, marmer, graphite, rock salt dan gypsum.

(25)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.8. Kurva M VS H dan posisi momen magnet dari bahan diamagnetik (Ščepka, 2016)

2. Paramagnetik

Material yang memiliki nilai suseptibilitas yang positif dan sangat kecil.

Paramagnetik muncul dalam bahan yang atom-atomnya memiliki momen magnetik yang permanen dan berinteraksi satu sama lain dengan sangat lemah.

Apabila tidak terdapat medan magnet luar momen magnetik ini akan berorientasi.

Secara acak, jika diberikan medan magnet luar maka momen magnetik ini akan cenderung menyearahkan arah momen magnetiknya dengan medan magnet luar, tetapi dilawan oleh kecenderungan momen untuk berorientasi oleh akibat gerak termalnya. Perbandingan momen yang menyearahkannya dengan medan ini bergantung pada kekuatan medan magnet luar dan temperaturnya. Nilai suseptibilitas positif dan berbanding terbalik dengan temperatur absolut. Jumlah elektron ganjil, momen magnet atomya searah dengan medan polarisasi.

Contohnya: olivine, pyroxene, amphibole dan biotit.

Gambar 2.9. Kurva M VS H dan posisi momen magnet dari bahan paramagnetik (Ščepka, 2016)

3. Ferromagnetik

Material yang memiliki banyak elektron bebas pada tiap kulit elektronnya, hal ini menyebabkan batuan ini sangat mudah berinduksi oleh medan luar, bahan ini memiliki nilai suseptibilitas positif dan besar. Pada bahan ini sejumlah kecil medan magnetik luar dapat menyebabkan derajat penyearahan yang tinggi pada

(26)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

momen dipole magnetik atomnya. Penyearahan ini dapat bertahan sekalipun medan magnet luar yang diberikan telah hilang. Hal ini dapat terjadi karena momen dipole magnetik atom dari bahan-bahan menyearahkan gaya-gaya yang kuat pada atom tetangganya sehingga dalam daerah ruang yang sempit momen ini disearahkan satu sama lain sekalipun medan luarnya tidak ada lagi. Daerah ruang tempat momen dipole magetik disearahkan ini disebut daerah magnetik.

Pada temperatur diatas suhu kritis yang disebut titik curie. Gerak termal acak sudah cukup besar untuk merusak keteraturan penyearahan ini pada bahan ferromagnetik berubah menjadi paramagnetik. Contohnya: besi

Gambar 2.10. Kurva M VS H dan posisi momen magnet dari bahan feromagnetik (Ščepka, 2016)

4. Ferrimagnetik

Medium ini juga hampir sama dengan medium ferromagnetik tetapi sebagian ada yg berbeda arah momen magnetiknya. Tanpa adanya pengaruh kuat medan luar, arah momen magnetik paralel dan saling berlawanan, tetapi berbeda dengan antiferromagnetik, momen paralelnya lebih besar dibandingkan momen anti paralelnya. Medium ferro-, anti ferro, dan ferrimagnetik dipengaruhi oleh suhu, dimana jika medium ini dipanaskan sampai pada suhu terntentu maka medium ini akan berubah menjadi medium paramagnetik. Batasan tersebut dinamakan suhu curie . Contohnya: ferrite.

Gambar 2.11. Kurva M VS H dan posisi momen magnet dari bahan Ferrimagnetik (Ščepka, 2016)

(27)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

5. Antiferromagnetik

Suatu bahan batuan akan mempunyai sifat-sifat yang ditunjukkan olehantiferromanetik pada saat benda ferromagnetik naik sesuai dengankenaikan temperature yang kemudian hilang setelah temperature mencapaititik curie (400°C – 700°C). Harga momen magnetic kecil hingga sampai nol karna momen magnetik saling tolak menolak. Nilai suseptibiltasnya kecil yang sama seperti bahan paramagnetik umumnya contohnya: hematite dan chromium.

