Geophysics: Metode Geomagnetik

A. PENDAHULUAN

Metode magnetik merupakan salah satu cabang dari beberapa metode geofisika yang ada selain metode seismik (refraksi dan refleksi), VLF, Resistivity, Ground Penetrating Radar, Gravity dan lainnya. Metode geomagnetik atau lebih sering disebut dengan metode magnetik adalah metode geofisika yang digunakan untuk mengidentifikasi kondisi bawah permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan sifat magnet dari batuan tersebut. Variasi intensitas magnetik di permukaan bumi disebabkan oleh adanya variasi distribusi (anomali) benda yang termagnetisasi di bawaah permukaan bumi, paramater intesitas magnetik adalah nano Tesla. Susceptibilitas itu apa ??, susceptibilitas adalah merupakan harga (nilai) intentisat magnet batuan terhadap pengaruh magnet, yang pada umumnya erat kaitannya dengan kandungan (jeroan) mineral dan oksida besi. Gambar 1 Peta sebaran IGRF ( International Geomagnetic Reference Field) yang merupakan nilai medan kemagnetan di tiap daerah berdasarkan letaknya di bumi.

Pengukuran/ Akuisisi Metode Magnetik

Pengukuran data magnetik ini menggunakan suatu alat yang disebut PPM (bukan BBM yah..hehe) atau kepanjangannya Proton Precision Magnetometer (Gambar 2). Menggunakan alat ini akan didapatkan/diukur data berupa data medan magnet utama bumi, variasimedan magnet bumi yang berhubungan dengan kerentanan magnet batuan, medan magnet remanen dan variasi harian akibat aktivitas matahari, sehingga untuk mendapatkan nilai medan magnetik di titik pengukuran dilakukan pengkoreksian data pengukuran lapangan.

Untuk design survey pengukuran Metode Magnetik dapat dilakukan secara acak (spot-spot) ataupun dilakukan dengan garis lurus yang berjejer, dengan misal panjang lintasan 1000 M, spasi (interval) antar titik adalah 10 Meter dan pengambilan data tiap titik pengukuran adalah 3 kali.

Nilai intensitasi magnetik pada titik pengukuran didapatkan dengan melakukan perhitungan yaitu nilai Medan magnetik regional di area penelitian dikurangi dengan penjumlahan medan magnetik pengukuran + Variasi Harian medan magnetik. Setelah proses pengukuran dan prosesing data dilakukan didapatkan suatu peta, yaitu berupa peta sebaran intensitas medan magnet disuatu daerah penelitian (Gambar 4).

Interpretasi
Interpretasi metode magnetik adalah merupakan interpretasi yang ambigu jika data magnetik hanya berdiri sendiri saja, tanpa adanya support data geofisika lainnya seperti data resistivitas atau IP, selain itu intensitas anomali magnetik masih berupa data dipole, dimana masih dipengaruhi oleh medan magnet bumi utara dan selatan.
Namun untuk case pada Gambar 4., yaitu merupakan contoh eksplorasi pasir besi di salah satu desa di Bengkulu, dimana target nya adalah memperkirakan cakupan sebaran pasir besi.

Untuk Gambar 4, Merupakan data metode magnetik yang di ambil pada suatu daerah dengan target berupa sebaran pasir besi. Data magnetik yang telah dilakukan pengolahan hingga reduksi ke kutub (Reduction to pole). Dari data tersebut diinterpretasikan jika anomali yang berwarna merah (menunjukkan anomali medan magnet tinggi) merupakan area sebaran pasir besi yang berada di pesisir pantai dengan nilai > 500 nT (data telah dilakukan Reduction To Pole), area sebaran pasir besi pada boundary line berwarna kuning.

Untuk pengembangan eksplorasi lebih lanjut (sumber daya) harus dilakukan integrasi metode geomagnetik dan geolistrik resistivitas dengan konfigurasi Wenner-Schlumberger.