Gambar 2.12. Kurva M VS H dan posisi momen magnet dari bahan Antiferomagnetik (Ščepka, 2016)

II.2.14 Medan Magnet Bumi

Medan magnet bumi dapat didefinisikan sebagai sebuah dipole magnet batang dimana di sekitar dipole tersebut terdapat garis gaya magnet yang seolah–

olah bergerak dari kutub positif ke kutub negatif. Yang menjadi sumber utama proses magnetisasi batuan adalah medan magnet bumi. Medan Magnet bumi juga dapat didefinisikan sebagai harga kemagnetan dalam bumi. Medan magnet dihasilkan dari arus listrik yang mengalir dalam inti bumi

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, mempunyai tiga arah utama yaitu komponen arah utara, komponen arah timur dan komponen ke arah bawah. Pada koordinat kartesian ketiga komponen tersebut dinyatakan X, Y, Z. Elemen-elemen isinya adalah :

1.Deklinasi (D) adalah sudut utara magnet bumi dengan komponen horisontal yang dihitung dari utara menuju timur (sudut antara utara geomagnet dan utara geografis).

2.Inklinasi (I) adalah sudut antara medan magnet total dengan bidang horisontal yang dihitung dari horisontal menuju ke bidang vertikal ke bawah (sudut antara bidang horizontal dan vektor medan total).

(28)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

3.Intensitas horisontal (H) adalah magnitudo dari medan magnet total pada arah horisontal.

4.Medan magnet total adalah magnitudo dari medan vektor magnet total.

Di beberapa literatur deklinasi disebut juga variasi harian kompas dan inklinasi disebut dip. Bidang vertikal yang berimpit dengan arah dari medan magnet disebut meridian magnet.

Gambar 2.13. Elemen magnetik bumi (Reynold, 1995).

Medan magetik utama bumi H dapat dinyatakan dengan meggunakan sistem koordinat geografis denga x berarah ke utara, y ke timur da z ke bawah. Berdasarkan kesepakatan internasional di bawah pengawasan Internasional Association Geomagnetism and Aeronomy (IAGA). Deskripsi matematis ini dikenal sebagai medan magetik utama bumi dar IGRF (International Geomagnetics Reference Field ) harga medan magnetik utama bumi dari IGRF di perbaharui tiap 5 tahun sekali.

Intensitas komponen horisontal medan magnetik bumi dapat dinyatakan dengan

√ (2.10)

Sedang intensitas medan magnetik utama bumi dinyatakan dengan √

Selain itu medan magnet bui juga mempunyai parameter fisis ,lainya yaitu sudut inkliasi dan sudut deklinasi. Sudut inklinasi dinyatakan dengan

√ (2.12)

(29)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Sudut inkliasi positif dibawah bidag horisontal dan negatif diatas bidang horisontal.

Sedangkan sudut deklinasi positif ke arah timur geografis dan negatif ke arah barat geografis. Sudut deklinasi deklinasi dinyatakan dengan

√ (2.13)

Medan Magnet bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu : 1. Medan Magnet Utama

Pengaruh medan utama magnet bumi  99% yang disebabkan karena bumi itu sendiri merupakan magnet yang sangat besar dan variasinya terhadap waktu sangat lambat dan kecil. Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. Untuk menyeragamkan nilai-nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang diperbaharui setiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata- rata pada daerah luasan sekitar 1 juta km² yang dilakukan dalam waktu satu tahun.

Untuk periode 2005 – 2010, dimana penelitian yang dilakukan termasuk dalam jangkauan periode ini, diperlihatkan pada gambar 1.1 intensitas medan magnet bumi berkisar antara 25000 – 65000 nT, untuk wilayah Indonesia yag terletak di utara khatulistiwa mempunyai intensitas sekitar 40000 nT dan di selatan katulistiwa berkisar 45000 nT.

2. Medan Magnet Luar

Pengaruh medan luar berasal dari pengaruh luar bumi (aktifitas matahari,badai magnetik) yang merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat. Beberapa sumber medan luar antara lain :

1. Perubahan konduktivitas listrik lapisan atmosfer dengan siklus 11 tahun.

2. Variasi harian dengan periode 24 jam yang berhubungan dengan pasang surut matahari dan mempuyai jangkau 30 nT.

3. Variasi harian dengan periode 25 jam yang berhubungan dengan pasang surut bulan dan mempunyai jangkau 2 nT.

(30)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

4. Badai Magnetik yang bersifat acak dan mempuyai jangkau sampai dengan 1000 nT.

3. Medan Magnet Lokal/ Pengaruh Anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal field).

Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite, titanomagnetite dan lain-lain yang berada di kerak bumi.