B. SEJARAH METODE GEOMAGNETIK

Metode Geomagnetik pertama kali di teliti oleh Sir William Gilbert (1540-

1603) kurang lebih 400 tahun yang lalu. Gilbert adalah orang yang pertama kali

melihat bahwa medan magnet bumi ekivalen dengan arah utara – selatan

sumbu rotasi bumi. Penemuan Gilbert kemudian diperdalam oleh Van Wrede

(1843) untuk melokalisir endapan bijih besi dengan mengukur variasi magnet di

permukaan bumi. Hasil penelitiannya kemudian dibukukan oleh Thalen (1879)

dengan judul :” The Examination Of Iron Ore Deposite By Magnetic

Measurement” yang kemudian menjadi pionir bagi pengukuran magnetisasi

bumi (Geomagnet) Metode magnet adalah salah satu metode geofisika yang

digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan

sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan.

C. KEGUNAAN METODE GEOMAGNET.

A. Eksplorasi Minyak Bumi dengan Metode Magnetik.

Metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi yang disebabkan

perbedaan properti magnetik dari bebatuan di bawah permukaan. Survei

magnetik dan gravitasi biasanya dilakukan di wilayah yang luas seperti

misalnya suatu cekungan (basin).

Dalam eksplorasi migas metoda gravity dan magnetik memang hanya

dipergunakan untuk tahap awal , terutama guna tujuan regional untuk

mengetahui konfigurasi basement (batuan dasar). Tujuan utamanya adalah

untuk mengetahui ketebalan sedimen, makin tebal makin bagus dan

potensial untuk source rock. Untuk penentuan struktur geologinya

digunakan metoda seismik.

B. Eksplorasi Panas Bumi dengan Metode Magnetik.

Keadaan reservoir panas bumi dapat digambarkan menggunakan

metode magnetik. Eksplorasi panas bumi dengan metode magnetik

dilakukan dengan menafsir secara kuantitatif terhadap tubuh intrusi.

Biasanya panas bumi terletak di daerah vulkanik. Kerentanan magnet

panas bumi sangat bergantung pada variasi batuan di lapangan yang terpengaruh panas. Dengan mengetahui kerentanan (k) magnetik batuan,dapat dikettahui informasi tentang panas bumi.

C. Eksplorasi Bijih Besi dengan Metode Magnetik.

Studi ini menggambarkan kemampuan metoda magnetik dalam

eksplorasi bijih besi (iron ore) yang yang berasosiasi dengan granit. Besar

anomali magnetik dipengaruhi sangat kuat oleh induksi ferromagnetik bijih

besi yang terkandung pada granit. Berdasarkan pemodelan 2D dan inversi

3D dapat diduga bahwa granit pembawa bijih besi mengintrusi secara

menjari (dike) dengan jenis mineral utama adalah magnetit. Batuan granit

yang mengandung bijih besi (iron ore) berasosiasi dengan anomali magnet

besar (+).

Metoda magnetik berguna untuk memetakan dan menghitung potensi

bijih besi dibawah permukaan. Interpretasi kuantitatif dilakukan untuk

menggambarkan bentuk tubuh ’iron ore’ di bawah permukaan berdasarkan

anomali magnetik dan geologi. Interpretasi dilakukan dengan pemodelan ke

depan (forward modeling) secara 2D dan 3D.

D. Eksplorasi Air Dengan Metode Magnetik.

Air tanah dapat menyebabkan suatu endapan yang menimbulkan arus

lemah (battery action). Arus ini akan menghasilkan medan magnet.

Pengukuran-pengukuran tegangan (voltase) secara sistematis di

permukaan dapat memperlihatkan suatu perubahan yang signifikan jika

terdapat mineralisasi di bawah permukaan.

E. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN METODE GEOMAGNETIK

Keunggulan metode magnetik dibanding metode yang lain:

a. Metode ini sensitive terhadap perubahan vertical, umumnya digunakan untuk mempelajari tubuh intrusi, batuan dasar, urat hydrothermal yang kaya akan mineral ferromagnetic, struktur geologi. Umumnya tubuh telah intrusi, urat hydrothermal kaya akan mineral ferromagnetic(Fe3O4, Fe2O3)yang memberi kontras pada batuan sekelilingnya.

b. Mineral-mineral ferromagnetic akan kehilangan sifat kemagnetannya bila dipanasi mendekati temperatur Curie oleh karena itu efektif digunakan untuk mempelajari daerah yang dicurigai mempunyai potansi Geothermal.

c. Data acquitsition dan data proceding dilakukan tidak serumit metoda gaya berat. Penggunaan filter matematis umum dilakukan untuk memisahkan anomaly berdasarkan panjang gelombang maupun kedalaman sumber anomaly magnetic yang ingin diselidiki.