II.2.15 Variasi Medan Magnet Bumi

Intensitas medan magnetik yang terukur di atas permukaan bumi senantiasa mengalami perubahan terhadap waktu. Perubahan medan magnetik ini dapat terjadi dalam waktu yang relatif singkat ataupun lama. Berdasarkan faktor-faktor penyebabnya perubahan medan magnetik bumi dapat terjadi antara lain:

1. Variasi sekuler

Variasi sekuler adalah variasi medan bumi yang berasal dari variasi medanmagnetik utama bumi, sebagai akibat dari perubahan posisi kutub magnetik bumi. Pengaruh variasi sekuler telah diantisipasi dengan cara memperbarui dan menetapkan nilai intensitas medan magnetik utama bumi yang dikenal dengan IGRF setiap lima tahun sekali.

2. Variasi Harian

bersumber dari medan magnet luar. Medan magnet luar berasal dari perputaran arus listrik di dalam lapisan ionosfer yang bersumber dari partikel-partikel terionisasi oleh radiasi matahari sehingga menghasilkan fluktasi arus yang dapat menjadi sumber medan magnet. Jangkauan variasi ini hingga mencapai 30 gamma dengan perioda 24 jam. Selain itu juga terdapat variasi yang amplitudonya berkisar 2 gamma dengan perioda 25 jam. Variasi ini diasosiasikan dengan interaksi ionosfer bulan yang dikenal dengan variasi harian bulan (Telford, 1976).

3. Badai Magnetik

Badai magnetik adalah gangguan yang bersifat sementara dalam medan magnetik bumi dengan magnetik sekitar 1000 gamma. Faktor penyebabnya diasosiasikan

(31)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

dengan aurora. Meskipun periodanya acak tetapi kejadian ini sering muncul dalam interval sekitar 27 hari, yaitu suatu periode yang berhubungan dengan aktivitas sunspot (Telford, 1976). Badai magnetik secara langsung dapat mengacaukan hasil pengamatan.

Variasi medan magnetik yang terukur di permukaan merupakan target dari survei magnetik (anomali magnetik). Besarnya anomali magnetik berkisar ratusaan sampai dengan ribuan nano-tesla, tetapi ada juga yang yang lebih besar dari 100.000 nT yang berupa endapan magnetik. Secara garis besar anomali ini disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnet induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar pada magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetnya serta sangat rumit diamati karena berkaitan dengan peristiwa kemagnetan yang dialami sebelumnya. Sisa kemagnetan ini disebut dengan Normal Residual Magnetism yang merupakan akibat dari magnetisasi medan utama.

Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan dari keduanya, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar, demikian pula sebaliknya. Dalam survei geomagnet, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnet kurang dari 25

% medan magnet utama bumi. (Telfrod, 1979).

II.2.16 Koreksi Data Magnetik

Untuk mendapatkan anomali medan magnetik yang menjadi target survei, maka data magnetik yang telah diperoleh harus dibersihkan atau dikoreksi dari pengaruh beberapa medan magnet yang lain. Secara umum beberapa koreksi yang dilakukan dalam survei magnetik meliputi:

1. Koreksi harian

Koreksi harian adalah koreksi yang dilakukan terhadap data magnetik terukur untuk menghilangkan pengaruh medan magnet luar atau variasi harian.

2. Koreksi IGRF

Koreksi IGRF adalah koreksi yang dilakukan terhadap data medan magnet terukur untuk menghilangkan pengaruh medan utama magnet bumi.

(32)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Dengan demikian nilai anomali magnetik dalam intensitas medan magnet suatu batuan dapat dituliskan

H = Ho + ∆ H +Hvar (2.14)

Dimana H merupakan medan magnetik bumi, Ho merupakan medan magnetik utama bumi dan ∆H merupakan medan anomali magnetik, atau dalam menentukan anomali magnetiknya dapat dituliskan

∆H = H - Ho – Hvar (2.15)

Dengan H merupakan medan magnetik bumi atau medan magnet total yang terukur, Ho merupakan medan magnetik utama bumi berdasarkan IGRF dan Hvar merupakan koreksi medan magnet variasi harian.(Grant & West, 1965).

II.3 Filter Pengolahan Data Magnetik II.3.1 Upward Continuation

Upward continuation merupakan suatu proses untuk mengubah data pengukuran medan potensial yang telah dikoreksi dalam satu permukaan ke beberapa permukaan yang lebih tinggi dari permukaan ketika melakukan pengukuran hingga beberapa meter. Untuk penentuan ketinggiannya tergantung pada keinginan dalam melihat target yang prospek sehingga dapat terlihat lebih jelas tanpa tergabung dengan noise – noise yang ada atau pengaruh dari benda – benda dekat permukaan yang bersifat magnet sehinggaakan membuat data lebih agak sulit untuk dilihat prospeknya. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.14.

(33)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.14. Ilustrasi kontinuasi ke atas (Telford et al, 1990) II.3.2 Downward Continuation

Gambar 2.15. Downward Continuation (Xiaogang, 2015)

Pada Gambar 2.15 adalah data survei geomagnetik udara pada bidang pengamatan dan data geomagnetik pada bidang kontinuasi. Noise frekuensi tinggi dalam data geomagnetik akan diperbesar secara jelas akibat kebtidakstabilan downward continuatiation. Dengan demikian, digunakan metode regularisasi Tikhonov iteratif dan metode regularisasi Landweber iteratif untuk menyelesaikan masalah kekeliruan dari downward continuation..

(34)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

II.3.3 Reduksi ke Kutub

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2.16)

( Ia|<|I ), Ia = I Keterangan :

I = inklinasi geomagnetik D = deklinasi geomagnetik

L(Ꝋ) = tujuan vektor gelombang dengan derajat azimutnya Ia = inklinasi yang digunakan untuk koreksi magnetik

RTP (Reduction to The Pole) merupakan salah satu dari beberapa filter yang digunakan untuk membantu proses interpretasi. Filter RTP pada dasarnya mentransformasikan anomali magnetik disuatu lokasi berada pada kutub utara magnetik bumi. Sehingga, anomali medan magnet terletak tepat diatas tubuh benda penyebab anomali dan anomali magnet bersifat monopol/satu kutub. Reduksi kekutub diakukan dengan dengan cara mengubah sudut inklinasi menjadi 90^o dan deklinasi menjadi 0^o.

Filter RTP mengasumsikan bahwa pada seluruh lokasi pengambilan data nilai medan magnet bumi (terutama I dan D) memiliki nilai dan arah yang konstan (Arkani-Hamed, 1988). Asumsi ini dapat diterima apabila lokasi tersebut memiliki luas area yang relatif sempit. Namun hal ini tidak dapat diterima apabila luas daerah pengambilan data sangat luas karena melibatkan nilai lintang dan bujur yang bervariasi, dimana harga medan magnet bumi berubah secara bertahap.

Gambar 2.16. (a)Sebelum direduksi (b)Setelah direduksi (http://static-content.springer.com)

(35)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.17. Reduction to pole (http://gravmag.ou.edu) II.3.4 Reduksi ke Ekuator

( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ))

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2.17) Reduksi ke ekuator digunakan untuk latitude magnetik yang bernilai rendah pada puncak anomali magnetik yang berada diatas sumbernya. Reduksi ke ekuator dapat mempermudah interpretasi ketika data yang lainnya tidak sesuai. Pada kondisi tertentu, saat anomali medan magnet difilter RTP tidak menunjukan anomali medan magnet yang monopole maka filter RTE perlu dilakukan agar menjadi anomali medan magnet yang monopole. Pada prinsipnya filter RTP dan RTE adalah mengubah anomali medanmagnet yang dipole menjadi monopole.

II.3.5 Analitik Sinyal

Menurut Bilim dan Ates (2003) dari data sintetik medan magnet total mengalami perubahan yang disebabkan oleh magnetisasi dari tubuh anomali tetap pada sinyal analitik, data sinyal analitik dilakukan pada data anomali medan magnet yang terinduksi ke kuutub dan memberikan hasil lebih baik. Sinyal analitik terbentuk dari gradien horisontal dan vertikal dari anomali dapat ditulis dengan persamaan berikut:

| ( )| √

(2.18)

(36)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Dimana i, j , k adalah unit vektor dalam arah x,y,z dan M adalah magnitudo anomali magnetik.