Kekurangan metode magnetik dibanding metode yang lain:

Setiap jenis batuan di bumi walaupun dalam pengklasifikasian atau

penamaannya sama, dapat saja mempunyai sifat dan karakteristik yang

spesifik akibat peristiwa geologi yang dialaminya. Sehingga bisa memberikan

data yang didapat bisa berbeda dengan kenyataan yang sebenarnya di

bawah permukaan.

F. Penagambilan dan Pengukuran data Geomagnet di lapangan

· Metode Pengambilan data Geomagnet

Penyelidikan magnet biasanya dilakukan di darat, di udara dan di laut.

Teknik lapangannya tentu saja berbeda ketiga jenis survey ini, walaupun

operasi di udara dan di laut pada umumnya melakukan penelitian yang sama

juga peralatan rekamannya sama pula. Karena pembacaan dan

pengumpulan data lapangan sangat mudah dilakukan, penyelidikan cara ini

biasanya dipergunakan dalam penyelidikan-penyelidikan pendahuluan.

Maksudnya secara garis besarnya, setelah ini biasanya dilanjutkan dengan

penyelidikan lebih detail pada daerah-daerah yang dianggap prospektip.

Secara bersamaan, cara ini dapat pula dipadukan dengan cara penyelidikan

yang lain. Sifat penyelidikan dapat secara langsung ataupun tak langsung

terhadap obyek yang dicari.

Di darat, observasi magnetik biasanya dibuat pada posisi yang tetap

dengan stasion tersendiri yang biasa digunakan pula untuk survey gravity. Di

udara dan survey di laut, medan magnet direkam terus-menerus dari

pergerakannya. Dulu digunakan alat-alat untuk survey di darat yaitu jenis

type Schmidt keseimbangan magnetiknya digunakan untuk mengukur

komponen vertikal medan bumi atau komponen horizontal. Tetapi pada

akhir-akhir ini magnetometer flux-gate nuclear precession (proton)

kebanyakan digunakan untuk pengukuran didarat.

a. Penyelidikan dari udara

Biasanya dilakukan untuk memetakan daerah yang luas. Hasilnya

dapat memberikan petunjuk untuk penyelidikan selanjutnya. Alat yang

digunakan biasanya adalah flux-gate magnetometer, nuclear precession.

Kepekaan alat yang dipergunakan biasanya lebih tinggi (1-5 gamma) dari

pada yang dipergunakan di darat (10-20 gamma). Penyebab utama

mungkin biaya penyelidikan dari udara jauh lebih mahal, pengukuran

dapat dilakukan jauh diatas permukaan.

Pengukuran dilakuakan terhadap medan magnetik total sebab

untuk mengukur salah satu komponen, baik vertikal ataupun horizontal,

presisi posisi sangat menentukan, dan ini sukar dilakukan pada

penyelidikan ini. Ketinggian penerbangan diketahui dari altimeter, pola

lintasan diatur memotong struktur geologi yang diperkirakan, dan

pembacaan diulang secara overlap untuk menghindari/mengetahui

perubahan secular yang berlangsung sewaktu-waktu. Hal ini dapat

dilakukan pula dengan bantuan magnetometer lain yang ditempatkan di

darat sebagai pengecekkan menentukan lokasi/posisi pesawat yang

biasanya dibantu dengan pemotretan- pemotretan dari udara secara

bersamaan waktunya. Adakalanya dilakukan dengan radar, sehingga

posisi pesawat secara tepat dapat ditentukan. Hasil pembacaan dilakukan

secara periodik, kira-kira 1 detik. Tentunya cara penyelidikan ini ada

baiknya dan buruknya.

b. Penyelidikan di laut.