Dari persamaan diatas diperoleh fungsi amplitudo sinyal analitik adalah

| ( )| √[

] [

]

(2.19) Anomali sinyal analitik yang melalui benda magnetik 2D pada jarak x = 0 dan kedalaman h adalah:

( )

( ) (2.20)

Keterangan :

α adalah faktor amplitudo α = 2M sin d( 1- cos²(I)sin²(A)) h = kedalaman

M = kuat kemagnetan d = kemiringan

I = inklinasi vektor kemagnetan A = arah vektor kemagnetan

Nibighian (1972) menggambarkan anomali sinyal analitik sebagai fungsi kedalaman (h) dengan didasarkan persamaan:

X^1/2 = 2√3h = 3.46h (2.21)

Dengan X1/2 = lebar anomali pada setengah amplitudo dan h = kedalaman.

Analitik sinyal digunakan untuk menentukan kedalaman di sumber magnetik dengan menggunakan lebar pada setengah amplitudo untuk menentukan kedalaman.

(37)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar

2.18. Bentuk kurva amplitudo sinyal analitik (Ma, Guoqing, 2013)

Hubungan antara ketebalan dan kedalaman adalah ketebalan sama atau lebih besar dari kedalaman. Untuk mempermudah interpretasi, peta anomali magnet total difilter dengan menggunakan sinyal analitik. Transformasi sinyal analitik dibuat sebagai panduan dalam membuat model, proses ini akan merubah sifat dipolar anomali magnetik menjadi monopolar.

II.3.6 Transformasi Pseudogravity dan Gradien Horizontal A. Transformasi Pseudogravity

Potensial magnetik pada suatu benda magnet pada dasarnya menunjukkan kesamaan dengan percepatan gravitasi suatu elemen masa yang ditunjukkan pada persamaan berikut.

( ) ( 2.22) Keterangan :

g(P) = Percepatan gravitasi di titik P Cm = Konstanta

m = massa benda utama

r = Jarak pisah antara pusat massa = Gravitasi universal

(38)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

( ) (2.23)

Keterangan :

V(P) = Potensial magnetik di titik P Cm = Konstanta

m = momen magnet dipole r = Jarak pisah antara kutub

Melalui kedua persamaan di atas, maka dapat terlihat bahwa potensial magnetik dan percepatan gravitasi sama-sama berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisahnya.

Melalui persamaan tersebut maka dapat dibuat suatu persamaan yang menunjukkan hubungan antara medan magnet dan juga medan gravitasi. Penguraian persamaan potensial gravitasi dan magnetik dalam bentuk skalar dapat dituliskan sebagai berikut

sehingga dengan melakukan substitusi didapati persamaan Poisson’s relation yang mendasari pseudogravity transformation.

(2.24)

(39)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.19. Bentuk kurva anomali magnetik dan hasil transformasi pseudogravity (Blakely, 1995)

B. Gradien Horizontal

Gradien horizontal merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menganalisa batas-batas dari suatu tubuh anomali. Analisa batas anomali dilakukan dengan menghitung magnitudo gradien horizontal menggunakan persamaan berikut.

( ) [( ^{( )}

) ( ^{( )}

) ] (2.25)

Gradien horizontal dengan pola yang paling curam dapat diinterpretasikan sebagai batas suatu anomali yang menunjukkan perubahan horizontal yang tiba-tiba pada magnetisasi (Cordell dan Grauch, 1987).

(40)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.20. Anomali magnetik, anomali pseudogravity, dan magnitudo gradien horizontal pada tubuh medium tabular (Lyngsie, 2006)

II.3.7 Filter Derivative A. Tilt Derivative

Data magnetik sering digunakan untuk menggambarkan kontak geologis dan perbatasan formasi geologi. Peta ini memiliki sinyal dengan berbagai amplitudo yang berasal dari sumber dengan geometri berbeda, terletak pada kedalaman yang berbeda dan dengan sifat kerapatan yang berbeda. Vertical Derivative telah digunakan selama.bertahun-tahun untuk menggambarkan tepi dalam data gravity dan medan magnet. Banyak filter yang umum digunakan untuk meningkatkan detail halus di bidang gravitasi berdasarkan kombinasi horizontal dan vertical derivative dari data.