Alat yang digunakan biasanya adalah flux-gate dan proton

magnetometer. Alatnya biasanya ditarik sejauh 150 hingga 300 maka koreksinya dibelakang kapal, maksudnya untuk menghindari pengaruh dari kapal tersebut. Kedalamannya alat sekitar 15 meter di bawah permukaan air laut. Penyelidikan laut memerlukan biaya yang mahal. Kegunaannya terasa apabila secara bersamaan dilakukan pula misalnya penyelidikan cara gaya berat. Sasarannya ialah untuk memberikan konfigurasi struktur geologi di bawah dasar laut. Disamping itu juga mempersiapkan peta geomagnet regional.

c. Penyelidikan di darat

Cara penyelidikan ini merupakan cara yang paling tua dilakukan

orang. Letak dan penyebaran titik-titik pengamatan disesuaikan dengan

sasaran yang akan dicapai. Biasanya dikombinasi dengan penyelidikan

gaya berat sebab kerapatan titik pengamatan hampir sama. Alat untuk

penyelidikan di darat adalah flux-gate magnetometer, alat ini paling praktis

mudah dibawa dan dipidah-pindahkan serta dapat cepat dibaca. Jarak titik

pengamatan dapat dekat sekali sekitar 10 meter tergantung pada

perkiraan besarnya sasaran yang dicari. Yang seringkali diukur dalam

penyelidikan ini ialah komponen vertikal medan magnet bumi. Kadang-

kadang medan total pun dapat diukur dengan menggunakan proton

magnetometer. Pembacaan ulang dilakukan setiap satu atau dua jam

pada tempat-tempat yang pernah diukur sebelumnya. Maksudnya untuk

mengetahui dan mengoreksi terhadap variasi secara secular. Anomali

yang harus diperhatikan biasanya lebih dari 500 gamma. Rata-rata

kepekaan alat sekitar 10 gamma. Sebab itu benda-benda besi disekitar

alat akan mengganggu selam pembacaan, hal ini harus dihindarkan.

Keadaan topografipun sangat berpengaruh pada pengukuran, begitu pula

susceptibilitas bahan tubuh magnet menentukan pula besar kecilnya

pengukuran medan magnet yang diteliti.

· Metode Pengukuran Data Geomagnetik

Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang

digunakan adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur

kuat medan magnetik di lokasi survei. Salah satu jenisnya adalah Proton

Precission Magnetometer (PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat

medan magnetik total. Peralatan lain yang bersifat pendukung di dalam

survei magnetik adalah Global Positioning System (GPS). Peralatan ini

digunaka untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang,

ketinggian, dan waktu. GPS ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi

menggunakan bantuan satelit. Penggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit

menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung,

bukit, lembah dan jurang.

Beberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di

dalam survei magnetik, antara lain (Sehan, 2001) :

ü Kompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan dari medan magnet bumi.

ü Peta topografi, untuk menentukan rute perjalanan dan letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi

ü Sarana transportasi

ü Buku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan data

ü PC atau laptop dengan software seperti Surfer, Matlab, Mag2DC, dan lain-lain.

Pengukuran data medan magnetik di lapangan dilakukan menggunakan peralatan PPM, yang merupakan portable magnetometer. Data yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan.

Dalam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station – station pengukuran (usahakan membentuk grid - grid). Ukuran 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.

G. CARA PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA METODE GEOMAGNETIK

a. Pengolahan Data IGRF

IGRF singkatan dari the international geomagnetic Reference Field.

Merupakan medan acuan geomagnetik international. Pada dasarnya nilai

IGRF merupakan nilai kuat medan magnetic utama bumi (H₀). Nilai IGRF

termasuk nilai yang ikut terukur pada saat kita melakukan pengukuran

medan magneik di permukaan bumi, yang merupakan komponen paling

dasar dalam survei geomagnetic, sehingga dilakukan koreksi untuk

menghilangkannya. . Koreksi nilai IGRF terhadap data medan magnetik hasil

pengukuran dilakukan karena nilai yang menjadi terget survei magnetic adalan anomali medan magnetik (ΔHr0). Nilai IGRF yang diperoleh dikoreksikan terhadap data kuat medan magnetik total dari hasil pengukuran di setiap stasiun atau titik lokasi pengukuran. Meskipun nilai IGRF tidak menjadi target survei, namun nilai ini bersama-sama dengan nilai sudut inklinasi dan sudut deklinasi sangat diperlukan pada saat memasukkan pemodelan dan interpretasi

b. Pengolahan Data Geomagnetik

Untuk 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, IGRF dan topografi

1. Koreksi Harian

Koreksi harian (diurnal correction) merupakan penyimpangan nilai

medan magnetik bumi akibat adanya perbedaan waktu dan efek radiasi

matahari dalam satu hari.

Waktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan waktu

pengukuran data medan magnetik di setiap titik lokasi (stasiun

pengukuran) yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif,

maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi

harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik

yang akan dikoreksi. Sebaliknya apabila variasi harian bernilai positif

maka koreksinya dilakukan dengan cara mengurangkan nilai variasi

harian yang terekan pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik

yang akan dikoreksi, datap dituliskan dalam persamaan :

ΔH = Htotal ± ΔHharian

2. Koreksi Topografi

Koreksi topografi dilakukan jika pengaruh topografi dalam survei

megnetik sangat kuat. Koreksi topografi dalam survei geomagnetik tidak

mempunyai aturan yang jelas. Salah satu metode untuk menentukan nilai

koreksinya adalah dengan membangun suatu model topografi

menggunakan pemodelan beberapa prisma segiempat (Suryanto, 1988).

Ketika melakukan pemodelan, nilai suseptibilitas magnetik (k) batuan

topografi harus diketahui, sehingga model topografi yang dibuat,

menghasilkan nilai anomali medan magnetik (ΔHtop) sesuai dengan fakta.

Selanjutnya persamaan koreksinya (setelah dilakukan koreski harian dan

IGRF) dapat dituliska sebagai

ΔH = Htotal ± ΔHharian – H0- ΔHtop

Setelah semua koreksi dikenakan pada data-data medan magnetik

yang terukur dilapangan, maka diperoleh data anomali medan magnetik

total di topogafi. Untuk mengetahui pola anomali yang diperoleh, yang

akan digunakan sebagai dasar dalam pendugaan model struktur geologi

bawah permukaan yang mungkin, maka data anomali harus disajikan

dalam bentuk peta kontur. Peta kontur terdiri dari garis-garis kontur yang

menghubungkan titik-titik yang memiliki nilai anomali sama, yang diukur

dar suatu bidang pembanding tertentu.

c. Reduksi ke Bidang Datar

Untuk mempermudah proses pengolahan dan interpretasi data magnetik,

maka data anomali medan magnetik total yang masih tersebar di topografi

harus direduksi atau dibawa ke bidang datar. Proses transformasi ini mutlak

dilakukan, karena proses pengolahan data berikutnya mensyaratkan input

anomali medan magnetik yang terdistribusi pada biang datar.

Beberapa teknik untuk mentransformasi data anomali medan magnetik ke

bidang datar, antara lain : teknik sumber ekivalen (equivalent source),

lapisan ekivalen (equivalent layer) dan pendekatan deret Taylor (Taylor

series approximaion), dimana setiap teknik mempunyai kelebihan dan

kekurangan (Blakely, 1995).

d. Pengangkatan ke Atas

Pengangkatan ke atas atau upward continuation merupakan proses

transformasi data medan potensial dari suatu bidang datar ke bidang datar

lainnya yang lebih tinggi. Pada pengolahan data geomagnetik, proses ini

dapat berfungsi sebagai filter tapis rendah, yaitu unutk menghilangkan suatu

mereduksi efek magnetik lokal yang berasal dari berbagai sumber benda

magnetik yang tersebar di permukaan topografi yang tidak terkait dengan

survei. Proses 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.

e. Koreksi Efek Regional

Dalam 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 bawah permukaan

bumi. Anomali magnetik ini disebut sebagai anomali magnetik regional

(Breiner, 1973). Untuk 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.

Salah 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.

Beberapa teknik untuk mentransformasi data anomali medan magnetik ke

bidang datar, antara lain : teknik sumber ekivalen (equivalent source),

lapisan ekivalen (equivalent layer) dan pendekatan deret Taylor (Taylor

series approximaion), dimana setiap teknik mempunyai kelebihan dan

kekurangan (Blakely, 1995).

f. Pengangkatan ke Atas