Filter Tilt derivative (TDR) biasanya digunakan untuk mendeteksi struktur geologi tepi sebagai interpretasi yang menujukkan ciri patahan. filter TDR dihitung dengan membagi komponen Vertical Derivative (VDR) dengan Total Horizontal Derivative (THDR) . (Verduzco,2004).

(

) (2.26)

(41)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

Gambar 2.21. Penerapan Filter Derivative pada anomaly TMI (Arisoy dan Dikmen,2013)

B. Second Vertical Derivative

Second Vertical Derivative (SVD) dilakukan untuk memunculkan efek dangkal dari pengaruh regionalnya dan untuk menentukan batas-batas struktur yang ada di daerah penelitian, sehingga filter ini dapat menyelesaikan anomali residual yang tidak mampu dipisahkan dengan metode pemisahan regional residual yang ada.

Secara teoritis, metode ini diturunkan dari persamaan Laplace’s : (Telford,1990)

(2.27)

Berdasarkan persamaan di atas dapat diketahui bahwa second vertical derivative (SVD) dari suatu anomali magnetik permukaan adalah sama dengan negatif dari derivative dapat melalui derivative orde dua horizontalnya yang lebih praktis dikerjakan. SVD bersifat sebagai highpass filter, sehingga dapat menggambarkan anomali residual yang berasosiasi dengan struktur dangkal

(2.28)

(42)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

dimana 𝑧 adalah fourier transform dari ∆ , kx dan ky adalah bilangan gelombang dalam sumbu x dan sumbu y.

C. Total Horizontal Derivative

Metode ini juga dirancang untuk mencari adanya anomali dan ciri-ciri tertentu yang berhubungan dengan anomali tersebut dan memberikan hasil yang maksimal dalam memetakan penaikan yang mengindikasikan tepi sumber.

Total horizontal derivative ini merupakan filter pelengkap dari filter lain misalnya filter first vertical derivative.

Metode ini pada umumnya menghasilkan lokasi anomali yang lebih pasti dari pada First vertical derivative, tetapi untuk data magnetik harus digunakan dalam konjungsi dengan transformasi lainnya seperti reduksi ke kutub (Reduction To Pole) atau Pseudo-gravity. Teknik ini dapat diaplikasikan untuk memodelkan kajian gambar struktur pada kedalaman berbeda. Metode ini didefinisikan dengan persamaan

(2.29) dimana THDR adalah gradient bidang horizontal, dengan

merupakan turunan anomali magnetik dalam arah x dan

merupakan turunan anomali magnetik dalam arah y. (Cordell and Grauch, 1985)

II.3.8 Filter Butterworth

Pada dasarnya pemfilteran dilakukan untuk meloloskan sinyal yang diinginkan. Filter Butterworth memberikan harga respon yang maksimal flat pada frekuensi yang dilewatkan (passband) dan harga yang nol pada frekuensi yang ditapis (stopband) (Laghari,2014). Menggunakan filter Butterworth, dapat dilakukan High Pass dan Low Pass. Fungsi transfer untuk Low Pass Butterworth diuraikan pada persamaan berikut:

UPN “Veteran” Yogyakarta

(43)

Modul Praktikum Geomagnetik

2022

H( )=

( ) (2.30)

dimana H adalah fungsi transfer dan D adalah panjang gelombang dan D0

adalah panjang gelombang yang digunakan sebagai cutoff frequency. Karena paramater cutoff adalah panjang gelombang maka pada tapis lolos rendah yang diloloskan adalah panjang gelombang yang memiliki panjang gelombang yang lebih besar dari cutoff. Misalkan cutoff pada λ = 200, maka signal yang diloloskan adalah λ lebih besar dari 200 m.

Fungsi transfer High Pass Butterworth dapat diuraikan dengan persamaan berikut:

H( )=

( ) (2.31)

variabel yang digunakan sama dengan yang digunakan pada Low Pass Butterworth. Signal yang diloloskan adalah signal dengan panjang gelombang yang lebih kecil dibanding panjang gelombang cutoff.

II.3.9 Bandpass Filter

Suatu filter yang dapat melewatkan rentang frekuensi tertentu diantara frekuensi cut-off pertama dan frekuensi cut-off kedua. Jika ada frekuensi yang ada d